#Random

Тусгай цуврал: Нобелийн шагнал 2017 - Байгалийн ухааны 3 салбарын шагналтнууд #2

10 сарын 05, 2017


НИЙТЭЛСЭН:

Unread Today
@Unread


8383  




Энэ 7 хоногийн даваагаас лхагва гарагт 2017 оны анагаах, физик, химийн салбарын Нобелийн шагналтнуудын нэрс тодроод буй. Энэ нэр хүндтэй шагналын үүх түүх, учир шалтгаанаар эхэлсэн цувралынхаа хоёр дахь нийтлэлээр бид байгалийн ухааны энэ 3 салбарын Нобелийг хүртсэн эрдэмтдийн судалгааны ажлыг тоймлон хүргэж байна.

Цувралын эхний нийтлэлийг унших: НОБЕЛИЙН ШАГНАЛ 2017 - ҮҮДЭЛ ТҮҮХ, УЧИР ШАЛТГААН, ТҮҮХЭН БАРИМТУУД #1

Физиологи буюу анагаах

Уламжлал ёсоор салхи хагалж анагаах салбарт эхний Нобелийн эзэд тодорлоо. Каролинска институти дэх Нобелийн ассембли АНУ-ын Жеффри Холл (Брандейсийн их сургууль), Майкл Росбаш (Брандейсийн их сургууль), Майкл Янг (Рокфеллерийн их сургууль) нарт “циркадын хэмнэлийн молекул механизмийн нээлт”-д оруулсан хувь нэмрийг нь үнэлэн энэ жилийн физиологи буюу анагаахын салбарын Нобелийн шагналыг олгохоор шийдвэрлэснээ зарласан юм.

Циркадын хэмнэлийг (латинаар circa = ойролцоогоор, dies = өдөр) хүн, амьтан, ургамал гэх мэт олон эст организмуудын унтах-сэрэх давтамжийг “хариуцдаг” биологийн цаг хэмээн тодорхойлж болно. Ойролцоогоор 24 цагийн үетэй хэлбэлзэх биеийн энэхүү дотоод хэмнэл нь өдөр-шөнө солигдох үзэгдлийн шалтгаан болсон дэлхийн тэнхлэгээ тойрон эргэлдэх хөдөлгөөнтэй холбоотой.

Биологийн суурь ойлголтуудын нэг болсон циркадын цикл нь генийн (буюу молекулын) түвшинд хэрхэн ажилладаг болохыг ойлгох нь энэ оны 3 шагналтны судалгааны үндсэн чиглэл байжээ. 1980-аад оны үед биологийн ритмийг удирдагч “period” хэмээх генийг ялаанаас салган авч эхний чухал үр дүнгээ гарган авсан тэд энэхүү генийн кодчилсон уургийн хэмжээ нь эсийн бөөм дотроо 24 цагийн үетэй (шөнө хамгийн их, өдөр хамгийн бага) хэлбэлзэж буйг илрүүлсэн нь хожим циркадын үелзлийн ажиллах механизмийг тайлбарлах суурь ойлголт болсон юм. Цаашлаад, тэд энэхүү эргэх холбоо (feedback loop) бүхий системийг бүрдүүлэгч хэд хэдэн нэмэлт уургийн бүтцийг нээж эсийн доторх биологийн хэмнэлийн “цохилох” зарчмын тухай тайлбараа улам баяжуулан боловсронгуй болгосоор өнөөг хүрчээ. Зан төлөв, гормоны түвшин, биеийн температур, нойр гэх мэт бидний биеийн амин чухал функцууд нь циркадын хэмнэлээр зохицуулагддаг. Жишээ нь, олон цагийн бүс дамнан онгоцоор нисэх үед үүсдэг нойрны зөрүү гэх мэт тав тухгүй байдлууд нь бидний биологийн цаг хүрээлэн буй орчны өөрчлөлтөөс зөрж эхэлснээр үүсдэг юм. Шагналын эзэд 9 сая швед кроныг (1.1 сая америк доллар) 3 тэнцүү хуваан авах бөгөөд энэ жилийн шагналын мөнгө өнгөрсөн оны 8 сая швед кроноос 12.5 хувиар нэмэгдсэн байна.

Физик

Харин мягмар гарагт гравитацийн долгионыг хүн төрөлхтний түүхэнд анх удаа шууд “чагнасан” LIGO/VIRGO туршлагын багийн Райнер Вайс (Массачусеттсийн технологийн институт), Барри Бариш (Калифорнийн технологийн институт), Кип Торн (Калифорнийн технологийн институт) нар Шведийн хааны шинжлэх ухааны академиас гардуулдаг физикийн салбарын Нобелийн шагналын 111 дэх удаагийн эздээр тодорсон юм.
Гравитацийн буюу хүндийн хүчний долгионыг 1916 онд Эйнштэйн, гравитацийн орныг огторгуй-цаг хугацааны геометрийн сунгалт, мушгилт, муруйлт хэмээн үзэн цоо шинэ өнцгөөс харах боломжийг олгосон Харьцангуйн ерөнхий онолынхоо хүрээнд анх таамагласнаар туршлагын физикчдийн 100 орчим жил үргэлжилсэн эрэл эхэлсэн билээ. Биднээс асар хол зайнд явагдах одны дэлбэрэлт эсвэл хар нүхний мөргөлдөөн гэх мэт үзэгдлийн үүсгэх энэхүү долгион нь гэрлийн хурдтай тархан дэлхийгээр нэвтрэн өнгөрөхдөө манай гарагийн диаметрийг атомын цөмийн радиустай ойролцоо хэмжээгээр агшааж эсвэл сунгадаг учир 20-р зууны дундын үеийн технологийн хөгжлийн тусламжтай шууд илрүүлэх нь амаргүй “даваа” байсан юм.

Зураг 1: Мөргөлдөх гэж буй хос-хар нүхний симуляцалсан зураг. (Эх сурвалж: Калифорнийн Технологийн Институт)

Энэхүү асар бага хэмжээний уртын өөрчлөлтийг ажиглах даалгаврыг биелүүлэхээр бүтээгдсэн төхөөрөмжүүдийн нэг нь Вашингтон мужийн Хэнфорд болон Луйзиана мужийн Ливингстонд байрлах, шагналын эздийн үсгэн байгуулсан, өдгөө олон зуун физикчид болон инжинерүүдийн ажлын байр болсон LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) билээ. Нэг “гар” нь 4 километрийн урттай лазер интерферометрээс тогтох өндөр нарийвчлал бүхий энэхүү детектор нь гэрлийн интерференцийн үзэгдэлд тулгуурлан маш бага хэмжээний доргилтыг мэдэрдэг.

2015 оны 9-р сарын 14-нд, Хэнфорд болон Ливингстоны детекторууд хоорондоо 6.9 миллисекундын зайтай ижил сигнал (Зураг 2) бүртгэн авсан нь 1.4 тэрбум гэрлийн жилийн зайнд тохиолдсон хос-хар нүхний мөргөлдөөний “цуурай” буюу гравитацийн долгион байсан юм. GW150914 (Gravitational Wave, 2015 оны 09-р сарын 14-ний өдөр) хэмээн нэрлэгдсэн энэхүү “чичиргээ” 0.2 секундын хугацаанд үргэлжилсэн бөгөөд хүний чихэнд сонсогдох давтамжийн мужид (20 герц - 20 килогерц) байрласан учир туршилтын датаг мөн аудио хувилбараар нь сонсох боломжийг олгосон билээ.

Зураг 2: Эхний 2 график, Хэнфорд болон Ливингстоны LIGO детекторуудад тусдаа бичигдсэн сигналууд. Сүүлийн графикт эхний 2 график дахь сигналуудыг давхцуулсан нь 0.0069 секундын хоцрогдлыг харуулаад зогсохгүй энэ 2 дата нь нэг долгионы хоёр өөр хэмжилт болохыг илтгэж байна. Хамгийн сонирхолтой нь, энэхүү хэлбэлзлийн давтамж болон далайц өссөөр ойролцоогоор 0.4 секундэд оргилдоо хүрч буй нь 36 ба 29 нарны масс бүхий 2 хар нүх мөргөлдөн 62 нарны масстай тэнцүү хар нүх шинээр үүсгэж, 3 нарны масст харгалзах энерги бүхий гравитацийн долгионыг цацраасны “ул мөр” юм. (Эх сурвалж: LIGO Лаборатори)

Энэ үр дүн Эйнштэйний Харьцангуйн ерөнхий онолын дэвшүүлсэн боловч туршлагаар батлагдаагүй байсан сүүлчийн таамгуудын нэгийг зөв болохыг харуулаад зогсохгүй огторгуйн гүнд явагдах үлэмж энерги бүхий астрофизикийн үзэгдлүүдийг “тандах”, орчлон ертөнцийн үүслийг илүү гүнзгий танин мэдэх боломжуудыг нээсэн нь гравитацийн долгионы одон орны салбарт шинэ стандартыг тогтоожээ. Шагналын мөнгө болох 9 сая швед кроны (1.1 сая америк доллар) хагасыг Р. Вайс авч, нөгөө хагасыг Б. Баш, К.Трон нар хуваах ажээ.

Хими

Лхагва гарагт, Шведийн хааны шинжлэх ухааны академиас химийн салбарт гардуулдаг Нобелийн шагналын энэ оны эздээр “шингэн доторх биомолекулын бүтцийг өндөр нарийвчлалтай тодорхойлох зориулалттай крио-электрон микроскопыг хөгжүүлсэн” Жак Дубоше (Лозанны их сургууль), Ёахим Франк (Колумбын их сургууль), Ричард Хендерсон (MRC дахь Молекул биологийн лаборатори) нар тодорсон юм.

Сүүлийн жилүүдэд хийгдсэн биомолекулын нарийн бүтцийг тодорхойлсон олон судалгааны ажлуудад крио-электрон микроскоп (крио = хүйтэн, грек хэлнээс гаралтай угтвар) гүйцэтгэсэн үүрэг асар их байсан. Жишээлбэл, 2015 онд Бразилаас эхлэн Америк тивээр голдуу тархсан Зика вирусын 3 хэмжээст гадаргуугийн атомын түвшний бүтцийг хэдхэн сарын дотор энэхүү багажийг ашиглан тодорхойлсон нь халдварт өвчний эсрэг ашиглах эм бэлдмэлийг гарган авах үйл явцад чухал нөлөө үзүүлсэн билээ. Үүгээр зогсохгүй, биохимийн салбарт шинэ хуудас нээсэн энэхүү микроскопын ажиллах зарчим дээр үндэслэн, ямар ч биомолекулын хөдөлгөөнийг хугацаанаас хамааруулан хянах техникүүд давхар хөгжсөөр байгаа нь бидний биеийн эс бүрт агуулагдах молекул бүтэц бүхэн хэрхэн үүсэж, хоорондоо хэрхэн харилцан үйлчилж буйг танин мэдэх үүд хаалга болох нь дамжиггүй.

Зураг: Крио-электрон микроскопын нягтрал сүүлийн хэдэн жил хэрхэн сайжирсаар өнөөг хүрснийг энэхүү зургаас харж болно. (Зургийн эх сурвалж: Шведийн хааны шинжлэх ухааны академи)

Энэ жил салбар тус бүрт тэнцүү төсөвлөсөн 9 сая швед кроныг (1.1 сая америк доллар) химийн салбарын шагналтнууд 3 тэнцүүлэн хувааж авах юм.

Нийт 6 салбарт олгодог дэлхийн хамгийн нэр хүндтэй энэхүү шагналын уран зохиолын салбарын ялагчийг Шведийн Академи Улаанбаатарын цагаар өнөөдөр 19:00 цагаас зарлана. Үлдсэн 2 салбарын шагналтнууд маргааш, ирэх даваа гарагт тус тус тодорно.

Нийтлэлийг бичсэн Э.Содбилэг (@sdblge), Герман Улс

Эх сурвалжууд:
http://www.sciencemag.org/news/2017/10/timing-everything-us-trio-earns-nobel-work-bodys-biological-clockhttps://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2017/press.html
http://www.nature.com/news/gravitational-wave-detection-wins-physics-nobel-1.22737
http://news.nationalgeographic.com/2017/10/gravitational-waves-nobel-prize-physics-ligo-science-space/
https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2017/press.html
B. P. Abbott et al., Physical Review Letters 116, 061102 (2016).
Cutnell, John D. and Kenneth W. Johnson. Physics. 4th ed. New York: Wiley, 1998: 466.
https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2017/press.html

Хариу бичих

Та 100-с доошгүй тэмдэгт ашиглан санал сэтгэгдлээ бүтээлчээр үлдээгээрэй. Хамтдаа сэтгэгдэл бичих соёлыг Монголд бий болгоцгооё.