Naukowa lista przebojów

Na całym świecie naukowcy realizują wiele niezwykle ciekawych projektów, które zasługują na uwagę szerszej publiczności. Programy te są zazwyczaj bardzo kosztowne, jednak są to inwestycje, które po pewnym czasie zwracają się z nawiązką. Wybraliśmy dla was najbardziej ambitne projekty, które stawiają sobie najwyższe cele. Projekty te uszeregowaliśmy według prostego kryterium - budżetu rocznego. Za ich przydatność naukową wystawiamy oceny w skali od 1 do 10. Im więcej punktów, tym wyższy wkład projektu dla ludzkości.

• Budżet roczny: 1 200 000 000 dolarów

• Zainwestowane środki: 7 800 000 000 dolarów

• Liczba pracowników: 2500

• Przydatność naukowa: 10/10

Za niezwykle ambitny projekt należy uznać budowę największego na świecie akceleratora cząstek, który znajduje się pod ziemią na granicy szwajcarsko-francuskiej. Akcelerator zwany LHC (Large Hadron Collider, Wielki Zderzacz Hadronów) umieszczono w tunelu o obwodzie 27 km na głębokości 50-175 m pod ziemią. Eksperymenty przeprowadzane w LHC są istotne zwłaszcza dla fizyków jądrowych.

Urządzenie przyspiesza dwie przeciwbieżne wiązki cząstek z prędkością 99,95 proc. prędkości światła. Zderzenia tych wiązek tworzą kaskady nowych cząstek, które stanowią później przedmiot badań naukowców.

Jakie zadania rozwiązuje owa "zabawka"? Między innymi pomaga uczonym znaleźć ciemną materię i energię czy poznać zasadę działania czarnych dziur. Do jej zadań należy także poszukiwanie mitycznej, na razie tylko hipotetycznej cząstki elementarnej - bozonu Higgsa. Przeprowadzony tam w kwietniu tego roku rozległy i oczekiwany przez naukowców eksperyment nie potwierdził jednak jego istnienia.

Minimalny wpływ na nasze życie

Akcelerator LHC wywoływał początkowo spore obawy. Niektórzy bali się powstania czarnej dziury, która mogłaby pochłonąć Ziemię.

W rzeczywistości projekt ten ma minimalny wpływ na nasze codzienne życie - być może za wyjątkiem tych, którzy lubią sobie wieczorem podyskutować o powstaniu kosmosu.

• Budżet roczny: 168 000 000 dolarów

• Zainwestowane środki: 1 400 000 000 dolarów

• Liczba pracowników: 500

• Przydatność naukowa: 10/10

Monstrum z innej planety. Tak wygląda inny akcelerator, który nazwano Spallation Neutron Source. Znajduje się on w amerykańskim centrum badawczym Oak Ridge w stanie Tennessee. Jego budowa trwała 7 lat, a uruchomiono go w 2006 r. Wydajność Spallation Neutron Source jest znacznie wyższa w porównaniu z innymi podobnymi maszynami, o czym może świadczyć także duże zużycie energii.

Akcelerator neutronów bada przede wszystkim właściwości materiałów przemysłowych. Podczas swej pracy wysyła ogromne ilości neutronów do celu z prędkością 97 proc. prędkości światła. Neutrony są jednak niezwykle małe i nie mają w sobie za wiele energii, dlatego też słabo reagują z materią. Gdy później neutrony przechodzą przez strukturę badanego materiału, specjalny program może lepiej śledzić ich zachowanie.

Lepsze baterie

Badania za pomocą tego urządzenia pomagają w tworzeniu lepszych i bardziej wytrzymałych baterii, optymalizują też działanie leków i nośniki danych.

• Budżet roczny: 140 000 000

• Zainwestowane środki: 3 500 000 000 dolarów

• Liczba pracowników: 1000

• Przydatność naukowa: 4/10

Dziesięciopiętrowy budynek mieszczący się w centrum badawczym Lawrence Livermore National Laboratory w Kalifornii kryje w sobie największy laser świata. Naukowcy używają go wywoływania impulsu energii za pomocą 192 niezależnych wiązek lasera skierowanych na niewielką próbkę zamarzniętego paliwa wodorowego. Gdy impuls zostaje wywołany, w ciągu zaledwie pięciu miliardowych sekundy w "wodorowej perle" gromadzi się gigantyczna energia, która może wytworzyć temperaturę 100 000 000 stopni C. W ten sposób powstają warunki porównywalne do tych, jakie występują wewnątrz gwiazd.

Czemu to ma służyć? Badacze chcą zbadać możliwości pozyskiwania energii w oparciu o reakcje termojądrowe. Urządzenie służy także do przeprowadzania symulacji przebiegu eksplozji broni jądrowej.

Najczystsza energia

Zwolennicy projektu NIF twierdzą, że w jego ramach mogłaby zostać opracowana metoda produkcji najczystszej energii. Należy jednak przypuszczać, że ewentualna elektrownia fuzyjna nie będzie pracowała na bazie gigantycznych laserów.

• Budżet roczny: 54 200 000 dolarów

• Zainwestowane środki: 154 000 000 dolarów

• Ilość pracowników: 223

• Przydatność naukowa: 10/10

Kolejny olbrzymi akcelerator znajdujemy w centrum badawczym w amerykańskim Berkeley. Advanced Light Source bada przede wszystkim właściwości światła. Emituje wiązki fotonowe, które są milion razy jaśniejsze niż powierzchnia Słońca, a później kieruje je do białek, baterii, elektrod lub superprzewodników. Advanced Light Source to jedno z największych źródeł miękkiego promieniowania rentgenowskiego i ultrafioletowego.

Szybsze procesory

Przy pomocy tego akceleratora powstają bardziej wytrzymałe wysoce wydajne baterie litowe. Dzięki niemu opracowuje się też szybsze procesory komputerowe.

• Budżet roczny: 30 000 000 dolarów

• Zainwestowane środki: 928 000 000 dolarów

• Liczba pracowników: setki

• Przydatność naukowa: 7/10

Największa planeta Układu Słonecznego, gazowy olbrzym Jowisz, fascynuje astronomów i naukowców od niepamiętnych czasów. Po sondzie Galileo, która badała Jowisza w latach 1995-2003, w sierpniu tego roku w długą podróż na tę planetę wyruszyła sonda Juno.

Aby bez przeszkód mogła dotrzeć do celu, naukowcy postanowili wykorzystać manewr tzw. procy grawitacyjnej - w 2013 r. sonda wróci w pobliże Ziemi, którą okrąży. W trakcie przelotu w wyniku działania pola grawitacyjnego naszej planety uzyska prędkość i energię potrzebne do lotu aż na Jowisza. Po naprowadzeniu na jego orbitę w 2016 r. będzie badać jego atmosferę i księżyce.

Jakie zadania będzie realizować sonda? Postara się ona rozszyfrować dynamiczne i strukturalne właściwości Jowisza, określi masę i wielkość jego jądra, pola grawitacyjnego i magnetycznego. Poza tym będzie badała atmosferę.

Ograniczona przydatność

Wokół Jowisza panuje wysokie promieniowanie, które mogłoby zaszkodzić nie tylko organizmom żywym - problemy z nim mają też urządzenia techniczne. To właśnie dlatego centralna jednostka elektroniczna Juno jest ułożona w sześciennej skrzynce wyprodukowanej z tytanu. Taka ochrona przed promieniowaniem powinna być wystarczająca.

Badania atmosfery Jowisza mają posłużyć także do lepszego zrozumienia działania atmosfery ziemskiej. Ich przydatność dla poznania życia na Ziemi może być jednak ograniczona.

• Budżet roczny: 25 000 000 dolarów

• Zainwestowane środki: 197 000 000 dolarów

• Liczba pracowników: 110

• Przydatność naukowa: 10/10

Już w 2003 r. w Stanach Zjednoczonych uruchomiono projekt zwany Earthscope. Ma on za zadanie badać rozwój i historię geologiczną kontynentu północnoamerykańskiego. Na całym terytorium USA rozmieszczanych jest stopniowo około trzech tysięcy stacji badawczych monitorujacych słabe trzęsienia ziemi, mierzących deformacje skorupy ziemskiej i tworzących mapę w formacie 3D wnętrza planety aż po samo jądro.

W ramach projektu działa jeszcze 2000 kolejnych mobilnych stacji. Swą energię pozyskują one z czystych źródeł, głównie ze Słońca. W programie Earthscope uczestniczy NASA, która opracowuje satelitę śledzącą zmiany geologiczne zachodzące podczas trzęsienia ziemi oraz erupcji wulkanów.

Większy, niż pierwotnie zakładano

Naukowcy liczą na to, że projekt ten pozwoli im na lepsze prognozowanie ewentualnej katastrofy. Dotyczy to zwłaszcza obszarów aktywnych sejsmicznie, takich jak np. Kalifornia, dzięki czemu można by ograniczyć ofiary w ludziach i szkody majątkowe. Zmierzone dane pokazały dotychczas, że np. superwulkan pod parkiem Yellowstone jest z pewnością większy, niż pierwotnie zakładano.

• Budżet roczny: 12 000 000 dolarów

• Zainwestowane środki: 106 000 000 dolarów

• Liczba pracowników: 45

• Przydatność naukowa: 8/10

Jedną z dróg do zrozumienia tajemniczych podwodnych głębin może być zbudowanie sieci obserwatoriów na dnie oceanu i śledzenie procesów na nim zachodzących - w bezpośredniej transmisji on-line. Jedną z "jaskółek" w tej dziedzinie jest amerykańsko-kanadyjski projekt NEPTUNE (North-East Pacific Time-series Undersea Networked Experiments) realizowany u wybrzeży Ameryki Północnej.

Jest on unikalny i w historii nauki nie miał dotychczas analogii. W kręgach specjalistycznych jego znaczenie dla badania oceanów porównuje się do roli, jaką teleskop Hubble'a odegrał w poznawaniu trudnych do zbadania zakątków kosmosu.

NEPTUNE stworzono z myślą o realizacji czterech głównych zadań: badania struktury i zachowania sejsmicznego skorupy oceanicznej, badania chemicznych i geologicznych procesów na dnie morza, śledzenia zmian klimatu oceanicznego oraz ich wpływu na życie morskie, a także badania różnorodności ekosystemów podwodnych. Kto wie, być może dzięki projektowi doczekamy się odkrycia mitycznych podwodnych stworzeń?

Koncerty wielorybich śpiewów

Z omawianej pracy naukowej cieszą się nie tylko specjaliści od powyższej problematyki. Informacje i zdjęcia wykonane w ramach projektu NEPTUNE są za pomocą Internetu natychmiast przekazywane do przybrzeżnej stacji w Viktorii w kanadyjskiej prowincji Kolumbia Brytyjska i do przygotowywanej stacji na zachodnim wybrzeżu USA. Dzięki temu projekt NEPTUNE "udostępnia" w trybie on-line Ocean Spokojny nie tylko laboratoriom i salom wykładowym, ale wszystkim zainteresowanym opisywaną tematyką. Także z domowego zacisza możemy za pośrednictwem Internetu obserwować np. niezwykły spektakl podwodnych erupcji wulkanicznych.

Każdy będzie mógł śledzić pracę podwodnych laboratoriów w trybie on-line. Miłośnicy niecodziennych dźwięków będą się mogli np. delektować koncertami wielorybich śpiewów.