Thập kỷ vừa qua đã mở ra một số tiến bộ thực sự mang tính cách mạng trong khoa học, từ việc phát hiện ra boson Higgs đến việc sử dụng CRISPR để chỉnh sửa gen của Sci-Fi. Nhưng một số đột phá lớn nhất vẫn sẽ đến là gì? Live Science đã hỏi một số chuyên gia trong lĩnh vực của họ những khám phá, kỹ thuật và sự phát triển mà họ phấn khích nhất khi xuất hiện vào những năm 2020.
Thuốc: Vắc-xin cúm phổ thông
Mũi tiêm phòng cúm phổ biến, đã lảng tránh các nhà khoa học trong nhiều thập kỷ, có thể là một trong những tiến bộ y học thực sự đột phá có thể xuất hiện trong 10 năm tới.
Tiến sĩ Amesh Adalja, một chuyên gia về bệnh truyền nhiễm và học giả cao cấp tại Trung tâm An ninh Y tế Johns Hopkins ở Baltimore cho biết: "Nó đã trở thành một trò đùa rằng vắc-xin vạn năng chỉ tồn tại trong vòng 5 đến 10 năm".
Nhưng bây giờ, có vẻ như điều này "thực sự có thể đúng", Adalja nói với Live Science. "Các cách tiếp cận khác nhau đối với vắc-xin cúm phổ quát đang trong giai đoạn phát triển tiên tiến và kết quả đầy hứa hẹn đang bắt đầu tích lũy."
Về lý thuyết, một loại vắc-xin cúm phổ quát sẽ cung cấp sự bảo vệ lâu dài chống lại bệnh cúm và sẽ loại bỏ sự cần thiết phải tiêm phòng cúm mỗi năm.
Một số phần của virus cúm liên tục thay đổi, trong khi những phần khác hầu như không thay đổi từ năm này sang năm khác. Tất cả các phương pháp tiếp cận với vắc-xin cúm phổ quát nhắm vào các bộ phận của vi-rút ít thay đổi.
Năm nay, Viện Dị ứng và Bệnh Truyền nhiễm Quốc gia (NIAID) đã bắt đầu thử nghiệm đầu tiên trên người đối với vắc-xin cúm phổ thông. Việc chủng ngừa nhằm mục đích tạo ra một phản ứng miễn dịch chống lại một phần ít biến đổi của virus cúm được gọi là "thân cây" hemagglutinin (HA). Nghiên cứu Giai đoạn 1 này sẽ xem xét sự an toàn của vắc-xin thử nghiệm, cũng như phản ứng miễn dịch của người tham gia với nó. Các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ báo cáo kết quả ban đầu của họ vào đầu năm 2020.
Một ứng cử viên vắc-xin phổ thông khác, do công ty BiondVax của Israel sản xuất, hiện đang trong giai đoạn thử nghiệm 3, đây là giai đoạn nghiên cứu tiên tiến xem xét liệu vắc-xin có thực sự hiệu quả hay không - có nghĩa là nó bảo vệ chống nhiễm trùng khỏi bất kỳ chủng cúm nào. Ứng cử viên vắc-xin này chứa chín loại protein khác nhau từ các bộ phận khác nhau của vi-rút cúm khác nhau rất ít giữa các chủng cúm, theo Nhà khoa học. Nghiên cứu đã đăng ký hơn 12.000 người và kết quả dự kiến vào cuối năm 2020, theo công ty.
Khoa học thần kinh: Lớn hơn, bộ não nhỏ tốt hơn
Trong thập kỷ qua, các nhà khoa học đã phát triển thành công bộ não nhỏ, được gọi là "organoids" từ tế bào gốc của con người biệt hóa thành tế bào thần kinh và tập hợp thành cấu trúc 3D. Cho đến nay, các chất hữu cơ não chỉ có thể được phát triển để giống với những mảnh não nhỏ trong quá trình phát triển của thai nhi, theo Tiến sĩ Hongjun Song, giáo sư khoa học thần kinh tại Trường Y khoa Perelman thuộc Đại học Pennsylvania. Nhưng điều đó có thể thay đổi trong 10 năm tới.
"Chúng tôi thực sự có thể mô hình hóa, không chỉ đa dạng loại tế bào, mà cả kiến trúc tế bào" của bộ não, Tiến sĩ Song nói. Các tế bào thần kinh trưởng thành tự sắp xếp thành các lớp, cột và các mạch phức tạp trong não. Hiện tại, các chất hữu cơ chỉ chứa các tế bào chưa trưởng thành không thể tìm kiếm các kết nối phức tạp này, nhưng Tiến sĩ Song nói rằng ông hy vọng lĩnh vực này có thể vượt qua thách thức này trong thập kỷ tới. Với các mô hình thu nhỏ của bộ não trong tay, các nhà khoa học có thể giúp suy luận làm thế nào các rối loạn phát triển thần kinh diễn ra; làm thế nào các bệnh thoái hóa thần kinh phá vỡ mô não; và làm thế nào bộ não của những người khác nhau có thể phản ứng với các phương pháp điều trị dược lý khác nhau.
Một ngày nào đó (mặc dù có lẽ không phải trong 10 năm nữa), các nhà khoa học thậm chí có thể phát triển "các đơn vị chức năng" của mô thần kinh để thay thế các khu vực bị tổn thương của não. "Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn có một bộ phận chức năng, được chế tạo sẵn, mà bạn có thể nhấp vào bộ não bị hư hỏng?" Song nói. Ngay bây giờ, công việc mang tính lý thuyết cao, nhưng "Tôi nghĩ trong thập kỷ tới, chúng ta sẽ biết" liệu nó có thể hoạt động hay không, ông nói thêm.
Biến đổi khí hậu: Hệ thống năng lượng biến đổi
Trong thập kỷ này, mực nước biển dâng cao và các sự kiện khí hậu khắc nghiệt hơn cho thấy hành tinh xinh đẹp của chúng ta mong manh đến mức nào. Nhưng thập kỷ tới có gì?
"Tôi nghĩ rằng chúng ta sẽ thấy một bước đột phá khi hành động về khí hậu", Michael Mann, một giáo sư nổi tiếng về khí tượng học tại Đại học bang Pennsylvania nói. "Nhưng chúng tôi cần các chính sách sẽ đẩy nhanh quá trình chuyển đổi đó và chúng tôi cần các chính trị gia sẽ hỗ trợ các chính sách đó", ông nói với Live Science.
Trong thập kỷ tới, "việc chuyển đổi hệ thống năng lượng và giao thông sang năng lượng tái tạo sẽ được tiến hành, và các phương pháp và công nghệ mới sẽ được phát triển cho phép chúng ta đến đó nhanh hơn", Donald Wuebble, giáo sư khoa học khí quyển tại Đại học Illinois tại Urbana-Champaign. Và, "các tác động liên quan đến khí hậu ngày càng tăng từ thời tiết khắc nghiệt và có lẽ từ mực nước biển cuối cùng đã thu hút đủ sự chú ý của mọi người rằng chúng ta thực sự bắt đầu thực hiện nghiêm túc sự thay đổi khí hậu."
Cũng tốt, vì dựa trên các bằng chứng gần đây, có một khả năng đáng sợ hơn, suy đoán hơn: Các nhà khoa học có thể đánh giá thấp những tác động mà biến đổi khí hậu đã gây ra trong thế kỷ này và hơn thế nữa, Wuebble nói. "Chúng ta nên tìm hiểu nhiều hơn về điều đó trong lần tới thập kỷ. "
Vật lý hạt: Tìm kiếm các axion
Trong thập kỷ qua, tin tức lớn nhất trong thế giới rất nhỏ là việc phát hiện ra hạt Higgs, "hạt thần" bí ẩn cho vay các hạt khác khối lượng của chúng. Higgs được coi là viên ngọc quý trong Mô hình Chuẩn, lý thuyết trị vì mô tả sở thú của các hạt hạ nguyên tử.
Nhưng với hạt Higgs được phát hiện, nhiều hạt ít nổi tiếng khác đã bắt đầu chiếm vị trí trung tâm. Trong thập kỷ này, chúng ta có một cơ hội hợp lý để tìm ra một hạt khác khó nắm bắt, vẫn còn là giả thuyết - tiên đề, nhà vật lý Frank Wilczek, một giải Nobel đoạt giải tại Viện Công nghệ Massachusetts. (Năm 1978, Wilczek lần đầu tiên đề xuất các tiên đề). Các axion không nhất thiết là một hạt duy nhất, mà là một lớp các hạt có tính chất hiếm khi tương tác với vật chất thông thường. Các trục có thể giải thích một câu hỏi hóc búa từ lâu: Tại sao các định luật vật lý dường như hoạt động giống nhau trên cả các hạt vật chất và các đối tác phản vật chất của chúng, ngay cả khi tọa độ không gian của chúng bị lật, như Live Science đã báo cáo trước đây.
Và axion là một trong những ứng cử viên hàng đầu cho vật chất tối, vật chất vô hình giữ các thiên hà lại với nhau.
"Tìm ra trục sẽ là một thành tựu rất lớn trong vật lý cơ bản, đặc biệt là nếu nó xảy ra thông qua con đường có khả năng nhất, tức là, bằng cách quan sát một nền tảng trục vũ trụ cung cấp" vật chất tối "." Wilczek nói. "Có một cơ hội công bằng có thể xảy ra trong vòng 5 đến 10 năm tới, vì những sáng kiến thử nghiệm đầy tham vọng, có thể đến đó, đang nở rộ trên khắp thế giới. Đối với tôi, cân nhắc cả tầm quan trọng của khám phá và khả năng xảy ra, đó là điều tốt nhất cá cược."
Trong số những sáng kiến đó là Thí nghiệm Axion Dark Matter (ADMX) và Kính thiên văn Mặt trời Axe Cern, hai dụng cụ chính đang săn lùng các hạt khó nắm bắt này.
Điều đó nói rằng, cũng có những khả năng khác - chúng ta có thể phát hiện ra sóng hấp dẫn, hoặc gợn sóng trong không thời gian, phát ra từ thời kỳ đầu tiên trong vũ trụ, hoặc các hạt khác, được gọi là các hạt lớn tương tác yếu, cũng có thể giải thích vật chất tối, Wilczek nói .
Ngoại hành tinh: Một bầu không khí giống như trái đất
Vào ngày 6 tháng 10 năm 1995, vũ trụ của chúng ta trở nên lớn hơn, khi một cặp nhà thiên văn học tuyên bố phát hiện ra hành tinh ngoại đầu tiên quay quanh một ngôi sao giống như mặt trời. Được gọi là 51 Pegasi b, quả cầu cho thấy quỹ đạo ấm cúng xung quanh ngôi sao chủ của nó chỉ 4.2 ngày Trái đất và khối lượng khoảng một nửa so với sao Mộc. Theo NASA, phát hiện này đã thay đổi mãi mãi "cách chúng ta nhìn vũ trụ và vị trí của chúng ta trong đó". Hơn một thập kỷ sau, các nhà thiên văn học đã xác nhận 4.1104 thế giới quay quanh các ngôi sao bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta. Đó là rất nhiều thế giới chưa được biết đến chỉ hơn một thập kỷ trước.
Vì vậy, bầu trời là giới hạn cho thập kỷ tới, phải không? Theo Sara Seager của Viện Công nghệ Massachusetts, hoàn toàn. "Thập kỷ này sẽ rất lớn cho thiên văn học và cho khoa học ngoại hành tinh với sự ra mắt dự kiến của Kính viễn vọng Không gian James Webb," Seager, một nhà khoa học và nhà vật lý thiên văn hành tinh nói. Sự kế thừa vũ trụ của Kính thiên văn vũ trụ Hubble, JWST dự kiến sẽ ra mắt vào năm 2021; Lần đầu tiên, các nhà khoa học sẽ có thể "nhìn thấy" các ngoại hành tinh trong vùng hồng ngoại, nghĩa là họ có thể phát hiện ra những hành tinh mờ thậm chí quay xa khỏi ngôi sao chủ của chúng.
Hơn nữa, kính viễn vọng sẽ mở ra một cửa sổ mới về đặc điểm của những thế giới ngoài hành tinh này. "Nếu hành tinh phải tồn tại, chúng ta sẽ có thể phát hiện hơi nước trên một hành tinh đá nhỏ. Hơi nước là dấu hiệu của đại dương nước lỏng - vì nước lỏng là cần thiết cho tất cả sự sống như chúng ta biết, đây sẽ là một vấn đề rất lớn , "Seager nói với Live Science. "Đó là hy vọng số một của tôi cho một bước đột phá." (Tất nhiên, mục tiêu cuối cùng là tìm ra một thế giới có bầu khí quyển giống với Trái đất, theo NASA, nói cách khác, một hành tinh có điều kiện có khả năng hỗ trợ sự sống.)
Và tất nhiên, sẽ có một số cơn đau ngày càng tăng, Seager lưu ý. "Với JWST và các kính viễn vọng trên mặt đất cực lớn dự kiến sẽ được đưa lên mạng, cộng đồng ngoại hành tinh đang vật lộn để chuyển đổi từ các nỗ lực cá nhân hoặc nhóm nhỏ sang sự hợp tác lớn của hàng chục hoặc hơn một trăm người. Không lớn bằng các tiêu chuẩn khác (ví dụ: LIGO) nhưng dù sao cũng khó khăn, "cô nói, đề cập đến Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser, một sự hợp tác lớn có sự tham gia của hơn 1.000 nhà khoa học trên toàn cầu. Xuất bản trực tiếp trên Live Science.
