Para melhorar a nossa visão de um universo vasto e complexo, os cientistas estão criando cada vez mais ambiciosos novas ferramentas. O trabalho não é fácil. Ciência verdadeiramente grande requer décadas de compromisso caro a partir de várias nações. Mas os instrumentos que resultam são quase tão inspirador quanto os novos mundos que nos ajudar a descobrir.
Como qualquer coisa que seja grande e envolveu, grande ciência não é fácil de medir. Para o nosso ranking, levamos em conta quatro fatores objetivos: os custos de construção, acima de tudo, mas também o orçamento de funcionamento, o tamanho da equipe eo tamanho físico do próprio projeto. Mesmo estes eram difíceis de comparar, numa base maçãs com maçãs, embora, por isso nós também utilizou um sistema de hierarquização. Então nós adicionamos em três fatores subjetivos, pesando-os mais fortemente para refletir sua importância relativa: utilidade científica do projeto, sua utilidade para a pessoa média (“o que vai fazer para mim”) eo sempre essencial “wow” factor.
A máquina do tempo para revelar as origens do universo
Quando íons de ouro em alta velocidade dentro do Relativistic Heavy Ion Collider em Long Island, New York, colidem entre si, essas colisões podem produzir temperaturas de até 7,2 trilhões de graus Fahrenheit, tão quente que os prótons e nêutrons derreter. Como essas partículas se desintegram, os quarks e glúons de que são compostos interagir livremente para formar um novo estado da matéria, chamado de plasma de quarks-glúons . Como o material esfria após a colisão é longo, prótons e nêutrons re-forma, produzindo 4.000 partículas subatômicas no processo. Usando o RHIC, os cientistas estão tentando recriar as condições que existiram durante o primeiro milionésimo de segundo após o Big Bang.
Utilitário científica
Para entender melhor como a matéria evoluiu em nosso universo, os físicos no RHIC enviar átomos de ouro através de vários aceleradores, descascando afastado seus elétrons para que eles se tornam íons carregados positivamente. Os íons de lançar em dois tubos circulares e corrida em até 99,9 por cento da velocidade da luz antes de colidirem. Ao examinar os restos dessas colisões, os cientistas descobriram que partículas nesta fase pós-big-bang se comportam mais como um líquido em vez do gás previsto.
O que está nele para Você
RHIC cientistas estão desenvolvendo dispositivos que aceleram os prótons e mais precisamente orientá-los para irradiar e matar tumores cancerígenos em seres humanos. Os engenheiros também têm utilizado o feixe de íons pesados para perfurar buracos minúsculos em folhas de plástico, fazendo com filtros que pode classificar as substâncias em nível molecular. Para baixo da linha, podemos ver mais eficientes em termos de armazenamento de energia de dispositivos baseados na tecnologia magneto supercondutor usado no RHIC.
9: Netuno, maior observatório do mundo submarino
Neptune Canadá
Os oceanos cobrem quase três quartos da superfície da Terra e contêm 90 por cento de sua vida, mas são quase totalmente inexplorado. Neptune , uma rede oceano observatório, que consiste em cerca de 530 quilômetros de cabos e 130 instrumentos, com 400 sensores, tudo isso ligado à Internet, irá proporcionar o primeiro grande escala, o monitoramento ao redor do clock de um sistema de oceano, incluindo a vida animal, geologia e química.
Utilitário científica
Bateria de instrumentos de Netuno, que se encontram tanto quanto 220 milhas ao largo da costa da Colúmbia Britânica sobre a placa tectônica Juan de Fuca, oferecem uma visão em tempo real da área. Uma flutuação amarrados, equipados com radiômetros, fluorímetros e sensores de condutividade, ferries cima e para baixo da coluna de água de 1.300 metros do fundo do mar para a superfície, a amostragem química da coluna e as condições físicas para determinar como ela muda ao longo do tempo. Um veículo operado remotamente chamado ROPOS instala instrumentos e reúne dados.
Sua câmera de alta definição fornece ainda fotografias e vídeo de animais e seus comportamentos, que os cientistas poderiam usar para medir as mudanças no ecossistema local. Hidrofones posicionados no fundo do mar os golfinhos e as baleias registro para rastrear seus números e rotas de migração. E um rastreador operado remotamente chamado Wally unidades ao longo do leito do mar para monitorar os depósitos de metano debaixo d’água, o que poderia exacerbar as mudanças climáticas globais e também ser uma fonte potencial de energia.
O que está nele para Você
Poltrona (e profissional), os cientistas do mundo todo podem sintonizar através da Internet para ver o vídeo streaming de Wally o rastreador rolando sobre o fundo do mar, assistir tubeworms fundo do mar balançando nas correntes de uma fonte hidrotermal, ou ouvir uma canção de baleias jubarte.
8: O Very Large Array
National Radio Astronomy Observatory / Associated Universidades
Radiotelescópios ouvir o cosmos
Posicionado sobre a centenas de quilômetros quadrados de deserto fora Magdalena, New Mexico, o Very Large Array (VLA) é um dos maiores telescópios do mundo. Seus 27 antenas de rádio individual, cada um dos quais é de 82 metros de diâmetro, formam um Y com os braços 13 milhas de comprimento e reunir sinais de alguns dos objetos mais brilhantes do universo. Seu projeto irmã, a matriz Very Long Baseline (VLBA), é uma linha de 10 antenas de rádio, que se estende 5.531 milhas do Havaí para as Ilhas Virgens. O VLA e VLBA criar imagens detalhadas de objetos celestes tão perto como a lua e tão distantes como a borda do universo observável.
Utilitário científica
Porque as ondas de rádio podem penetrar a poeira cósmica que obscurece muitos objetos, o VLA e VLBA pode ver coisas que não podem telescópios ópticos. Usando o VLA, os cientistas estudaram o buraco negro no centro da Via Láctea, procurou as origens de explosões de raios gama em nebulosas distantes e, em 1989, recebeu transmissões de rádio da Voyager 2 por satélite, uma vez que passou por Netuno, dando-nos o primeiro de perto fotos do gigante gasoso e suas luas. As medidas VLBA mudanças na orientação da Terra no universo. Ao concentrar-se distante, os objetos, tais como quasares praticamente fixo ao longo do tempo, os cientistas podem detectar qualquer alteração aparente na orientação da Terra no espaço. Esta orientação pode ser jogado um pouco fora de lugar durante grandes terremotos, como o que atingiu o Japão no início deste ano.
O que está nele para Você
Escolha um capítulo de um livro de astronomia moderna, e você vai encontrar algum material ou teoria baseada em dados coletados pelo VLA e VLBA. O VLBA também reúne dados sobre os caminhos de asteróides próximos da Terra, o que poderia ajudar os cientistas a prever se um está em rota de colisão com nosso planeta.
7: O National Ignition Facility
Lawrence Livermore National Laboratory
A experiência de fusão gigante de laser
Considerada a laser maiores e mais energéticos do mundo, oNational Ignition Facility , localizada em Livermore, Califórnia, se estende a duração de três campos de futebol, está 10 andares de altura, e gera dois milhões de joules de energia ultravioleta.Essa explosão pode causar alvo do laser para atingir temperaturas de mais de 100 milhões de graus e pressões de mais de 100 bilhões de vezes a da Terra-atmosfera semelhante às condições encontradas nos núcleos das estrelas e planetas gigantes gasosos.
Utilitário científica
Quando os feixes de 192 individuais que compõem o laser NIF convergem para um alvo que contém átomos de deutério (hidrogênio com um nêutron) e trítio (hidrogênio com dois nêutrons), fusível dos átomos núcleos e criar uma explosão de energia. NIF cientistas estão tentando aperfeiçoar esse processo para produzir, pela primeira vez, um ganho líquido de energia a partir de reações de fusão. Eles também estão usando suas pesquisas para estudar o que acontece com armas nucleares ao longo do tempo, uma questão crucial ao julgar a segurança ea confiabilidade do arsenal dos EUA. Finalmente, porque as condições no alvo do laser imitam aqueles nos núcleos de estrelas massivas, os cientistas esperam entender como a fusão produziu alguns dos elementos pesados atômica, como ouro e urânio.
O que está nele para Você
Se acontecer de você estar armazenando armas nucleares em sua casa, os dados NIF poderia ajudá-lo a determinar se o seu estoque é confiável. Caso contrário, alguns proponentes NIF dizer que ele poderia fornecer energia de fusão, embora uma central de fusão provavelmente não será baseado em lasers gigantes.
6: Juno, uma Orbiter Júpiter em uma missão suicida
NASA / JPL-Caltech / Lockheed Martin
Pouco antes de Juno entra em órbita de Júpiter em 2016, a nave espacial, puxado pela gravidade tremenda do gigante de gás, vai atingir velocidades de 134.000 milhas por hora, tornando-o um dos mais rápidos humana objetos feitos já construído. Uma vez em órbita, a nave fará 33 passes ao redor do planeta e depois mergulhar diretamente nele. Em sua corrida de suicídio, ele irá arar através da atmosfera de Júpiter, o hidrogênio até que queima como um meteoro.
Utilitário científica
Enquanto círculos Juno Júpiter, um conjunto de nove instrumentos vai estudar muitas camadas do planeta. Júpiter foi o primeiro planeta do sistema solar para se formar, e porque é tão grande, sua gravidade manteve material original encontrado no sistema solar, principalmente hidrogênio e hélio. Esta característica torna o planeta uma janela valiosa sobre as origens do sistema solar. Medições do campo magnético de Júpiter poderia finalmente resolver o debate sobre se o planeta tem um núcleo rochoso. Magnetômetros Juno vai caracterizar a profundidade e os movimentos do oceano de hidrogênio metálico encontrado no interior, o que gera o campo magnético mais forte do nosso sistema solar para além de que encontrados ao redor do sol. Finalmente, um radiômetro de microondas irá medir a quantidade de água na atmosfera profunda de Júpiter, uma chave para entender como o planeta foi formado originalmente.
O que está nele para Você
Estudo de padrões complexos meteorológico de Júpiter poderia nos ajudar a prever o nosso, mas para a maior parte, esta é a investigação científica pura.
5: Fonte de Luz Avançado
Roy Kaltschmidt / Lawrence Berkeley National Laboratory
O microscópio final
Desde 1993, pesquisadores da fonte luminosa avançada, um acelerador de partículas, em Berkeley, Califórnia, foram o envio de um feixe de fótons de um milhão de vezes mais brilhante que a superfície do sol em proteínas, os eletrodos da bateria, os supercondutores e outros materiais para revelar a sua atômica, molecular e propriedades eletrônicas.
Utilitário científica
A ALS é uma das mais brilhantes fontes de raios-X, que têm os comprimentos de onda certa para spectromicroscopy, uma técnica científica que revela tanto a composição estrutural e química de amostras apenas alguns nanômetros de largura. Em 2006, cientistas da ALS ajudou a determinar que a poeira capturadas da cauda de um cometa formado perto do sol muito cedo na história do sistema solar, mostrando que os ingredientes cósmico que se originou no nosso canto do universo começou a misturar mais cedo do que pensávamos.Nesse mesmo ano, Roger D. Kornberg, da Universidade Stanford ganhou o Prêmio Nobel de Química por trabalho no ALS sobre a estrutura 3-D de enzimas RNA polimerase. Os dados estruturais permitiu-lhe para descrever como o DNA é traduzido em RNA durante um processo chamado transcrição.
O que está nele para Você
Trabalho no ALS em uma proteína associada a melanoma auxiliado o desenvolvimento de um medicamento novo para combater a doença. A droga está atualmente na Fase II e III ensaios clínicos. Outros dados de ALS pode levar a alta capacidade de eletrodos de lítio, o que aumentaria a capacidade de carga da bateria. Finalmente, a compreensão da estrutura física e eletrônica de folhas planas de carbono, chamado grafeno, poderia estimular o desenvolvimento de transistores em escala atômica e processadores de computador muito mais rápido.
4: A Estação Espacial Internacional
NASA / Paolo Nespoli
Um laboratório orbital
Leva $ 2 bilhões por ano e milhares de funcionários para manter as luzes acesas na Estação Espacial Internacional. Até agora, 201 pessoas de 11 países (e sete abastados turistas) visitaram a ISS, que tem apoiado a maior presença humana contínua em órbita: 11 anos em novembro deste ano, com cerca de uma década mais para vir. O ISS também de palco para o Espectrômetro Magnético Alfa (AMS), o maior instrumento, a mais pesada de sempre a ser lançado ao espaço.
Utilitário científica
Na ISS, os cientistas e os astronautas da Nasa e seus parceiros internacionais de ensaio espaçonave componentes e sistemas de apoio que poderiam ser usados para longa distância vôos espaciais tripulados. Eles também analisar a fisiologia humana, estudando os efeitos da microgravidade sobre a densidade óssea e vermelho-sangue de células-produção e como as mudanças do sistema imunológico durante longos períodos no espaço. A partir de maio, os pesquisadores tiveram acesso à AMS, um instrumento capaz de detectar strangelets, quarks que foram feitas em aceleradores de partículas, mas nunca foram observadas na natureza.
O que está nele para Você
Pesquisa realizada na ISS levou à descoberta de que a bactéria salmonela se tornar mais virulenta no espaço. Que a descoberta ea identificação dos genes que causam a mudança, estão a alimentar o desenvolvimento das primeiras vacinas para combater salmonela e Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA), a infecção por estafilococos que tem atormentado milhares de pacientes do hospital.
3: Fonte de Nêutrons Spallation
Oak Ridge National Laboratory
Uma câmera de filme para moléculas
Todo mês, o Neutron Source Spallation em Oak Ridge, Tennessee, traça entre 25 e 28 megawatts de energia da rede elétrica e usa cerca de 8,5 milhões de galões de água para ficar legal. Durante a operação, o acelerador de partículas no SNS envia rajadas de dois nêutrons quatrilhões por pulso para baixo em uma câmara-alvo. Estas nuvens densas de nêutrons desviando materiais para revelar como as estruturas atômicas mudar ao longo do tempo.
Utilitário científica
O SNS envia nêutrons caminhando para uma amostra em até 97 por cento da velocidade da luz. Mas ao contrário de partículas em um colisor, nêutrons não criar grandes explosões quando atingem sua amostra. Porque eles são pequenos e têm muito pouca energia, os nêutrons interagem apenas fracamente com a matéria. Como os nêutrons passam através de uma amostra, eles se dispersam fora do núcleo atômico na amostra. Que a interação muda a energia e direção dos nêutrons, e 14 instrumentos diferentes, posicionados a poucos metros da amostra, registrar as mudanças na trajetória.
Software em seguida, adiciona-se todos os dados de espalhamento para produzir a estrutura atômica da amostra.Porque o SNS envia pacotes de nêutrons a uma taxa de 60 pulsos por segundo, ele pode gravar como as estruturas mudam com o tempo, como fotografar quadros individuais de um filme e depois costura tudo junto em movimento.
O que está nele para Você
Baterias melhores. Os cientistas estão utilizando esses filmes em escala atômica para monitorar baterias como carga e descarga em tempo real. Também será utilizado para estudar a estrutura da proteína.
2: O Large Hadron Collider
Maximilien Brice / CERN
Um acelerador de prótons para encontrar a partícula deus elusive
330 pés enterrados sob a fronteira da Suíça e da França, o Large Hadron Collider é o maior acelerador de partículas do mundo . A instalação requer 700 gigawatt-hora de energia e cerca de US $ 1 bilhão por ano para ser executado. Mais de 10.000 pesquisadores, engenheiros e estudantes de 60 países em seis continentes contribuir para seis o LHC projetos permanentes, que são projetadas para destravar a física fundamental do universo.
Utilitário científica
O que exatamente é a matéria escura ? Existem dimensões extras no espaço? Será que o bóson de Higgs , comumente referido como a “partícula de Deus”, existe? Como se formou o universo? Os detectores do LHC seis partículas gravar e visualizar os caminhos, energias e identidades de partículas subatômicas, que podem responder a algumas destas perguntas. Detector ATLAS do projeto, por exemplo, está à procura de eventos de colisão em que parece haver um desequilíbrio de força-uma indicação da presença das partículas supersimétricas pensado para tornar-se matéria escura. O projeto Compact Muon Solenoid complementa ATLAS procurando por supersimetria ea elusive bóson de Higgs. LHC-Forward irá simular raios de alta energia cósmica, e LHC Beauty-se fornecer informações sobre por que o universo é composto de matéria sobre a antimatéria. TOTEM faixas colisões de prótons e fornece dados sobre a estrutura interna do próton. ALICE e irá acompanhar de quarks-glúons plasmas, similar aos experimentos realizados no Relativistic Heavy Ion Collider (também nesta lista).
O que está nele para Você
Embora o LHC trouxe buraco negro alarmistas para fora da toca, o projeto terá pouco efeito sobre o nosso dia-a-dia, a menos que sua família e amigos são o tipo para discutir as origens do universo durante o jantar.
1: O Earthscope
EarthScope
Um telescópio to peer profundamente no coração do nosso planeta
Projetado para monitorar a evolução geológica da América do Norte, EarthScope é o maior projeto de ciência no planeta. Esta terra-ciências observatório registros de dados mais de 3,8 milhões de quilômetros quadrados. Desde 2003, seus mais de 4.000 instrumentos acumularam 67 terabytes de dados, o que equivale a mais de um quarto dos dados na Biblioteca do Congresso e adicionar outro terabyte cada seis a oito semanas
Utilitário científica
Os pesquisadores estão usando EarthScope, que consiste em muitos tipos de experimentos, para analisar todas as facetas da composição geológica da América do Norte. Em todos os EUA continental e Porto Rico, 1.100 unidades permanentes GPS track deformações na superfície da terra causado por mudanças tectônicas abaixo. Sensores sísmicos ao lado do ativo falha de San Andreas, na Califórnia gravar seu mais ínfimo desliza, enquanto amostras de rocha extraídos de um local de perfuração que se estende em duas milhas a falta revelar a moagem e pressão sobre as rochas que ocorrem quando os dois lados do passado deslize culpa um ao outro durante um terremoto. E ao longo de 10 anos, as equipes pequenas têm puxado um conjunto móvel de 400 sismógrafos em todo o país usando escavadeiras e suor. No momento em que as estações de atingir a Costa Leste no próximo ano, eles coletaram dados de quase 2.000 locais.
O que está nele para Você
Coletivamente, medidas EarthScope poderia ajudar a explicar as forças por trás dos eventos geológicos como terremotos e erupções vulcânicas, levando a uma melhor detecção. Até agora, os dados do projeto mostrou que as rochas na falha de San Andreas são mais fracos que aqueles que estão fora dele e que a pluma de magma sob supervulcão de Yellowstone é ainda maior do que se suspeitava anteriormente.
