Nobelprisene i 1999


Nobelfondets dommende komiteer har gjort årlige valg. Fire ledende forskere vil få sine laurbær - og en bonus på 7.900.000 svenske kroner - ved prisutdelingen 11. desember 1999. Tre av vinnerne har utgitt regnskap for sitt arbeid på sidene i . Her er skisser av nobelistene fra 1999 og deres arbeid innen fysikk, kjemi og medisin. FYS

Nobelfondets dommende komiteer har gjort årlige valg. Fire ledende forskere vil få sine laurbær - og en bonus på 7.900.000 svenske kroner - ved prisutdelingen 11. desember 1999. Tre av vinnerne har utgitt regnskap for sitt arbeid på sidene i .

Her er skisser av nobelistene fra 1999 og deres arbeid innen fysikk, kjemi og medisin.


FYSIKK

Samlende teori


GERARDUS 'T HEAD

Siden 1800-tallet har matematikere lagt grunnlaget for teorier som forsøker å forene symmetrien for alle fysiske krefter. Sagen begynte med James Clerk Maxwells demonstrasjon på 1860-tallet at elektrisitet og magnetisme er to aspekter av en enkelt elektromagnetisk kraft. Og en rekke Nobels har markert nye utviklinger i historien gjennom årene.

Det siste referansen er prisen for 1999 Nobelprisen for fysikk til Gerardus 't Hooft fra Utrecht Universitet og Martinus Veltman, tidligere av University of Michigan, og nå pensjonert, for å ha plassert partikkelfysikk teori på et fastere matematisk fundament. Ifølge Nobel-sitatet viste fysikernes spesielle bidrag hvordan partikkelt teori kan brukes til presise beregninger av fysiske mengder. Eksperimenter ved akseleratorlaboratorier i Europa og USA har nylig bekreftet mange av sine beregnede resultater.

Arbeidet til 't Hooft og Veltman er den siste matematiske triumfen i søket etter en enhetlig teori. Tidligere i dette århundret ble kvantemekanikk kombinert med spesiell relativitet, noe som resulterte i kvantfeltteori. Men mens denne teorien forklarte mange fenomener, for eksempel hvordan partikler kan opprettes eller ødelegges eller hvor ustabile partikler forfall, syntes det å forutsi, at det ikke er nok at sannsynligheten for visse interaksjoner kan være uendelig stor.

MARTINUS JG VELTMAN

Problemet ble løst på 1940-tallet av Richard Feynman, Julian Schwinger og Sin-Itiro Tomonaga da de redefinerte massen og ladningen av elektronen. Deres nye teori, kvantelektrodynamikk (QED), vant dem Nobel i 1965. Teorien viste seg å være ekstremt presis og ble prototypen for electroweak-teorien, som trekker de elektromagnetiske og svake atomkraftene til en enkelt modell, og vant 1979 Nobel for Sheldon L. Glashow, Abdus Salam og Steven Weinberg. Denne teorien forutslo de nye partiklene W og Z, som senere ble oppdaget i 1983 på det europeiske CERN-akseleratorlaboratoriet i Genève - som fikk Nobelprisen 1984 til Carlo Rubbia og Simon van der Meer.

Dessverre lider electroweak-modellen av de samme problemene i prediksjon som kvantfeltteori. Denne gangen overlevde Hooft og Veltman vanskeligheten gjennom en "renormalisering" som var sammenlignbar med Feynmans. Veltman var fast bestemt på å sprekke problemet. Og i motsetning til Feynman kunne han bruke datamaskiner. Våren 1969 kom Veltman sammen i en innsats av en 22-årig elev, 't Hooft. I 1971 publiserte 't Hooft to artikler som representerte et viktig gjennombrudd. Ved hjelp av et dataprogram utviklet av Veltman ble resultatene verifisert, og sammen utarbeidet de to etterforskerne en beregningsmetode.

En viktig ingrediens i deres ordning var eksistensen av en annen partikkel, kalt Higgs boson. Dens rolle er å gi masse på mange av de kjente partiklene. Det er samspill mellom Higgs boson og de forskjellige kraftbærende partiklene som gjør W og Z bosonene (bærere av den svake kraften) så massive (med henholdsvis massene 80 og 91 GeV), men fotonen (bærer av den elektromagnetiske kraft) masse.

Med Veltmans og 't Hoffts teoretiske maskineri i hånden kunne fysikere på en mer pålitelig måte beregne massene av W og Z, samt produsere i det minste en rå guide til den sannsynlige massen av toppkvarken. W, Z og topp quark ble senere opprettet og oppdaget i høy-energi kollisjon eksperimenter. Den unnvikende Higgs boson er nå selv en viktig steinbrudd. Om det viser seg som forventet, venter på å bli sett. Den eneste akseleratoren som er kraftig nok til å oppdage det, vil være CERNs Large Hadron Collider, som blir bygget i Genève og skal forfølge i 2005.

VIDERE LESNING:

THE HIGGS BOSON. Martinus JG Veltman i ; November 1986.

GAUGE TEORIER AV FORCES MELLOM VENNLIGSTE PARTICLES. Gerardus 't Hooft inn ; Juni 1980.

RELATERTE LINKER:

Nobel kunngjøring

Bakgrunn (PDF-format)


KJEMI

Reagerer i SloMo


AHMED H. ZEWAIL

Du trenger et veldig raskt kamera for å ta sakte bevegelsesbilder av atomer i ferd med å reagere. Obligasjoner pause og nye former i den superfast verden av femtosekunder - 1-15 sekunder - som er til et sekund som et sekund er til 32 millioner år. 1999 Nobelprisen i kjemi vil bli tildelt Ahmed H. Zewail fra California Institute of Technology for å utvikle den sofistikerte teknologien for å fange denne verden - og i ferd med å etablere en ny gren av fysisk kjemi, kjent som femtokemi.

For å oppnå denne prestasjonen, utviklet Zewail en måte å bruke ultrasnelle laserpulser for å gi øyeblikksbilder langt raskere enn noe kamera. I femtosekundspektroskopi blandes reagenser som bjelker av molekyler i et vakuumkammer. En laser injiserer deretter to korte pulser: først en kraftig pumpeimpuls som rammer molekylet og spenner det til en høyere energitilstand, og deretter en svakere sondepuls ved en bølgelengde valgt for å oppdage det opprinnelige molekylet eller en endret form. Pumpens puls er startsignalet for reaksjonen, mens sondepuls undersøker hva som skjer. Å studere hvilken type lys molekylene absorberer gir informasjon om atomerposisjonene i molekylene ved hvert trinn av en kjemisk reaksjon.

I slutten av 1980-tallet studerte Zewail og hans kollegaer først en 200-femtosekondedisponering av iodocyanid (ICN -> I + CN), og observerte det nøyaktige øyeblikket hvor en kjemisk binding mellom jod og karbon var i ferd med å bryte. Da tidsoppløsningen ble suksessivt forbedret, kunne etterforskerne observere mellomliggende substanser opprettet underveis fra den opprinnelige til det endelige produktet. Hver forbedring av tidsoppløsningen førte til nye koblinger i reaksjonskjeden, i form av stadig kortvarige mellomprodukter, og en bedre forståelse av hvordan reaksjonsmekanismen fungerte.

Zewails banebrytende arbeid utløste en eksplosjon av forskning rundt wolden. Nåværende studier undersøker ikke bare molekylære stråler, men også prosesser på overflater (som fører til bedre forståelse og forbedring av katalysatorer), i væsker og løsemidler (hvor det avslører mekanismer for oppløsning og reaksjoner mellom substanser i oppløsning) og i polymerer. I studier av biologiske systemer har den nye teknikken gitt molekylære detaljer om hvordan klorofylmolekyler omdanner sollys til brukbar energi for planter under fotosyntese.

I kunngjøringen av prisen forteller Det kongelige svenske vitenskapsakademiet at «bidraget som Zewail skal motta Nobelprisen betyr at vi har nådd enden av veien: ingen kjemiske reaksjoner finner sted raskere enn dette.»

VIDERE LESNING:

FØDELSEN AV MOLECULES. Ahmed H. Zewail i ; Desember 1990.

Mer å utvide:

Nobel kunngjøring

Bakgrunn om femtoknologi (PDF-format)

Ny fysikk med raske lasere fra det hundreårige møtet i det amerikanske fysiske samfunn


MEDISIN

Cellular 'Zip Codes'


GNTER BLOBEL

Ribosomene i levende celler er fabrikker som produserer en milliard eller så forskjellige proteinmolekyler av tusenvis av forskjellige typer. Når utskifting er nødvendig, transporteres disse nyopprettede proteiner over cellemembraner og leveres til deres passende steder.

Hvordan dette komplekse systemet fungerte var et mysterium til vinneren av 1999 Nobelprisen i fysiologi eller medisin, cellebiolog Gnter Blobel fra Rockefeller University, avslørte eksistensen av et mobilt postnummer system. Eller som Nobelforsamlingen ved Karolinska Institutt oppgav i sin sitat, oppdagelsen at "proteiner har inneboende signaler som styrer deres transport og lokalisering i cellen."

I begynnelsen av 1970-tallet, oppdaget Blobel, som er en Howard Hughes medisinsk instituttforsker og leder Rockefellers laboratorium for cellbiologi, at nylig syntetiserte proteiner har et inneboende signal som leder dem til og over membranen i endoplasmatisk retikulum, en av de cellens organeller. I 1975 hadde han identifisert de ulike trinnene i tranport-prosessene. Signalet består av et peptid, en sekvens av aminosyrer i en bestemt rekkefølge som danner en integrert del av proteinet. Hans arbeid foreslo også at proteinet traverserer membranen i endoplasmatisk retikulum gjennom en kanal.

I løpet av de neste to tiårene har arbeidstakere i Blobles laboratorium preget molekylære mekanismer som ligger bak disse prosessene. I 1980 formulerte Blobel generelle prinsipper for sortering og målretting av proteiner til spesielle cellefelt. Hvert protein bærer i sin struktur den informasjonen som trengs for å spesifisere sin riktige plassering i cellen. Spesifikke aminosyresekvenser (topogene signaler) bestemmer om et protein vil passere gjennom en membran i en bestemt organel, bli integrert i membranen eller bli eksportert ut av cellen.

Disse prinsippene viste seg å være universelle, som også fungerer i gjær-, plante- og dyreceller. Fordi den nøyaktige fordeling av proteiner til de riktige stedene i cellen er nødvendig for at en celle skal fungere, har disse funnene umiddelbar betydning for mange sykdommer, inkludert cystisk fibrose, Alzheimers sykdom og AIDS. Blobles forskning har også bidratt til utviklingen av en mer effektiv bruk av celler som "proteinfabrikker" for produksjon av viktige stoffer.

Mer å utvide:

Nobel kunngjøring

Pressemelding fra Rockefeller University

Oversikt over Blobles arbeid fra Howard Hughes Medical Institute

Siste nytt