Siedem cudów współczesnej nauki

Na hawajskim szczycie Mauna Kea działa lub działało kilkanaście obserwatoriów, w tym aż dziewięć teleskopów optycznych. Nie ma się czemu dziwić. Uśpiony wulkan wyrasta na 4 tys. metrów ponad poziom morza (dla porównania, nasze Rysy tylko 2,5 tys.) i znajduje się na wyspie pośrodku Pacyfiku, oddalonej o tysiące kilometrów od większych skupisk ludności. Daje to możliwość komfortowej pracy, nie tylko w czystym, ale i rozrzedzonym powietrzu.
Hubble przeszedł do legendy, między innymi dlatego, że jako jedno z dwóch urządzeń w przestrzeni działa w zakresie światła widzialnego. Słynne fotografie - Filarów Stworzenia, mgławicy Koński Łeb, galaktyki Sombrero, czy też kolejne wersje Głębokiego Pola Hubble'a - nawet jeżeli zostały uprzednio obrobione, najlepiej oddziałują na wyobraźnię przeciętnego człowieka. W każdym razie większość z nas, poszukując efektownej tapety na pulpit, prędzej sięgnie do barwnych zdjęć wybierającego się wkrótce na emeryturę HST, niż tych wykonanych w podczerwieni przez teleskop Spitzera, bądź w zakresie mikrofal przez sondę Planck. 
 

#3. International Thermonuclear Experimental Reactor

Co może przynieść więcej energii niż rozszczepianie jąder atomów? Ich fuzja. Reakcja termojądrowa polega na łączeniu się jąder lekkich pierwiastków w cięższe, czego efektem ubocznym jest wyzwolenie sporej dawki energii. Proces ten zachodzi spontanicznie we wnętrzach gwiazd, gdzie pokłady wodoru masowo przechodzą syntezę w hel, emitując przy tym światło i energię cieplną. Ujawnia się tu największa zaleta fuzji: energię można wydobyć z powszechnych i nieradioaktywnych pierwiastków. Ewentualne odpady jądrowe również nie są tak groźne, jak te powstałe w obecnie eksploatowanych reaktorach jądrowych.

Choć może to niektórych zdziwić, urządzenia zdolne do zainicjowania reakcji termojądrowej - tzw. tokamaki - konstruowane są od ponad pół wieku. Działają, ale żaden jak dotąd nie służy do celów pozanaukowych. Największy tokamak, działający w Anglii, osiąga moc kilkudziesięciokrotnie mniejszą od przeciętnych reaktorów jądrowych. Mimo to prace nadal trwają. Konstruowany we Francji od 2006 roku eksperymentalny reaktor ITER ma znacznie przesunąć granicę możliwości kontrolowanej fuzji. W rzeczy samej, zamiast 16 MW uzyskiwanych obecnie przez brytyjski JET, nowy tokamak będzie mógł się pochwalić mocą rzędu około 500 MW. Oznacza to, że wreszcie uda się osiągnąć zauważalnie więcej energii, niż będzie potrzebne dla samego rozgrzania plazmy.
 

#4. IceCube Neutrino Observatory

Niewiele tworów przyrody irytuje badaczy tak bardzo jak neutrina. Małe skurczybyki nie posiadają ani ładunku, ani masy i nieskrępowanie przemierzają wszechświat, przenikając przez wszelkie przeszkody. Ściślej mówiąc, pojedyncze neutrino może bezproblemowo przelecieć przez wszystkie planety Układu Słonecznego i nie "zauważyć", że cokolwiek stanęło mu na drodze. 

Jeden z takich detektorów został ulokowany w dość nietypowym miejscu - na Antarktydzie. Kostka Lodu posiada formę 86 lin z zawieszonymi czujnikami, wpuszczonymi do 2,5 kilometrowych otworów wywierconych w lądolodzie. Instrument, w pewnym pokrętnym sensie, pełni funkcję teleskopu. Nie ma, co prawda, zwierciadła, okularu i całej reszty ustrojstwa, ale również może służyć do wykrywania zjawisk mających miejsce wiele lat świetlnych od Ziemi. Rozbłyski gamma, supernowe, a nawet nasze Słońce - poza światłem emitują tryliardy tryliardów neutrin, tyle że w porównaniu do fotonów, neutrina niemal bez szwanku mijają wszelkie przeszkody, będąc niezwykle cennym źródłem informacji o najgwałtowniejszych procesach we wszechświecie. 
Prawdopodobnie w żaden projekt naukowy nie wpompowano takich środków jak w ISS. Poza początkową sumą 15-20 miliardów dolarów wydaną w ramach rozruchu projektu, trzeba pamiętać o kolejnych 50-70 miliardach jakie do dziś pochłonął montaż kolejnych modułów i eksploatacja obiektu. Nie przesadzę pisząc, że to więcej niż koszt wszystkich powyższych przedsięwzięć razem wziętych.

Całkiem uzasadnione wydaje się pytanie, czy było warto? Zdania są podzielone. Wysłanie na orbitę 400 ton żelastwa bez ściśle sprecyzowanego celu badawczego, to niewątpliwie kontrowersyjny sposób na wydanie pieniędzy podatników. Niemniej jednego nie sposób podważyć. Międzynarodowa Stacja stanowi bezcenny wyraz jedności i współpracy ludzkości w dążeniu do eksploracji kosmosu. W projekt zaangażowała się niemal cała, zdolna do tego część cywilizacji - Ameryka, Europa, Rosja, Brazylia, a ostatnio również Indie i Chiny - w ten sposób ISS przyczynił się do postawienia interesu globalnego przed partykularyzmem.
 

#6. Laser Interferometer Gravitional Wave Observatory

Wszechświat to ogromna, niewidzialna i czterowymiarowa tkanina - powiada Albert Einstein. Wszyscy jesteśmy zanurzeni w czasoprzestrzennej sieci, która pod wpływem masy podlega ciągłym załamaniom i zakrzywieniom.  Co więcej, już w 1916 roku, twórca ogólnej teorii względności zapowiedział, że kosmiczna tafla nie jest idealnie gładka i można na niej dostrzec grawitacyjne fale oraz efekty pływowe. 

Fizyczne zarejestrowanie pływów grawitacyjnych przez długi czas pozostawało poza zasięgiem naszej percepcji. Do teraz. LIGO składa się z dwóch wielkich rur przecinających się pod kątem prostym, przez które przepuszczona zostaje wiązka laserowa. W chwili gdy przez Ziemię przechodzi fala grawitacyjna, dochodzi do zaniedbywalnie małego zaburzenia czasoprzestrzeni powodującego, że wystrzelone w tym samym momencie przecinające się wiązki dotrą do detektorów w różnym czasie. Mówimy tu o różnicach rzędu milionowej części sekundy, stąd dla wyeliminowania ryzyka błędu wzniesiono dwa identyczne kompleksy badawcze oddalone od siebie o trzy tysiące kilometrów. Jeżeli pomiary w obu urządzeniach dają identyczne wyniki, oznacza to, że fizycy zarejestrowali falę grawitacyjną.
  
Wszyscy słyszeli o LHC. To symbol przypominający, że Europa wciąż nie złożyła broni i nadal jest w stanie rywalizować na polu naukowym z ośrodkami amerykańskimi i (wkrótce) chińskimi. Budowa obiektu pochłonęła 10 miliardów euro i trwała prawie piętnaście lat, ale rezultat końcowy był tego wart. Uruchomienie Wielkiego Zderzacza Hadronów odwróciło kierunek naukowych pielgrzymek fizyków i zakończyło monopol wysłużonego Tevatronu.

LHC to niepodważalnie najważniejszy współczesny przyrząd służący fizykom cząstek elementarnych. Najbardziej rzucającym się w oczy elementem akceleratora jest kołowy tunel o długości 27 kilometrów, wewnątrz którego cząstki elementarne rozpędzane są do prędkości jak najbliższej prędkości światła. Wszystko po to, aby rozkwasić cząstki elementarne i zobaczyć co się z nich "wykluje". 

Wszelkie przewidywania i nadzieje związane z nową zabawką naukowców z CERN ziściły się całkiem szybko. W lipcu 2012, czyli cztery lata po dziewiczym uruchomieniu urządzenia, świat obiegła wiadomość o wykryciu cząstki o cechach bozonu Higgsa. Długo wyczekiwany przełom stanowi ważny krok na drodze do weryfikacji założeń Modelu Standardowego i jednocześnie ukazuje, że gigantyczna inwestycja nie była chybiona. A przecież to nie ostatnia rzecz, jaką LHC może powiedzieć nam o wszechświecie.