Sedikit Informasi Semoga Bermanfaat :)

Komet Mungkin Membawa Kehidupan Ke Bumi

Kehidupan di Bumi mungkin berasal dari luar, menurut penelitian baru.

Simulasi komputer menunjukkan bahwa rantai panjang mengandung ikatan karbon-nitrogen bisa terbentuk selama kompresi cepat es komet. Pada proses pemuaian, rantai panjang tersebut putus dan membentuk kompleks-kompleks yang mengandung asam amino glisin yang merupakan pembangun protein.

Penelitian baru para ilmuwan di Laboratorium Nasional Lawrence Livermore (LNLL) menunjukkan bahwa komet-komet yang menabrak Bumi jutaan tahun yang lalu mungkin telah menghasilkan asam amino yang merupakan blok-blok pembangun kehidupan.

Asam amino sangat penting bagi kehidupan dan berfungsi sebagai blok-blok pembangun protein yang merupakan rantai-rantai linier asam amino.

Di edisi 12 September jurnal Nature Chemistry, Nir Goldman dari LNLL dan para koleganya menemukan bahwa melekul-molekul yang ditemukan pada komet-komet (seperti air, amonia, metanol dan karbon dioksida) mungkin saja menjadi pendorong kehidupan di Bumi. Timnya menemukan bahwa kompresi cepat dan pemanasan es komet yang menabrak Bumi bisa menghasilkan kompleks-kompleks yang menyerupai asam amino glisina.

Penelitian asal kehidupan pada mulanya memfokuskan pada produksi asam-asam amino dari bahan-bahan organik yang sudah ada di Bumi. Namun, penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa kondisi atmosfer Bumi sebagian besar terdiri dari karbon dioksida, nitrogen dan air. Eksperimen pemanasan cepat dan berbagai perhitungan akhirnya membuktikan bahwa sintesis molekul-molekul organik yang diperlukan untuk menghasilkan asam amino tak akan terjadi pada tipe lingkungan ini.

"Ada suatu kemungkinan bahwa produksi atau pengiriman molekul-molekul prebiotik berasal dari sumber-sumber ekstraterestrial," kata Goldman. "Pada keadaan awal Bumi, kita tahu bahwa ada pemboman dahsyat komet-komet dan asteroid-asteroid yang membawa massa organik lebih besar dari yang mungkin sudah ada di Bumi."
Komet-komet memiliki ukuran yang berbeda-beda mulai dari 1,6 km sampai 56 km. Komet-komet berukuran demikian yang melewati atmosfer Bumi menjadi panas bagian luarnya tapi bagian dalamnya tetap dingin. Pada saat bertabrakan dengan permukaan planet, gelombang getaran dihasilkan karena kompresi mendadak.
Gelombang getaran bisa menghasilkan tekanan kuat dan suhu atau temperatur dengan tiba-tiba yang bisa mempengaruhi reaksi kimia dalam komet sebelum berinteraksi dengan lingkungan planet. Konsensus publik sebelumnya menyatakan bahwa pengiriman atau produksi asam amino dari peristiwa-peristiwa tabrakan ini adalah mustahil karena pemanasan tinggi (ribuan derajat Kelvin) dari tabrakan akan menghancurkan setiap molekul-molekul yang berpotensi membangun kehidupan. (1 Kelvin sama dengan 457 derajat Fahrenheit atau 236 derajat Celcius).
Namun, Goldman dan para koleganya mempelajari bagaimana suatu tabrakan di mana es ekstraterestrial menabrak planet dengan pukulan cepat bisa menghasilkan temperatur yang lebih rendah.
"Dalam situasi ini, bahan-bahan organik kemungkinan bisa disintesiskan di bagian dalam komet selama kompresi cepat dan bertahan dari tekanan dan temperatur tinggi," kata Goldman. "Begitu bahan yang terkompresi memuai, asam-asam amino stabil bisa bertahan terhadap interaksi dengan atmosfer planet atau lautan. Proses-proses ini bisa menghasilkan konsentrasi-konsentrasi spesies-spesies organik prebiotik yang ada di Bumi dari material-material yang berasal dari luar angkasa."
Dengan menggunakan simulasi molekular dinamis, tim LNLL mempelajari kompresi cepat dalam campuran es astrofisik prototipikal (mirip dengan komet yang menabrak Bumi) pada tekanan dan temperatur ekstrim. Mereka menemukan bahwa ketika material itu mengalami proses dekompresi, asam-asam amino pembentuk protein sangat mungkin terbentuk.

Astronom Kalkulasi Massa Lubang Hitam Terbesar

Berukuran 6,6 milyar massa tata surya, lubang hitam di pusat galaksi M87 merupakan lubang hitam terbesar di mana massa persisnya telah diukur.



Dengan menggunakan Teleskop Frederick C. Gillett Gemini di Mauna Kea, Hawaii, satu tim astronom mengkalkulasi massa lubang hitam tersebut, yang lebih besar dari lubang hitam yang berlokasi di pusat Bimasakti, yang berukuran sekitar 4 juta massa tata surya.

Astronom Karl Gebhardt dari Universitas Texas, Austin, mempresentasikan hasil penelitian tim tersebut pada hari Rabu, 12 Januari, dalam pertemuan ke-217 Perhimpunan Astronomi Amerika. Dia mengatakan bahwa horison lubang hitam tersebut, yang berukuran 20 milyar km, empat kali lebih besar dari orbit Neptunus dan tiga kali lebih besar dari orbit Pluto. Dengan kata lain, lubang hitam tersebut dapat "menelan" keseluruhan sistem tata surya kita.

Sebelumnya para astronom telah memperkirakan massa lubang hitam tersebut sekitar 3 milyar masa tata surya, jadi hasil mereka agak mengejutkan. Untuk mengkalkulasi massa lubang hitam itu, para astronom mengukur seberapa cepat bintang-bintang di sekitar mengorbit lubang hitam tersebut. Mereka menemukan bahwa, rata-rata bintang-bintang tersebut mengorbit dengan kecepatan hampir 500 km per detik (sebagai perbandingan, matahari mengorbit lubang hitam di pusat galaksi Bimasakti sekitar 220 km per detik). Dari pengamatan ini, para astronom bisa menyimpulkan perkiraan yang paling akurat dari massa lubang hitam yang super besar ini.

Para astronom menganggap bahwa lubang hitam M87 bertumbuh menjadi sangat besar dengan cara bergabung dengan beberapa lubang hitam lainnya. M87 merupakan galaksi terbesar di alam semesta dekat, dan diperkirakan terbentuk oleh penggabungan kurang lebih 100 galaksi-galaksi yang lebih kecil.

Walaupun lubang hitam tersebut berlokasi sekitar 50 juta tahun cahaya, dia dianggap sebagai tetangga kita dalam perspektif kosmologi. Oleh karena ukuran besar dan kedekatan relatifnya, para astronom menganggap bahwa itu merupakan lubang hitam pertama yang benar-benar dapat mereka "lihat". Sejauh ini, tak ada seorangpun yang pernah menemukan bukti pengamatan langsung lubang-lubang hitam. Keberadaan mereka disimpulkan dari bukti tak langsung, khususnya bagaimana mereka mempengaruhi sekitar mereka.

Lubang hitam M87 mungkin tidak akan lama mempertahankan gelarnya, karena para astronom berencana untuk melanjutkan mencari dan mengkalkulasi ukuran-ukuran banyak lubang hitam lainnya. Salah satu proyek yang direncanakan melibatkan penghubungan teleskop-teleskop dari seluruh dunia untuk mengamati alam semesta pada panjang gelombang yang lebih pendek dari 1 milimeter. Hal ini mungkin akan memperkenankan para ilmuwan untuk mendeteksi bayangan hitam dari lubang hitam M87 horison. Hal tersebut mungkin juga memperkenankan para ilmuwan untuk mengkalkulasi ukuran lubang hitam lain yang berlokasi di sebuah galaksi sekitar 3,6 milyar tahun cahaya.

 

Partikel Baru Temuan Eksperimen Fisika

Eksperimen fisika menunjukkan keberadaan partikel baru.



Hasil prestisius eksperimen fisika Fermilab yang melibatkan seorang profesor Universitas Michigan nampaknya mengkonfirmasi penemuan aneh 20 tahun yang memberi petunjuk keberadaan sebuah partikel dasar baru yaitu aspek ke empat neutrino.

Hasil baru tersebut lebih jauh menjelaskan suatu pelanggaran simetri fundamental alam semesta yang menyatakan bahwa partikel-partikel antimateri berkelakuan dengan cara yang sama seperti materi-materi penyeimbangnya. Demikian seperti yang dilansir oleh Physorg pada tanggal 2 November 2010.

Neutrino adalah partikel dasar netral yang dihasilkan dalam penguraian radioaktif partikel lain. "Aspek" yang diketahui dari neutrino merupakan penyeimbang netral elektron dan kerabat-kerabatnya yang lebih berat yaitu muon dan tau. Tanpa memperhitungkan aspek asal neutrino, partikel-partikel tersebut secara konstan berubah dari satu tipe ke tipe lainnya dalam sebuah fenomena yang disebut "osilasi aspek neutrino".

Sebuah neutrino elektron bisa saja menjadi neutrino muon, kemudian menjadi neutrino elektron lagi. Sebelumnya para ilmuwan meyakini keberadaan tiga aspek neutrino. Dalam Eksperimen Mini Booster Neutrino yang dijuluki MiniBooNE, para peneliti mendeteksi lebih banyak osilasi yang hanya mungkin terjadi jika ada lebih dari tiga aspek.

"Hasil ini mengimplikasikan bahwa ada partikel baru atau kekuatan yang belum kami bayangkan sebelumnya," kata Byron Roe yang merupakan seorang pensiunan terhormat profesor di Bagian Fisika, dan penulis makalah tentang hasil tersebut yang baru dipublikasikan di Physical Review Letters.

"Penjelasan paling sederhana melibatkan penambahan partikel-partikel baru seperti neutrino, atau neutrino steril yang tidak memiliki interaksi normal lemah."

Ketiga tipe neutrino berinteraksi dengan materi utamanya melalui kekuatan nuklir lemah yang membuat mereka sulit dideteksi. Dihipotesikan bahwa aspek ke empat ini tak akan berinteraksi melalui kekuatan lemah tersebut yang membuatnya bahkan lebih sulit untuk ditemukan.

Keberadan neutrino steril bisa membantu menjelaskan komposisi alam semesta, kata William Louis yang merupakan seorang ilmuwan di Los Alamos National Laboratory yang dulunya merupakan mahasiswa doktoral di UM dan dilibatkan dalam eksperimen MiniBooNE.

"Para fisikawan dan astronom sedang mencari neutrino-neutrino steril karena mereka bisa menjelaskan sebagian atau bahkan keseluruhan materi gelap alam semesta," tutur Louis. "Neutrino steril mungkin juga bisa membantu menjelaskan asimetri materi alam semesta, atau mengapa alam semesta itu pada dasarnya terdiri dari materi daripada antimateri."

Eksperimen MiniBooNE yang merupakan suatu kolaborasi antara sekitar 60 peneliti dari berbagai institusi, diselenggarakan di Fermilab untuk mengecek hasil eksperimen Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND) di Los Alamos National Laboratory yang dimulai pada tahun 1990. LSND merupakan yang pertama mendeteksi lebih banyak osilasi neutrino daripada yang diprediksikan oleh model standar.

Hasil permulaan MiniBooNE beberapa tahun lalu yang didasarkan pada data dari sebuah sinar neutrino (sebagai kebalikan dari sinar antineutrino), tidak mendukung hasil LSND. Meskipun demikian, eksperimen LSND dilaksanakan menggunakan sebuah sinar antineutrino, jadi itu merupakan langkah selanjutnya bagi MiniBooNE.

Hasil baru ini didasarkan pada data tiga tahun pertama dari sebuah sinar antineutrino, dan menceritakan cerita lain daripada hasil-hasil sebelumnya. Data sinar antineutrino MiniBooNE memang mendukung penemuan LSND, dan fakta bahwa eksperimen MiniBooNE menghasilkan hasil berbeda bagi antineutrino daripada neutrino, secara khusus mengejutkan para fisikawan.

"Faktanya bahwa kami melihat efek ini pada antineutrino dan bukan pada neutrino membuatnya semakin aneh," ujar Roe. "Hasil ini berarti diperlukan bahkan lebih banyak tambahan serius pada model standar kami daripada yang telah dipikirkan dari hasil pertama LSND."

Hasil tersebut nampaknya melanggar "simetri paritas isi" alam semesta yang menyatakan bahwa hukum fisika berlaku dengan cara yang sama bagi partikel-partikel dan antipartikel penyeimbang mereka. Pelanggaran simetri ini telah terlihat pada beberapa penguraian yang jarang, tapi tidak dengan neutrino, kata Roe.

Walaupun hasil ini secara statistik signifikan dan memang mendukung penemuan LSND, para peneliti fisikawan mengingatkan bahwa mereka membutuhkan hasil pada periode yang lebih lama atau eksperimen tambahan sebelum mereka boleh mendiskualifikasi prediksi model standar.

Penemuan Baru Bisa Mempengaruhi Bagaimana Tubuh Menerima Obat

Para peneliti di Universitas Queen menemukan bahwa molekul-molekul dalam kaca atau plastik mampu bergerak ketika terkena cahaya laser.



Penemuan ini suatu hari nanti bisa digunakan untuk memfasilitasi pendistribusian obat dengan memperkenankan para dokter untuk mengontrol waktu dan kecepatan di mana obat didistribusikan ke dalam tubuh. Obat-obatan yang berada dalam pembungkus plastik bisa dilepaskan ke dalam tubuh ketika terkena cahaya.

Ketua peneliti Jean-Michael Nunzi yang merupakan seorang profesor di bagian Kimia dan Fisika menemukan bahwa "kerjasama molekular" merupakan hal yang memperkenankan molekul-molekul untuk bergerak dan berubah.

"Gelas/kaca dan plastik adalah material misterius. Kita tahu bagaimana molekul bergerak dalam cairan, tapi kita tidak tahu bagaimana molekul bergerak dalam kaca atau plastik," kata Dr. Nunzi. "Kami menemukan cara terjadinya pergerakan pada skala molekular dalam kaca atau plastik."

Dr. Nunzi membandingkan penemuan tersebut dengan mobil-mobil yang diparkir di sebuah tempat parkir yang sesak. Apabila tempat parkir itu penuh dengan mobil tanpa ruang di antara mereka, maka satu mobil tidak dapat bergerak kecuali mobil lainnya bergerak bersama mobil tersebut. Hal yang sama bisa berlaku bagi molekul-molekul, cahaya menyebabkan molekul-molekul bergerak sedikit, tapi kerjasama dengan molekul lainnya yang memungkinkan mereka bisa bergerak secara signifikan.

Ketika plastik terkena cahaya dari seperangkat laser, molekul-molekul di bawah cahaya bergerak bersama yang mengubah bentuk material keras. Molekul-molekul yang tak terkena cahaya akan tetap stabil. Hasilnya ialah perubahan dramatis dalam bentuk material keras yang bisa dilihat dengan mata telanjang.

Penemuan tersebut yang dipublikasikan di Jurnal Fisika Kimia, didasarkan pada studi yang dilakukan di Universitas Queen pada tahun 1995 yang menunjukkan bahwa membuat material keras menjadi cair atau bergerak menggunakan cahaya adalah hal yang mungkin dilakukan.

Partikel Antimateri Ditemukan Dalam Bumi

Para ilmuwan melaporkan bahwa partikel-partikel antimateri eksotis dideteksi jauh di dalam bumi.



Mempelajari partikel tersebut yang diaanggap merupakan hasil dari penguraian radioaktif dalam Bumi bisa membuat para ilmuwan lebih mengerti bagaimana aliran panas dalam planet kita mempengaruhi kejadian-kejadian di permukaan seperti gunung berapi dan gempa bumi.
Partikel-partikel yang disebut geoneutrinos terbuat dari materi aneh bernama antimateri yang keadaannya terbalik dari materi biasa. Ketika partikel biasa seperti elektron bertemu antimaterinya yang disebut positron, keduanya saling menghilangkan diri dalam ledakan yang kuat.

Geoneutrino merupakan antimateri dari neutrino yang sangat ringan, partikel yang terbentuk di dalam matahari ketika sinar kosmis mengenai atom normal. Penelitian terdahulu yang disebut KamLAND di Jepang menemukan tanda-tanda permulaan tentang kemungkinan geoneutrinos pada tahun 2005.

Para peneliti di kolaborasi Borexino di Laboratorium Nasional Gran Sasso dari Institut Fisika Nuklir Italia menemukan geoneutrino dalam sebuah bola detektor yang berisi 1.000 ton hidrokarbon cair. Bola ini tertutup dalam sebuah bola baja lebih besar di mana susunan detektor foto yang sangat sensitif terfokus pada bagian dalam bola nilon. Kedua lapisan ditutup dengan bola baja berdiameter 13,7 m yang menahan 2.400 ton air murni.

Seluruh eksperimen dikubur hampir 1,6 km di bawah permukaan gunung Gran Sasso di Italia.

Semua pembentengan ini dilakukan untuk mencegah eksperimen mendeteksi partikel lain di luar neutrino dan geoneutrino. Partikel-partikel ini sangat sulit ditemukan karena mereka melewati hampir segalanya tanpa melakukan interaksi apa pun. Hampir setahun mencari geoneutrino, eksperimen tersebut hanya mendeteksi beberapa sinyal. Deteksi solar neutrino yang dalam pola berbeda lebih banyak.

Para peneliti menguraikan hasil dua tahun penelitian mereka dalam sebuah paper yang dipublikasi di journal Physics Letters B edisi bulan April.

"Ini merupakan hasil penting," kata rekan peneliti Frank Calaprice yang merupakan fisikawan di Universitas Princeton, New Jersey. "Ini menunjukkan bahwa geoneutrino telah dideteksi dan dengan jelas memperlihatkan alat baru untuk mempelajari bagian dalam Bumi."

Geoneutrino diperkirakan terbentuk dari penguraian radioaktif uranium, torium dan potasium dalam kerak Bumi (lapisan terjauh) dan mantel (lapisan di bawahnya yang terbentang sampai 2.90 km di bawah permukaan).

Para peneliti berharap bahwa dengan mempelajari geoneutrino, mereka bisa mengetahui lebih tentang bagaimana elemen-elemen sedang terurai menambah panas di bawah permukaan bumi dan mempengaruhi proses-proses seperti konveksi di mantel. Apakah penguraian radioaktif mendominasi pemanasan di lapisan ini atau hanya menambah panas dari sumber lain merupakan pertanyaan terbuka.

Konveksi merupakan sebuah proses pencampuran yang dibawa oleh panas yang menekan aliran bebatuan panas dari dalam ke permukaan planet. Hal ini menggerakkan lempeng tektonik, mengubah benua, melebarkan dasar lautan, dan menyebabkan gunung api meletus dan gempa bumi mengguncang.

Cahaya Bisa Menghasilkan Daya Angkat

Para ilmuwan menciptakan foil cahaya yang dapat mendorong obyek-obyek kecil ke samping.



Cahaya difungsikan untuk menghasilkan tenaga yang sama yang membuat pesawat udara terbang, seperti yang ditunjukkan oleh studi baru.

Dengan desain yang tepat, aliran seragam cahaya mendorong obyek-obyek yang sangat kecil seperti halnya sayap pesawat terbang menaikkan tubuh pesawat ke udara.

Para peneliti telah lama mengetahui bahwa memukul sebuah obyek dengan cahaya dapat mendorong obyek tersebut. Itulah pemikiran di balik layar surya, yang memanfaatkan radiasi untuk tenaga pendorong di luar angkasa. "Kemampuan cahaya untuk mendorong sesuatu sudah diketahui," tutur rekan peneliti Grover Swartzlander dari Institut Teknologi Rochester di New York, seperti yang dikutip Science News (05/12/10).

Trik baru cahaya lebih menarik dari sebuah dorongan biasa: Hal itu menciptakan tenaga yang lebih rumit yang disebut daya angkat, bukti ketika sebuah aliran pada satu arah menggerakkan sebuah obyek secara tegak lurus. Foil udara atau airfoil menghasilkan daya angkat; ketika mesin memutar baling-baling dan menggerakkan pesawat ke depan, sayap-sayapnya yang dimiringkan menyebabkan pesawat itu naik.

Foil cahaya tidak dimaksudkan untuk menjaga sebuah pesawat tetap berada di udara selama penerbangan dari satu bandara ke bandara lainnya. Namun kesatuan alat-alat yang sangat kecil tersebut boleh digunakan untuk mendayakan mesin-mesin mikro, mentransportasikan partikel-partikel yang sangat kecil atau bahkan membolehkan metode-metode sistem kemudi pada layar surya.

Daya angkat optik merupakan "ide yang sangat rapi", kata fisikawan Miles Padgett dari Universitas Glasgow di Skotlandia, namun terlau dini untuk mengatakan bagaimana efek tersebut boleh dimanfaatkan. "Mungkin berguna, mungkin tidak. Waktu yang akan membuktikan."

Cahaya tersebut dapat memiliki daya angkat yang tak terduga ini dimulai dari sebuah pertanyaan yang sangat sederhana, Swartzlander mengatakan, "Jika kita mempunyai sesuatu berbentuk sayap dan kita menyinarinya dengan cahaya, apa yang terjadi?" Eksperimen-eksperimen pemodelan menunjukkan kepada para peneliti bahwa sebuah defleksi asimetris cahaya akan menciptakan sebuah daya angkat yang sangat stabil. "Jadi kami pikir lebih baik melakukan satu eksperimen," kata Swartzlander

Para peneliti membuat batangan-batangan sangat kecil berbentuk mirip sayap pesawat terbang, di satu sisi pipih dan di sisi lainnya berliku. Ketika foil-foil udara berukuran mikron ini dibenamkan ke dalam air dan dipukul dengan 130 miliwatt cahaya dari dasar wadah, foil-foil tersebut mulai bergerak ke atas, seperti yang diduga. Namun batangan-batangan tersebut juga mulai bergerak ke samping, arah tegak lurus terhadap cahaya yang datang. Bola-bola simetris sangat kecil tidak menunjukkan efek daya angkat ini, seperti yang ditemukan tim tersebut.

Daya angkat optik berbeda dari daya angkat aerodinamis dengan sebuah foil udara. Sebuah pesawat udara terbang karena udara yang mengalir lebih lambat di bawah sayap-sayapnya menggunakan tekanan lebih besar daripada udara yang mengalir lebih cepat di atas. Namun pada foil cahaya,daya angkat diciptakan di dalam obyek-obyek tersebut ketika sorotan sinar melaluinya. Bentuk foil udara transparan terebut menyebabkan cahaya dibiaskan berbeda-beda tergantung pada tempat cahaya itu lewat, yang menyebabkan pembengkokan sesui momentum sorotan yang menghasilkan daya angkat.

Sudut-sudut daya angkat foil-foil cahaya ini sekitar 60 derajat, menurut temuan tim tersebut. "Kebanyakan benda-benda aerodinamis mengudara pada sudut-sudut yang sangat gradual, akan tetapi hal ini memiliki sudut daya angkat yang luar biasa dan sangat kuat," ujar Swartzlander. "Anda bisa bayangkan apa yang akan terjadi jika pesawat anda mengudara pada 60 derajat -- perut anda akan berada di kaki."

Ketika batangan-batangan itu terangkat, seharusnya tidak jatuh atau kehilangan daya angkat, seperti yang diprediksi. "Sebenarnya benda tersebut bisa menstabilkan diri sendiri," kata Padgett.

Swartzlander mengatakan bahwa dia berharap pada akhirnya bisa menguji foil-foil cahaya tersebut di udara juga, dan mencoba berbagai bentuk serta material dengan berbagai sifat pembiasan. Dalam studi tersebut para penelit menggunakan cahaya infra merah untuk menghasilkan daya angkat tersebut, tapi jenis cahaya lainnya juga bisa, kata Swartzlander. "Yang indah tentang hal ini ialah bahwa benda itu akan berfungsi selama anda memiliki cahaya."

Deteksi Awal Kanker Paru-Paru

Para peneliti dari Universitas Northwestern dan Universitas North Shore mengembangkan metode untuk mendeteksi gejala-gejala awal kanker paru-paru dengan memeriksa sel-sel pipi manusia dengan menggunakan teknologi biofotonik.



"Dengan memeriksa lapisan pipi dengan teknologi optik ini, kita memiliki kemungkinan untuk mendeteksi awal para pasien yang memiliki resiko tinggi terkena kanker paru-paru seperti para perokok, dan mengidentifikasi orang-orang yang memerlukan uji yang lebih mahal dan mendalam dibandingkan dengan mereka yang tidak memerlukan uji tambahan," kata Hemant K. Roy, M.D. yang merupakan direktur penelitian gastroenterologi di NorthShore.

Teknik optik itu disebut spektroskopi gelombang parsial (SGP) mikroskopi dan dikembangan oleh Vadim Backman yang merupakan seorang profesor teknik biomedis di Sekolah Teknik dan Sains Terapan McCormick Northwestern. Sebelumnya Backman dan Roy menggunakan SGP untuk menilai resiko kanker usus besar dan kanker pankreas dengan hasil yang menjanjikan juga.

Penemuan mengenai kanker paru-paru tersebut dipublikasikan lewat internet pada tanggal 5 Oktober kemarin di jurnal Penelitian Kanker. Makalahnya akan dicetak pada edisi 15 Oktober.

Kanker paru-paru merupakan penyebab utama kematian karena kanker di Amerika Serikat. Tingkat kelangsungan hidup menjadi tinggi dengan bedah reseksi (pengangkatan tumor), tapi hanya jika terdeteksi pada tahap awal. Saat ini tak ada tes-tes yang disarankan bagi masyarakat untuk mendeteksi kanker paru-paru dini. Penyakit ini sudah pada tahap yang lebih tinggi ketika kebanyakan pasien kanker paru-paru menunjukkan gejala-gejala. Tingkat kelangsungan hidup lima tahun untuk pasien kanker paru hanya 15 persen.

SGP bisa mendeteksi fitur sel yang berukuran hingga 20 nanometer yang mengungkap perbedaan dalam sel-sel yang tampak normal dengan menggunakan teknik mikroskopi standar. Uji berbasis SGP memanfaatkan "efek medan" yang merupakan fenomena biologis di mana sel-sel yang terletak pada jarak tertentu dari tumor ganas atau pra-ganas mengalami perubahan molekular dan lainnya.

"Terlepas dari fakta bahwa sel-sel ini terlihat normal dengan mikroskop standar yang menggambarkan arsitektur sel pada skala mikro, sebenarnya ada perubahan besar dalam arsitektur berskala nano sel tersebut," ujar Backman. "SGP mengukur kekuatan gangguan organisasi skala nano sel tersebut yang telah kita tetapkan menjadi salah satu dari tanda-tanda awal karsinogenesis dan merupakan penanda kuat bagi keberadaan kanker dalam organ tubuh."

"SGP merupakan suatu perubahan paradigma yang dalam hal ini kita tidak perlu memeriksa tumor itu untuk menentukan keberadaan kanker," tambah Hariharan Subramanian yang merupakan rekan peneliti di laboratorium Backman yang memiliki peran penting dalam pengembangan teknologi tersebut.

Setelah menguji teknologi itu dalam percobaan skala kecil, Roy dan Backman memfokuskan studi tersebut pada para perokok karena merokok merupakan faktor resiko utama yang berhubungan dengan 90 persen para pasien kanker paru-paru. "Gagasan dasarnya ialah bahwa merokok tak hanya berdampak pada paru-paru tapi saluran nafas keseluruhan," kata Roy.

Penelitian tersebut mengikutsertakan 135 partisipan termasuk kelompok 63 perokok yang menderita kanker paru-paru dan 37 perokok yang menderita penyakit paru obstruktif kronis (PPOK), 13 perokok yang tidak terkena PPOK serta kelompok 22 orang yang bukan perokok. Penelitian ini tidak dibaurkan dengan faktor-faktor demografi seperti tingkat merokok, umur atau jenis kelamin. Yang penting tes tersebut rata-rata sensitif terhadap kanker pada semua tahap termasuk kanker awal yang bisa disembuhkan.

Para peneliti menyeka bagian dalam mulut para pasien dan kemudian sel-sel pipi ditempatkan ke dalam kaca mikroskop, diperbaiki dengan etanol lalu dipindai dengan SGP untuk mengukur kekuatan gangguan arsitektur nano sel. Hasilnya nyata meningkat (lebih dari 50 persen) pada pasien yang menderita kanker paru-paru ketimbang para perokok yang tidak menderita kanker.

Penilaian lebih jauh karakteristik-karakteristik performa "kekuatan gangguan" tersebut (sebaga penanda biologis) menunjukkan lebih dari 80 persen ketepatan dalam membedakan pasien-pasien kanker dalam ketiga kelompok tersebut.

"Hasil tersebut mirip dengan teknik skrining kanker yang sukses lainnya, seperti pap smear," ujar Backman. "Tujuan kita ialah untuk mengembangkan suatu teknik yang bisa meningkatkan pendeteksian kanker-kanker lainnya dalam rangka menyediakan perawatan dini sama seperti pap smear yang secara drastis meningkatkan rasio kelangsungan hidup bagi para penderita kanker servik."

SGP memerlukan pengujian validasi berskala besar. Jika SGP tetap terbukti efektif dalam uji klinis pendeteksian dini kanker, Backman dan Roy yakin bahwa SGP berpotensi untuk digunakan sebagai metode pra-skrining yang mengidentifikasi pasien-pasien dengan resiko tinggi yang mungkin membutuhkan uji yang lebih komprehensif seperti bronkoskopi atau CT scan kecil.

Mesin Waktu Kuantum

Mesin waktu yang memperkenankan anda menjelajahi masa lampau tanpa rasa takut akan paradoks yang bisa membuat anda menjadi tidak ada.



Ingin membuat sebuah mesin waktu tapi takut akan paradoks klasik yaitu kemungkinan anda melakukan sesuatu yang tanpa disadari menyebabkan anda kehilangan keberadaan anda? Seorang profesor MIT dan beberapa rekannya menerbitkan teori yang memungkinkan perjalanan waktu tanpa paradoks ketiadaan anda. Semua yang dibutuhkan hanyalah sebuah alat teleportasi kuantum dan pemahaman jelas tentang postselection.

Postseleksi merupakan salah satu gagasan yang membuat komputasi kuantum menyenangkan sekaligus membingungkan yaitu gagasan bahwa masalah yang sangat kompleks yang penuh variabel-variabel, dipecahkan dengan membiarkan variabel-variabel mengambil nilai apa saja secara acak dan memilih satu kombinasi yang menjadikan masalah itu benar. Dengan kata lain, daripada memecahkan semua kemungkinan kombinasi masalah satu per satu, anda menjalankan semua kemungkinan kombinasi bersamaan dan menyaring rangkaian variabel-variabel yang membuat masalah itu benar.

Ilmu mekanika kuantum nampaknya memperkenankan komputasi bersamaan semua hasil yang mungkin dalam teorinya, walaupun membuatnya terjadi merupakan masalah lain secara keseluruhan (komputasi kuantum seperti itu akan menghempaskan metode komputasi konvensional). Akan tetapi digabungkan dengan teleportasi kuantum, menggunakan belitan kuantum untuk menghasilkan keadaan kuantum di ruang yang sebelumnya ada pada titik lain ruang, Seth Lloyd dan rekan-rekannya mengatakan bahwa anda bisa secara teori menteleportasi sebuah partikel mundur dalam waktu.

Bentuk teori penjelajahan waktu ini memecahkan dua permasalahan utama yang berubungan dengan pencapaian. Pertama, teori itu tidak membutuhkan pembengkokan waktu ruang seperti kebanyakan teori perjalanan waktu. Mengingat kondisi yang dibutuhkan untuk membengkokkan waktu ruang hanya mungkin ada di lubang hitam, itu merupakan hal yang bagus. Akan tetapi lebih jauh lagi, dikarenakan hukum probabilitas ilmu mekanika kuantum, semua yang dibiarkan terjadi oleh metode perjalanan waktu ini sudah memiliki kesempatan terbatas terjadi bagaimanapun juga. Hal itu berarti sebuah partikel tidak dapat benar-benar mundur ke masa lampau dan secara tidak sengaja menghancurkan dirinya sendiri.

Tentu saja para fisikawan menunjukkan teorinya tidak dengan harapan pergi ke masa lampau untuk memastikan para orang tua mereka menikah atau seperti demikian. Mereka mengharapkan bahwa dengan menunjukkan hal ini mereka akan membantu mendorong pemikiran kuantum ke arah teori gravitasi. Tapi gagasan mundur ke masa lalu tanpa membengkokkan susunan alam raya atau merubah keberadaan seseorang di masa depan merupakan hal yang mengagumkan.

Efek Lubang Hitam dengan Tabung Nano

Sebuah kekuatan penghancur berskala kecil



Para ahli fisika Harvard menemukan bahwa sebuah tabung nano bervoltasi tinggi dapat menyebabkan atom-atom dingin berpilin ke dalam dengan akselerasi dramatis sebelum hancur dengan dahsyat - sebuah kekuatan penghancur berskala kecil yang mirip dengan daya tarik tak terelakkan lubang hitam pada materi di skala kosmik.

"Yang penting bagi para ilmuwan, ini adalah penggabungan pertama dari sains atom dingin dan skala nano, dan ini membuka pintu bagi generasi baru percobaan atom dingin dan perangkat berskala nano," kata peneliti Lene Hau Vestergaard kepada jurnal Physical Review Letters.

Hau dan rekan penulis Anne Goodsell, Trygve Ristroph, dan A. Jene Golovchenko melaserdinginkan awan satu juta atom rubidium menjadi bagian kecil satu derajat di atas nol mutlak. Para fisikawan kemudian meluncurkan awan atomik berukuran milimeter ini ke tabung nano karbon dan membebankan dengan ratusan volt.

Sebagian besar atom melewati kawat dengan benar, tapi yang datang dalam satu mikron tak dapat menghindar dan tertarik, mencapai kecepatan tinggi luar biasa ketika atom-atom itu berpilin ke dalam tabung nano. "Dari sebuah permulaan sekitar 5 meter per detik, atom-atom dingin mencapai kecepatan kasar 1.200 meter per detik atau 4.320 km/jam ketika mereka memutari tabung nano," kata Goodsell. "Sebagai bagian dari akselerasi luar biasa ini, temperatur yang berhubungan dengan energi kinetis atom meningkat dari 0,1 derajat Kelvin ke ribuan derajat Kelvin dalam waktu kurang dari satu mikrodetik."

Atom dalam percepatan itu kemudian berpisah menjadi satu elektron dan satu ion berotasi pararel di sekitar kawat nano, menyelesaikan setiap orbit hanya dalam beberapa milyar dari satu detik. Elektron itu pada akhirnya terhisap ke dalam tabung nano melalui penerowongan kuantum, menyebabkan teman ionnya tertembak ke luar - terpukul oleh beban tabung nano 300 volt - pada kecepatan berkisar 26 kilometer per detik (93.600 km/jam).

"Sains atom dingin dan skala nano masing-masing telah menyediakan sistem menyenangkan baru untuk penelitian dan aplikasi," kata Golovchenko yang merupakan Profesor Fisika di Harvard. "Ini merupakan realisasi eksperimental pertama suatu sistem gabungan atom dingin dan struktur nano. Sistem kami mempertunjukkan penyelidikan sensitif kedinamisan atom, elektron, dan ion pada skala nano."

Alat Nano Yang Merakit Diri Sendiri

Para peneliti menciptakan alat nano yang bisa merakit diri sendiri dan bisa bergerak dan berubah bentuk sesuai permintaan.



DNA

Dengan meniru prinsip-prinsip yang terdapat di alam, sebuah tim di Institut Wyss bagian Teknik Biologi, Hardvard Medical School dan Institut Kanker Dana-Farber menciptakan alat nano yang terbuat dari DNA yang bisa merakit diri sendiri dan bisa diprogram untuk bergerak dan berubah bentuk sesuai permintaan. Berbeda dengan teknologi nano yang ada, alat nano yang bisa diprogram ini sangat cocok untuk aplikasi medis karena DNA secara biologis cocok dan bisa didegradasi.

Dibuat pada skala 1:1.000.000.000 meter, tiap alat terbuat dari molekul DNA untai tunggal bundar yang jika digabungkan dengan banyak bagian kecil DNA tambahan bisa merakit diri sendiri menjadi struktur tiga dimensi seperti yang ditetapkan sebelumnya. Spiral ganda bergabung menjadi topangan linear keras yang lebih besar yang terhubung oleh DNA untai tunggal dominan. DNA untai tunggal ini menarik topangan-topangan menjadi bentuk tiga dimensi, bagaikan tali tambatan yang menarik tiang-tiang tenda untuk membentuk sebuah tenda. Kekuatan dan stabilitas struktur tersebut berasal dari cara mendistribusikan dan mengimbangi kekuatan netral tegangan dan tekanan.

Prinsip arsitektur yang dikenal sebagai tensegrity ini telah menjadi perhatian para seniman dan arsitek selama bertahun-tahun, tapi hal itu juga terdapat di berbagai penjuru alam. Sebagai contoh tubuh manusia, tulang-tulang berfungsi sebagai topangan tekanan ditemani otot, tendon dan sendi berfungsi sebagai pembawa tegangan yang membuat kita bisa berdiri melawan gravitasi. Prinsip yang sama mengatur bagaimana sel mengontrol bentuknya pada skala mikro.

"Teknologi baru nano yang bisa merakit diri sendiri ini bisa mengarah kepada alat-alat medis skala nano dan sistem pendistribusian obat seperti tiruan virus yang membawa obat langsung ke sel yang sakit," kata rekan peneliti dan direktur Institut Wyss Don Ingber. Sebuah alat nano yang bisa membuka oleh sinyal mekanis atau kimia bisa memastikan bahwa tak hanya obat tiba pada target yang diinginkan tapi juga dilepaskan kapan dan di mana sesuai keinginan.

Lebih jauh lagi, alat nanoskopik tensegrity suatu hari bisa memprogram ulang sel punca manusia untuk meregenerasi organ-organ yang terluka. Respon sel akar berbeda-beda tergantung pada lingkungan sekitarnya. Sebagai contoh, sebuah matriks ekstraseluler yaitu lem biologis sekitar sel, dibuat untuk meniru konsistensi sinyal tulang sel akar untuk menjadi tulang, di lain pihak, matriks pekat yang lebih dekat dengan konsistensi jaringan otak memberi sinyal pertumbuhan neuron. Alat nano tensegrity "bisa menolong kita untuk menyetel dan merubah kekakuan matriks ekstraseluler pada rekayasa jaringan suatu hari," kata penulis pertama Tim Liedl yang sekarang merupakan profesor di Universitas Ludwig-Maximillians di Munich.

"Alat serba guna ini bisa membantu kita membuat hal-hal berguna untuk pendistribusian obat canggih dan pengobatan regeneratif," kata kepala peneliti William Shih yang merupakan anggota inti Fakultas Wyss dan rekan sejawat Profesor Biologi Kimia dan Farmakologi Molekul di HMS dan Institut Kanker Dana Farber. "Kami juga memiliki mesin fotocopy DNA yang dikembangkan alam untuk kita," yang membuat alat-alat ini gampang dirakit.

Kemampuan baru ini "merupakan bagian yang disambut dengan gembira dalam kotak peralatan teknologi nano DNA struktural," kata Need Seeman, seorang Profesor Kimia di Universitas New York.