Wirus, kwark i meduza

Fizyka najmniejszych

Jak zbudowany jest wszechświat? To pytanie, na które nie znamy pełnej odpowiedzi. A ta niepełna na przestrzeni wieków nader często się zmieniała. Teorią, która dzisiaj najdoskonalej opisuje wszechświat najmniejszych odległości, jest tzw. Model Standardowy. Pokazuje całe „zoo” cząstek, z których zbudowany jest nasz świat. To, co widzimy, materia, która nas otacza, zbudowane jest z trzech cząstek elementarnych. To elektron, kwark dolny (d) i kwark górny (u). Dwa kwarki górne i jeden dolny (uud) tworzą proton. Jeden kwark górny i dwa dolne (udd) budują neutron. Neutrony, protony i elektrony w różnych proporcjach budują atomy poszczególnych pierwiastków. Pierwiastki tworzą cząsteczki chemiczne, a te – świat, który widzimy wokoło. Co to wszystko ma wspólnego z tegorocznymi noblistami? Podobnie jak w medycynie, tegoroczna nagroda z fizyki została przyznana trzem naukowcom. I tak jak w medycynie, połowa nagrody przypadła jednemu z nich, a drugą połową podzieliła się pozostała dwójka. Wszyscy tegoroczni laureaci urodzili się i wykształcili w Japonii, ale jeden z nich – prof. Yoichiro Nambu – jest od lat obywatelem USA. To jemu właśnie przypadła połowa nagrody. Komitet Noblowski uhonorował go za odkrycie tzw. mechanizmu spontanicznego łamania symetrii. To jeden z mechanizmów, który leży u podstaw fizyki cząstek elementarnych. Pozwala wyjaśnić wiele zachodzących w mikroświecie zjawisk i gdyby nie występował – materia, a więc cały wszechświat, musiałaby być skonstruowana według zupełnie innego scenariusza. Pozostali dwaj laureaci, pochodzący z Japonii prof. Makoto Kobayashi i prof. Toshihide Maskawa, zostali uhonorowani za odkrycie faktu, że kwarki istnieją w przynajmniej trzech rodzinach. To o tyle ciekawe, że materia, którą mamy wokoło, zbudowana jest tylko z dwóch rodzajów kwarków (i elektronu). Tymczasem w przyrodzie istnieje przynajmniej sześć różnych kwarków, które można pogrupować po dwa w trzy rodziny czy inaczej w trzy generacje. Odkrycie rodzin kwarków przez dwóch Japończyków było ściśle związane z mechanizmem spontanicznego łamania symetrii.

Chemia – zaskoczenie

Ostatnią Nagrodę Nobla z nauk ścisłych, z chemii, otrzymało trzech Amerykanów. Każdy po równo. Werdykt Komitetu był małym zaskoczeniem. Na początku lat 60. XX wieku Osamu Shimomura wyizolował z organizmu pewnego gatunku meduzy (żyjącej u wybrzerzy Ameryki Północnej) białko, które pod wpływem ultrafioletu świeci na zielono (tzw. GFP). Wiele lat później kolejny laureat tegorocznego Nobla – prof. Martin Chalfie – korzystając z „przepisu na świecenie”, zapisanego w odkrytym przez Osamu Shimomura białku, tak zmodyfikował inne proteiny, że te też świeciły. Z kolei Roger Y. Tsien, trzeci, i najmłodszy, bo 47-letni, laureat, wytłumaczył, dlaczego GFP w ogóle emituje światło. Jaki mechanizm się za tym kryje. Swoje badania prowadził dalej. Dzięki nim udało mu się otrzymać białka, które świeciły wieloma innymi kolorami. Co z odkrycia i wykorzystania mechanizmu świecenia białek wynika? Dzięki świecącym proteinom naukowcy na całym świecie mogą na żywo śledzić procesy zachodzące w biologii. Modyfikując poszczególne fragmenty białek, można np. śledzić aktywność poszczególnych części DNA czy rozpoznawać mechanizmy metaboliczne. Dzięki badaniom tegorocznych noblistów udaje się obserwować przerzuty nowotworowe.



Gość Niedzielny 42/2008