03.13.08
Atomun Oluşumu
Patlamanın her anındaki sıcaklık, atom parçacıklarının sayısı, o anda devreye giren kuvvetler ve bu kuvvetlerin şiddetleri çok hassas değerlere sahip olmalıdır. Bu değerlerin birinin bile sağlanamaması durumunda, bugün içinde yaşadığımız evren var olamazdı. Kastettiğimiz değerlerin herhangi birinin matematiksel olarak “0″a yakın bir miktarda dahi değişmesi, bu sonu hazırlamaya yeterlidir. “0″ anı: Ne maddenin, ne de zamanın var olmadığı ve patlamanın gerçekleştiği bu “an”, fizikte t (zaman) = 0 anı olarak kabul edilmektedir. Yani t=0 anında hiçbir şey yoktur. Yaratılmanın başladığı bu “an”dan önceyi tarif edebilmek için, o anda var olan fizik kurallarını bilmemiz gerekir. Çünkü şu an var olan fizik kanunları patlamanın ilk anlarında geçerli değildir.
Fiziğin tanımlayabildiği olaylar en küçük zaman birimi olan 10-43 saniyeden itibaren başlar. Bu, insan aklının asla kavrayamayacağı bir zaman dilimidir. Peki acaba, hayal bile edemediğimiz, bu küçük zaman aralığında neler olmuştur? Fizikçiler bu anda meydana gelen olayları tüm detaylarıyla açıklayabilecek bir teoriyi şu ana kadar geliştirememişlerdir.
Fizikte her şey 10-43 saniye sonrasından itibaren hesaplanabilir ve ancak bu andan sonra enerji ve zaman tarif edilebilir. Yaratılışın bu anında, sıcaklık değeri 1032 (100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000) derecedir. Bir kıyaslama yapacak olursak, güneşin sıcaklık derecesi milyonlarla (108), güneşten çok büyük yıldızların sıcaklığı ise ancak milyarlarla (1011) ifade edilir. Şu an tespit edebildiğimiz en yüksek sıcaklık milyar derecelerle sınırlıyken, 10-43 anındaki sıcaklığın ne derece yüksek olduğu konusunda bir kıyas yapabilmek mümkündür.
10-43 saniyelik bu dönemden bir aşama ileri gidip saniyenin 10-37 olduğu zamana geliriz. Bu iki süre arasındaki aralık bir-iki saniye gibi bir an değildir. Saniyenin katrilyon kere katrilyonda biri kadar bir zaman aralığından bahsedilmektedir. Sıcaklık yine olağanüstü yüksek olup 1029 (100.000.000.000.000.000.000.000.000.000)°C değerindedir. Bu aşamada henüz atomlar yaratılmamıştır.
Bir adım daha atıp 10-2 saniyelik döneme giriyoruz. Bu aralık, bir saniyenin yüzde birini ifade etmektedir. Bu zaman dilimi içinde sıcaklık 100 milyar derecedir. Bu dönemde “ilk evren” şekillenmeye başlamıştır. Daha atom çekirdeğini oluşturan proton ve nötron gibi parçacıklar görünürde yoktur. Ortada sadece elektron ve onun zıttı olan pozitron (anti-elektron) vardır. Çünkü evrenin o anki sıcaklığı ve hızı sadece bu parçacıkların oluşmasına izin verir. Yokluğun ardından patlama gerçekleşeli daha 1 saniye bile geçmeden, elektron ve pozitronlar oluşmuştur.
Bu andan sonra oluşacak her atom parçacığının hangi anda ortaya çıkacağı çok önemlidir. Çünkü şu andaki fizik kurallarının ortaya çıkması için her parçacık özel bir anda ortaya çıkmak zorundadır. Hangi parçanın önce oluşacağı çok büyük bir önem taşımaktadır. Bu sıralama ya da zamanlamadaki en ufak bir oynama sonucunda, evrenin bugünkü haline gelmesi mümkün olmazdı.
Bir aşama sonra, 10-1 saniye kadar bir zamanın geçtiği bir ana geliriz. Bu sırada sıcaklık 30 milyar derecedir. t=0 anından bu döneme gelene kadar henüz 1 saniye bile geçmemiştir. Ancak atomun diğer parçacıkları olan nötron ve protonlar artık belirmeye başlamıştır. Daha sonra kusursuz yapılarını inceleyeceğiniz nötron ve protonlar, işte bu şekilde yokluktan “an”dan bile kısa bir süre içerisinde yaratılmışlardır.
Patlamadan sonraki 1. saniyeye gelelim. Bu dönemdeki kütlesel yoğunluğun derecesine baktığımızda, yine olağanüstü büyük bir rakamla karşı karşıya olduğumuzu görürüz. Yapılan hesaplamalara göre bu dönemdeki mevcut kütlenin yoğunluk değeri, litre başına 3.8 milyar kilogramdır. Milyar kilogram olarak ifade edilen bu rakamı, aritmetik olarak tespit edebilmek ve bu rakamı kağıt üzerinde göstermek kolaydır.
Ancak, bu değeri tam olarak kavrayabilmek mümkün değildir. Bu rakamın büyüklüğünü daha kolay ifade edebilmek için çok basit bir örnek verecek olursak; “Himalayalardaki Everest tepesi bu yoğunluğa sahip olsaydı, kazanacağı çekim kuvveti ile dünyamızı bir anda yutabilirdi” diyebiliriz.
Bir sonraki zaman diliminin en belirgin özelliği ise sıcaklığın oldukça düşük bir değere ulaşmış olmasıdır. Evren artık yaklaşık 14 saniyelik bir ömre sahiptir ve sıcaklık da 3 milyar derecedir ve çok müthiş bir hızla genişlemeye devam etmektedir.
Hidrojen ve helyum çekirdekleri gibi kararlı atom çekirdeklerinin oluşmaya başladığı dönem de işte bu dönemdir. Yani bir proton ile bir nötron ilk defa yan yana durabilecekleri bir ortam bulmuşlardır. Kütleleri var ile yok arası olan bu iki parçacık olağanüstü bir çekim oluşturarak, o müthiş yayılma hızına karşı koymaya başlamışlardır. Ortada son derece bilinçli, kontrollü bir gidiş olduğu bellidir. İnanılmaz bir patlamanın ardından, büyük bir denge, hassas bir düzen oluşmaktadır. Protonlar ve nötronlar bir araya gelmeye, maddenin yapı taşı olan atomu oluşturmaya başlamışlardır. Oysa bu parçacıkların, maddeyi oluşturabilmek için gerekli hassas dengeleri sağlayabilecek bir güce ve bilince sahip olmaları elbette ki mümkün değildir.
Bu oluşumu takip eden dönemde, evrenin sıcaklığı 1 milyar dereceye düşmüştür. Bu sıcaklık güneşimizin merkez sıcaklığının 60 katıdır. İlk dönemden bu döneme kadar geçen süre sadece 3 dakika 2 saniyedir. Artık foton, proton, anti-proton, nötrino ve anti-nötrino gibi atom altı parçacıklar çoğunluktadır. Bu dönemde var olan tüm parçacıkların sayıları ve birbirleri ile olan etkileşimleri çok kritiktir. Öyle ki, herhangi bir parçacığın sayısındaki en ufak bir farklılık, bunların belirlediği enerji düzeyini bozacak ve enerjinin maddeye dönüşmesini engelleyecektir.
Örneğin elektron ve pozitronları ele alalım: Elektron ve pozitron bir araya geldiğinde enerji açığa çıkar. Bu sebeple ikisinin de sayıları çok önemlidir. Diyelim ki 10 birim elektron ve 8 birim pozitron karşı karşıya geliyor. Bu durumda, 10 birim elektronun 8 birimi, yine 8 birim pozitronla etkileşime girer ve böylece enerji açığa çıkar. Sonuçta, 2 birim elektron serbest kalır.
Elektron, evrenin yapı taşı olan atomu oluşturan parçacıklardan biri olduğundan, evrenin var olabilmesi için bu dönemde gerekli miktarda elektron olması şarttır. Az önceki örnek üzerinde düşünmeye devam edersek, karşı karşıya gelen elektron ve pozitronlardan, eğer pozitronların sayısı daha fazla olsaydı, sonuçta açığa çıkan enerjiden elektron yerine pozitronlar arta kalacak ve madde evreni asla oluşamayacaktı.
Pozitron ve elektronların sayısı eşit olsaydı, bu kez de ortaya sadece enerji çıkacak, maddesel evrene dair hiçbir şey oluşmayacaktı. Oysa elektron sayısındaki bu fazlalık, sonradan evrendeki protonların sayısına eşit olacak şekilde çok hassas bir ölçüyle ayarlanmıştır. Çünkü daha sonradan oluşacak olan atomda, elektron ve proton sayıları birbirine eşit olacaktır.
İşte, Büyük Patlama’dan sonra ortaya çıkan parçacıkların sayısı bu kadar ince bir hesapla belirlenmiş ve sonuçta madde evreni oluşabilmiştir. Prof. Dr. Steven Weinberg bu parçacıklar arasındaki etkileşimin ne derece kritik olduğunu şu sözleriyle vurgulamaktadır: Evrende ilk birkaç dakikada gerçekten de kesin olarak eşit sayıda parçacık ve karşıt parçacık oluşmuş olsaydı, sıcaklık 1.000.000.000 derecenin altına düştüğünde, bunların tümü yok olur ve ışınım dışında hiçbir şey kalmazdı.
Bu olasılığa karşı çok iyi bir kanıt vardır: Var olmamız. Parçacık ve karşı parçacıkların yok olmasının ardından şimdiki evrenin maddesini sağlamak üzere geriye bir şeylerin kalabilmesi için, pozitronlardan biraz daha çok elektron, karşı protonlardan biraz daha çok proton ve karşı nötronlardan biraz daha çok nötron var olmalıydı.
İlk dönemden bu yana toplam 34 dakika 40 saniye geçmiştir. Evrenimiz artık yarım saat yaşındadır. Sıcaklık milyar derecelerden düşmüş, 300 milyon dereceye ulaşmıştır. Elektronlarla pozitronlar birbirleriyle çarpışarak enerji açığa çıkarmayı sürdürürler. Artık atomu oluşturacak olan parçacıkların sayıları, madde evreninin oluşmasına imkan sağlayacak şekilde dengelenmiştir.
Bu noktada ünlü fizikçi Prof. Stephen Hawking’in konuyla ilgili sözleri ilgi çekicidir. Hawking, anlatılan olayların aslında kavrayabildiğimizden çok daha ince hesaplar üzerine kurulduğunu şöyle açıklamaktadır: Eğer Big Bang’ten bir saniye sonra genişleme oranı, 100.000 milyon kere milyonda bir değeri kadar az olsaydı, evren genişlemeyi bırakıp kendi içine çökecekti.
Uzayda Bir Süper Dünya Keşfedildi
Güneş Sistemimizin dışında yer alan ve ilk defa olarak gezegen olabilecek tüm şartlara sahip, yani Dünyamız gibi katı olan bir gök cismi keşfedildi! Geçen Ağustos ayında uzayda keşfedilen yeni bir gezegenle ilgili ayrıntılar yeni yeni ortaya çıkmaya başladı. 26 Ağustos 2004 unutulmayacak bir gün, Dünya dışında yaşam arayışlarında bir dönüm noktası oluşturuyor.
İlk kez bizimkinden farklı bir güneş sisteminde yer alan bir gezegende, yaşamı oluşturabilecek koşullar saptandı. Kütlesi, yıldızıyla olan yakınlık gibi… Veriler son derece uygun. Astronotlar bundan önce tam 122 kez bu tür bir girişimde bulunmuşlar ancak başarılı olamamışlardı
Gök cismi tam 123. gezegen
Bu “Süper Dünya”yı keşfeden ise yine 1995 yılında güneş sistemi dışındaki ilk gök cismini bulmuş olan Michel Mayor. Bu gezegenin kütlesi Dünya’nınkinin 14 katı olduğu varsayıldığından “katı” olma şansı yüksek.
Süper Dünya
Bunun şimdiye kadar keşfedilmiş olan ilk Süper Dünya olduğu varsayılıyor. Mavi gezegenimiz gibi bir çekirdek, katman ve kabuğa sahip olabilecek, güneş sistemi dışındaki ilk gezegen. Hatta burada su bile olabilir.
Ve işte asıl olağanüstülük de burada! Çünkü Dünya’da denklem basit: Suyun bulunduğu her yerde, diğer koşullar aşırı noktalarda olsa da yaşamın geliştiği bir gerçek. Şimdiye kadar Güneşimiz dışında, diğer yıldızların etrafında belirlenen gezegenler bu tür bir olasılık için fazla büyüktü: Kütleleri göz önüne alındığında gazlardan oluşmaları kaçınılmazdı ve bunlar suyu olmayan Jüpiter’i andırıyorlardı.
Mu Arae c adlı bu yeni gezegen, Dünya’dan 50 ışık-yılı uzaklıkta yer alan “Mu Arae” adlı bir yıldızın etrafında keşfedildi. Üstelik Mu Arae c’nin güney yarıkürede çıplak gözle görülebilmesi ise bir başka heyecan verici bir ayrıntı; Mu Arae c yıldızından 0.1 UA (Astronomik Birim- Dünya’yı Güneş’ten ayıran 150 milyon km’ye eşdeğer uzaklık birimi) uzakta; yıldızının etrafındaki turunu da 9.5 günde tamamlıyor.
Yeni bir yöntemi
Bu yeni gezegeni belirlemek için Michel Mayor’ın ekibi 1995’te uyguladığı yöntemi denedi. Yüksek teknolojili bir aygıt olan ve 2003 yılından beri yıldızların ışıklı spektrumunu kaydeden ESO teleskopunun içinde yer alan HARPS tayfçekerinden yararlandı.
Michel Mayor yıldızlar son derece parlak olduğu için mevcut aygıtlarla bunların etrafında dönen gezegenlerin görülmesinin mümkün olmadığını, bu nedenle en az dünyanın kütlesinin 7 katına sahip cisimleri saptayacak bir yöntemden yararlandıklarını kaydediyor. Bu kütlenin altındaki cisimler mevcut astronomi aletleriyle saptanamıyor.
İşte bu nedenle de uzay, bilim adamlarının güneş sistemi dışında 14 dünya kütlesine eşdeğer bir gezegen saptamalarından duydukları heyecan daha iyi anlaşılabiliyor. Sıra bu gezegeni örten sır perdesini kaldırmada…
Yeryüzünün temsilcisi mi?
Şimdiye kadar güneş sistemi dışında 123 gök cismini keşfetmiş olan uzay bilim adamları kütleler, yörüngelerin eğimi ve bu yeni dünyaların rotasyonuyla ilgili değişik verilere sahipler. Bu veriler o kadar değişik ki gözlemlediklerini açıklayabilmek amacıyla bizim güneş sistemimizden çok farklı gezegen modelleri geliştirdiler. Bu teorik modellerin amacı bu yeni dünyaların nasıl oluştuğunu belirlemek.
İşte tam da bu en çok benimsenen model Mu Arae’nin çevresinde dönen gezegenin Süper Dünya’nın ilk temsilcisi olabileceği umudunu doğurdu. Dünya kütlesinin 14 katı olan bu gezegen, yoğunluğu Dünya’nınkinin aynı olması koşuluyla 2.5 kat daha büyük bir çapa sahip olabilir. Bizim bildiğimiz değerin 14 katı olan yerçekimi kuvveti de görece düz ve “kaygan” bir zemine sahip olabileceğini gösteriyor. Yüksek dağlardan çok tepeler mevcut olabilir.
Gezegenin karbon dioksit gibi bileşenler, metan ve belki de hidrokarbür ve kükürtlü maddeler de içerebileceği ifade ediliyor. Bu yönüyle Dünya’nın ikizi olan Venüs’e benzeyebilir.
100 km. derinliğinde okyanus
Suya gelince, yıldıza yakınlığı göz önüne alındığında gezegenin sıvı durumda bir suya sahip olması zor, çünkü sıcaklık 700 dereceye yakın; ancak basınç yüksek olduğunda Ğatmosfer çok yoğun olduğunda böyle bir durum söz konusu olabilirĞ ya da gezegenin derinliklerinde su bulunması ihtimali söz konusu olabilir.
Şematik olarak bu gezegenin demir ve silikatlardan oluşmuş, aynı bileşime sahip bir katmanla çevrili bir çekirdek, kabuğunun ise su, karbon dioksit ve amonyaktan oluşmuş olduğu varsayılabilir. Tüm bunlar da yüz kilometre kalınlığında sıvı sulu bir okyanusla kaplı olabilir.
Gezegenin çapıyla karşılaştırıldığında oldukça ince, ancak derinliği sadece 10 km. olan büyük okyanus çukurlarıyla karşılaştırıldığında dev bir katman. Bu okyanusun dibinde tektonik plakalara, magmaya ya da kayalıklara rastlamak mümkün değil: Uçurumları buz katmanı örtüyor.
Bilim adamları bunun “klasik” bir buz olmadığını, örneğin 100 km.derinlikteki basıncın Dünya’da hissedilenin birkaç bin katı olabileceğini belirtiyorlar.
Bu durumda da su, karbon dioksit ve amonyak buzları sudan daha yoğun olacaklarından yüzeye çıkma olanakları olmayacak. Michel Mayor’un ekibinin keşfettiği gezegen hem kütlesi hem de yıldıza uzaklığı bakımından bir tür “okyanus gezegen” olabilir.
Süper bir Dünya, okyanus bir gezegen mi söz konusu? Mu Arae’nin etrafında saptanan gök cismi için bir başka seçenek de söz konusu: Göç sürecinden sonra yıldızlarına çok yaklaşmış olan Jüpiter kategorisinden dev gezegenlerden biri olma ihtimali.
Yaklaşma buharlaşırsın
Uzay bilim adamları gezegenlerin yıldızlarına çok yaklaşmaları halinde ‘buharlaşabileceklerini’ gösterdiklerini belirtiyorlar. Prensipte bu gezegenler yıldızlarından çok uzakta oluşuyor. Ancak yıldızı çevreleyen toz bulutu yeterince yoğun ise sadece birkaç yüz dünya kütlesi ağırlığına sahip Satürn ya da Jüpiter benzeri gezegen yıldıza yaklaşarak yavaş yavaş ağır gaz örtüsünü yitiriyor.
Birkaç milyon yıl içinde de sadece demir ve silikatlardan oluşmuş çekirdek kalıyor. Bu durumda Mu Arae gezegeni bir magma gezegenine benzeyebilir.
Ancak ortaya konulan modellere göre yıldızından çok uzakta gözüküyor. Çok uzak ve belki de daha az sıcak. Ancak bu durumda bile son derece spesifik basınç ve sıcaklık koşullarında suyun sıvı halde bulunabilmesi çok zor.
Bununla birlikte bilim adamları Dünya’da yaşamın uç koşullarda da var olabildiğine dikkat çekiyor.
Kesin olan şu ki Mu Arae potansiyel olarak yaşanılabilir gezegenler tarihinde yeni bir sayfa açıyor. Dünya dışında yaşamın izlerini sürebilmek için de sabırlı olup, Avrupa’nın “Darwin” uydusunun 2014’te uzaya gönderilmesini beklemek gerekiyor.
Darwin’in hedefi güneş sistemi dışındaki atmosferlerde yaşamın varlığının kanıtları olan ozon, su ve karbon dioksit aramak olacak.
Bir gezegeni görmeden yeri nasıl belirlenir?
Halihazırdaki gözlem cihazları uzaktaki bir gezegeni “görmek” için uygun değil: Yıldızı kendisinden birkaç milyon kat daha ışıklı olduğundan gezegen halesinde kaybolur. Uzay bilim adamları bu nedenle dolaylı gözlem yöntemlerinden yararlanır. Bunlardan en yaygını ise gezegenin oluşturduğu hafif çekim gücünün yıldızda neden olduğu titreşimi incelemektir. Böylece Jüpiter Güneş’i saniyede 12.5 m Dünya’yı ise saniyede 9 cm sallandırır.
Uzay bilim adamları “avlar”ının yerini belirlemek amacıyla yıldızın yaydığı tayf ışınlarındaki sapmayı ölçerler. Eğer yıldız bize doğru geliyorsa ışıklı tayfı maviye kayar, uzaklaşıyorsa kırmızıya. Bu tayfların zaman içinde değişim düzeni incelenerek gezegenin yörünge özellikleri hesaplanır: Asgari kütle, güneşine uzaklığı ve rotasyon periyodu.
En umut verici gözlem yöntemi ise 2006’da Corot’da kullanılacak olan sistem. Bu yöntem, gezegenin yıldız ile gözlem aygıtının ekseni arasından geçmesi umut edilerek yıldızdan elde edilen ışık oranının tam olarak hesaplanmasına dayanıyor. Böylece yıldız, gezegen ve gözlem aygıtının aynı çizgide bulunması şartıyla belki de Dünya büyüklüğündeki cisimlerin yerlerinin saptanmasını sağlayabilecek.
İğneden korkanlara müjde
Herkesin bir fobisi vardır. Bazılarımız da iğne olmanın acısına katlanamazlar. Fakat en azından bu sorun çözüme gidiyor…
İrlanda’da bulunan Tyndall Institude araştırma enstitüsü, sıralı mikro-iğneler tasarlayarak daha ucuz ve etkili olan bantlardan oluşan bir teknik ortaya çıkardı. Mikro-iğneler de deriyi delmesine rağmen normal bir iğnenin gittiği kadar derine gitmediği için sinirlere dokunmuyor ve bu sayede acı hissi de ortadan kalkmış oluyor.
Bazı büyük ilaç firmaları mikro-iğneli bantlar yapıyorlar. Fakat iğneler metal olduğu için çok daha pahalıya çıkıyor. Fakat Tyndall Institude’de tasarlanan mikro-iğneler silikondan yapılmış.
Eski ve yeni. Yanda görülen fotoğrafta eski iğnenin ucuyla yeni olanın farkını görebiliyorsunuz. Microiğnelerin yüksekliği ancak 280 mikron (bir mikron metrenin milyonda biri ediyor) kadar…
Kullanımına gelince birkaç ihtimal sunulmuş. Birincisinde hasta önce mikro-iğnelerden oluşan bantı kola yapıştırıp orada delikler oluşmasını sağlayacak ve sonrasında bu deliklerden ilacın gitmesini sağlayacak ikinci bir ilaçlı bant yapıştıracak. İkincisinde ise mikro-iğneli bant kendi üstünde ilaç barındıracak dolayısıyla delikler oluştuğu anda ilaç yavaşça emilecek.
Peki, bu gerçekten işe yarar mı? İşte kanıtı… Yanda gördüğünüz derinin mikrografik bir resmi. Mikro-iğne tarafından delinmiş derideki yeşil alanlar normal deriyi gösteriyor. Sarı alanlar ise ilacın ilerlemesini gösteriyor.
03.12.08
Streptokokus Pnömoni’nin penisilinle savaşı
İngiliz bilim adamları, zatürreye sebep olan bakterinin ilaca nasıl dirençli hale geldiğini saptadılar.
Bilim adamları böylece, penisilinin etkisini tam olarak yeniden sağlamayı ümit ediyorlar.
Warwick Üniversitesi’nden bir ekip, yılda 5 milyon çocuğun ölümüne yol açan “Streptokokus Pnömoni” bakterisi üzerinde çalıştılar.
Bu bakteri,son yıllarda penisiline dirençli hale gelen bakteriler arasında bulunuyor.
Penisilin, bakteri hücre duvarının “Peptidoglikan” olarak adlandırılan önemli bir unsurunun oluşumunu engelleyerek tedavi ediyor. Bu unsur, hassas bakteri hücresinin etrafında koruyucu bir ağ oluşturuyor. Araştırmada, penisiline dirençli “Streptokokus Pnömoni”ye yakalanan hastalardaki peptidoglikanın kimyasal oluşumundaki değişiklikle bağlantılı “MurM” adlı bir protein incelendi.
Bilim adamları, bir enzim gibi işlev gören bu proteinin peptidoglikana gücünü veren yapıların oluşumunda önemli rol oynadığını keşfettiler.
Bilim adamları, MurM’nin aktivitesinin ne kadar güçlü olursa peptidoglikanın o kadar güçlü olduğunu, bakterinin de daha dirençli hale geldiğini belirlediler.
Araştırma bulgusunun, bilim adamlarının MurM’nin kimyasını tahrip ederek bakteriyel direnci azaltacak yeni ilaçların geliştirilmesinin yolunu açtığı belirtildi.
Araştırmanın, sadece “Streptokokus Pnömoni” değil MRSA gibi diğer dirençli bakterilere karşı ilaç geliştirilmesinde de yararlı olacağı ifade edildi.
Araştırmacı Dr. Adrian Lloyd, yeni ilaçları birkaç yıl içinde geliştirilebileceğini söyledi.
Hamam böceğinden ilham alacaklar
Gelecekte robotlar, hamam böceklerinin hareket tekniklerinden esinlenerek tasarlanacak.
İngiltere’nin Cambridge Üniversitesi’nden bilim adamlarının yaptığı araştırmaya göre, yer çekimi kanununa meydan okuyan, ayaklarının tabanındaki iki küçük yastık sayesinde duvarlarda kolayca yürüyebilen hamam böceklerinin bu tekniği sayesinde robotlar da artık aynı şekilde duvar ve engebeli yerlere tırmanabilir ve kolayca buradan inebilir.
Araştırmacılar Walter Federle ve Christofer Clemente, daha önce yapılan, 300 milyon yıldır dünyada var olan hamam böceklerinin sahip olduğu bu küçük yastıkların bir çeşit ince sıvı yağ tabakasıyla kaplı olduğunu gösteren araştırmalara dayanarak, yarının robotlarının hamamböceklerinden esinlenerek yapılabileceği sonucuna vardı.
Hamam böceklerindeki bir yastıkçığın “ayak parmağı” diğerinin “topuk”görevi gördüğünü belirten araştırmacılar, robotların artık “düz duvara tırmanıp buradan ustalıkla inebileceklerini” söyledi.
Günümüzdeki robotlar duvarlara tırmanabiliyor ancak tırmandıkları yerden inerken güçlük çekiyorlar.
İnişte de başlarının yukarıya yönelmesi veitmek için değil çekmek için tasarlanmış ayakları robotların inişini güç hale getiriyor.
Araştırma, “Proceedings of the Royal Society” dergisinde yer alıyor.
IBM veriyi ışık kullanarak iletmeyi başardı
Mevcut yonga setlerinden 100 kat daha düşük enerji tüketimiyle dikkat çeken yeni teknoloji, tüketici elektroniğinden süper bilgisayar uygulamalarına kadar geniş bir alanda kullanılabilecek. Örneğin yüksek çözünürlüklü video (HD) uygulamalarındaki bant genişliği kayda değer şekilde artacak. Video servisi yapan siteler böylelikle milyonlarca videodan oluşan kütüphanelerine saniyeler içerisinde erişim imkanı sağlayabilecek.
Doktorlar hastalarının röntgen, MR ve tomografi gibi dijital tıbbi görüntülerini birbirleriyle anında paylaşabilecek. Işıkla çalışan küçük mikroçipler, tüketici elektroniği alanında, örneğin cep telefonlarının yüksek çözünürlüklü tam bir film dosyasını başka herhangi bir cihaza gerek duymadan birbirleri arasında aktarabilmesini sağlayacak. Yeni teknoloji, süper bilgisayarlarda devam eden tıp, iklim ve moleküler araştırmalara da önemli bir hız kazandıracak.
Araştırmayı yöneten ekibin lideri Clint Schow, “Geçtiğimiz yıl, standart bir yonga seti içerisinde önemli değişiklikler yaparak, tek bir film dosyasını 1 saniyede transfer edebilmeyi başarmıştık. Şimdi de ışığı veriyi taşıyan ana unsur haline getirmeyi başardık. Ürettiğimiz prototip yonga, sadece özel laboratuvar koşullarında çalışan bir teori değil; 2 yıl içerisinde pazara çıkabilecek düzeyde” diyor.
Beynin Bilinmeyen 9 Sırrı
1. Bilgi nöronlarda nasıl kodlanıyor?
Beynin en karışık işlemlerinden bir tanesi, bilginin kodlanması. Bu süreçte beyindeki nöronlar, yani sinir hücreleri, zarlarının dışında elektrik akımı oluşturuyor. Bu elektrik akımları, ‘akson’ adı verilen uzantılara ulaşarak, onlar vasıtasıyla gerekli olan kimyasal sinyallerin açığa çıkmasını sağlıyor. Bu akımlar sayesinde dünyayla, çevremizde olup bitenle ilgili bilgiler beynimize aktarılıyor. “Ne görüyorum?”, “Aç mıyım?”, “Hangi sokağa sapayım?” gibi sorulara yanıt işte böyle bulunuyor. Bilim adamları, beyindeki bilgilerin tek tek hücrelerin içinde biriktirilmediğini tahmin ediyorlar. Bu bilgilerin ‘hücre grupları’ tarafından depolandığı düşünülüyor. Ancak hangi nöronların, hangi hücre gruplarına ait oldukları henüz bilinmiyor. Şu anki teknoloji ise binlerce nöronu aynı anda ölçecek kapasitede değil. Tek bir nöronun bağlantılarını bile şu an elimizde olan teknolojilerle görüntülemek imkânsız. Tek bir nöronun, yaklaşık 10 bin nörondan bilgi ve sinyal aldığını biliyor muydunuz? Beynin içindeki elektrik akımı sayesinde ise sinyal alışverişi çok hızlı olabiliyor. Bilim adamlarına göre, sinir sistemleri arasındaki bilgi aktarımının tek yolu, bu elektrik akımları değil. Bu nedenle, ‘bilgi taşıyan’ başka hücreler keşfetmeye yönelik araştırmalarını sürdürüyorlar. Burada, ‘glial hücreler’ üzerinde duruluyor.2. Anılar beyinde nasıl saklanıyor ve nasıl tekrar hatırlanıyor..?
Bir kişinin ismi gibi, yeni bir şey öğrendiğinizde beynin yapısında birtakım fiziksel değişiklikler meydana geliyor. Ancak bu değişikliklerin hâlâ ne tür değişiklikler olduğunu, nerelerde meydana geldiğini, bilginin nasıl depolandığını ya da yıllar sonra tekrar hatırlanarak tekrar nasıl gündeme getirildiğini anlayamıyoruz. Beyinde çeşit çeşit hatıralar var. Ancak beyin, ‘kısa dönem anılarla’ (yeni öğrenilen bir telefon numarasını hatırlamak gibi), ‘uzun dönem anıları’ (geçen yıl doğum gününüzde yaptıklarınız gibi) birbirinden bir şekilde ayırıyor. Bilim adamları ‘öğrenme’ ve ‘hafızada tutma’ şeklinin değişik beyin şekillerine bağlı olduğunu düşünüyorlar. Beyin travması ya da beynin zarar görmesi ise bu yetenekleri bozabiliyor.
3. Beyin, geleceği nasıl öngörüyor..?
Çoğu zaman gelecekle ilgili birtakım planlarımız ve öngörülerimiz olur. Geleceğin nasıl şekilleneceğini düşünürüz. Beynimizde, gelecekle ilgili bir şekil vardır. Ancak beynin bu ‘gelecek simülasyonunu’ nasıl yaptığı henüz anlaşılmış değil. Beyin, dünyayla ilgili öngörülerde nasıl bulunabiliyor? Bilim adamları hâlâ bunun yanıtını arıyor.
4. ‘Duygu’ ne demek..?
Beyin, sadece bilgi biriktiren bir organ değil; aynı zamanda duygu, motivasyon, korku ve umutları barındıran bir organ. Bütün bunlar bilinçaltında olan şeyler aslında… Örneğin beynin duygularla ilgili bölümü sinirli yüzlere, o yüzleri görmeden de tepki verebiliyor. Kültürler arasında da temel duyguların dışa vurulması, aslında birbirine benziyor. Hatta Darwin’in de gözlemlediği gibi, temel duyguların ifade edilmesi bütün memelilerde benzer. Bilim adamları, insanların fiziksel tepkilerinin sürüngenlerin ve kuşların tepkilerine çok ciddi bir şekilde benzediğine dikkat çekiyorlar. Özellikle de korku, öfke ve anne-baba sevgisini hepsi benzer bir şekilde gösteriyor. Duyguların beyinde nasıl işlediği üzerinde bilim adamları hâlâ çalışıyorlar. Duygulara aslında bir çeşit hesaplama ya da ‘ölçüm’ şekli gözüyle bakılabilir. Yani duygular, aslında hızlı bir eylemi harekete geçiren bir ‘durum tespit özetidir’. Nöro-bilimcilerin en önemli hedeflerinden biri ise duygu ve düşünce durumunda ortaya çıkan bozuklukları anlamak. Mesela depresyon… Depresyon, çağımızın en önemli, en yaygın duygu bozuklukları arasında yer alıyor. Şiddet ile dürtüsel saldırı ya da öfkenin de duyguların doğru bir şekilde kontrol edilememesinden kaynaklandığı düşünülüyor.
5. Zekâ nedir..?
Zekâ farklı şekillerde karşımıza çıkıyor. Ancak ‘biyolojik’ açıdan zekânın ne anlama geldiği henüz bilinmiyor. Milyarlarca nöron, bilgiyi ‘harekete geçirmek’ için nasıl birlikte çalışıyor? Gereksiz bilgi beyinden nasıl siliniyor? İki kavram ‘birbirine uyunca’ ve böylece bir soruna çözüm bulduğunuzda, beyinde neler oluyor? Zeki insanlar bilgiyi beyinlerinde ‘hatırlaması kolay’, ayrı bir bölgede mi muhafaza ediyorlar? Beyin fonksiyonlarının temel işleyişiyle ve nöronlar arasındaki bağlantılarla ilgili, bilim adamlarının elinde hâlâ çok az bilgi var. Ancak zekânın, beynin tek bir alanıyla değil, pek çok bölgesiyle ilgili olduğu üzerinde duruluyor. İnsan beyninin diğer canlılardan farkı hâlâ araştırılıyor.
6. Beyin, ‘zamanı’ nasıl algılıyor..?
Alkışladığınızda ya da parmağınızı ‘şıklattığınızda’ sesi mi daha önce duyarsınız, hareketi mi daha önce görürsünüz? Her ne kadar duyma yeteneği, görme yeteneğinden daha hızlı çalışsa da, parmakların görüntüsüyle, çıkarılan ses aynı anda gerçekleşiyormuş hissi doğuyor. Yani beyin pek çok olayın aynı anda gerçekleştiği ‘hissi’ yaratarak aslında bizi ‘kandırıyor’. Beynin zamanla ‘oynadığını’ aslında çok kolay anlayabilirsiniz. Aynanın karşısında sol gözünüze bakın. Daha sonra bakışınızı sağ gözünüze kaydırın. Gözlerinizi diğer tarafa çevirmek bir zaman alıyor elbette. Ancak siz gözlerinizin hareket ettiğini görmüyorsunuz. Gözlerinizi kırpıştırdığınızda da aslında gözleriniz çok kısa süreliğine de olsa karanlıkta kalıyor. Ancak bu karanlığı da görmüyorsunuz.
7. Nasıl uyuyor ve rüya görüyoruz..?
Zamanımızın üçte birini uyuyarak geçiriyoruz. Bebekler ise zamanlarının üçte ikisini uykuda geçiriyor. Araştırmalara göre, az uyumak sinir sisteminde bozukluğa yol açıyor. Araştırmalar, 10 gün uyumayan farelerin, 10’uncu günün sonunda öldüklerini ortaya koyuyor. Canlılar uyuduklarında beynin bir bölümü de uyuyor, ama uykunun mekanizması, işleyişi hâlâ bilinmiyor. Uykuda nöronların aşırı derecede hareket halinde oldukları biliniyor. Ayrıca önemli bir sorunu çözmeden önce uyumanın, o sorunu çözebilmek açısından yararlı olduğu da düşünülüyor. Düzenli uykunun, öğrenme kapasitesini de artırdığı söyleniyor. Özetle, uyku sayesinde beyin bir şekilde gerekli bilgileri depoluyor, gereksizleri ise ekarte edebiliyor.
8. Beynin ayrı ayrı olan sistemleri, birbirleriyle nasıl bütünleşiyor..?
Gözle bakıldığında, aslında beynin her bölgesi aynı görünüyor. Ancak aktivitelerini, işlevlerini ölçtüğümüzde, her nöron bölgesinde farklı bilgilerin kayıtlı olduğunu görüyoruz. Örneğin görme yeteneğini ilgilendiren bölgenin içindeki alanlarda hareketler, yüzler, köşeler ve renklerle ilgili çeşit çeşit bilgiler bulunuyor. Yetişkin bir insanın beynini, çeşitli ülkelerin bulunduğu bir dünya haritasına benzetebiliriz. Beynin içinde koku, açlık, acı, hedef koyma, sıcaklık, öngörü ve daha pek çok şeyle ilgili ‘beyin ağları’ var. Farklı işlevlerine rağmen bu sistemler birbirleriyle bir şekilde bütünleşerek çok iyi bir işbirliğine giriyorlar. Bunun nasıl gerçekleştiğine dair ise bilim adamlarının hiçbir fikri yok. Ayrıca beynin, sistemlerini nasıl bu kadar hızlı bir şekilde koordine ettiği de henüz anlaşılmış değil.
9. ‘Bilinç’ nedir..?
İlk öpücüğünüzü düşünün. Bu, hafızanızdan hiç çıkmaz. Peki bu hafıza, bu deneyimi yaşamadan, bu deneyimin bilincinde olmadan önce neredeydi? Modern bilimde, ‘bilinç’ çözülememiş olan en önemli sırlardan biri. Bilinç, tek bir fenomen değil. Peki ne? Bilinç, beyindeki hangi sistemlerle ilgili? Bilim adamlarının bu konuda da hiçbir fikri yok… Şimdiye kadar yapılan araştırmalara göre, bilinç konusunda, büyük bir ihtimalle yine bir grup aktif nöron iletişim içinde. Bilincin altında yatan mekanizmanın moleküllerle ya da hücrelerle ilgili olabileceği üzerinde de duruluyor. Belki de mekanizma, bu sistemlerin etkileşimleriyle oluşuyor. Bilim adamları bu sıralar bilincin, beynin hangi bölgeleriyle ilgili olduğunu araştırıyorlar. Bunu keşfettikten sonra, bu bölgelerin neden birbirleriyle iletişime geçtikleri araştırılacak. Ve beyin hakkında son bir dip not daha…
03.11.08
Rusya, nanoteknolojide zirveyi hedefliyor
Rusya 2015 yılına kadar nanoteknolojik ürünlerde sağlayacağı gelişim ve pazarlama ile 163 milyar dolarlık satış hedefliyor. Moskova nanoteknoloji sanayinin gelişmesi için de önümüzdeki 5 yıl içinde 200 milyar ruble (8,2 milyar dolar) harcayacak.
Rusya Nanoteknoloji Şirketi Genel Müdürü Leonid Melamed yaptığı açıklamada, “Önümüzdeki 5 yıl içinde Rusya’da nanoteknoloji araştırmaları ve nanoteknoloji endustirsinin gelişmesini sağlayacak çalışmalar için çeşitli kaynaklardan 200 milyar rubleye yakın yatırım yapılacak. 2015 yılında nanoteknoloji ürünlerin üretimi sayesinde 163 milyar dolar gelir hedefliyoruz.” şekinde konuştu.
Rusya’nın, dünyada nanoteknoloji alanında en aktif ülkelerden birisi olduğununun altını çizen Melamed, bu konuda ABD, Japonya, Almanya ve Güney Kore’nin de nanoteknolojide başarılı olduğunu söyledi. Melamed, “Rusya, Avustralya, İngiltere, Çin ve Fransa’dan önde. Bununla birlikte başarının devamı ve gelişimi için önemli adımlar atmak gerekiyor. Bugün devlet birimleri tarafından verilen destek bunun mümkün olduğunu gösteriyor.” dedi.
ABD sadece geçtiğimiz yıl nanoteknoloji sanayisi için 3 milyar dolarlık yatırım yapıldığını hatırlatan Melamed, “Rusya’nın nanoteknoloji üzerine yatırımlarını artırması gerekiyor. Önümüzdeki 7-8 yıl içinde planımız dünyada yüzde 4′lük bir piyasayı kaplamak. Bu da 163 milyar dolarlık bir rakama denk gelecek.” öngörüsünde bulundu.
Nanateknoloji milimetrenin milyonda biri ölçeğinde fiziksel, kimyasal ve biyolojik olayların kontrolü ve üretimi olarak biliniyor. Bilimde yeni ufukların açılmasını sağlayan teknoloji ile sağlık, bilişim, tekstil gibi birçok alanda yeni ürünler geliştiriliyor. Organik Işık Emiciler (OLED), çizilme direnci yüksek yüzeyler, leke tutmayan giysiler, akıllı giysiler, nano parçacıklı boyalar, termokromik cam ve manyetik veri hafızası gibi ürünler bunlardan bazıları.
Amerikalı bilimadamları kağıda benzeyen bir pil geliştirdi.
Kağıdın ana maddesi olan selülözden yapılan pillerin kullanım alanı ise sanılandan çok daha geniş.Kağıt kadar ince olan bu yeni pilin gücü ve esnekliği, taşınabilir elektronik cihazlardan tıbbi gereçlere kadar birçok alette rahatça kullanılabilmesini sağlıyor.
New York’taki Rensselaer Teknoloji Enstitüsü’nden araştırmacılar selülozdan pil üretmeyi başardı. Selüloz hücreleri, kağıt yapımında da kullanılıyor. Pili geliştiren ekipten Pulickel Ajayan, bu yeni buluşun devrim olduğunu düşünüyor. Ajayan, “Biz bir yapı taşı ürettik. Bu yapı taşı, aslında hepimizin bildiği Lego oyuncaklarına benziyor. Bunları üst üste koyup başka birçok alet yapmanız mümkün” diyor.
Ajayan ve ekibi kağıt inceliğindeki yeni pilin, diğer piller kadar, hatta daha iyi işleyeceğini söylüyor. Pil esnekliği sayesinde her şekle girebiliyor. Otomobil üreticileri yeni pili denemek için sıraya girenlerin başında geliyor. Pulickel Ajayan biyolojik olarak parçalanabilen bir maddeden yapılan pilin çevreyle de uyumlu olduğunu belirtiyor ve “Hepimizin bildiği piller aslında son derece zehirli maddeler içeriyor. Bu yeni pil ise çevreye zarar vermeyen maddelerden yapıldı” diyor.
Rensselaer Teknoloji Enstitüsü uzmanı Ajayan hiçbir zararlı madde içermeyen bu ince pillerin kalbe takılan cihazlar gibi tıbbi gereçlerde de rahatlıkla kullanılabileceğini söylüyor. İnce pillerin maliyeti şu anda öteki pillerin maliyetinden çok daha yüksek. Ancak bu enerji kaynağının seri imalata geçişini kolaylaştırmak için yapılan araştırmalardan kısa sürede sonuç alınması bekleniyor.
Denizhıyarı yeni bir materyale esin kaynağı
WASHINGTON - Amerikan Science dergisinde yer alan ve Ohio’daki Case Western Reserve Üniversitesi mensuplarınca yapılan araştırma sonucu elde edilen yeni materyalin, özellikle beyin implantasyonu gibi çok zor biyomedikal alanlarda potansiyel kullanımı olabileceği düşünülüyor.Değişik çevre koşullarına uyum sağlayabilmesine olanak veren mekanik ve kimyasal özellikleri bulunan bu yeni polimeri, yeni tür plastik olarak tanımlayan bilim insanları, söz konusu materyalin denizhıyarının derisi gibi katı veya yumuşak ve bir sıvıyla temas ettiğinde birkaç saniyede tersine dönüveren bir yapıya sahip olduğunu belirtiyorlar.
Araştırmanın başında yer alanlardan Christoph Weder, bu yeni polimerleri mekanik özelliklerini programlayarak üretebileceklerini belirterek, “Özel kimyasal maddelerle temas ettiklerinde sertlik veya esneklik derecelerini ayarlayabiliriz. Bu yeni materyal, örneğin suya atıldığında plastik sertliğinden kauçuk yumuşaklığına geçebilecek özelliğe sahip bulunacak, ancak bir sünger gibi suyu emerek şişmeyecek” diye konuştu.
Araştırmacılar, bu tip bir materyalin bir gün beyine yerleştirilecek mikro elektrotların beyin dokusuna sürtünmesini azami azaltabilecek biçimde önce katı, sonra çok esnek olabilecek bir koruyucu unsur olarak kullanılabileceğini düşünüyorlar.
Polimer, “monomer denilen küçük moleküllerin birbirlerine eklenmesiyle oluşan uzun zincirin doğal sonucu olarak büyük molekül ağırlıklı bileşikler. Polimerler, düşük üretim maliyetleri, kolay şekil almaları ve amaca uygun üretilebilmeleri nedeniyle yaşamın her alanında yaygın biçimde kullanılıyor. PVC (Poly Vinyl Chloride), teflon (Politetrafloroetilen) günlük yaşamda en çok kullanılan polimerler olarak biliniyor.
