När vi stirrar ner i tunnan av den futuristiska klingande år 2020, det är en tid för eftertanke om det senaste decenniet. Världen har sett några ganska stora vetenskapliga prestationer under de senaste 10 åren, eftersom upptäckter och utvecklingar årtionden i tillverkningen äntligen realiserades. Nya Atlas rundar upp fem av de mest banbrytande, historieskapande milstolparna i 2010-talet.,
Higgs boson
i 2012 upptäcktes en ny elementär partikel vid CERN som fångade världens uppmärksamhet – även de som normalt inte kan vara över partikelfysiknyheter. Men det beror på att det inte var någon vanlig partikel. Denna nykomling var ingen annan än Higgs boson.,
medan det kan ha fångat den offentliga fantasin på grund av dess dramatiska men felaktiga smeknamn, ”The God particle”, Higgs boson var en otroligt spännande hitta för ett antal skäl. Det var den sista elementära partikeln som förutspåddes av standardmodellen för partikelfysik, det ger massa till andra elementära partiklar, och forskare hade jagat det i nästan 50 år.
före 1960-talet hade standardmodellen lite problem: enligt dess förutsägelser borde elementära partiklar som kallas bosons inte ha någon massa – men observationer visar att de gör det., År 1964 kom tre team av forskare självständigt med liknande mekanismer för hur de får massa.
enligt den rådande idén genomsyrar ett kvantfält likformigt universum. Bosons känner detta fält, vilket saktar ner dem och i processen ger dem massa. Detta fält skulle förmedlas av en helt ny boson som ännu inte hade upptäckts – och det skulle inte vara för ytterligare 48 år.
det förutsagda fältet, mekanismen och boson kom så småningom att namnges efter Peter Higgs, en av de fysiker som först föreslog det.,
och säkert nog, i 2012 fann forskare vid CERNs stora Hadron Collider äntligen en partikel som överensstämde med Higgs bosons förutsagda egenskaper. Ytterligare forskning bekräftade senare att det var den svårfångade Higgs, och två av de forskare som ansvarade för att föreslå det – Higgs själv och Francois Englert, en fysiker på ett annat lag – tilldelades 2013 års Nobelpris i fysik.,
sedan dess har ytterligare experiment på CERN visat att alla mätningar av Higgs boson, inklusive dess spinn, paritet, massa och interaktioner med andra partiklar, överens med förutsägelserna av standardmodellen.
stänga ett halvt sekel jakt på den heliga Graalen av partikelfysik, Higgs boson är lätt en av de viktigaste vetenskapliga resultaten av decenniet.,
CRISPR-genredigering
edigera generna av levande människor och andra organismer har varit en stapelvara i science fiction i årtionden – och detta decennium blev det en verklighet., CRISPR-genredigeringssystemet är redo att revolutionera medicinen, vilket potentiellt hjälper oss att bekämpa de stora som cancer och HIV, samt ta itu med icke-hälsoproblem. Men det är självklart inte utan kontroverser.
klustrade regelbundet interspaced short palindromic repeats (CRISPR) är en familj av DNA-sekvenser som naturligt används av bakterier som en självförsvarsmekanism. Under de senaste åren har forskare insåg att de skulle kunna adjungera denna mekanism som ett verktyg för genteknik, genom att kombinera CRISPR med en guide RNA-sekvens och ett enzym, vanligen Cas9.,
När det används i celler eller levande organismer, styr rna verktyget till den önskade delen av DNA, där Cas9 enzymet prydligt skär den. Det kan användas för att snipa ut besvärliga gener – som de som orsakar sjukdom – och infoga nya, fördelaktiga.
hittills har denna teknik visat löfte i kampen mot många olika sjukdomar, inklusive Traditionellt knepiga sådana som cancer, HIV, muskeldystrofi, progeria, och genetiska former av blindhet och hjärtsjukdomar.
men CRISPR: s potential sträcker sig bortom att redigera oss själva., Vi kan redigera växter för att göra grödor med bättre avkastning eller näring, redigera insekter för att stoppa dem att sprida sjukdom eller redigera grisar för att odla mänskliga organ för transplantation.
naturligtvis, så lovande som CRISPR verkar, väcker verktyget etiska frågor som fortfarande håller på att behandlas. Studier har föreslagit att CRISPR ökar chanserna för att en cell utvecklar cancer längs spåret och kan orsaka oavsiktliga mutationer genom hela genomet. Dessa resultat diskuteras varmt.,
allt kom till ett huvud i November 2018, när kinesiska forskare tillkännagav tvillingflickornas födelse som världens första CRISPR-redigerade mänskliga barn. Professor Jiankui han och hans team injicerade CRISPR maskiner i embryot, radera en gen som kallas CCR5. På så sätt bör tjejerna utveckla en immunitet mot HIV.
problemet är att experimentet genomfördes till stor del i hemlighet, kringgå år av övervägd debatt om etik., Vissa forskare påpekade att funktionen av CCR5 är dåligt förstådd, och att ta bort det kan göra tjejerna mer mottagliga för vanliga sjukdomar som influensan.
Efter detta hänsynslösa drag har samtal gjorts för ett moratorium för mänsklig germline-redigering tills dessa etiska frågor kan sorteras ut.
trots detta fortsätter CRISPR – försök hos människor-bara inte i embryon. De började i Kina 2016, i försök att bekämpa lungcancer, men resultaten har ännu inte publicerats., Två försök startade i USA i 2019, med en inriktning på tre typer av cancer och den andra sicklecellsjukdomen, med extremt lovande tidiga resultat.
det kan ha haft en stenig start, men CRISPR-genredigering kommer sannolikt att gå ner i historien som en av de viktigaste genombrotten i medicin, liksom för användningsområden som vi inte ens har övervägt ännu.
gravitationsvågor
i 2015 upptäckte fysiker krusningar i själva tyget av rymdtid när de tvättades över jorden efter att ha rest mer än en miljard ljusår. Detta bekräftade en förutsägelse gjord av ingen annan än Albert Einstein för ett sekel sedan.
När Einstein lade fram sin allmänna relativitetsteori 1916 innebar det att vissa händelser som involverar föremål med stora massor skulle generera shockwaves i rymdtid själv – ett fenomen som kom att kallas gravitationsvågor.,
Även om de skapas av några av de mest energiska händelserna i universum, när dessa vågor når jorden, förvränger de bara verkligheten med mindre än kärnan i en atom. Det gjorde dem naturligtvis omöjliga att upptäcka i nästan 100 år – tills tekniken äntligen kom ikapp.
den teknik som ansvarar är laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO), inrymt i två stora anläggningar i Louisiana och Washington. Var och en av dessa dubbla detektorer består av två 4-km långa tunnlar i L-form., Extremt exakta instrument vaka över lasrar strålas ner dessa tunnlar för minuscule störningar i balkarna, som kan hänföras till gravitationsvågor tvätta över anläggningen.
och säkert nog, den 14 September 2015, plockade båda LIGO-detektorerna upp sin första signal. Vågorna producerades i en kollision mellan två svarta hål omkring 1,3 miljarder ljusår bort.
dussintals signaler har hällt in sedan den första upptäckten, plockad av LIGO samt Virgo-anläggningen i Italien, som sköt upp i 2017., De flesta har varit resultatet av två svarta hål sammanslagning, men andra har inkluderat ett svart hål svälja en neutronstjärna, och två neutronstjärnor kolliderar.
det är det latterma scenariot som gav oss den mest imponerande fyrverkeriutställningen. Strax efter en gravitationsvågdetektering i 2017 upptäckte observatorierna runt om i världen en hel mängd elektromagnetiska signaler från samma källa, inklusive ljusvågor, en gammastrålning, röntgenstrålar och radiovågor.,
för att lösa ett århundrade gammalt mysterium tilldelades 2017 års Nobelpris i fysik till fysiker Rainer Weiss, Kip Thorne och Barry Barish för sina roller i den första upptäckten av gravitationsvågor.
det här är inte slutet på historien heller. LIGO fick en uppgradering i April 2019, med framtida arbeten planerade att göra det ännu känsligare. KAGRA observatory i Japan är också på grund av att gå med i jakten i December. Tillsammans kan tystare och mer avlägsna händelser hämtas, låsa upp allt fler mysterier i kosmos.,
exoplanetboomen
under mänsklighetens historia har vi kontinuerligt zoomat ut för att få en bredare bild av vår plats i universum. Vår värld expanderade från en kontinent till hela jorden. Då insåg vi att jorden inte är centrum för allt utan bara en planet av flera som kretsar kring solen., Så småningom upptäckte vi att även vårt solsystem inte är speciellt, men en av otaliga sådana andra. Och det här decenniet fick vi vår första riktiga titt på hur många andra som finns där ute.
de första exoplaneterna – en planet som kretsar kring en annan stjärna än solen-upptäcktes på 1990-talet, men det tog inte riktigt upp förrän Kepler-Rymdteleskopet lanserades 2009. Detta observatorium har utformats för att titta på 150 000 stjärnor samtidigt, övervaka hur ofta deras ljus nedtonade. Om ett vanligt mönster sågs, föreslog det att en planet passerade mellan stjärnan och jorden.,
med hjälp av denna teknik (känd som övergångsmetoden) upptäckte Kepler över 2.600 exoplaneter under sin nioårsperiod. Med hjälp av andra projekt som HARPS, WASP och TESS har antalet nu ökat till omkring 4 100. Och vi kan dra en hel del om hur dessa världar är, genom att studera deras atmosfärer, sammansättning, massa, vilka typer av stjärnor de kretsar kring och hur långt bort de är från dessa stjärnor.
från detta har vi lärt oss om alla möjliga otroliga planeter som är värdiga för pulpy sci-fi-berättelser. Det finns vattenvärldar, pitch-svarta planeter och lite varmare än Stjärnor., Det finns en planet som bara är en jätte diamant, och en annan med moln av rubiner och safirer. På andra regnar det stenar, glas eller solskyddsmedel.
men kanske de mest spännande exoplaneter av alla är de som är mer jordliknande. Det är trots allt de bästa kandidaterna för oss att äntligen svara på frågan: ”är vi ensamma i universum?”Och det visar sig, potentiellt beboeliga exoplaneter är ganska vanliga.
en av de största dragen kom 2017, med upptäckten av sju steniga, ungefär jordstora exoplaneter som kretsar kring TRAPPIST-1., Tre av dessa omloppsbana inom den beboeliga zonen i den svala röda dvärgstjärnan, och uppföljningsstudier har visat att det kan finnas betydande mängder vatten närvarande, vilket gör dem till några av de bästa utmanarna för beboeliga planeter utanför vårt solsystem.
och vi har bara börjat. Många fler projekt kommer att lanseras under de närmaste åren, letar efter nya världar eller studerar kända i detalj. Vi skulle inte bli alltför förvånad om vår nästa ”decennium in review” roundup inkluderar upptäckt av utomjordiskt liv.,
klimatkrisen
det kanske inte är den goda typen av prestation, men under det senaste decenniet har vi brutit fler klimatposter än vid någon annan punkt i mänsklighetens historia. Eftersom effekterna av klimatförändringarna blev mer synliga kom frågan verkligen fram till allmänhetens uppmärksamhet nyligen., Nya studier avslöjade omfattningen av situationen, och planer startades för att ta itu med det.
överväldigande bevis visar en kraftig uppgång i atmosfäriska koldioxidnivåer (CO2) efter ca 1750 – inte-så-tillfällighet, runt tiden för den industriella revolutionen. Som ett direkt resultat har yttemperaturerna runt om i världen ökat stadigt sedan dess, med en särskilt kraftig uppgång under andra hälften av 1900-talet. Detta leder i sin tur till en mängd olika run-on-effekter.,
även om vi har känt till det länge har klimatförändringen dominerat detta årtionde inom vetenskapen, eftersom påtagliga konsekvenser börjar blossa upp. Enligt NASA och NOAA var 2016 det hetaste året sedan rekord började 1880, och de fem bästa är de senaste fem. Juli 2019 innehar rekordet för hetaste månaden.
andra nya studier har visat precis vad denna överskottsvärme gör för världen. Ett tillstånd av Klimatrapporten för 2018 visade att extrema väderhändelser som orkaner, översvämningar, torka och bränder blir allt intensivare och vanligare., Glaciärer och polarisen krymper och havsnivåerna stiger.
under 2015 klättrade atmosfärisk CO2 över 400 delar per miljon för första gången på cirka tre miljoner år. Detta innebär också Haven absorberar mer av gasen, vilket gör dem mer sura. Kombinationen av varmare och surare vatten såg Australiens stora barriärrev slog med back-to-back blekning händelser i 2016 och 2017. Medan det har gått igenom liknande trauma i det avlägsna förflutna, tror experter att de nuvarande förändringarna slog för snabbt för att revet ska återhämta sig helt från.
men det finns fortfarande hopp., År 2015 undertecknade nästan 200 länder Parisavtalet och lovade att minska utsläppen av växthusgaser för att hålla de globala temperaturerna från att stiga 2° C (3,6 ° F) över förindustriella nivåer. Rapporter från mellanstatliga panelen för klimatförändringar (IPCC) säger att för att uppfylla dessa mål kommer oöverträffade förändringar att behövas i alla aspekter av samhället – och om 2019: s klimatanfall och protester är någon indikation, värmer samhället upp till tanken.