Diposting Jumat, 17 Desember 2010 jam 9:05 pm oleh Gun HS

Science: Terobosan Sains 2010 dan ‘Wawasan Dekade’

Suka dengan artikel ini?

Jelajahi artikel-artikel FaktaIlmiah yang berdasarkan apa yang dibaca dan ditonton teman-teman.
Terbitkan aktivitas Anda sendiri dan dapatkan kendali penuh.
Login

Jumat, 17 Desember 2010 -


Hingga tahun ini, semua objek buatan manusia telah berpindah berdasarkan hukum mekanika klasik. Kembali pada bulan Maret, bagaimanapun juga, sekelompok peneliti merancang gadget yang bergerak dengan cara yang hanya dapat dijelaskan oleh mekanika kuantum – set aturan yang mengatur perilaku hal-hal kecil seperti molekul, atom, dan partikel subatom. Dalam pengakuan dasar konseptual terobosan percobaan mereka, kecerdikan di baliknya dan banyaknya aplikasi yang potensial, Science telah menyebut penemuan ini sebagai kemajuan ilmiah yang paling signifikan di tahun 2010.

Fisikawan Andrew Cleland dan John Martini dari Universitas California di Santa Barbara beserta para kolega merancang mesin – dayung logam kecil semikonduktor, terlihat dengan mata telanjang – dan membujuk ke dalam tarian dengan alur kuantum. Pertama, mereka mendinginkan dayung hingga mencapai “keadaan dasar”, atau keadaan energi terendah yang dimungkinkan oleh hukum mekanika kuantum (tujuan yang telah lama dicari oleh fisikawan). Kemudian mereka mengangkat energi widget ini dengan sebuah kuantum tunggal untuk menghasilkan keadaan gerak murni kuantum-mekanis. Mereka bahkan berhasil menempatkan gadget di kedua keadaan sekaligus, sehingga benar-benar bergetar sedikit banyak dan pada saat yang sama – fenomena aneh yang diperkenankan oleh aturan aneh mekanika kuantum.

Science dan penerbitnya, AAAS, masyarakat ilmu pengetahuan nirlaba, telah memasukkan mesin kuantum pertama ini sebagai Breakthrough of the Year 2010. Mereka juga menyusun sembilan pencapaian ilmiah penting lainnya di tahun-tahun terakhir ini ke dalam daftar sepuluh besar, muncul dalam fitur berita khusus dalam isu jurnal 17 Desember 2010. Selain itu, penulis berita dan editor Science telah menyoroti 10 “Wawasan Dekade” yang telah mengubah lanskap ilmu pengetahuan di abad 21.

Breakthrough of the Year Science jatuh pada perangkat mekanis bergetar pertama, yang memiliki lebar hanya setipis rambut. Perangkat ini adalah yang pertama yang mencapai keadaan kuantum dasar, sebuah prestasi yang dicapai oleh fisikawan asal Universitas California, Santa Barbara. (Kredit: Aaron D. O'Connell dan Andrew N. Cleland/Universitas California, Santa Barbara)

“Breakthrough of the Year tahun ini merupakan pertama kalinya para ilmuwan menunjukkan efek kuantum dalam gerak objek buatan manusia,” ujar Adrian Cho, seorang penulis berita untuk Science. “Pada tingkat konseptual itu hal yang keren karena ini meluaskan mekanika kuantum ke dalam dunia baru. Pada tingkat praktis, akan membuka berbagai kemungkinan, mulai dari percobaan baru yang meleburkan kontrol kuantum atas cahaya, arus listrik dan gerakan, mungkin suatu hari nanti, menguji batas mekanika kuantum dan indera kita terhadap realitas.”

Mesin kuantum membuktikan bahwa prinsip-prinsip mekanika kuantum dapat diterapkan pada gerakan objek makroskopis, sama halnya dengan partikel atom dan subatom. Ini menyediakan langkah kunci pertama untuk memperoleh kontrol penuh atas getaran obyek pada tingkat kuantum. Kontrol atas gerakan perangkat rekayasa tersebut memungkinkan para ilmuwan memanipulasi gerakan-gerakan yang sangat kecil, sebanyak mereka saat ini mengontrol arus listrik dan partikel cahaya. Pada gilirannya, kemampuan ini bisa membawa perangkat baru ini mengontrol keadaan kuantum cahaya, detektor daya ultra-sensitif dan, akhirnya, investigasi ke dalam batas-batas mekanika kuantum serta indera kita terhadap realitas. (tujuan besar terakhir ini mungkin dicapai dengan mencoba menempatkan objek makroskopik dalam keadaan di mana terdapat dua tempat yang sedikit berbeda pada saat yang sama – suatu eksperimen yang mungkin mengungkapkan mengapa sesuatu sebesar manusia tidak bisa berada di dua tempat pada saat yang sama.)

“Pikiran Anda, fisikawan masih belum mencapai keadaan dua-tempat-sekaligus dengan suatu objek kecil seperti ini,” kata Cho. “Tapi sekarang, di mana mereka telah mencapai keadaan gerak kuantum yang paling sederhana, tampaknya lebih jauh tercapai – lebih mirip masalah ‘ketika’ daripada ‘jika’.”

Daftar Science tentang prestasi sembilan terobosan lain untuk tahun 2010 adalah sebagai berikut:

Biologi Sintetik: Pada saat menentukan biologi dan bioteknologi, peneliti membangun sebuah genom sintetik dan menggunakannya untuk mengubah identitas bakteri. Genom ini menggantikan DNA bakteri sehingga menghasilkan seperangkat protein baru – suatu prestasi yang mendorong sidang Kongres menanggapi biologi sintetis. Di masa depan, para peneliti membayangkan genom sintetis dibuat menjadi perangkat yang menghasilkan biofuel, obat-obatan atau bahan kimia yang berguna lainnya.

Skematis yang menunjukkan perakitan dari genome mycoides M. sintetis dalam ragi. Gambar ini berasosiasi dengan penelitian Dr. Daniel Gibson dan rekan-rekannya yang muncul dalam Science Express edisi 20 Mei 2010. (Kredit: Science/AAAS)

Genom Neanderthal: Para peneliti mengurutkan genom Neandertal dari tulang tiga Neandertal perempuan yang tinggal  di Kroasia antara 38.000 dan 44.000 tahun yang lalu. Metode baru pengurutan DNA fragmen terdegradasi ini memungkinkan para ilmuwan membuat perbandingan langsung pertama antara genom manusia modern dan nenek moyang Neanderthal.

(kiri ke kanan) Johannes Krause, Adrian Briggs, Richard Green, dan Svante Paabo terlibat dalam pengurutan genom Neanderthal. Gambar ini berasosiasi dengan penelitian Dr. Richard Green beserta para kolega yang muncul dalam Science edisi 7 Mei 2010. (Kredit: Max-Planck-Institut EVA)

Profilaksis HIV: Dua uji coba pencegahan HIV yang berbeda, strategi terbaru melaporkan keberhasilan yang tegas: Sebuah gel vagina yang mengandung obat tenofovir anti-HIV mampu mengurangi infeksi HIV pada perempuan sebesar 39 persen dan profilaksis prapajanan oral menyebabkan infeksi HIV 43,8 lebih sedikit dalam kelompok pria dan wanita transgender yang berhubungan seks dengan laki-laki.

Pengurutan Exome/Gen Penyakit Langka: Dengan hanya mengurutkan ekson dari suatu genom, atau bagian kecil yang sebenarnya merupakan kode untuk protein, peneliti yang mempelajari penyakit langka hasil turunan yang disebabkan oleh satu gen yang cacat, mampu mengidentifikasi mutasi spesifik yang mendasari setidaknya selusin penyakit.

Simulasi Dinamika Molekuler: Simulasi putaran bahwa protein dibuat sebagaimana mereka melipat diri telah menjadi mimpi buruk kombinatorial. Sekarang, peneliti telah memanfaatkan kekuatan dari salah satu komputer paling ampuh di dunia untuk melacak gerakan atom dalam lipatan protein kecil untuk jangka waktu 100 kali lebih lama dibandingkan upaya sebelumnya.

Simulator Kuantum: Untuk menjelaskan apa yang mereka lihat di laboratorium, fisikawan mengolah teori berdasarkan persamaan. Persamaan-persamaan ini dapat sangat sulit dipecahkan. Meskipun demikian, tahun ini para peneliti menemukan jalan pintas dengan membuat simulator kuantum – kristal buatan di mana titik-titik sinar laser memainkan peran ion dan atom yang terperangkap dalam dudukan cahaya yang menahan elektron. Perangkat ini memberi jawaban cepat bagi masalah-masalah teoretis dalam fisika materi terkondensasi dan ini akhirnya bisa membantu memecahkan misteri seperti superkonduktivitas.

Genomik Generasi-Berikutnya: teknologi pengurutan yang lebih cepat dan lebih murah memungkinkan studi sangat besar-besaran terhadap DNA purba dan modern. 1,000 Genomes Project, misalnya, telah mengidentifikasi banyak variasi genom yang membuat kita secara unik menjadi manusia – dan proyek lainnya dalam karya ini ditetapkan untuk mengungkap lebih banyak lagi fungsi  genom.

Pemrograman Ulang RNA: Pemrograman ulang sel-sel – yaitu membalik kembali jam perkembangan mereka untuk membuat mereka berperilaku seperti “sel induk” yang tak terspesialisasi di dalam embrio – telah menjadi suatu teknik laboratorium standar untuk mempelajari penyakit dan pengembangannya. Tahun ini, peneliti menemukan cara untuk melakukannya dengan menggunakan RNA sintetis. Dibandingkan dengan metode sebelumnya, teknik baru ini dua kali lebih cepat, 100 kali lebih efisien dan berpotensi lebih aman untuk digunakan sebagai terapi.

Kembalinya Tikus: Mencit (tikus kecil) menguasai dunia hewan laboratorium, tetapi untuk banyak tujuan, peneliti lebih suka menggunakan tikus. Tikus lebih mudah dikerjakan dan anatomisnya lebih mirip dengan manusia; kelemahan besarnya adalah bahwa metode yang digunakan untuk membuat “mencit knockout” – di mana hewan dirancang untuk penelitian dengan melumpuhkan gen tertentunya – tidak bekerja pada tikus. Sebuah kebingungan dari penelitian tahun ini, bagaimanapun juga, menjanjikan untuk membawa “tikus knockout” ke laboratorium dengan cara yang besar.

Akhirnya, untuk merayakan akhir dekade saat ini, wartawan dan editor Science telah mengambil langkah mundur dari laporan mingguan mereka untuk melihat lebih luas lagi pada 10 wawasan ilmiah yang telah mengubah wajah sains sejak fajar milenium baru. Daftar dari 10 “Wawasan Dekade” ini adalah sebagai berikut:

Genom Gelap: Gen digunakan untuk memperoleh semua kemuliaan. Saat ini, bagaimanapun juga, para peneliti mengakui bahwa wilayah-wilayah pengkodean-protein genom terhitung hanya 1,5 persen dari keseluruhan. Sisanya genom, termasuk RNA coding dan non-coding kecil – yang telah dihapusbukukan sebagai “sampah” – terbukti menjadi sama pentingnya dengan gen.

Kosmologi Presisi: Selama dekade terakhir, para peneliti telah menyimpulkan resep yang sangat tepat untuk kandungan alam semesta, yang terdiri dari materi biasa, materi gelap dan energi gelap, serta instruksi untuk menempatkan itu semua secara bersamaan. Kemajuan ini telah mengubah kosmologi menjadi ilmu presisi dengan teori standar yang kini meninggalkan ruang gerak sangat sedikit bagi ide-ide lainnya.

Biomolekul Purba: Kesadaran bahwa “biomolekul” seperti DNA purba dan kolagen dapat bertahan selama puluhan ribu tahun dan memberikan informasi penting tentang tanaman, hewan dan manusia  yang telah lama mati, memberi keuntungan bagi ahli paleontologi. Analisis mesin waktu kecil ini sekarang dapat mengungkapkan adaptasi anatomis yang tidak bisa disediakan oleh bukti kerangka, seperti warna bulu dinosaurus atau bagaimana mammoth bertahan dalam cuaca dingin.

Air di Mars: Setengah lusin misi ke Mars selama dekade terakhir telah memberi bukti yang jelas bahwa Planet Merah pernah memendam cukup air – baik di atasnya atau hanya di dalamnya – untuk mengubah formasi bebatuan dan, mungkin, mempertahankan kehidupan. Air Mars mungkin hadir di sekitar masa saat kehidupan mulai muncul di Bumi, namun masih ada cukup kelembaban di Mars saat ini untuk mendorong para ilmuwan mencari mikroba yang bernapas dan hidup.

Pemrograman Ulang Sel: Selama dekade terakhir, gagasan bahwa pengembangan merupakan jalan satu arah telah berubah di atas kepalanya. Sekarang, peneliti telah menemukan cara untuk “memprogram ulang” sel yang berkembang menjadi sel pluripotent (berpotensi majemuk) yang memperoleh kembali potensi mereka untuk menjadi jenis sel dalam tubuh. Teknik ini telah digunakan untuk membuat barisan sel dari pasien penderita penyakit langka, tapi pada akhirnya, para ilmuwan berharap dapat menumbuhkan sel-sel, jaringan dan organ pengganti yang cocok secara genetis.

Microbiome: Suatu peralihan besar dalam cara kita melihat mikroba dan virus yang disebut rumah tubuh manusia telah membawa peneliti ke dalam konsep microbiome – atau genom kolektif inang dan makhluk lain yang hidup di dalamnya. Karena 90 persen sel-sel dalam tubuh kita sebenarnya adalah mikroba, para ilmuwan  mulai  memahami bagaimana gen mikroba secara signifikan dapat mempengaruhi berapa banyak energi kita menyerap makanan dan bagaimana sistem kekebalan tubuh kita bereaksi terhadap infeksi.

Planet Ekstra-Surya (Exoplanet): Pada tahun 2000, peneliti hanya menyadari 26 planet di luar tata surya kita. Pada tahun 2010, angka itu melonjak menjadi 502 – dan masih terus bertambah. Dengan berbagai teknologi, para astronom berharap dapat menemukan planet mirip bumi yang berlimpah di alam semesta. Tetapi untuk saat ini, ukuran dan orbit planet lebih besar yang telah ditemukan sementara merevolusi pemahaman para ilmuwan tentang bagaimana sistem planet terbentuk dan berevolusi.

Gambar optikal pertama sebuah planet ekstra-surya, mengorbiti bintang yang berjarak 25 tahun cahaya dari Bumi. Fomalhaut b adalah 100 juta kali lebih redup dari bintang dan hanya bersemayam di dalam sabuk debu luas yang mengelilingi bintang. Gambar ini berasosiasi dengan penelitian Dr. Paul Kalas beserta para kolega yang muncul dalam Science Express edisi 13 November 2008. (Kredit: Paul Kalas, Universitas California, Berkeley)

Peradangan: Belum lama ini, peradangan yang dikenal sebagai efek samping sederhana dari mesin penyembuhan kita, sekilas melakukan pengaturan untuk membantu sel-sel kekebalan membangun kembali kerusakan jaringan yang disebabkan oleh trauma atau infeksi. Saat ini, peneliti percaya bahwa peradangan juga merupakan kekuatan pendorong di belakang penyakit kronis yang akan membunuh hampir dari kita semua, seperti kanker, aterosklerosis, penyakit Alzheimer, diabetes, dan obesitas.

Metamaterial: Dengan mensintesis material yang memiliki sifat optik dan tidak konvensional, fisikawan dan insinyur telah merintis cara baru untuk membimbing dan memanipulasi cahaya, menciptakan lensa yang menentang batas-batas fundamental pada resolusinya. Mereka bahkan sudah mulai membangun “jubah” yang dapat membuat objek tak terlihat.

Perubahan Iklim: Selama dekade terakhir, para peneliti telah mengukuhkan beberapa fakta mendasar seputar perubahan iklim global: Dunia ini tengah memanas, manusia berada di balik pemanasan ini dan proses-proses alami bumi tidak mungkin memperlambat pemanasan. Tapi, 10 tahun ke depan akan menentukan bagaimana para ilmuwan dan pembuat kebijakan berlanjut dengan informasi yang vital ini.

Gun HS
There's only one thing I figured about myself: Complex
Bergabung dengan 1000 orang lebih dengan kami melalui sosial media

Berlangganan artikel dan berita terbaru dari kami via email


Aktifitas

© 2010 FaktaIlmiah.com. Hak cipta asli oleh faktailmiah
Anda boleh mendistribusikannya dengan mencantumkan referensi dari situs kami.