Uneori, știința trebuie să meargă mare. De la telescoape care se întind pe glob până la acceleratoare de particule care ar dura peste 24 de ore pentru a se plimba, aceste experimente sunt printre cele mai mari efectuate vreodată.
Vânătoarea undelor gravitaționale
Ondulurile din câmpul gravitațional al universului, cunoscute sub numele de unde gravitaționale, sunt rămășițe ale unor evenimente galactice masive, cum ar fi coliziunile cu găurile negre și fuziunea stelelor neutronice. Aceste valuri pot înregistra chiar ecouri ale Big Bang-ului. Pentru a le detecta, oamenii de știință au nevoie de echipamente mari, cum ar fi Observator cu interferometru cu laser unde gravitaționale (LIGO).
LIGO este format din două instrumente mari, fiecare cu două brațe lungi de 2,5 mile (4 kilometri). Instrumentele sunt în statul Washington și Louisiana, aproximativ 1.900 mile (3.000 km distanță). Bratele sunt interferometre laser, dispuse in forme de L. Un singur fascicul laser este împărțit în jumătate, fiecare jumătate fiind trimisă în jos pe unul dintre brațe. La capătul fiecărui braț este un set de oglinzi, care aruncă fiecare jumătate de rază laser de câteva sute de ori și apoi susțin brațele astfel încât să se reunească.
Prin investigarea modelului de interferență – modul în care vârfurile și dedesubturile undelor de lumină se combină – oamenii de știință pot determina dacă s-a produs o ondulație gravitațională în timpul experimentului. Dacă da, o pot studia în detaliu. Cu cât brațele sunt mai mari, cu atât instrumentul este mai sensibil, motiv pentru care LIGO se laudă cu cele mai lungi interferometre laser construite vreodată.
LIGO a detectat tot felul de fenomene galactice misterioase, dintr-o fuziune între a stea neutronică și (probabil) o gaură neagră super ușoară la multiple ciocniri între stele neutronice. (De asemenea, a detectat un stol de corbi ciugulind țurțuri la instalația de la Washington – o observație cu mai puține implicații pentru dinamica universului.)
Cel mai mare zdrobitor de atomi din lume
Pentru a studia pe cei foarte mici, oamenii de știință trebuie uneori să folosească instrumente foarte mari. Nu vin mai mari decât Ciocnitorul mare de hadroni (LHC), cel mai mare accelerator de particule din lume. Condus de CERN, Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară, acest inel cu diametrul de 16,7 mile (27 km) este împânzit cu patru detectoare, cunoscute sub numele de ATLAS, CMS, ALICE și LHCb. Potrivit locației sale, ATLAS de 7.700 de tone (7.000 de tone metrice) este cel mai mare detector de particule construit vreodată. Instrumentul măsoară o gamă largă de particule subatomice create atunci când oamenii de știință distrug fasciculele de particule unul pe altul la viteză mare, creând ciocniri care aruncă particule elementare evazive precum bosonul Higgs.
LHC se laudă cu peste 10.000 de tone (9.000 de tone metrice) de fier în sistemele sale magnetice și suficient cablu de niobiu-titan pentru a se întinde până la soare și înapoi de peste șase ori și apoi între Pământ și lună de încă câteva ori. Este, de asemenea, cel mai mare și cel mai rece frigider de pe Pământ, deoarece magneții trebuie ținuți la minus 456,25 grade Fahrenheit (minus 271,25 grade Celsius), puțin mai rece decât spațiul cosmic.
Pădurile tropicale amazoniene în miniatură
Proiectul Amazon FACE: Explorarea impactului schimbărilor climatice asupra pădurilor tropicale – YouTube 
Pompând tone de dioxid de carbon (CO2) în atmosferă în fiecare an prin arderea combustibililor fosili, omenirea realizează un experiment la scară extrem de mare – și foarte necontrolat. În pădurea tropicală amazoniană, cercetătorii încearcă să înțeleagă implicațiile acestor gaze cu efect de seră într-un experiment propriu.
Proiectul, numit AmazonFACE, își propune să mărească concentrația de dioxid de carbon în părți ale celui mai mare bazin de pădure tropicală din lume pentru a înțelege impactul CO2 crescut asupra „plămânilor planetei”.
FACE înseamnă „Îmbogățirea cu dioxid de carbon în aer liber”. Experimentul constă din 12 tablouri de observație în șase parcele cu diametrul de 98 de picioare (30 m): trei la concentrații ambientale de dioxid de carbon și trei la concentrații mai mari. Cea mai mare concentrație – 615 părți per milion – este estimat a fi atins până în anii 2070 pe o cale de mijloc către atenuarea schimbărilor climatice, în care țările fac progrese lente și inegale către durabilitate.
Fiecare parcelă conține aproximativ 400 de specii de plante și multe alte exemplare de ciuperci și microbi din sol – un ecosistem complet. Pe măsură ce dioxidul de carbon crește, plantele fotosintetizează mai repede și eliberează mai puțină apă din frunze, a explicat. Beto Quesadadirector executiv al proiectului și cercetător la Institutul Național de Cercetare Amazonian. Acest lucru ar putea ajuta la protejarea pădurii de impactul schimbările climaticecare este de așteptat să aducă secetă în Amazon regiune.
Dar echilibrul dintre aceste două procese și punctul de răsturnare dintre o pădure sănătoasă și un ecosistem care se prăbușește sunt necunoscute, a spus. David Lapolacoordonatorul științific al proiectului și cercetător la Centrul de Cercetare Meteorologică și Climatică Aplicată Agriculturii al Universității din Campinas (UNICAMP) din Brazilia.
„Vom încerca să rezolvăm una dintre cele mai mari incertitudini cu privire la viitorul pădurii amazoniene în lumina schimbărilor climatice”, a spus Lapola pentru Live Science.
Cercetătorii vor măsura impactul CO2 suplimentar asupra fiziologiei plantelor, inclusiv dacă plantele dintr-o atmosferă bogată în carbon adaugă structuri temporare, cum ar fi frunzele, sau caracteristici mai permanente, cum ar fi lemnul. Acest lucru este important de studiat deoarece lemnul reține carbonul de secole, în timp ce carbonul folosit pentru a crește frunzele reintră în mediu în decurs de un an sau doi. Se preconizează că experimentul va dura cel puțin un deceniu.
„Este un experiment la scară ecosistemică”, a spus Quesada, „dar este mult mai mult decât atât. Se referă la impactul social, economic și de mediu pe care îl va avea pierderea pădurii tropicale”.
O instalație cu adevărat masivă de captare a carbonului
Potrivit Grupului Interguvernamental pentru Schimbări Climatice, umanitatea nu trebuie doar să înceteze eliberarea de dioxid de carbon în atmosferă pentru a evita creșterea temperaturii globale cu peste 1,5 C (2,7 F) peste nivelurile preindustriale. De asemenea, trebuie să scoatem carbonul înapoi din aer.
Până în 2050, 6 până la 10 gigatone echivalent carbon trebuie eliminate pentru a evita atingerea pragului de încălzire stabilit de Acordul de la Paris. Există multe opțiuni pentru captarea carbonului, cum ar fi captarea fluxurilor de deșeuri industriale și îngroparea biomasei. Dar prima instalație marină de captare a carbonului la scară comercială își propune să elimine carbonul direct din ocean.
Oceanul preia în mod natural carbonul din atmosferă, dar nu îl poate absorbi suficient de repede pentru a face o diferență climatică la scara unei vieți umane. Compania de captare a carbonului Equatic își propune să accelereze această cronologie.
„Uzina comercială Equatic durează cinci minute pentru a elimina o tonă de carbon prin pomparea apei de mare, trecerea unui curent electric și apoi contactând apa de mare cu un curent de aer din atmosferă”. Edward Sandersdirectorul operațional al Equatic, a declarat pentru Live Science într-un e-mail. „O zonă echivalentă de ocean deschis durează 12 luni pentru a elimina acea tonă de carbon”.
Procesul chimic care elimină carbonul din apa de mare creează, de asemenea, hidrogen, o substanță chimică care este pentru multe industrii și poate fi arsă ca combustibil pentru a alimenta 40% din costurile energetice ale procesului de captare a carbonului. Carbonul este apoi sechestrat sub formă de bicarbonat, același material care se găsește în scoici, care va ține carbonul departe de atmosferă pentru până la 10.000 de ani. Acest bicarbonat poate fi pus înapoi în mare sau poate fi folosit în îngrășăminte. Poate servi și ca material de construcție în restaurarea coastei, a spus Sanders.
Experimente similare au fost făcute pe a scara pilotdar instalația Equatic din Quebec va avea ca scop sechestrarea 120.700 tone (109.500 tone metrice) de carbon pe an, începând din 2027. Va fi prima încercare la scară comercială de a reduce supraîncărcarea de gaze cu efect de seră din atmosferă prin intermediul oceanelor.
O lume a bebelușilor
Cum învață bebelușii limbajul? Când înțeleg gesturile? Sunt gata să imite adulții? La toate aceste întrebări este greu de răspuns, deoarece bebelușii sunt subiecți de cercetare provocatori, predispuși la plâns și la somnuri neașteptate.
Dificultatea de a recruta părinți ocupați și epuizați și copiii lor adesea necooperanți pentru a face studii de cercetare a dus la nașterea lui ManyBabies. Această colaborare globală a cercetătorilor din peste 50 de națiuni reunește studii la scară mai mică despre dezvoltarea sugarului în eșantioane de dimensiuni mari – adesea mii de bebeluși.
Colaborarea de cercetare a descoperit că sugarii chiar o fac preferă vorbirea copilului decât vorbirea în stilul adultsugerând că tendința naturală de a ghici în legătură cu toesie-woesies-ul unui copil este o adaptare evolutivă care îi ajută să învețe limbajul. Cercetătorii studiază acum modul în care bebelușii dezvoltă o înțelegere a convingerilor altor oameni – o abilitate cunoscută sub numele de teoria minții — și încercând să-și dea seama când învață să aplice reguli abstracte pentru situații. De asemenea, ei dezvoltă noi metode, cum ar fi tehnologia de urmărire a ochilor și tehnicile neinvazive de imagistică a creierului, pentru a afla ce învață sugarii.
O bucată de gheață din Antarctica de mărimea unui oraș
Neutrini sunt adesea numite „particule fantomă” deoarece particulele aproape fără masă abia interacționează pe măsură ce trec prin materie. Pentru că rareori perturbă alte materii, sunt greu de detectat. Dar găsirea neutrinilor din surse cosmice îndepărtate poate fi o modalitate de a observa și analiza medii cu energie înaltă, cum ar fi pulsari, supernove și găuri negre.
„Avem nevoie de o țintă foarte mare, cum ar fi un miliard de tone de material, pentru a avea o șansă de luptă să – din când în când – să prindem pe unele dintre ele”, a spus Albrecht Karleprofesor de fizică la Universitatea din Wisconsin-Madison.
Aceste miliarde de tone de material provin dintr-un kilometru cub de gheață de la Polul Sud. Karle este director asociat de știință și instrumentare la IceCube Neutrino Observatory, care este remarcabil atât prin dimensiunea, cât și prin distanțare. IceCube este alcătuit dintr-o serie de detectoare optice pe șiruri, care trec prin găuri forate de 4.800 până la 8.000 de picioare (1.450 până la 2.450 de metri) în gheața Antarctică.
Când un neutrin interacționează cu gheața, creează alte particule care emit mici fulgerări de lumină. Senzorii detectează această lumină și îi pot măsura lungimea de undă pentru a dezvălui aroma neutrinului și sursa acestuia. (De aceea un mediu transparent, cum ar fi gheața, este important, a spus Karle pentru Live Science – materialul trebuie să fie clar pentru ca lumina să poată fi detectată.)
Datele IceCube le-au permis oamenilor de știință să realizeze prima hartă a Calea lactee folosind materia, nu doar lumina. Observatorul a dezvăluit și el raze cosmice ciudate, de înaltă energie fără o explicație ușoară. Și Karle și colegii lui au planuri să devină și mai mari. În prezent elaborează un plan pentru IceCube Gen-2care ar extinde actualul observator la opt ti își stabilește dimensiunea actuală, cu o matrice de detectoare radio de 200 de mile pătrate (500 de kilometri pătrați) pentru a amplifica neutrinii sosiți. Acest lucru ar crește masiv sensibilitatea detectorului și ar permite o mai bună clasificare a neutrinilor care trec prin el, a spus Karle.
Un studiu de psihologie care se întinde pe glob
COVID-19 pandemic a fost propriul său experiment global, deși unul cu un număr masiv de variabile necontrolate. Psihologii au profitat de această experiență globală comună cu unele dintre cele mai mari studii psihice din toate timpurile.
Unul, cu aproape 50.000 de participanți, a constatat că oamenii cu o identitate națională mai puternică a răspuns mai cooperant cu eforturile de sănătate publică. În 67 de țări, oamenii cu un sentiment mai puternic de identificare cu națiunea lor au avut mai multe șanse decât cei cu un simț mai slab să rămână pe loc în timpul carantinei, să susțină politicile de sănătate publică și să spună că s-au angajat în distanțarea socială și igiena fizică mai strictă după debut. a pandemiei. Identitatea națională este despre un sentiment de apartenență colectivă și de cooperare reciprocă, au remarcat autorii. Acest lucru este diferit de credințele despre superioritatea națională, care este convingerea că țara cuiva este mai bună decât ceilalți.
„Aceste rezultate sunt în concordanță cu literatura de psihologie socială privind beneficiile identificării cu propriile grupuri sociale”, au scris autorii. „De asemenea, subliniază un potențial beneficiu al [national identity]care ar putea fi semnificativ în timpul unei crize de sănătate naționale sau globale.”
Un alt studiu major din epoca COVID, cu aproape 27.000 de participanți, a constatat că mesajele care subliniază autonomia a încurajat respectarea recomandărilor de distanțare socială. Studiul a testat diferite strategii de mesaje de distanțare socială în 89 de țări și a constatat că cele care s-au concentrat pe autonomia personală și valoarea alegerilor bine gândite au fost mai eficiente decât mesajele care subliniau rușinea și presiunea.
Un experiment cu plante de secole
Mic ca dimensiune, dar mare ca durată, experimentul de viabilitate a semințelor al botanistului de la Universitatea de Stat din Michigan, William James Beal, se desfășoară în mod continuu din 1879. Scopul acestui experiment este de a afla cât timp pot rămâne latente semințele diferitelor plante înainte de a încolți. Pentru a afla, Beal a îngropat sticle de semințe de la 23 de plante diferite de 3 picioare
(0,9 m) adâncime într-o locație netulburată (și secretă), astfel încât să nu poată încolți. A început să dezgroape sticle în trepte de cinci ani – un decalaj care a fost în cele din urmă extins la fiecare 10 ani.
Incredibil, experimentul încă se desfășoară – iar acum, cercetătorii extind decalajul dintre deschiderile sticlelor la 20 de ani, deoarece semințele continuă să încolțească. Ultimele sticle au fost deschis in 2021iar următorul set își va face timpul să strălucească în 2040. Descoperirile au implicații pentru evoluția plantelor și germinarea semințelor și ar putea fi utile pentru înțelegerea procesului de refacere a habitatului și stocarea semințelor sau salvarea semințelor pentru o potențială utilizare în viitorul îndepărtat.
Planul este de a menține experimentul până în 2100, potrivit Statul Michigan. Va fi suficient timp pentru a găsi vârsta maximă pe care o poate așeza oricare dintre semințe înainte de a încolți? Probabil că nu; plantele au încolțit din semințe până la 2.000 de ani.
Radiotelescopul monstruos de uriaș al Chinei
ChinaTelescopul sferic cu deschidere de cinci sute de metri (FAST) al lui este cel mai mare radiotelescop cu o singură antenă din lume, cu un diametru de 1.640 de picioare. Susțin antena turnuri de oțel de 328 de picioare (100 m) și 6.670 de cabluri. Acum, o nouă fază de construcție este adăugând 24 radiotelescoape mobile de 40 m (131 picioare). către instalație.
Matricea se află într-o depresiune naturală numită Dawodang, în topografia accidentată a provinciei Guizhou din China. Acest lucru îl protejează de interferențele electromagnetice din surse umane și îi crește sensibilitatea la semnalele radio cosmice. Scopul, conform Academia Chineză de Științe (CAS), este de a folosi sensibilitatea telescopului pentru a efectua cercetări la scară largă ale universului.
FAST a început să funcționeze la capacitate maximă în 2020 și a descoperit deja peste 200 de pulsaricare sunt stele neutronice rotative care emit impulsuri regulate de radiație electromagnetică. Printre acestea se numără pulsarul PSR J0318+0253, care, la 4.000 de ani lumină distanță și cu o perioadă de rotație de mai puțin de 10 milisecunde, este unul dintre cei mai slabi pulsari radio în milisecunde găsite vreodată, potrivit CAS.
O rețea de telescoape care se întinde pe cea mai mare parte a lumii
Ce ai putea vedea cu un telescop de dimensiunea lumii? Ei bine, gaura neagră din inima Căii Lactee, mai întâi.
Telescopul Event Horizon (EHT) este o rețea de radiotelescoape care se întinde de la Groenlanda până la Polul Sud (de la nord la sud) și din Spania până în Hawaii (de la est la vest). Numărul exact de observatoare din EHT se schimbă cu timpul (era 11 în 2021), iar noi telescoape vor fi adăugate în viitor, inclusiv unul planificat pentru Insulele Canare.
Aceste observatoare lucrează împreună pentru a detecta semnale radio slabe asociate cu găurile negre. Această colaborare a generat prima vedere a unei găuri negre, inclusiv a contururilor orizontului evenimentelorlimita prin care nicio lumină sau materie nu poate scăpa. Oamenii de știință au văzut, de asemenea, vârtejul fascinant al gaură neagră în centrul propriei noastre galaxii și observat gigant jeturi electromagnetice trăgând din gaura neagră supermasivă în inima galaxiei Perseus A. Recent, ei privi în inima unui quasarun nucleu galactic superluminos alimentat de o gaură neagră masivă.
EHT trebuie să fie mare, deoarece se bazează pe capacitatea de a observa universul în mod continuu pe perioade de opt până la 14 ore din mai multe unghiuri, conform studiului. Parteneriate pentru găuri negre pentru cercetare și educație internaționalăo colaborare care dezvoltă algoritmii folosiți de telescop. Acești algoritmi se bazează, de asemenea, pe rotația Pământului pentru a suprapune observațiile, permițând cercetătorilor să combine imagini de la numeroase telescoape. Numai atunci pot observa unele dintre cele mai mari, dar și mai greu de văzut fenomene din univers.
Comentarii recente