Schwytani przez naukowców: antymateria, cholesterol i czerwone krwinki Understand article

Tłumaczenie: Magdalena Jakubowska. Science in School jest publikowane przez EIROforum, będące wynikiem współpracy ośmiu największych europejskich organizacji międzyrządowych, prowadzących badania naukowe. Poniższy artykuł przedstawia najnowsze doniesienia członków EIROforum.

EIROforum

EIROforum to połączenie środków, obiektów i ekspertyz członków tej organizacji, mające na celu wspieranie nauk w Europie, tak aby dostrzec ich pełen potencjał. Aby dowiedzieć się więcej, zobacz: www.eiroforum.org

CERN: antymateria w pułapce

Dokładne badania antymaterii – nieuchwytnego odpowiednika materii – powinny pomóc naukowcom ustalić, dlaczego zniknęły wszystkie antymaterie powstałe podczas Wielkiego Wybuchu. Najbardziej obiecującym nowym „anty-obiektem” jest anty-wodór, najprostszy pierwiastek w hipotetycznym antyświecie.

Pierwszych dziewięć atomów antymaterii, zostało wyprodukowanych w Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych (CERN) w 1995 roku. Jednak ze względu na ich wysoką prędkość poruszania się, osiągającą niemalże prędkość światła, przeprowadzenie precyzyjnych badań było niemożliwe. Kolejny przełom nastąpił w 2002 roku, kiedy to eksperyment ATHENA wykazał w jaki sposób możliwe jest stworzenie milionów powolnie poruszających się atomów anty-wodoru. Jednakże dojście do kolejnego etapu – złapania kilku z tych atomów – zajęło kolejnych dziewięć lat. Obecnie naukowcy pracujący przy doświadczeniu ALPHA w CERN zdołali złapać 38 anty-atomów w czasie 172 milisekund. W lipcu 2011 roku ogłosili, że udało im się zatrzymać kilkaset cząsteczek na całe 15 minut. Stwarza to możliwość przeprowadzenia precyzyjnego porównania poziomu energetycznego pomiędzy wodorem a anty-wodorem przy użyciu ultra-precyzyjnych systemów laserowych.

Antyprotony są chwytane i przechowywane w ultra wysokiej próżni wykorzystującej pola elektryczne i magnetyczne. Poprzez połączenie tych pól z pozytonami atomy anty-wodoru są formowane i oddzielane przy użyciu ośmiobiegunowych pułapek magnetycznych oraz cewek lustrzanych
Zdjęcie dzięki uprzejmości CERN

Aby dowiedzieć się więcej, zapoznaj się z publikacją:

The ALPHA Collaboration (2011) Confinement of antihydrogen for 1000 seconds. Nature Physics 7: 558-564. doi: 10.1038/nphys2025

Europejska Organizacja Badań Jądrowych (CERN), największe na świecie laboratorium fizyki cząsteczkowej z siedzibą w Genewie w Szwajcarii. Aby dowiedzieć się więcej, zobacz: www.cern.ch

EFDA-JET: JET ponownie wystrzelił

Pod koniec sierpnia 2011 roku, po założeniu 4500 nowych kafelek na wewnętrznych ścianach, i po 22 miesiącach od ostatniego użycia, reaktor syntezy termojądrowej JET koordynowany przez Europejski program pozyskiwania energii z reakcji syntezy termojądrowej (EFDA) wznowił przeprowadzanie eksperymentów.

Sala kontrolna JET podczas
gdy rozwija się nowa plazma

Zdjęcie dzięki uprzejmości
EFDA-JET

Zatłoczona sala kontrolna JET, przepełniona atmosferą podniecenia, była świadkiem spektakularnego wydarzenia, gdy utworzyła się 1 mega-amperowa plazma, utrzymująca się przez 15 sekund. Osiągnięcie to było tym bardziej znaczące, gdyż tak jak przypuszczano, pierwsza plazma, jaką udało się stworzyć po zakończeniu operacji technicznych pojawiła się jako trwający niecałą sekundę błysk światła.

Kolejne zaplanowane eksperymenty pomogą zrozumieć zachowanie nowego międzynarodowego urządzenia fuzyjnego, ITER, w którym zastosowano te same płytki ścienne, co w nowym reaktorze JET. Tak zachwycający początek działalności JET zwiększy optymistyczne podejście do projektu – który w dalszym ciągu toruje drogę ku komercyjnej energii termojądrowej.

JET, usytuowany w Culham w Wielkiej Brytanii, jest europejskim reaktorem fizyki termojądrowej. JET jest wykorzystywany w celach naukowych przez Europejski program pozyskiwania energii z reakcji syntezy termojądrowej (EFDA). Aby dowiedzieć się więcej, zobacz: www.jet.efda.org

EMBL: Czerwone krwinki zielenieją

Naukowcy z Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL), znajdującego się w Monterotondo we Włoszech, wynaleźli nową technikę znakowania, która po raz pierwszy umożliwiła im wskazanie tych komórek pierwotnych w szpiku kostnym, które wytwarzają krwinki czerwone.

Szpik kostny u ssaków, takich jak u ludzi bądź myszy, zawiera kilka różnych rodzajów komórek pierwotnych, które dzielą się na różne rodzaje krwinek.

Zdjęcie dzięki uprzejmości
André-Pierre Olivier

Dzięki tej nowo opracowanej technice komórki w szpiku kostnym myszy zamieniły się w fluorescencyjnie zielone tylko wówczas, gdy miały się przemienić w krwinki czerwone. Jest to możliwe dzięki fluorescencyjnej końcówce, która przywiera do produktu kwasu rybonukleinowego (RNA) w genie, który przesyła tylko jeden ród krwinek. Nowa technika, którą stosują już także inne laboratoria pozwoli naukowcom zrozumieć, które grupy komórek pierwotnych produkują krwinki czerwone oraz zbadać dotyczące ich mechanizmy molekularne.

Aby dowiedzieć się więcej, zapoznaj się z publikacją:

Rasmussen KD, O’Carroll D (2011) The miR-144/451eGFP allele, a novel tool for resolving the erythroid potential of hematopoietic precursors. Blood 118(11): 2988-2992. doi: 10.1182/blood-2011-04-350728

Europejskie Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL) jest wiodącym europejskim laboratorium prowadzącym podstawowe badania z zakresu biologii molekularnej, z siedzibą główną w Heidelberg w Niemczech. Aby dowiedzieć się więcej, odwiedź: www.embl.org

ESA: Herschel opisuje nową historię ewolucji galaktyki

Tempo rodzenia się gwiazd osiągnęło swój szczyt we wczesnym Wszechświecie, około 10 miliardów lat temu. W tamtym czasie w niektórych galaktykach gwiazdy rodziły się dziesięć bądź nawet sto razy częściej niż obecnie. Tak optymistyczne wskaźniki są bardzo rzadkie w dzisiejszym Wszechświecie i może się wydawać, iż jest to zawsze spowodowane kolizją poszczególnych galaktyk. Dlatego też astronomowie przyjęli teorię, że zasada ta działała na przestrzeni historii.

Teoretyczny scenariusz
narodzin gwiazdy

Zdjęcie dzięki uprzejmości
ESA-AOES Medialab

Dzięki niedawnym obserwacjom w Kosmicznym Obserwatorium Herschela w Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) astronomowie mogli przyjrzeć się bardzo odległym galaktykom i wyobrazić sobie jak wyglądały one miliardy lat temu. Dzięki powrotowi w przeszłość odkryli, że galaktyki wcale nie muszą się ze sobą zderzyć, aby wywołać narodziny potężnej gwiazdy. Odkrycie to pozwoliło obalić od dawna przyjętą tezę i dokładniej opisać sposób powstawania gwiazd oraz rozwoju galaktyk.

Aby dowiedzieć się więcej, zapoznaj się z publikacją:

Elbaz D et al. (2011) GOODS–Herschel: an infrared main sequence for star-forming galaxies. Astronomy & Astrophysics 533: A119. doi: 10.1051/0004-6361/201117239

Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) jest europejską furtką do kosmosu, ze swoją centralą w Paryżu we Francji. Aby dowiedzieć się więcej, zobacz: www.esa.int

ESO: ALMA przegląda na oczy

Najbardziej kompleksowe ziemskie obserwatorium astronomiczne, Atacama Large Millimeter / submilimeter Array (ALMA), zostało oficjalnie otwarte dla astronautów. ALMA jest wynikiem współpracy Europy, Ameryki Północnej oraz Azji Wschodniej z Republiką Chile. Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) jest europejskim partnerem w tym projekcie. Pierwszy obraz uzyskany dzięki użyciu teleskopu, który w dalszym ciągu jest w stanie budowy, przedstawia widok Wszechświata, który nie może być w żaden sposób dostrzeżony przy użyciu dotychczasowych teleskopów, ograniczanych przez światło widzialne i podczerwone. Tysiące naukowców z całego świata walczyło o możliwość zajęcia miejsca wśród pierwszych odkrywców tych najciemniejszych, najzimniejszych, najodleglejszych i najbardziej ukrytych tajemnic kosmosu dzięki temu nowemu narzędziu astronomicznemu.

Galaktyki Antennae (znane również jako NGC 4038 and 4039) są parą zniekształconych, zderzających się ze sobą galaktyk spiralnych, oddalonych o około 70 milionów lat świetlnych, wchodzących w skład gwiazdozbioru Kruka (The Crow). Obraz ten to połączenie obserwacji ALMA, powstałych przy różnych długościach fali podczas pierwszych faz testowych obserwatorium, z obserwacjami światła widzialnego z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a – wspólnego dzieła Narodowej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA) i Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Kliknij na obrazek aby powiększyć
Zdjęcie dzięki uprzejmości ALMA (ESO / NAOJ / NRAO); obraz światła widzialnego: Kosmiczny Teleskop Hubble’a – wspólne dzieło Narodowej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA) i Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA)

Aby uzyskać dodatkowe informacje, zapoznaj się z komunikatem prasowym: www.eso.org/public/news/eso1137

Aby dowiedzieć się więcej o ALMA, zobacz:

Mignone C, Pierce-Price, D (2010) Obserwatorium astronomiczne ALMA – kosmos ledwie o krok dalej. Science in School 15. www.scienceinschool.org/2010/issue15/alma/polish

Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) jest najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym z centralą w Garching w okolicach Monachium w Niemczech oraz ze swoimi teleskopami w Chile. Aby dowiedzieć się więcej, zobacz: www.eso.org

ESRF: Promienie Roentgena rządzą!

Naukowcy z Europejskiego Ośrodka Synchrotronu Atomowego (ESFR) opracowali technikę, która może zrewolucjonizować analizę chemiczną rzadkich materiałów, takich jak próbek skał meteorytów i innych skamieniałości. Promienie rentgenowskie są zazwyczaj czułe na kształt i teksturę wewnątrz badanych próbek, jednak nie można za ich pomocą zbadać stanów chemicznych. Nowa technika umożliwia tworzenie zdjęć rentgenowskich ukazujących powstawanie wiązań chemicznych w najważniejszych pierwiastkach osadzonych głęboko wewnątrz materiałów nieprzenikalnych, co dotychczas było uważane za niewykonalne, jeśli próbki miały zostać nienaruszone. „Marzę o tym, aby wypróbować tę technikę na skałach pochodzących z Marsa lub z Księżyca. Moglibyśmy się przekonać nie tylko jakie pierwiastki się w nich występują, lecz także czy jest w nich tlen i czy pochodzi on z cząsteczek wody”, mówi Simo Huotari z Helsinek w Finlandii, który opracował tę technikę.

Bardzo ciężko zbadać węgiel
i tlen jeśli są one zawarte
wewnątrz innych materiałów.
Nowa technika
synchrotronowych promieni
rentgenowskich pomaga nie
tylko je wykryć, lecz także
rozróżnić zawarte w nich
wiązanie chemiczne

Zdjęcie dzięki uprzejmości
Tuomas Pylkkänen (University
of Helsinki)

Aby dowiedzieć się więcej, zapoznaj się z następującą informacją (‘New synchrotron technique could see hidden building blocks of life’), którą możesz znaleźć na stronie ESRF (www.esrf.eu) lub bezpośrednio za pomocą linku: http://tinyurl.com/69o9g7g

Zapoznaj się również z publikacją:

Huotari S et al. (2011) Direct tomography with chemical-bond contrast. Nature Materials 10: 489–493. doi: 10.1038/nmat3031

Znajdujący się w Grenoble we Francji Europejski Ośrodek Synchrotronu Atomowego (ESRF) korzysta z najpotężniejszego źródła promieniowania synchrotronowego w Europie. Aby dowiedzieć się więcej, zobacz: www.esrf.eu

Europejski XFEL: Światełko w tunelu

Europejski laser wolnych elektronów XFEL jest obiektem naukowym w trakcie budowy, znajdujący się w Hamburgu w Niemczech. Będzie on generować niezwykle intensywne wiązki promieniowania rentgenowskiego na użytek naukowców na całym świecie. Aby dowiedzieć się więcej, zobacz: www.xfel.eu

Naukowcy badają jeden z wielu tuneli, które wchodzą w skład europejskiego obiektu XFEL – lasera wolnych elektronów. Zdjęcie zostało zrobione krótko po ukończeniu prac konstrukcyjnych. Dokładnie z tego miejsca w 2014 r. elektrony zostaną użyte do wytworzenia niezwykle intensywnego promieniowania rentgenowskiego, przy pomocy pola magnetycznego. Zanim to się stanie, elektrony będą musiały zostać rozpędzone w tunelu o długości ponad 2 km do prędkości zbliżonej do tej, jaką osiąga światło. Gdy maszyna osiągnie pełną sprawność, stanie w miejscu gdzie znajduje się trzech mężczyzn widocznych na zdjęciu będzie bardzo niebezpieczne. Dlatego też zaawansowany system kontrolny uniemożliwi dostanie się do tunelu osobom nieupoważnionym, dzięki czemu badanie będzie mogło być bezpiecznie przeprowadzone przez naukowców
Zdjęcie dzięki uprzejmości European XFEL

ILL: Powolny cholesterol

Poprzez rozpraszanie neutronów, naukowcy z Instytutu Laue-Langevina (ILL) i z Centrum Badania Neutronów przy Narodowym Instytucie Standaryzacji i Technologii (NIST) w Gaithersburgu w stanie Missisipi w Stanach Zjednoczonych, odkryli, że czas jaki cholesterol potrzebuje na przemieszczenie się przez i między komórkami to zaledwie kilka godzin, czyli o wiele wolniej niż przypuszczano dotychczas.

Cholesterol tworzy zewnętrzną część membrany otaczającej komórki. Odgrywa on znaczącą rolę umożliwiając przekazywanie chemicznych i nerwowych sygnałów do różnych części ciała: jest to podstawowy składnik ważnych hormonów i zapewnia izolację dla włókien nerwowych. Dlatego też utrzymywanie odpowiedniego poziomu cholesterolu poprzez ponowny podział komórek jest bardzo ważne. Nieprawidłowości w transportowaniu cholesterolu zostały przypisane chorobom takim jak: Alzheimer, miażdżyca i różnorodne zaburzenia sercowo-naczyniowe. Oszacowanie dokładnego poziomu transportu cholesterolu mogłoby zatem pomóc w opracowaniu nowych, ulepszonych metod leczenia tych schorzeń.

Model cząsteczki
cholesterolu

Zdjęcie dzięki uprzejmości
RedAndr; źródło: Wikimedia
Commons

Aby dowiedzieć się więcej, zapoznaj się z publikacją:

Garg A et al. (2011) Noninvasive neutron scattering measurements reveal slower cholesterol transport in model lipid membranes. Biophysical Journal 101(2): 370-377. doi: 10.1016/j.bpj.2011.06.014

Instytut Laua-Langevina (ILL) jest międzynarodowym centrum badawczym, będącym czołowym źródłem nauk i technologii związanych z neutronami, z siedzibą w Grenoble we Francji. Aby dowiedzieć się więcej, odwiedź: www.ill.eu

 


Institutions

EMBL EIROforum EUROfusion ESO ESRF European XFEL ILL

License

CC-BY-NC-ND