Japán és amerikai tudósok osztoztak a fizikai és kémiai Nobel-díjon

A világegyetem aszimetriájának magyarázata, valamint meduzákból kinyert foszforeszkáló fehérje és annak laboratóriumi alkalmazása éírt Nobel-díjat kedden és szerdán.

Az emberek szeretik a szimmetriát, éppen ezért okozott megdöbbenést, amikor a fizikusok bejelentették, hogy a világegyetem aszimmetriára épül. Ha a 13,7 milliárd évvel ezelőtt lezajlott ősrobbanásban szimmetrikusan alakultak volna a dolgok, akkor egyenlő arányban jött volna létre anyag és antianyag. A két nagy rivális ütközésükkor megsemmisíti egymást, ami valljuk meg, egyenlő arány esetén nem sok jóval kecsegtetne. Valami azonban történt az őslevesben, az anyag felülkerekedett az antianyagon, és ennek köszönhetően létrejöttek a galaxisok, a csillagok, a Föld és mi magunk is.

A rejtélyes győzelem magyarázata három japán úriember munkájában rejlik, akik elnyerték a 2008. évi fizikai Nobel-díjat. Vívmányuk, ami feltárja a szimmetria megsértését megerősítette és kiszélesítette az alapvető részecskék és erők fogalmi modelljét, írja indoklásában a Nobel-bizottság. "Minden anyagrészecskének van egy ellenpárja, az antianyag részecske" - magyarázta Etienne Auge a Nemzeti Atom- és Részecskefizikai Intézet igazgatóhelyettese. "Az a furcsa, hogy egy olyan világban élünk, ami szinte teljes egészében anyagból áll."

A japán születésű, később amerikai állampolgárságot szerzett Yoichiro Nambu a fizikai díj felét mondhatja a magáénak az 1960-as években kifejlesztett "spontán szimmetriasértés" elméleteivel, ami alátámasztja azt a sejtést, mely szerint az ősrobbanás után, ahogy a világegyetem hűlni kezdett, egy szupererő szétszakította és létrehozott a ma ismert négy természeti erő közül hármat. Ezek az erős kölcsönhatás, a gyenge kölcsönhatás és az elektromágneses erő, melyek hírvivő részecskéken keresztül hatnak az anyagot alkotó oszthatatlan részecskékre.

A másik két díjazott, Makoto Kobayashi és Toshihide Maskawa bebizonyították, hogy bizonyos körülmények között az antianyag nem engedelmeskedik ugyanazon szabályoknak, mint az anyag. "Olyan ez mintha magunk előtt tartva egy tükörben szemlélünk egy könyvet és hirtelen felfedezzük, hogy az írást nem fordítva, hanem teljesen olvashatóan látjuk viszont" - próbálta érzékeltetni az anomáliát Philip Diamond, a Brit Fizikai Intézet tudósa. A szimmetriasértést csak a három részecske család, a kvarkok jelenlétével lehet megmagyarázni, állította Kobayashi és Maskawa. Három évvel később gyanújukat kísérletekkel is igazolták.


Balról jobbra: Yoichiro Nambu, Makoto Kobayashi és Toshihide Maskawa
Jelenleg két nagy hiányossága van a részecskefizika alapkövét jelentő standard modellnek. Egyrészt magyarázatot kellene találni, hogyan szereznek tömeget a részecskék, miközben a gravitáció is komoly fejtörést okoz. A tömeg kérdésére a Higgs-bozon, az elméletek szerint mindenhol megtalálható részecske és az általa közvetített szirupszerű Higgs-tér adhat választ, ami minden részecskével kölcsönhatásba lép. A Higgs-bozont a Nagy Hadron Ütköztető tárhatja elénk a többé-kevésbé közeli jövőben. A gravitáció mögött egy graviton nevű részecske állhat, ennek megtalálása azonban még nagyobb kihívást jelent a fizikusok számára, fűzte hozzá a Nobel-bizottság.

A kémiai Nobel-díjon szintén hárman osztoznak, ugyan olyan arányban, mint a fizika terén díjazottak. A szintén japán Osamu Shimomura és az amerikai Martin Chalfie és Roger Tsien páros a fluoreszkáló fehérjével nyerte el a kémiai díjat. A medúzából kinyert protein ma már nélkülözhetetlen kelléke a laboratóriumoknak.


Balról jobbra: Osamu Shimomura, Martin Chalfie és Roger Tsien
A zöld fluoreszkáló protein (ZFP) forradalmasította a gyógyászati és biológiai kutatásokat, lehetővé téve a tudósok számára a szervek működésének, a betegségek terjedésének és a fertőzött sejtek kezelésekkel szemben tanúsított reakcióinak vizualizálását, érveltek a díj odaítélői. "A protein a jelenkori biológiai tudományok egyik legfontosabb eszközévé vált". Az árulkodó protein valóban olyan folyamatok nyomon követését tette lehetővé, ami korábban láthatatlan volt számunkra. Az idegsejtek megjelölésével például megfigyelhető az Alzheimer kór által előidézett pusztítás, akárcsak a rákos sejtek befestésével a daganatok terjedése, de hosszan sorolhatnánk még a példákat.

Az 1928-as születésű Shimomura, aki ma a Boston Egyetem Tengerbiológiai Laboratóriumának professzora, az Aequorea victoria medúza tanulmányozásával kövezte ki a proteinhez vezető utat még az 1960-as években, miután elkülönített pár értékes gramm foszforeszkáló folyadékot megközelítőleg 10 000 medúzából. Ez vezetett el a ZFP forrása, az úgynevezett kromofóra, egy fényelnyelő és kibocsátó kémiai csoport felfedezéséhez. Shimomura tehát a negyedik japán, illetve a harmadik japán állampolgár, aki idén elnyerte a Nobel-díjat. "Őszintén, meglepett, hogy ennyi japán díjazottat láttunk idén" - nyilatkozott a sajtónak Taro Aso japán miniszterelnök, aki egyben örömét is kifejezte honfitársai kapcsán.

Az amerikaiak Shimomura kutatásait folytatták. Az 1947-ben született Chalfie segített azonosítani a ZFP-t kontrolláló gént, illetve kikísérletezni azt az eljárást, amivel mindezt egy mindennapi laboratóriumi "eszközbe", a milliméternyi méretű Caenorhabditis elegans fonálféregbe beültethető. Tsien, a Kalifornia Egyetem 56 éves professzora tette meg az utolsó lépést, miután kifejlesztette a ZFP új változatait, amik erősebben és különböző színekben is képesek foszforeszkálni, amivel a kutatók immár több különböző proteint is megjelölhettek, hogy megfigyeljék a köztük zajló kölcsönhatásokat.