Menjelang akhir tahun, sepertinya sudah waktunya untuk duduk sekali lagi, melipat tangan, menarik napas dalam-dalam, dan melihat beberapa judul artikel ilmiah yang mungkin belum pernah kita perhatikan sebelumnya. Ilmuwan secara konstan menciptakan beberapa jenis perkembangan baru di berbagai bidang, seperti nanoteknologi, terapi gen atau fisika kuantum, dan ini selalu membuka cakrawala baru.
Judul artikel ilmiah semakin mirip dengan judul cerita dari majalah fiksi ilmiah. Mempertimbangkan apa yang dibawa tahun 2017 kepada kami, tinggal menantikan apa yang akan diberikan tahun 2018 kepada kami …
Ilmuwan telah menciptakan kristal temporal yang tidak menerapkan hukum simetri waktu
Menurut hukum pertama termodinamika, mustahil untuk membuat mesin gerak abadi yang akan bekerja tanpa sumber energi tambahan. Namun, awal tahun ini, fisikawan berhasil menciptakan struktur yang disebut kristal temporal, yang tentunya meragukan tesis ini.
Kristal temporal bertindak sebagai contoh nyata pertama dari keadaan materi baru, yang disebut "nonequilibrium", di mana atom memiliki suhu variabel dan tidak pernah berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain. Kristal temporal memiliki struktur atom yang berulang tidak hanya di ruang angkasa, tetapi juga dalam waktu, yang memungkinkannya mempertahankan getaran konstan tanpa menerima energi. Hal ini terjadi bahkan dalam keadaan diam, yang merupakan keadaan energi terendah, ketika gerakan secara teoritis tidak mungkin dilakukan, karena memerlukan biaya energi.
Jadi, apakah kristal waktu melanggar hukum fisika? Sebenarnya, tidak. Hukum kekekalan energi hanya bekerja dalam sistem dengan simetri dalam waktu, yang berarti bahwa hukum fisika selalu sama di mana-mana dan selalu. Namun, kristal temporal melanggar hukum simetri ruang dan waktu. Dan bukan hanya mereka. Magnet, juga, terkadang dianggap sebagai objek asimetris alami karena memiliki kutub utara dan selatan.
Video promosi:
Alasan lain mengapa kristal temporal tidak melanggar hukum termodinamika adalah karena kristal tersebut tidak sepenuhnya terisolasi. Kadang-kadang mereka perlu "didorong" - yaitu, untuk memberikan dorongan eksternal, setelah menerimanya, mereka akan mulai mengubah keadaan mereka lagi dan lagi. Ada kemungkinan bahwa di masa depan kristal-kristal ini akan digunakan secara luas di bidang transfer dan penyimpanan informasi dalam sistem kuantum. Mereka dapat memainkan peran penting dalam komputasi kuantum.
Sayap capung "hidup"
The Merriam-Webster Encyclopedia mengatakan bahwa sayap adalah pelengkap bulu atau membran yang dapat digerakkan yang digunakan oleh burung, serangga, dan kelelawar untuk terbang. Ia seharusnya tidak hidup, tetapi ahli entomologi di Universitas Keele di Jerman telah membuat beberapa penemuan mengejutkan yang menunjukkan sebaliknya - setidaknya untuk beberapa capung.
Serangga bernapas melalui sistem trakea. Udara masuk ke dalam tubuh melalui bukaan yang disebut spirakel. Ia kemudian bergerak melalui jaringan trakea yang kompleks yang membawa udara ke semua sel di dalam tubuh. Namun, sayap itu sendiri hampir seluruhnya terdiri dari jaringan mati, yang mengering dan menjadi tembus cahaya atau menjadi ditutupi dengan pola berwarna. Area jaringan mati diserap oleh vena, dan ini adalah satu-satunya komponen sayap yang merupakan bagian dari sistem pernapasan.
Namun, ketika ahli entomologi Rainer Guillermo Ferreira melihat sayap capung jantan Zenithoptera melalui mikroskop elektron, dia melihat tabung trakea bercabang kecil. Ini adalah pertama kalinya sesuatu seperti ini terlihat di sayap serangga. Banyak penelitian akan diperlukan untuk menentukan apakah ciri fisiologis ini unik untuk spesies ini, atau mungkin juga terjadi pada capung lain, atau bahkan pada serangga lain. Bahkan mungkin saja ini adalah mutasi tunggal. Pasokan oksigen yang melimpah dapat menjelaskan pola biru cerah dan kompleks pada sayap capung Zenithoptera, yang tidak mengandung pigmen biru.
Kutu kuno dengan darah dinosaurus di dalamnya
Kami sering menemukan hal-hal luar biasa yang terawetkan di dalam amber, tetapi tahun ini telah memberi kami hadiah super. Ilmuwan dari Myanmar telah menemukan potongan amber yang berusia 99 juta tahun, mengandung parasit seperti kutu modern di dalamnya. Salah satunya terjerat bulu dinosaurus, dua lagi ditemukan di sepotong sarang dinosaurus, dan yang keempat ditemukan berisi darah dinosaurus di dalamnya.
Tentu saja, ini membuat orang berpikir tentang skenario Jurassic Park dan kemungkinan menggunakan darah untuk membuat ulang dinosaurus dengan segera. Sayangnya, hal ini tidak akan terjadi dalam waktu dekat, karena sampel DNA dari potongan amber yang ditemukan tidak mungkin diambil. Perdebatan tentang berapa lama molekul DNA dapat bertahan masih belum berakhir, tetapi bahkan menurut perkiraan paling optimis dan dalam kondisi paling optimal, umur mereka tidak lebih dari beberapa juta tahun.
Tetapi, meskipun kutu, bernama Deinocrotondraculi ("Drakula Mengerikan"), tidak membantu memulihkan dinosaurus, masih merupakan penemuan yang sangat tidak biasa yang memberi kita pengetahuan baru. Sekarang kita tahu tidak hanya bahwa kutu purba ditemukan di antara dinosaurus berbulu, tetapi juga mereka bahkan menginfeksi sarang dinosaurus.
Modifikasi gen dewasa
Saat ini, puncak dari terapi gen adalah "pengulangan palindromik pendek yang berpotongan teratur," atau CRISPR (pengulangan palindromik pendek berselang-seling teratur). Keluarga urutan DNA yang saat ini menjadi dasar teknologi CRISPR-Cas9 secara teoritis dapat mengubah DNA manusia selamanya.
Pada tahun 2017, rekayasa genetika mengambil lompatan ke depan yang menentukan - setelah tim di Pusat Penelitian Proteomik di Beijing mengumumkan bahwa mereka telah berhasil menggunakan CRISPR-Cas9 untuk menghilangkan mutasi penyebab penyakit pada embrio manusia yang layak. Tim lain, dari Francis Crick Institute di London, bertindak sebaliknya dan menggunakan teknologi ini untuk pertama kalinya untuk secara sengaja membuat mutasi pada embrio manusia. (Secara khusus, mereka mematikan gen yang mendorong perkembangan embrio menjadi blastokista.)
Penelitian telah menunjukkan bahwa teknologi CRISPR-Cas9 berfungsi - dan cukup berhasil. Namun, hal ini memicu perdebatan etis yang intens tentang sejauh mana teknologi ini dapat digunakan. Secara teori, hal ini dapat mengarah pada “anak desainer” yang dapat memiliki ciri intelektual, atletis dan fisik sesuai dengan ciri yang ditentukan oleh orang tua.
Terlepas dari etika, penelitian berjalan lebih jauh pada November ini ketika CRISPR-Cas9 pertama kali diuji pada orang dewasa. Brad Maddu, 44, dari California, menderita Sindrom Hunter, penyakit yang tidak dapat disembuhkan yang pada akhirnya dapat membawanya ke kursi roda. Dia disuntik dengan miliaran salinan gen yang mengoreksi. Diperlukan beberapa bulan sebelum kami dapat menentukan apakah prosedurnya berhasil.
Apa yang terjadi sebelumnya - spons atau jeli sisir?
Sebuah laporan ilmiah baru, yang diterbitkan tahun ini, seharusnya mengakhiri perdebatan lama tentang asal-usul hewan untuk selamanya. Menurut penelitian, spons adalah "saudara perempuan" dari semua hewan di dunia. Ini disebabkan oleh fakta bahwa spons adalah kelompok pertama yang terpisah selama evolusi dari nenek moyang primitif semua hewan. Ini terjadi sekitar 750 juta tahun yang lalu.
Sebelumnya, ada perdebatan sengit yang bermuara pada dua kandidat utama: spons yang disebutkan di atas dan invertebrata laut yang disebut ctenophores. Meskipun spons adalah makhluk paling sederhana yang duduk di dasar laut dan makan dengan melewatkan dan menyaring air melalui tubuh mereka, ubur-ubur sisir lebih kompleks. Mereka menyerupai ubur-ubur, mampu bergerak di dalam air, dapat membuat pola cahaya, dan memiliki sistem saraf yang sederhana. Pertanyaan yang mana dari mereka yang pertama berarti pertanyaan tentang seperti apa nenek moyang kita. Ini dianggap sebagai momen paling penting dalam melacak sejarah evolusi kita.
Sementara hasil penelitian dengan berani menyatakan bahwa masalah telah diselesaikan, hanya beberapa bulan sebelumnya, penelitian lain telah diterbitkan, yang mengatakan bahwa "saudara perempuan" evolusioner kita adalah ctenophora. Oleh karena itu, terlalu dini untuk mengatakan bahwa hasil terbaru dapat dianggap cukup andal untuk menekan keraguan apa pun.
Rakun lulus tes kecerdasan kuno
Pada abad keenam SM, penulis Yunani kuno Aesop menulis atau mengumpulkan banyak dongeng, yang sekarang dikenal sebagai "Fabel Aesop". Diantaranya adalah dongeng berjudul "The Crow and the Jug", yang menggambarkan bagaimana seekor burung gagak yang haus melemparkan kerikil ke dalam kendi untuk menaikkan permukaan air dan dapat minum.
Beberapa ribu tahun kemudian, para ilmuwan menyadari bahwa dongeng ini menggambarkan cara yang baik untuk menguji kecerdasan hewan. Percobaan menunjukkan bahwa hewan percobaan memahami sebab dan akibat. Burung gagak, seperti kerabatnya, burung gagak dan burung jay, membenarkan kebenaran dongeng tersebut. Monyet juga lulus tes ini, dan rakun ditambahkan ke daftar tahun ini.
Selama uji fabel Aesop, delapan rakun menerima wadah berisi air, di mana marshmallow mengapung di permukaannya. Ketinggian air terlalu rendah untuk dicapai. Dua subjek berhasil melempar batu ke dalam wadah untuk menaikkan permukaan air dan mendapatkan apa yang diinginkan.
Subjek uji lainnya menemukan solusi kreatif mereka sendiri yang tidak pernah diharapkan oleh para peneliti. Salah satu rakun, alih-alih melempar batu ke dalam wadah, naik ke atas wadah dan mulai berayun dari sisi ke sisi di atasnya hingga terjatuh. Dalam tes lain, menggunakan bola apung dan tenggelam sebagai pengganti batu, para ahli berharap rakun akan menggunakan bola tenggelam dan membuang bola apung. Sebaliknya, beberapa hewan mulai berulang kali mencelupkan bola apung ke dalam air sampai gelombang yang naik memaku potongan marshmallow ke samping, membuatnya lebih mudah untuk diambil.
Fisikawan menciptakan laser topologi pertama
Fisikawan di University of California di San Diego mengklaim telah menciptakan jenis laser baru - "topologi", pancaran sinar yang dapat mengambil bentuk kompleks apa pun tanpa hamburan cahaya. Perangkat ini bekerja berdasarkan konsep isolator topologi (bahan yang dielektrik di dalam volumenya, tetapi mengalirkan arus di sepanjang permukaan), yang menerima Hadiah Nobel Fisika pada 2016.
Biasanya, resonator cincin digunakan untuk memperkuat cahaya pada laser. Mereka lebih efisien daripada resonator sudut tajam. Namun kali ini, tim peneliti membuat rongga topologi dengan menggunakan kristal fotonik sebagai cermin. Secara khusus, dua kristal fotonik dengan topologi berbeda digunakan, salah satunya adalah sel berbentuk bintang dalam kisi persegi, dan yang lainnya adalah kisi segitiga dengan lubang udara silinder. Anggota tim Boubacar Kante menyamakannya dengan bagel dan pretzel: meskipun keduanya adalah roti berlubang, jumlah lubang yang berbeda membuatnya berbeda.
Setelah kristal berada di tempat yang tepat, berkas akan mengambil bentuk yang diinginkan. Sistem ini dikendalikan oleh medan magnet. Ini memungkinkan Anda untuk mengubah arah pancaran cahaya, sehingga menciptakan fluks bercahaya. Penerapan praktis langsung ini mampu meningkatkan kecepatan komunikasi optik. Namun, di masa depan, ini dipandang sebagai langkah maju dalam penciptaan komputer optik.
Ilmuwan telah menemukan eksitonium
Fisikawan di seluruh dunia sangat antusias dengan penemuan bentuk materi baru yang disebut eksitonium. Bentuk ini adalah kondensat dari kuasipartikel, eksiton, yang merupakan keadaan terikat elektron bebas dan lubang elektron, yang terbentuk sebagai akibat dari fakta bahwa molekul tersebut telah kehilangan elektron. Selain itu, fisikawan teoretis Harvard Bert Halperin meramalkan keberadaan eksitonium pada 1960-an, dan sejak itu para ilmuwan mencoba membuktikannya benar (atau salah).
Seperti banyak penemuan ilmiah besar lainnya, ada cukup banyak kebetulan dalam penemuan ini. Tim peneliti di University of Illinois yang menemukan eksitonium sebenarnya menguasai teknologi baru yang disebut spektroskopi kehilangan energi berkas elektron (M-EELS) - yang dibuat khusus untuk mengidentifikasi eksiton. Namun, penemuan tersebut terjadi saat para peneliti hanya melakukan uji kalibrasi. Salah satu anggota tim memasuki ruangan sementara yang lainnya melihat ke layar. Mereka mengatakan bahwa mereka telah mendeteksi sebuah "plasmon ringan", pendahulu dari kondensasi eksiton.
Pemimpin studi Profesor Peter Abbamont membandingkan penemuan ini dengan Higgs boson - penemuan ini tidak akan digunakan secara langsung dalam kehidupan nyata, tetapi ini menunjukkan bahwa pemahaman kita saat ini tentang mekanika kuantum berada di jalur yang benar.
Ilmuwan telah menciptakan robot nano yang dapat membunuh kanker
Para peneliti di University of Durham mengklaim telah menciptakan robot-nano yang mampu mendeteksi sel kanker dan membunuh mereka hanya dalam 60 detik. Dalam uji coba universitas yang berhasil, robot-robot kecil itu membutuhkan waktu antara satu dan tiga menit untuk menembus membran luar ke dalam sel prostat yang bersifat kanker dan segera menghancurkannya.
Robot-nano berukuran 50.000 kali lebih kecil dari diameter rambut manusia. Mereka diaktifkan oleh cahaya dan berputar dengan kecepatan dua hingga tiga juta putaran per detik untuk dapat menembus membran sel. Ketika mereka mencapai tujuan mereka, mereka dapat menghancurkannya atau menyuntikkan agen terapeutik yang berguna ke dalamnya.
Hingga saat ini, robot nano hanya diuji pada sel individu, tetapi hasil yang menggembirakan telah mendorong para ilmuwan untuk beralih ke eksperimen pada mikroorganisme dan ikan kecil. Tujuan selanjutnya adalah beralih ke hewan pengerat, dan kemudian ke manusia.
Asteroid antarbintang bisa menjadi pesawat luar angkasa alien
Baru beberapa bulan berlalu sejak para astronom dengan gembira mengumumkan penemuan objek antarbintang pertama yang terbang melalui tata surya, asteroid bernama Oumuamua. Sejak itu, mereka telah mengamati banyak hal aneh yang terjadi pada benda langit ini. Kadang-kadang ia berperilaku sangat tidak biasa sehingga para ilmuwan percaya bahwa objek tersebut mungkin adalah pesawat luar angkasa alien.
Pertama-tama, bentuknya mengkhawatirkan. Oumuamua berbentuk cerutu dengan rasio panjang terhadap diameter sepuluh banding satu, yang belum pernah terlihat di asteroid manapun yang diamati. Awalnya, para ilmuwan mengira itu adalah komet, tetapi kemudian menyadari bahwa itu bukan, karena objek tersebut tidak meninggalkan ekor di belakangnya saat mendekati Matahari. Selain itu, beberapa ahli berpendapat bahwa kecepatan rotasi objek tersebut seharusnya dapat menghancurkan asteroid normal. Orang mendapat kesan bahwa itu dibuat khusus untuk perjalanan antarbintang.
Tetapi jika itu dibuat secara artifisial, lalu apa itu? Beberapa orang mengatakan bahwa ini adalah wahana alien, yang lain percaya bahwa itu mungkin pesawat ruang angkasa, yang mesinnya tidak berfungsi, dan sekarang melayang di luar angkasa. Bagaimanapun, peserta program seperti SETI dan BreakthroughListen percaya bahwa Oumuamua membutuhkan penyelidikan lebih lanjut, jadi mereka mengarahkan teleskop ke arahnya dan mendengarkan sinyal radio.
Sementara hipotesis alien belum dikonfirmasi dengan cara apapun, pengamatan awal SETI tidak membawa hasil. Banyak peneliti yang masih pesimis tentang kemungkinan benda itu bisa dibuat oleh alien, tapi bagaimanapun, penelitian akan terus berlanjut.
