В 2012 году ученые нашли легендарный бозон Хиггса, сделали важные шаги к разработке квантовых компьютеров, освоению Марса и созданию синтетической жизни, - пишет Алексей Бондарев в № 1 журнала Корреспондент от 11 января 2013 года.
Ученые давно говорили, что никакого конца света в 2012 году не будет, но их никто не слушал. Возможно, теперь обыватели проникнутся несколько большим уважением к ученым, шутит американский биолог Кен Нили.
По словам Нили, сам он считает прошедший год одним из наиболее знаковых за последнее десятилетие не только из-за несостоявшегося конца света. Исследователи совершили множество важных открытий и опубликовали ряд работ, которые могут иметь долгосрочные последствия для развития науки.
“Только на первый взгляд многие из этих открытий носят теоретический характер и неинтересны рядовым обывателям, – говорит Нили. – На самом деле многие открытия напрямую повлияют на нашу жизнь уже в ближайшие годы”.
Так, успехи миссии Curiosity могут привести к очередному витку марсианской гонки. Если человечество всерьез возьмется за освоение Красной планеты, это затронет жизнь сотен тысяч людей в разных странах. Их силы будут брошены на разработку новейших технологий – космических, инженерных, медицинских, – которые потребуются для создания колонии на Марсе.
Успех частной компании SpaceX, впервые отправившей свой корабль на орбиту, также сулит начало космической эры. В течение ближайшего десятилетия значительно подешевеют услуги космического туризма, может быть начата добыча полезных ресурсов в околоземном пространстве.
Прорывы в квантовой физике, которых в этом году было достаточно, готовят революцию в сфере коммуникаций и компьютерных технологий. Квантовые компьютеры будут компактнее и в сотни раз производительнее современных, а квантовые сети сделают интернет быстрее и значительно доступнее. Успехи в биологии могут помочь ученым лучше понять природу возникновения жизни и механизмы эволюции. Синтетическая ДНК знаменует прорыв в лечении наследственных заболеваний, что напрямую затрагивает судьбы миллионов людей во всем мире.
Корреспондент предлагает своим читателям ознакомиться с некоторыми из самых важных научных прорывов 2012 года.
Частица бога
Знаменитый бозон Хиггса, который часто именуют частицей бога, ученые искали много десятилетий. Это был последний недостающий элемент в так называемой Стандартной модели – доминирующей теории в современной физике, описывающей все фундаментальные частицы и их взаимодействие.
Бозон Хиггса – ключевой элемент данной модели, поскольку именно эта частица предположительно наделяет массой все вещество во Вселенной. Существование бозона было предсказано четыре десятилетия назад физиком Питером Хиггсом.
Доказать, что бозон Хиггса действительно существует, удалось ученым из лаборатории физики элементарных частиц ЦЕРН в Швейцарии. В этом им помог Большой адронный коллайдер – ускоритель заряженных частиц, наконец оправдавший вложенные в него $ 5,5 млрд.
Роберт Кунц, заместитель главного редактора авторитетного журнала Science, считает, что открытие бозона Хиггса способно привести к ряду новых открытий в физике элементарных частиц. В частности, теперь ученые зададутся вопросом, а был ли бозон последним недостающим кирпичиком в картине мироздания.
“Есть теории, которые пытаются выйти за пределы Стандартной модели”, – поясняет Кунц.
Компьютеры будущего
О квантовых компьютерах ученые говорят давно, но до сих пор вплотную приблизиться к воплощению мечты никому не удавалось. Однако в 2012 году группа голландских исследователей получила доказательство существования частиц антиматерии, способных к самоуничтожению.
Эти неуловимые частицы с коротким сроком жизни могут уже в ближайшее время изменить судьбу компьютерной индустрии. В основе современных компьютерных технологий лежат кремниевые чипы, а сами вычисления проводятся с использованием битов. Каждая ячейка имеет значение либо ноль, либо единица.
Квантовые компьютеры предполагают абсолютно другой способ вычислений. В основу квантовой модели лягут не биты, а кубиты. Каждая ячейка сможет иметь одновременно два значения. Считается, что производительность таких компьютеров будет на порядки выше, чем нынешних.
Экспериментальные квантовые компьютеры уже созданы в некоторых лабораториях, однако до сих пор эти устройства служили лишь демонстрацией самой идеи.
Кунц убежден, что найденные голландскими исследователями частицы дадут толчок к созданию полноценных компьютеров, использующих достижения квантовой механики. “Это будет прорыв века”, – говорит Кунц.
Квантовая телепортация
Еще одна мечта фантастов стала на шаг ближе к реальности летом 2012 года. Группа ученых из Китая и Австрии установила рекорд по расстоянию телепортации квантовых частиц. Им удалось перенести частицы на более чем 70 км по открытому воздуху.
Ученые разместили фотон в одной лаборатории и с помощью другого фотона передали его характеристики в другую лаборато рию, где по этим характеристикам была создана точная копия первого фотона.
Авторы исследования считают, что со временем квантовая телепортация станет повседневным явлением. В частности, можно будет передавать предметы с Земли на спутники на орбите, а затем обратно в любую точку на поверхности планеты. Также возможно создание беспроводных сетей, что в корне изменит интернет-технологии.
По информации журнала Wired, Китай планирует запуск первой такой экспериментальной сети уже в 2016 году.
Секрет жизни
На протяжении 3 млрд лет жизнь на Земле зависела от двух молекул, способных хранить информацию, – ДНК и РНК. Теперь появилась и третья – XNA, синтезированная британскими учеными Витором Пинейро и Филиппом Холлиджером.
Подобно ДНК, новая синтетическая молекула с применением других полимеров способна хранить генетическую информацию и эволюционировать путем естественного отбора. Но, в отличие от ДНК, ею можно манипулировать, внося в нее различные изменения. Авторы разработки предполагают, что молекула окажется полезной в медицинских целях. Но свою главную роль она может сыграть в исследованиях истоков происхождения жизни.
Это одна из главных загадок, над которыми безуспешно бьется современная наука. Как возникла жизнь, какие условия для этого потребовались, как образовалось такое сложное соединение, как ДНК, – на все эти вопросы у ученых до сих пор нет ответов, говорит американский медик Фред Ларсон. Используя синтетическую молекулу XNA, можно значительно продвинуться в понимании того, где находятся истоки жизни, отмечает он.
Холлигер и его коллеги не первые, кто пытался создать синтетический аналог молекулы ДНК, однако все прежние попытки оказывались неудачными. Основная загвоздка, по словам исследователей, заключалась не в том, чтобы сконструировать саму молекулу, а в том, чтобы заставить ее самостоятельно размножаться. Ранее ученые не могли разработать технологию копирования молекул, однако Холлигеру это удалось. XNA умеет самокопироваться.
До создания искусственной жизни нам пока еще далеко, констатирует Холлигер, однако XNA – это существенный шаг в этом направлении. Кроме того, открытие позволяет предположить, что жизнь на других планетах развивается на совершенно иных химических соединениях, чем на Земле, говорит Ларсон. Раньше считалось, что и в других мирах для эволюции организмов необходимы цепочки ДНК и РНК.
Частный космос
Частная компания SpaceX когда-то будет упоминаться в энциклопедиях как один из пионеров космической эры. В 2010 году компания впервые вывела на орбиту частный космический корабль.
В 2012-м свершилось второе знаковое событие – корабль Dragon, разработанный инженерами SpaceX, впервые состыковался с Международной космической станцией. Первый пробный полет состоялся в мае, а во время второго, в октябре, Dragon даже доставил на МКС порцию груза, доказав, что способен справляться с транспортными задачами не хуже, чем российские корабли Союз.
Поскольку после сворачивания программы шаттлов у NASA нет своих транспортных кораблей, то услуги частной компании могут быть очень востребованны. Но, по словам президента SpaceX Элона Маска, у компании значительно более амбициозные цели.
Маск мечтает о наступлении настоящей космической эпохи, первым этапом которой станет создание колонии людей на Марсе: компания уже начинает испытания кораблей многоразового использования, способных летать на Марс и возвращаться обратно к Земле.
