לפעמים המדע צריך ללכת בגדול. מטלסקופים המשתרעים על פני כדור הארץ ועד מאיצי חלקיקים שייקח להם יותר מ-24 שעות להסתובב בהם, הניסויים הללו הם מהגדולים ביותר שנערכו אי פעם.
ציד גלי כבידה
אדוות בשדה הכבידה של היקום, הידועים כגלי כבידה, הם שרידים של אירועים גלקטיים מסיביים כמו התנגשויות של חורים שחורים וכוכבי נויטרונים מתמזגים. גלים אלה עשויים אפילו לתעד הדים של המפץ הגדול. כדי לזהות אותם, מדענים צריכים ציוד גדול, כגון(LIGO).
LIGO מורכב משני מכשירים גדולים, כל אחד עם שתי זרועות באורך 2.5 מייל (4 ק"מ). הכלים נמצאים במדינת וושינגטון ולואיזיאנה, בערך1,900 מייל (3,000 ק"מ זה מזה). הזרועות הן אינטרפרומטרי לייזר, המסודרים בצורות L. קרן לייזר בודדת מפוצלת לשניים, כאשר כל חצי נשלח למטה באחת הזרועות. בקצה כל זרוע יש מערכת מראות, שמקפיצה כל חצי קרן לייזר מסביב כמה מאות פעמים ואז מגבה את הזרועות כך שהן מתאחדות מחדש.
על ידי חקירת דפוס ההפרעות - האופן שבו השיאים והשפל של גלי האור משתלבים - מדענים יכולים לקבוע אם אדוות כבידה התרחשו במהלך הניסוי. אם כן, הם יכולים ללמוד את זה בפירוט. ככל שהזרועות גדולות יותר, המכשיר רגיש יותר, וזו הסיבה ש-LIGO מתגאה באינטרפרומטרי לייזר הארוכים ביותר שנבנו אי פעם.
LIGO זיהה כל מיני תופעות גלקטיות מסתוריות, ממיזוג בין אלמרובים. (זה גם זיהה אבמתקן בוושינגטון - תצפית עם פחות השלכות על הדינמיקה של היקום.)
קָשׁוּר:
מנפץ האטומים הגדול בעולם
כדי לחקור את הקטן מאוד, מדענים צריכים לפעמים להשתמש במכשירים גדולים מאוד. הם לא מגיעים יותר מה(LHC), מאיץ החלקיקים הגדול בעולם. מנוהל על ידי CERN, הארגון האירופי למחקר גרעיני, טבעת זו בקוטר 16.7 מייל (27 ק"מ) משובצת בארבעה גלאים, הידועים בשם ATLAS, CMS, ALICE ו-LHCb. כיאה למיקומו, ATLAS במשקל 7,700 טון (7,000 טון) היאגלאי החלקיקים הגדול ביותר שנבנה אי פעם. המכשיר מודד מגוון רחב של חלקיקים תת-אטומיים שנוצרו כאשר מדענים מזזים אלומות חלקיקים זו בזו במהירות גבוהה, ויוצרות התנגשויות שזורקות חלקיקים אלמנטריים חמקמקים כמו.
ה-LHC מתגאה10,000 טון (9,000 טון מטרי) של ברזלבמערכות המגנטיות שלו ומספיק כבל ניוביום-טיטניום כדי להימתח אל השמש ובחזרה יותר משש פעמים ואז בין כדור הארץ לירח עוד כמה פעמים. זהו גם המקרר הגדול והקר ביותר על פני כדור הארץ, מכיוון שהמגנטים חייבים להישמר במינוס 456.25 מעלות פרנהייט (מינוס 271.25 מעלות צלזיוס), מעט יותר קר מהחלל החיצון.
יערות גשם באמזונס מיניאטוריים
פרויקט Amazon FACE: חקר השפעת שינויי האקלים על יער הגשם - YouTube 
על ידי שאיבת טונות של פחמן דו חמצני (CO2) לאטמוספירה מדי שנה באמצעות שריפת דלקים מאובנים, האנושות מבצעת ניסוי בקנה מידה גדול מאוד - ומאוד לא מבוקר. ביערות הגשם באמזונס מנסים חוקרים להבין את ההשלכות של אותם גזי חממה בניסוי גדול משלהם.
הפרויקט, שנקרא AmazonFACE, נועד להגביר את ריכוז הפחמן הדו-חמצני בחלקים מאגן היער הטרופי הגדול בעולם כדי להבין את ההשפעות של CO2 מוגבר על "ריאות כדור הארץ".
FACE ראשי תיבות של "העשרת פחמן דו חמצני באוויר חופשי". הניסוי מורכב מ-12 מערכי תצפית בשישה חלקות בקוטר 98 רגל (30 מ'): שלושה בריכוזי פחמן דו חמצני בסביבה ושלושה בריכוזים גבוהים יותר. הריכוז הגבוה ביותר - 615 חלקים למיליון - הואצפוי להגיע עד שנות ה-70תחת נתיב באמצע הדרך להפחתת אקלים שבו מדינות מתקדמות איטית ולא אחידה לקראת קיימות.
כל חלקה מכילה כ-400 מיני צמחים ועוד דגימות רבות של פטריות וחיידקי קרקע - מערכת אקולוגית מלאה. ככל שהפחמן הדו חמצני עולה, הצמחים עושים פוטוסינתזה מהר יותר ומשחררים פחות מים מהעלים שלהם, הסבירבטו קסדה, מנהל בכיר של הפרויקט וחוקר במכון הלאומי לחקר האמזונס. זה יכול לעזור להגן על היער מפני ההשפעות של, מה שצפוי להביא בצורת לאֵזוֹר.
אבל האיזון בין שני התהליכים הללו ונקודת המפנה בין יער בריא למערכת אקולוגית מתמוטטת אינם ידועים, אמר.דיוויד לפולה, הרכז המדעי של הפרויקט וחוקר במרכז למחקר מטאורולוגי ואקלימי המיושם לחקלאות של אוניברסיטת קמפינאס (UNICAMP) בברזיל.
"אנחנו ננסה לפתור את אחת מאי הוודאות הגדולות ביותר ביחס לעתידו של יער האמזונס לאור שינויי האקלים", אמר לפולה ל- Live Science.
החוקרים ימדוד את ההשפעה של ה-CO2 הנוסף על הפיזיולוגיה של הצמח, כולל האם צמחים באווירה עשירה בפחמן מוסיפים מבנים זמניים, כמו עלים, או מאפיינים קבועים יותר, כגון עץ. חשוב ללמוד זאת מכיוון שעץ נועל פחמן במשך מאות שנים, בעוד שפחמן המשמש לגידול עלים חוזר לסביבה תוך שנה או שנתיים. הניסוי צפוי להימשך לפחות עשור.
"זהו ניסוי בקנה מידה של מערכת אקולוגית", אמר קוסאדה, "אבל זה הרבה יותר מזה. זה נוגע להשפעות החברתיות, הכלכליות והסביבתיות שיהיו לאובדן יער הגשם".
מתקן ללכידת פחמן מסיבי באמת
לפי הפאנל הבין-ממשלתי לשינויי אקלים, האנושות לא צריכה רק להפסיק לשחרר פחמן דו חמצני לאטמוספירה כדי להימנע מהעלאת הטמפרטורה הגלובלית ביותר מ-1.5 מעלות צלזיוס (2.7 פרנהייט) מעל לרמות הקדם-תעשייתיות. אנחנו גם צריכים למשוך פחמן בחזרה מהאוויר.
עד שנת 2050,6 עד 10 גיגהטון שווה ערך פחמןצריך להסירו כדי להימנע מפגיעה ברף ההתחממות שנקבע בהסכם פריז. קיימות אפשרויות רבות לקיבוע פחמן, כמו לכידת זרמי פסולת תעשייתיים והטמנת ביומסה. אבל המתקן הראשון אי פעם ללכידת פחמן ימית בקנה מידה מסחרי שואף להסיר פחמן ישירות מהאוקיינוס.
האוקיינוס סופג באופן טבעי פחמן מהאטמוספירה, אבל הוא לא יכול לספוג אותו מהר מספיק כדי לעשות הבדל אקלימי בקנה מידה של תוחלת חיים אנושית. חברת לכידת הפחמן אקווטיק שואפת להאיץ את ציר הזמן הזה.
"למפעל המסחרי של אקווטיק לוקח חמש דקות להסיר טון אחד של פחמן על ידי שאיבת מי ים פנימה, הזרמת זרם חשמלי דרכו ואז מגע עם מי הים עם זרם אוויר מהאטמוספרה."אדוארד סנדרס, סמנכ"ל התפעול של אקווטיק, אמר ל-Live Science באימייל. "לשטח שווה של אוקיינוס פתוח לוקח 12 חודשים להסיר את הטונה האחת של פחמן".
התהליך הכימי שמסיר את הפחמן ממי הים יוצר גם מימן, כימיקל שמיועד לתעשיות רבות וניתן לשרוף אותו כדלק כדי להפעיל 40% מעלות האנרגיה של תהליך לכידת הפחמן. לאחר מכן, הפחמן מסוגר כביקרבונט, אותו חומר שנמצא בצדפים, אשר ישאיר את הפחמן מחוץ לאטמוספירה למשךעד 10,000 שנים. ניתן להחזיר את הביקרבונט הזה לים או לשמש בדשנים. זה יכול לשמש גם כחומר בניין בשיקום החוף, אמר סנדרס.
ניסויים דומים נעשו על אסולם טייס, אבל המתקן של אקווטיק בקוויבק ישאף לספוג120,700 טון (109,500 טון)של פחמן בשנה החל משנת 2027. זה יהיה הניסיון הראשון בקנה מידה מסחרי לעשות שקע בעומס יתר של גזי החממה באטמוספרה דרך האוקיינוסים.
עולם של תינוקות
איך תינוקות לומדים שפה? מתי הם מבינים מחוות? האם הם מתוכננים לחקות מבוגרים? קשה לענות על כל השאלות הללו, מכיוון שתינוקות הם נושאי מחקר מאתגרים, נוטים לבכי ולתנומות בלתי צפויות.
הקושי לגייס הורים עסוקים ומותשים ותינוקותיהם לעתים קרובות לא משתפים פעולה למחקרי מחקר הוביל ללידתם של תינוקות רבים. שיתוף הפעולה הגלובלי הזה של חוקרים מלמעלה מ-50 מדינות מאגד מחקרים בקנה מידה קטן יותר של התפתחות תינוקות לגדלי מדגם גדולים - לרוב אלפי תינוקות.
שיתוף הפעולה המחקרי מצא שתינוקות באמת עושים זאתמעדיפים שיחת תינוקות על פני דיבור בסגנון מבוגרים, מה שמצביע על כך שהנטייה הטבעית להשתולל על כאבי הרגליים של התינוק היא הסתגלות אבולוציונית שעוזרת לו ללמוד שפה. חוקרים חוקרים כעת כיצד תינוקות מפתחים הבנה של אמונות של אנשים אחרים - מיומנות המכונהתורת הנפש- ומנסים להבין מתי הם לומדים ליישםכללים מופשטים למצבים. הם גם מפתחים שיטות חדשות, כמו טכנולוגיית מעקב עיניים וטכניקות הדמיית מוח לא פולשניות, כדי לגלות מה תינוקות לומדים.
גוש קרח בגודל עיר של אנטארקטיקה
נקראים לעתים קרובות "חלקיקי רפאים" מכיוון שהחלקיקים הכמעט חסרי מסה כמעט ולא מקיימים אינטראקציה כשהם עוברים דרך החומר. מכיוון שהם מפריעים רק לעתים נדירות לחומר אחר, קשה לזהות אותם. אבל מציאת ניטרינו ממקורות קוסמיים רחוקים יכולה להיות דרך לצפות ולנתח סביבות בעלות אנרגיה גבוהה כמו פולסרים, סופרנובות וחורים שחורים.
"אנחנו צריכים מטרה גדולה מאוד, כמו מיליארד טונות של חומר, כדי שתהיה לנו הזדמנות לחימה - מדי פעם - לתפוס חלק מהם", אמראלברכט קרל, פרופסור לפיזיקה באוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון.
אותם מיליארדי טונות של חומר מגיעים מקילומטר מעוקב של קרח בקוטב הדרומי. קארל הוא המנהל המשנה למדע ומכשור במצפה הניוטרינו IceCube, שהוא יוצא דופן בגודלו ובריחוק שלו. IceCube מורכב מסדרה של גלאים אופטיים על מיתרים, העוברים דרך חורים שנקדחו 4,800 עד 8,000 רגל (1,450 עד 2,450 מטר) לתוך הקרח האנטארקטי.
כאשר ניטרינו מקיים אינטראקציה עם הקרח, הוא יוצר חלקיקים אחרים הפולטים הבזקי אור זעירים. החיישנים מזהים את האור הזה ויכולים למדוד את אורך הגל שלו כדי לחשוף את הטעם של הניטרינו ומקורו. (זו הסיבה שאמצעי שקוף, כמו קרח, חשוב, אמר קארל ל- Live Science - החומר צריך להיות ברור כדי שהאור יהיה ניתן לזיהוי.)
נתוני IceCube אפשרו למדענים ליצור את המפה הראשונה של ה- . גם המצפה חשףללא הסבר קל. ולקרל ועמיתיו יש תוכניות להרחיב עוד יותר. כרגע הם מנסחים תוכנית עבורIceCube Gen-2, שירחיב את מצפה הכוכבים הנוכחי פי שמונה מגודלו הנוכחי, עם מערך גלאי רדיו בגודל 200 מייל (500 קמ"ר) להגברת הנייטרינו הנכנסים. זה יגדיל באופן מסיבי את הרגישות של הגלאי ויאפשר סיווג טוב יותר של הנייטרינו העוברים דרכו, אמר קרל.
מחקר פסיכולוגיה חובק עולם
COVID-19היה ניסוי עולמי משלה, אם כי כזה עם מספר עצום של משתנים בלתי מבוקרים. פסיכולוגים ניצלו את החוויה הגלובלית המשותפת הזו עם כמה ממחקרי הנפש הגדולים בכל הזמנים.
אחד, עם כמעט 50,000 משתתפים, גילה שאנשים עם זהות לאומית חזקה יותר. ב-67 מדינות, אנשים עם הרגשה חזקה יותר של הזדהות עם מדינתם היו בסבירות גבוהה יותר מאלה עם חוש חלש להישאר במסגר, לתמוך במדיניות בריאות הציבור ולומר שהם עסקו בהתרחקות חברתית והיגיינה גופנית מחמירה יותר לאחר תחילתו. של המגיפה. זהות לאומית עוסקת בתחושת שייכות קולקטיבית ושיתוף פעולה הדדי, ציינו המחברים. זה שונה מאמונות לגבי עליונות לאומית, שהיא אמונה שמדינה של אדם טובה יותר מאחרות.
"תוצאות אלו עולות בקנה אחד עם הספרות הפסיכולוגית החברתית על היתרונות של הזדהות עם הקבוצות החברתיות של האדם", כתבו המחברים. "הם גם מדגישים יתרון פוטנציאלי של [זהות לאומית], שעשוי להיות בולט במהלך משבר בריאות לאומי או עולמי."
מחקר גדול נוסף מתקופת הקורונה, עם כמעט 27,000 משתתפים, מצא שהודעות המדגישות אוטונומיהעודד דבקות בהמלצות להתרחקות חברתית. המחקר בדק אסטרטגיות שונות להעברת מסרים לריחוק חברתי ב-89 מדינות ומצא שאלו שהתמקדו באוטונומיה אישית ובערך של בחירות מתחשבות היו יעילות יותר ממסרים שהדגישו בושה ולחץ.
ניסוי צמחי בן מאות שנים
ניסוי הכדאיות של הזרעים של אוניברסיטת מישיגן סטייט, קטן בגודל אך גדול במשך הזמן, פועל ברציפות מאז 1879. מטרת הניסוי היא לגלות כמה זמן זרעים של צמחים שונים יכולים לשכב רדומים לפני הנבטה. כדי לגלות, קבר ביאל בקבוקי זרעים מ-23 צמחים שונים בגובה 3 רגל
(0.9 מ') בעומק מיקום לא מופרע (וסודי), כך שלא יכלו לנבוט. הוא התחיל לחשוף בקבוקים במרווחים של חמש שנים - פער שבסופו של דבר נמתח לכל 10 שנים.
למרבה הפלא, הניסוי עדיין פועל - ועכשיו, החוקרים מותחים את הפער בין פתחי הבקבוקים ל-20 שנה, כי זרעים ממשיכים לנבוט. הבקבוקים האחרונים היו, והסט הבא יקבל את זמנם לזרוח בשנת 2040. לממצאים יש השלכות על התפתחות הצמח ונביטת זרעים ועשויים להיות שימושיים להבנת תהליך שיקום בתי הגידול ובנקאות זרעים, או שמירת זרעים לשימוש פוטנציאלי בעתיד הרחוק.
התוכנית היא להשאיר את הניסוי פועל עד 2100, לפימדינת מישיגן. האם זה יהיה מספיק זמן כדי למצוא את הגיל המקסימלי שכל אחד מהזרעים שלהם יכול לשבת לפני הנבטה? כנראה שלא; צמחים נבטו מזרעים.
טלסקופ הרדיו הענק והמפלצתי של סין
מערך הטלסקופ הכדורי של חמש מאות מטר צמצם (FAST) הוא טלסקופ הרדיו החד-צלחת הגדול בעולם, בקוטר של 1,640 רגל. מחזיקים את המנה מגדלי פלדה בגובה 328 רגל (100 מ') ו-6,670 כבלים. כעת, שלב חדש של בנייה הואהוספת 24 טלסקופי רדיו ניתנים להזזה באורך 131 רגל (40 מ').למתקן.
המערך יושב בשקע טבעי הנקרא Dawodang בטופוגרפיה המחוספסת של מחוז גוויג'ואו בסין. זה מגן עליו מפני הפרעות אלקטרומגנטיות ממקורות אנושיים ומגביר את רגישותו לאותות רדיו קוסמיים. המטרה, על פי ההאקדמיה הסינית למדעים(CAS), היא להשתמש ברגישות הטלסקופ כדי לבצע סקרים רחבי היקף של היקום.
FAST החלה לפעול בתפוקה מלאה בשנת 2020 וכבר גילתהיותר מ-200 פולסרים, שהם כוכבי נויטרונים מסתובבים הפולטים פולסים קבועים של קרינה אלקטרומגנטית. אלה כוללים את הפולסר PSR J0318+0253, שבמרחק של 4,000 שנות אור ועם תקופת סיבוב של פחות מ-10 אלפיות שניות, הוא אחד מפולסרי אלפית הרדיו הקלושים ביותר שנמצאו אי פעם, לפי CAS.
רשת טלסקופים המשתרעת על פני רוב העולם
מה יכולת לראות בטלסקופ בגודל העולם? ובכן, החור השחור בלב שביל החלב, דבר אחד.
טלסקופ אופק האירועים (EHT) הוא רשת של טלסקופי רדיו הנמתחים מגרינלנד לקוטב הדרומי (מצפון לדרום) ומספרד להוואי (ממזרח למערב). המספר המדויק של מצפי הכוכבים ב-EHT משתנה עם הזמן (זה היה 11 נכון לשנת 2021), וטלסקופים חדשים יתווספו בעתיד - כולל אחד שמתוכנן לאיים הקנריים.
מצפה כוכבים אלה פועלים יחד כדי לזהות אותות רדיו חלשים הקשורים לחורים שחורים. שיתוף הפעולה הזה יצר את, הגבול שדרכו שום אור או חומר לא יכולים לברוח. מדענים ראו גם את המערבולת המהפנטת של ה-ונצפה ענקבלב הגלקסיה פרסאוס A. לאחרונה, הםהציץ אל לבו של קוואזר, ליבה גלקטית מוארת המופעלת על ידי חור שחור מאסיבי.
ה-EHT צריך להיות גדול מכיוון שהוא מסתמך על היכולת לצפות ביקום ברציפות על פני מתיחה של שמונה עד 14 שעות מכמה זוויות, על פישותפויות חור שחור למחקר וחינוך בינלאומיים, שיתוף פעולה שמפתח את האלגוריתמים המשמשים את הטלסקופ. אלגוריתמים אלה מסתמכים גם על סיבוב כדור הארץ כדי לחפוף תצפיות, מה שמאפשר לחוקרים לשלב תמונות ממספר טלסקופים. רק אז הם יכולים להציץ לתוך כמה מהתופעות הגדולות, אך הקשות ביותר לראייה ביקום.
