7 головних відкриттів і винаходів 2009 року

Найцікавішими виявилися Великий адронний коллайдер, вода на Місяці, найдавніший кістяк, тканина для штучної ерекції, квантовий комп'ютер, 3 D-модель ДНК і матеріал, який попереджає про те, що незабаром поламається.

Сім головних відкриттів і винаходів 2009 року за версією головного редактора журналу "Популярна механіка" Сергія Апресова.

Великий адронний коллайдер

Великий адронний коллайдер - це, можливо, наймасштабніший проект, затіяний заради чистої науки, і зовсім точно найбільший механізм, будь-коли побудований людиною. 23 листопада 2009 року в 27-кілометровому тунелі коллайдера зробили перше вдале зіткнення зустрічних пучків протонів. Від початку будівництва до цього моменту пройшло майже 10 років.

ВАК довго запрягали, але поїхав він швидко: до середини грудня вдалося довести повну енергію зіткнень двох протонних пучків до рекордних 2,36 ТеВ. Поки що ВАК - це тільки чергове технологічне досягнення, але воно передвіщає справжні наукові відкриття.

Вода на місяці

9 жовтня NASA улаштувала бомбардування поверхні Місяця з дослідницькою метою. Розгінний блок "Центавр", який урізався в Місяць, підняв хмару газу й пилу, яку потім проаналізував космічний апарат LCROSS, що впав слідом. Перед смертю він встиг передати на Землю зібрані дані. Найважливіша новина, заради якої й затівався весь проект: на Місяці є вода.

Води на Місяці набагато більше, ніж вважалося раніше. Можливо, і це ще більш важливо, вона буде доступна майбутнім дослідникам і колонізаторам супутника як місцевий природний ресурс. Вода й лід, що перебувають в місячних надрах, можуть дати людям кисень для дихання й водень як паливо для космічних кораблів і населених станцій.

Ardipithecus ramidus

Кістяк одного із найдавніших можливих предків людини пролежав 4,4 млн років у землі Ефіопії, а потім ще 15 років - у лабораторії під мікроскопом. У жовтні Ardipithecus був представлений нащадкам: журнал Science відвів під його біографію цілий номер. З більш як  сотні кісток, що належали 36 приматам, удалося реконструювати один відносно повний кістяк - жінку на ім'я Арді.

Всупереч очікуванням багатьох учених, Арді має дуже мало спільного з людиноподібними мавпами. Її кінцівки пристосовані й для прямоходіння, і для ефективного лазіння по деревах, і для швидкого бігу на всіх чотирьох. Примітно, що залишки зубів родичів Арді демонструють мирний характер ардіпітека. Самці рідко билися за володіння самкою або перевагу в зграї. Замість цього вони завойовували прихильність родичів, ділячись із ними їжею.

Штучна еректильна тканина

Дослідникам Інституту регенеративної медицини в Уейк-Форесті вдалося успішно імплантувати кроликам печеристе тіло (завдяки якому в самців ссавців відбувається ерекція). У процесі операції використовувалися як донорські тканини, так і клітини піддослідних тварин. Із дванадцяти кроликів, що пройшли через операцію, 8 змогли спаруватися, а 4 - навіть запліднити самок.

Без жартів, еректильна тканина - одна із найрідкісніших в організмі, тому хірурги, які борються за відновлення репродуктивної функції пацієнтів, постійно зіштовхуються з відсутністю матеріалу для трансплантації. Можливо, незабаром учені зможуть запропонувати їм дещо краще, ніж силікон.

Квантовий комп'ютер

Квантові комп'ютери могли б повністю перевернути наші уявлення про обчислювальну техніку - у тому випадку, якби хто-небудь їх побудував. Девід Ханнеке і його співавтори з Національного інституту стандартів і технологій (США) змогли зробити важливий крок на цьому шляху - побудувати перший двокубітний програмувальний квантовий комп'ютер. Кубіти (квантові розряди) можуть приймати не тільки значення 0 і 1, як звичайні біти, а ще й проміжні значення - за рахунок квантового ефекту суперпозиції. Комп'ютер Ханнеке вміє виконувати більш як сотню обчислень, в 79% випадків - правильно. Для робочого варіанта залишилося дібрати трохи менш як 21%.

Гордон Мур недавно заявив, що знаменитий закон подвоєння числа транзисторів у процесорі, сформульований ним і названий на його честь, у найближчі роки наткнеться на технологічний бар'єр. На підході нова технологія - квантовий комп'ютер.

Тривимірна модель ДНК

У розтягнутому вигляді ДНК людини має близько двох метрів у довжину, але в живій клітині упакована в структуру розміром менш міліметра. Як саме вона розташована  в клітині, ніхто до останнього часу точно не знав. У жовтні була опублікована перша докладна тривимірна модель ДНК, яка вразила увесь світ. По-перше, структура ДНК виявилася фрактальною - вона не міняється незалежно від того, у якому збільшенні на неї дивитися. По-друге, вона взагалі не має вузлів - потягнувши за кінчик, її можна повністю розплутати.

Відкриття має, звичайно, не тільки теоретичний інтерес. Знаючи, як розташовані гени в просторі, ми можемо зрозуміти, як вони регулюють один одного, у нормі й у патології. Справжня медична генетика повинна враховувати й положення генів у просторі.

Матеріал, що стежить за собою сам

Дослідникам з Університету Іллінойсу Урбана-Шампейн удалося створити полімер, який міняє колір перед тим, як порватися. До складу полімеру входить речовина-механофор, молекула якого складається із чотирьох ароматичних кілець. Коли найслабше із них рветься під впливом механічного навантаження, утворюється нова речовина, яка має червоний колір. Речовини, що міняють колір у різних умовах, добре відомі, але дотепер створити твердий матеріал з індикаторними властивостями не вдавалося. Роботи вчених - не працюючий прототип (полімер поки непридатний для практичних застосувань), але вже доказ можливості його створення.

Практичне застосування винаходу, коли до нього дійде справа, очевидно. Конструкції, у яких буде використаний такий матеріал, самі покажуть, коли й у якому саме місці вони збираються зламатися.