Rubriigi ‘Keemia arhiiv

Füüsika | Geneetika | Keemia | News | to.imetaja

Nobeli preemiad 2017: nullist lõpmatuseni

24.10.2017

 

See teaduskirjanik Tiit Kändleri lugu ilmus Maalehes 19. oktoobril osaliselt

 

Tänavused loodusteaduste nobelistid uurivad ainet nullist lõpmatuseni, inimene kaasa arvatud. Meid pidevalt läbivad gravilained, eriline meie valke kolmemõõtmeliselt esitav mikroskoop ja meie ööpäevarütmid on saavutused, mis ei vaja küsimust: aga milleks?

 

 

Füüsika. Universum. Gravilained

016. aasta alul teatati gravitatsioonilainete eksperimentaalsest kinnitamisest kahest mõõteseadmest koosnevas eksperimendis LIGO. Mõõdeti kahe, meist 1,3 miljardi valgusaasta kaugusel asuva hiiglasliku musta augu kokkupaiskumisel tekkinud gravilainet. Olen sellest Maalehes kirjutanud (vt 14. märtsi ML). 2017 ehitati mõõteseade täpsemaks ja tundlikumaks, et skeptikuid tulemuse usaldusväärsuses uskuma panna. Kui gravilainete püüdmine saab astronoomidele tavaliseks, muutub universum meie jaoks oluliselt läbipaistvamaks nii mineviku, Suurest Paugust pärinevate gravilainete suunas, kui tuleviku, mustade aukude tekke ja universumi piiride suunas.

Ajaloo irooniana õnnestus äsjane otsene gravitatsioonilainete registreerimine põhimõtteliselt sama seadmega, millega tehti kindlaks, et valgus levib igas taustsüsteemis ühe ja sama kiirusega. Albert Michelson ja Edward Morley tegid Eiunsteini relatiivsusteooriat kinnitava katse 1887. aastal andekalt lihtsal interferomeetril.

Valgusallikast tulev valgus jagatakse poolläbipaistva peegliga kahte omavahel risti kulgevasse harru ja kummagi haru otsas on peeglid, mis valguse tagasi peegeldavad. Poolläbipaistev peegel viib kaks eri teed kulgenud valguskiirt kokku. Kui mõlema kiire teed on olnud täpselt ühepikkused, siis kohtub valguslaine hari harjaga ja signaal kahekordistub, kui vahe on pool lainepikkust, siis üks laine kustutab teise. Meetod on väga tundlik, ent vajab eriti hoolsat isoleerimist mehaanilistest müraallikatest (vt graafik).

LIGO.ML

LIGO on gravilaineid kinni püüdnud veelgi paar korda ja nende sõsareksperiment, Pisa lähedal asuv itaallaste VIRGO teatas samast 2017. aasta augustis.

¤

¤

¤

¤

Tunnustatud ameerika füüsik Kip S Thorne California Tehnoloogiainstituudist oli 1980. aastatel üks mõõteseadme ehitamise plaanijaid ja algatajaid. Mul õnnestus teda kuulata Londonis 2009. aasta suvel peetud maailma teadusajakirjanike kongressil (vt foto allpool). Rainer Weiss on sakslane, kes töötab Massachussetsi Tehnoloogiainstituudis, Barry C Barish on ameeriklane, kes töötab California Tehnoloogiainstituudis. Miks ei antud Nobeli preemiat neile möödunud aastal, pole selge, nagu ei oska arvata, miks sadade ja sadade gravilainete püüdjate seast valiti just need kolm väärikaimat.

Kip.Thorne2.A

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

Kiirkülmutist mikroskoop näeb valke kolmemõõtmelisena

 

Mikroskoobi leiutas 1620. aastatel keegi hollandlane ning see koosnes kahest läätsest. Selle abil uuris kangakaupmaas Antonij van Leeuwenhoeck 1660. aastatel kangaste kvaliteeti. Tänu oma uudishimulikkusele suutis ta avastada bakterid, vereosised, mikroorganismid ja konna vereringe. Saladus oli töötada äärmiselt väikeste läätsedega. Ühel säilinutest on paksus 1,2 millimeetrit ning mõlema külje ümaruse raadius 0,7 millimeetrit. Sellega saavutas ta 270-kordse suurenduse. Nobeli preemia asutamiseni oli jäänud veel 230 aastat. Kuid idee, et mikroskoop avab meile maailma suuruseni null, oli sama originaalne, kui mõte, et umbes samal ajal samuti hollandlaste leiutatud teleskoop avab meile maailma lõpmatuseni. Miks  mikroskoobi lääts valgust murrab, tuli tollal veel välja nuputada. Kuidas murrab, sellest kirjutas Isaac Newton oma 1709. aastal avaldatud ja kuulsaks saanud raamatus Opticks.

Mikroskoobi põhiviga on see, et valgusel on nii suur lainepikkus. See seab piiri, tekitades kõrvaldamatuid moonutusi. Sestap võeti nähtava valguse asemel käiku üha pisema lainepikkusega kiired, kuni leiutati elektronmikroskoop: elektroni lainepikkus on vähimaid, mida teame. Sellega sai hakata nägema aatomeid. Teisalt leiutati, et lühilaineliste röntgenkiirtega saab uurida kristallide atomaarset ja molekulaarset ehitust. Konrad Röntgen oli esimene füüsika nobelist aastal 1901. Elektronmikroskoopia hakkas arenema 1930. aastatel ja sellega seostub nii mõnigi Nobeli preemia.

Aatomjõumikroskoop suudab eristada molekule ja aatomeidki, kuid seda vaid tahke aine, eelistatult kristalli pinnal. Nõnda on elektronmikroskoopia ja aatomjõumikroskoopia pakkunud meile küll toreda sissevaate elutusse nanomaailma alates nanotorudest kuni grafeenini, teiselt poolt aga viiruste maailma, avades hindamatu võimaluse arendada uusi materjale ja võidelda nakkushaigustega.

Kuid see, mida biofüüsik vajab, on uurida suurte molekulide nagu valgud käitumist alul lahuses, seejärel rakkudes. Juba vähemalt 40 aastat on teada, et ühe sellise võimaluse pakub fluorestsents. 1950. aastatel hakati Cambridge’s valgumolekule mõõtma röntgenkiirtega, need enne kristalliseerides. Nõnda avastati ka DNA topeltheeliksiline ehitus.

1970. aastatel arendati välja fluorestsentsi korrelatsioonspektroskoopia. Kui laserkiir fokusseerida, on selles ruumalas eriliselt vähe kiirgavaid molekule ja nõnda saab fluorestseeruva kiirguse footoneid loendades ja nende statistikat rehkendades teada nii nende liikumise kui keemiliste reaktsioonide kohta. Aastaks 2000 valmis esimene fluorestsentsmikroskoop, mille eest võideti Nobeli preemia 2015. aastal.

Ja ennäe – ka 2017. aasta Nobeli preemia, sedapuhku keemiapreemia, omistati uut laadi mikroskoopia leiutamise eest, millega saab näha elusorganismide suuri molekule kolmemõõtmelisena. Šveitslane Jacques Dubocher (Lausanne’i ülikool), sakslane Joachim Frank (Columbia Ülikool, USA) ja šotlane Richard Henderson (Cambridge) töötasid aastaks 2013 välja uue meetodi – täiustatud elektronmikroskoobi, mida nimetatakse krüostaatiliseks, kuna biomolekulid ühel mõõtmise astmel külmutatakse ülikiirelt vedela etaani ja lämmastikuga.

Makromolekulide struktuuri on mõõdetud ennegi, ja nimelt tuumamagnetresonantsi meetodil. Selle meetodi täiustamise eest said Nobeli preemia Kurt Wüthrich ja Richard Ernst ning Eestis viis meetodi maailmatasemele Endel Lippmaa. Ent elumolekulid ja nende kuju muutumine on nii keeruline, et nende taipamiseks tuleb rünnata mitmelt poolt.

 

Öö ja päev meie kehades

Kui und ei tule, on öö pikk. Kuigi objektiivselt selle pikkus ei muutu. Maa pöörleb meist sõltumatult. Elusolendites kulgevat kella, mis on seotud öö ja päeva vaheldumisega, on uuritud juba vähemalt 2400 aastat, mil kreeka laevakapten Androstenes kirjutas tamarindipuu lehtede orienteerumisest läbi ööpäeva. On jõutud teadmiseni, et unetuse üks põhjusi on ööpäevarütmi ehk peenemalt tsirkadiaanrütmi segiminek. Muuseas – inimese ööpäevarütm ei ühti Maa pöörlemise rütmiga, vaid on umbes 24 tundi ja 11 minutit. Isegi nüüdsed nobelistid vist ei tea, miks. See-eest on nad välja uurinud, milline geen kontrollib ööpäevarütmi. Selles abistas neid geneetikute lemmikloom äädikakärbes. Nad isoleerisid geeni, mis kodeerib valku, mis koguneb rakku öösel ja laguneb päeval. Nüüd teame, et ka teised paljuraksed reguleerivad oma ööpäevarütmi sama geeni toel.

Ameeriklased Jeffrey C. Hall (Brandelsi ja Maine’i Ülikoolid), Michael Rosbash (Brandelsi Ülikool) ja Michael W. Young (Rockefelleri Ülikool) lähenesid probleemile igaüks möödunud sajandi lõpukümnenditel veidi erinevalt, ent kokkuvõttes said teada, mida see täheühendiga PER tähistatav valk teeb. 1994. aastal avastas Young teisegi geeni, timeless ehk ajatu, mis kodeerib TIM nimelist valku ja on vajalik ööpäevakella õigeks tööks, tagades tagasiside.

Nii et teame, millised geenid on mängus, kui meie ööpäevakell õigesti ei käi, kuid kuidas neid parandada, on iseasi.

 

 

 

 

 

Füüsika | Keemia | News

Nobelist Kurt Wüthrich sai Eesti teadusest aimu, kohanud Endel Lippmaad

06.10.2017

See teaduskirjanik Tiit Kändleri intervjuu ilmus ajalehes Postimees 16. septembril 2017

 

Kuigi tähistame 15. septembril oma erakordse akadeemiku ja poliitiku Endel Lippmaa 87. sünniaastapäeva, mitte sünnipäeva, pole tema elutöö meist lahkunud. Eesti Teaduste Akadeemia alustas 12. septembril tema mälestusloengutega, esimene Endel Lippmaa nimeline medal anti nobelistile, šveitsi keemikule ja biofüüsikule Kurt Wüthrichile. Kohal viibis ja pidas kõne ka Eesti Vabariigi President Kersti Kaljulaid.

 

Kõigekülgne teadlane Endel Lippmaa tõestas oma eluga, et „tippteadust saab teha igasugustes oludes“. Nõnda sõnastas esimese akadeemik Endel Lippmaa nimelise medali kätteandmistseremoonial kõnelnud akadeemik ja Helsinki Ülikooli biotehnoloogia instituudi professor Mart Saarma. Endel Lippmaa nimelise medali, metallist E-tähe, riputas laureaadile kaela TA president Tarmo Soomere. Kurt Wüthrichile kohtus Lippmaaga esimest korda 1970. aastate alul ning nautis meie akadeemiku vahedat mõistust ja erilist eruditsiooni. Seejärel esinenud Eesti Vabariigi President Kersti Kaljulaid sõnas: „Lippmaa oli liikuja vaenlase koridoris“. Tõepoolest, meie Lippmaa oli  tuumamagnetresonantsi (TMR) esimesi edendajaid maailmas ning teisalt Eesti iseseisvuse võtme lahtimuukija ja MRP originaalprotokollide hankija.

Lippmaa.TsitaatA

Lippmaa keskendus erinevalt enamikust TMR teadlastest, kes kasutasid molekulide kompamiseks nende koostises oleva vesiniku tuuma, raskematele aatomitele. Tema ja ta kaasteadlased mõõtsid süsiniku ja hapniku, räni ja alumiiniumi tuumade asendit. Eesmärk oli mõista, milline on erinevate suurte molekulide ruumiline struktuur.

Eestile pöördelistel aastatel loobus Lippmaa suurest osast teadusest ja keskendus poliitikale.  Nagu ta mulle tema biograafia kirjutamise käigus 2010. aastal kirjeldas, kasutas ta teaduslikke meetodeid, et riigi vabadus taastada. Sellele juhtis elegantselt tähelepanu Karsti Kaljulaid: „Lippmaa eesmärk oli, kuidas teada saada, mida teada saada.“

Nõnda ilmus Lippmaa võlujõul tollase N Liidu juhtkonna ette kui Issanda nuhtlus MRP protokolli salajase lisa originaalne kehastus. Osava manipuleerimisega saavutasid Lippmaa ja teised Eesti esindajad NL Ülemnõukogu istungil 1989. aastal otsuse, mis mõistis kehtetuks MRP lepingu ja tunnistas sellega, et Eesti väärib vabadust. Seejärel saavutas Lippmaa sellele otsusele ka NL Riiginõukogu kinnituse. „See oli Riiginõukogu esimene ja viimane otsus,“ kinnitas Lippmaa, misjärel naasis täie jõuga teadusmaailma.

President Kaljulaidi sõnul on aeg tavaliselt lühike, et saada tagasisidet teadlastelt, kui mingi otsus on tehtud. „Kui saame uskuda teadlast ja tema meetodit, siis meie ühiskond, digiühiskond toimib,“ ütles ta ilmse vihjega Lippmaa taoliste teadlaste üliolulisele.

Eesti Teaduste Akadeemia peamaja saal Tallinnas Toompeal oli Lippmaa mälestusloenguks tulvil akadeemikuid, Lippmaa pereliikmeid, tema kunagisi kolleege, õpilasi – Lippmaa mõistuse ja lumma austajaid.

 

Intervjuu Kurt Wüthrichiga

Wüthrish.ETL.medalA

Kurt Wüthrich on vähemat kasvu, ent vilgas, samas kõneviisilt pigem rahulik kui tormav. Tüüpilise Šveitsi sakslasena on ta jutt justkui ettevaatlik, ent pigem see ei tõtta, ometi olles täpne ja kohati värvikas. Intervjueerin teda TA peamaja ühes 2. korruse toas, vahetult peale tema loengut ja AK intervjuud. Istume tugitoolidesse ja ma räägin oma taustast, sellestki, et töötasin Lippmaa sektoris, kui ta paar korda meid külastas, ometi ei tegelnud TMR meetodiga. Ta kuulab huviga. Kaelas on tal Endel Lippmaa nimeline medal: suur metalne E-täht. Alustan.

Te olete sündinud maal, talumehe pojana. Te ei otsustanud just liiga noorelt, et teadlaseks hakata. Millal te tundsite, et teadlaseks olemine on teie põhieesmärk?

Ma olin lummatud loodusest, tahtsin saada metsainseneriks. Ma õppisin spordiga seotud alasid ega plaaninud saada teadlaseks. Näiteks unistasin saada profijalgpalluriks, spordiõpetajaks kas keskkoolis või ülikoolis. Kuid meie koolis moodustus õpilaste rühm, mis hakkas ülikoolitasemel õppima matemaatikat ja füüsikat. Siis hakkasin tegema mõningaid katseid, kuid ma polnud nii edukas, et otsustada teadustöö kasuks.

 

Te olete minu kohatud teadlastest erand – et keegi on saanud teadlaseks spordi kaudu. Professor Lippmaa oli spordi suhtes üsna ükskõikne.

Tõepoolest on sport mulle palju andnud. Ma mängin jalgpalli tänaseni, hoolimata mõne aasta tagusest jalavigastusest.

 

Te tõite oma loengus ka näite – kui mõneteist aasta eest oli magnetresonantsi kujutis teie põlvest üsna udune, kuid ometi näitas spordivigastust, siis möödunudaastane pilt on terav ja näitab, et vigastus on paranenud.

Jah, TMR on edenenud – kujutage ette, et seda meetodit saab kasutada molekulist inimeseni ehk läbi üheksa suurusjärgu! Teist sellist annab otsida.

 

Te olete olnud ka spordiinstruktor. Kas tegu oli mäesuusatamisega?

Jah, nii see oli nooruses. Hiljem, 1984. aastal olin pettunud, et mu ideid peeti vääraks ja otsustasin, et hakkan taas vaid spordiga tegelema. Olime seostanud TMR signaali õigete vesiniku tuumadega makromolekulis, ja seeläbi leidnud võtme valgu struktuuri ruumiliseks pildistamiseks.

 

Praeguseni olete te Uus-Meremaa väärika Mercury Bay Game Fishing Club kalastusklubi liige, nii nagu oli näiteks oli Hemingway. Kas olete ka Šveitsis kalu püüdnud?

Poisina küll. Olen püüdnud maailma eri paigust, ka meredest üsna suuri kalu. See klubi on oluline paik, et kohata teraseid inimesi üle maailma.

 

Olete olnud huvitatud prantsuse kultuurist – kirjandusest, muusikast. Millist laadi kirjandusest näiteks?

Ma käisin koolis paikkonnas, mis asus saksa ja prantsuse keelt kõnelevate kogukondade piirimail. Mulle meeldis kõik prantsuspärane, klassikaline kirjandus eelkõige, aga ka veinid ja köök.

 

Teie töö tulemustes valkude struktuuri uurimise alal kaheldi 1984. aastal üsna sügavalt. Milles oli asi?

Nagu ma oma loengus rääkisin, olid kahtlejad kristallograafid, kes mõõtsid samu molekule tahkes maatriksis. Ja see oli enam kui kahtlus, mu tulemusi peeti suisa valeks ja nõnda lahkusin ülikoolist. Valkude sekundaarset struktuuri, mida meie nägime, nägid ka kristallograafid. (Intervjueerija selgitus: primaarseks struktuuriks on üksikute aatomite järjestus valgus, kui see niidina sirge oleks; sekundaarne struktuur on eluliselt oluline ja näitab, kuidas valk ennast lahuses tegelikult kokku voldib. Kritallograafid mõõdavad kristallide ehitust.) Ja kristallograafide saadud struktuur oli täiesti erinev. Meie oma oli täpne, nende oma vale. Toimetaja otsustas meie struktuuri avaldada. Ja läks seitse aastat, enne kui nad tunnistasid, et nad eksisid. Nii et see oli lihtsalt business.

 

Kuidas te hoolimatust suhtumisest jagu saite ja ei murdunud?

Ma lahkusin ülikoolist ja talviti tegelesin suusatamisega. Ning suviti jooksin ma mägedes. Ma ei läinud kahe aasta jooksul ühelegi teaduskogunemisele, vaid panin samm-sammult kirja, mida me olime teinud. Kuni selgus, et oleme kõik teinud õiges suunas, nautisin suusatamist. Kui asi ei õnnestu, pead jätkama, selleks aga pead võitma iseennast.

Minu eesmärgiks oli rakendada TMR strukturaalses bioloogias. 30 aasta eest saime näha vee molekuli, praegu on nähtud 150 000 bioloogilist struktuuri, ent me ei tea ikka, kuidas valk töötab. Tuleb mõista selle kokkukeerdumise teed ja funktsiooni.

 

Kas jätkete praegu loengupidamist Zürichi ETH-s?

Jah, ja mul on seal töörühm, nii nagu Californias ja Hiinas. Seal Hiinas on viisiks, et ehitatakse valmis tohutu maja, varustatakse see tipptehnoloogiaga. Ja siis jäädakse ootama, et äkki keegi värvatuist avaldab midagi ajakirjas Nature. Püüan juhtida tähelepanu, et päris nii need asjad teaduses ei käi.

 

ETH-ga on olnud seotud ka Nobeli laureaat Richard Ernst, keda mul on õnnestunud Tallinnas intervjueerida.

Jah, me oleme koos töötanud. Ta oli siin ka 1973. aastal, kui mina esmakordselt Eestis olin. Teist korda olin Eestis 1977. aastal.

 

Kui te esmakordselt Endel Lippmaad kohtasite, mis teid temas köitis?

Meil oli ühine huvi TMR vastu. Ta oli äärmiselt vahe, ääriselt täpne oma ideede sõnastamises. Tema kaudu sain teada, et Eestis tehakse tippteadust. Endel Lippmaa laboratoorium oli 1970. aastatel üks universumi singulaarsusi. Sedasama arvas ka Richard Ernst.

 

Daily Telegraph nimetas Zürichit parimaks linnaks maailmas, kus elada. Mida teie Zürichist arvate?

Mina elan Bernis ja Bern on Zürichist palju meeldivam linn. Zürichis on suurepärane lennujaam, see on minu jaoks tähtis. Seal on kõrge klassiga muusikateater, ooper – kuhu ma küll ei lähe, sest palju on tööd teha. Seal on head restoranid, kuid see kõik on väga kallis. Ma ei tea, kuidas nad oma järjestuse said, kuid minu jaoks on elamine Californias La Jollas parim paik.

 

Kes vähegi on roninud magnetresonantsi kuvamise aparaati, śee teab, kui suur see on ühes kõigi oma vilede ja piiksudega. Kas kunagi tuleb aeg, et TMR aparatuur muutub väikeseks, nagu on muutunud arvutustehnika seadmed?

Muu tehnika muidugi muutub, kuid probleem on selles, et te peate olema tugevas magnetväljas. Kuid pigem peab funktsionaalne magnetresonantskuvamine jõudma igasse haiglasse.

 

Kas teie pika karjääri jooksul on olnud midagi, mis on teid tõeliselt üllatanud? Lippmaa oli mees, kes ei üllatunud kunagi.

(On üllatunud ja mõtleb pikalt. Muigab.) Esimene kord oli, kui ma nägin omaenese hemoglobiini molekuli, see oli siis absoluutselt uus võimalus. Kui te teete midagi tõelisest entusiasmist, siis on vaimseid üllatusi palju. Kordan veelkord – selle meetodiga saab mõõta nii inimese kui raku, nii bakteri kui valgu molekuli struktuuri. Seega on iga saavutus üllatav.

 

Te uurite valkude elu. Aastal 2000 vallandus suur eufooria, kui teatati inimese genoomi järjestamisest. Loodeti, et nüüd saame teada haiguste kõik põhjused. Ometi pole nii läinud. Mis on organismile tähtsam – kas genoom või proteoom, valkude hulk. Endel Lippmaa rõhutas Geenivaramu rajamisel, et koguda tuleks materjali mitte ainult genoomi, vaid ka proteoomi uurimise tarbeks.

Jah, nii see on, kuid alles nüüd hakkame mõistma, kuidas valk end kolmemõõtmeliseks kokku pakib. Peame oskama ka geenijärjestuse pealt valgu kokkuvoltinist ennustada.

 

Kahtlemata peab selles kehas olema vedruvaim, nõnda kiirelt suisa hüppab Wüthrich püsti madalast tugitoolist, kui intervjuu lõpeb ja ta soovib ajakava korraldajalt, et teda enne hotelli viimist sõidutataks läbi vanalinna. Soovin talle järgmise aasta 4. oktoobriks rõõmsat 80. juubelit ja luban samal päeval, mis on ka minu sünnipäev, teda meeles pidada.

 

Need on kastikesed, võib illustreerida portreekestega, saadan igaks juhuks ka ETH foto

 

Endel Lippmaa süvenes teadusesse lapsena

 

Endel Lippmaa sündis 15. septembril 1930, nõnda oleks 30. juulil 2015 surnud Lippmaa saanud eile 87-aastaseks. Tema isa, akadeemik Teodor Lippmaa heakskiidul hakkas poiss Tartu Ülikooli botaanikaaias elades tegema keemia- ja füüsikakatseid. Isa ei pannud pahaks paugutamistki. Seejärel tuli raadiovaimustus, ta teenis aparaatide parandamisega väikest raha oma raadiodetailide ostmiseks.

Ise pidas ta äärmiselt kasulikuks, et sai gümnaasiumis korraliku ladina keele oskuse, mis kulus Eesti iseseisvuse järjepidevuse tõestamisel ära. Endel Lippmaa perekond hukkus 27. jaanuaril 1943 vene lennukipommi läbi, kui tema kinos oli. Lippmaa kolis Tallinn-Nõmmele tädi juurde ja astus Nõmme gümnaasiumisse.

TPI-sse astus ta põlevkivikeemikuks, kuna orvuna oli tal vaja raha ja seal oli suurem stipendium. Lippmaa abikaasa Helle Lippmaa on keemik, neil on kaks füüsikuharidusega poega Jaak Lippmaa Ja Mikk Lippmaa.

„Iga uus asi, kui seda järjekindlalt teha ja kui see on õige, on destruktiivne,” kinnitas ETL, nagu teda kolleegid kutsusid. Lippmaa ei olnud üheülbaline, et saaksime teda seostada vaid ühe tegevusvaldkonnaga. Nüüdse sõnapruugi kohaselt oli Lippmaa tuumamagnetresonantsi maaletooja, tema juhendamisel ehitati Eesti esimene spektromeeter. Esimesena hakkas ta kasutama ülijuhtivad magneteid, et mõõta vesinikutuumast raskemate aatomite tuumasid.

Aastal 2012 oli Lippmaa artikleid viimase 20 aasta jooksul tsiteeritud 6731 korda ja sel aastal 330 korda.

Uuendused tuumamagnetresonantsis, mille eest Šveitsi füüsik Richard Ernst 1991. aastal Nobeli preemia sai  „panuse eest kõrge lahutusvõimega TMR spektroskoopia metodoloogia arendamisel” leiutasid Lippmaa ja tema kolleegid pisut varemgi. Kuid Eesti teadlastel  ei olnud võimalik oma tulemusi kiiresti avaldada, mujal kui AMPERÉ-i ühingu Ungari konverentsi materjalides –, natuke varem, kui Ernsti avaldatud töö, milles ta kahemõõtmelist tuumaresonantsi kirjeldas.

Ise jagas Lippmaa oma teadustöö järgnevalt: analüütilise aparatuuri ehitamine, tuumamagnetresonantsi spektroskoopia, bioloogia uus paradigma (mida ta eriti rõhutas), neutriino massi massiivsus, keskkonnakaitse: õhk. fosforiit, diktüoneema, energeetika.

Lippmaa juhtimisel saavutati maailma kõige kiirem TMR mõõteraku pööritaja, mille abil aineid endisest palju täpsemalt mõõta sai.

Fosforiidisõja lahingud, MRP avalikustamine, kogu senise poliitilise ja majandusliku süsteemi krahh saabusid 1987. –1989. aastatel, samal ajal avaldas Lippmaa ja tema uurimisrühmmaailma olulistes teadusajakirjades artikleid ülijuhtivuse kohta, järeldades, et tegu ei ole metalse juhtivusega. Kuid meie teadlaste esimesi sel teemal avaldatud artikleid ei uskunud keegi.

„Poliitika oli teadustöö rakendus teisel alal, ei mingit vahet,” ütles ta ise. 1989. aasta jõululaupäev oli Moskva Kremlis Eesti jaoks ärev. Pidi selguma, kas oma istungit pidav NSV Liidu rahvasaadikute kongress, kõrgeim võim Nõukogude Liidus, tühistab Molotovi-Ribbentropi pakti salaprotokollid ja hindab nende osa Balti riikide okupeerimisel või mitte. Hääletati „jah“.

Teist korda pärast MRP võitlust kogunes Eesti tipp-poliitikuid Moskvasse enne Riiginõukogu istungit 6. septembril 1991. Oli vaja teha lobitööd, et Riiginõukogu Eesti iseseisvust tunnustaks. Lippmaa oli kohal. Tunnustus saabus. „Sellega oli mu missioon lõppenud,“ tunnistas Lippmaa.

Siiski osales ta veel ministri ja Riigikogu liikmena riigi juhtimises. Teadlasena lõi ta Eestile kindlad sidemeid Euroopa Tuumauuringute keskuse CERN-iga ja osales projektis TOTEM, olles paljude ühisartiklite autorite seas.

Tänu Lippmaale saime nii varakult Interneti ja domeeni .ee, selle asemel et saada .ru. Tema oli esimene, kes hakkas rakendama personaalarvuteid, tema kaastöölised ehitasid nii sihtotstarbelisi arvutid kui ka esimese personaalarvuti.

Allikas: Tiit Kändler, Endel Lippmaa, Mees parima ninaga, 2012

 

 

 

Nobelist Kurt Wüthrich sai teadlaseks spordi kaudu

Sündis 4. oktoobril 1938 Aabergis Šveitsis, elas Berni lähedal farmeri perekonnas. Lähedane kontakt loodusega tekitas huvi loodusteaduse vastu. Bioloogiliste makromolekulide TMR spektroskoopiaga tegeleb alates 1967. aastast. Õppis Berni ülikoolis, doktorikraadi tegi 1964 Baseli ülikoolis, kus õppis ka võistlusspordiga seotut. 1957 – 1962 oli suusainstruktor mäekuurortides. Töötas Ameerikas, 1969 siirdus Zürichi ETH-sse. Seejärel ringles maailma eri teaduskeskustes. Oli Rahvusvahelise Puhta ja Rakendusliku Biofüüsika Ühenduse president. Tema naine Marianne aitas tal asju ajada. Neil on tütar ja poeg.

1984. aastal leiutas TMR meetodi valkude struktuuri määramiseks lahustes. Seni määrati see kristalliseeritud valkudel. Sellesse suhtusid kristallograafidväga kriitiliselt. Ta lahkus ülikoolist ja tegeles kaks aastat suusatamisega. Kuue aasta pärast tema tööd tunnistati õigeks.

2002 aastal pärjati ta Nobeli preemiaga „TMR spektroskoopia arendamisel makromolekulide kolmemõõtmelise struktuuri määramiseks lahuses”.

Riigi Tehnikakõrgkooli ETH (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich) ajalugu on kuulusrikas. Selles on õpetanud või töötanud 21 nobelisti, sealhulgas Konrad Röntgen, Wolfgang Pauli ja Albert Einstein ning TMR edendajad Richard Ernst ja Kurt Wüthrich, siin avastati kõrgtemperatuurne ülijuhtivus.

Allikas: Nobelprize.org 

 

 

 

 

Tuumamagnetresonantsi võidukas lugu

1945. aastal registreerisid mitmed USA teadlased nõrga raadiosagedusliku signaali, mille tekitasid tavalise aine aatomite tuumad. See oli uue aine uurimismeetodi, tuumamagnetresonantsi (TMR) sünd. Kui aatomis leidub magnetiline tuum ja pista see tugevasse alalisse magnetvälja ning samal ajal kiiritada raadiosagedusliku väljaga, saab välja sagedust muutes saavutada resonantsi tuumaga. Kui säherdune aatom on molekulis, sõltub resonants tuuma ümbrusest ja nõnda annab selle resonantsi sagedus infot tuuma lähiümbruse kohta ehk molekuli ehituse kohta.

Viimase 70 aastaga on TMR meetodi avastajatele ja arendajatele jagunud kuus Nobeli preemiat.

Funktsionaalne resonantskuvamine on tuumamagnetresonantsi (TMR) meetod, ainult et patsiente vähem kohutava sõnata „tuum“. Patsient viibib suure ja tugeva magneti õõnsuses. Nii on TMR spektromeetrid jõudnud meditsiini, neid on ka Eesti haiglates, kuid aju uurimiseks, saati veel raviks, meil neid ei kasutada, pigem diagnoosimiseks.

 

Ajalugu | Bioloogia | Füüsika | Keemia | lugemis.vara | News

Ilmub raamat Endel Lippmaast

14.11.2012

Tiit Kändler

Endel Lippmaa

Mees parima ninaga

Dokumentaalne teadusromaan

Kujundus: Eerik Kändler

Toimetaja: Anu Jõesaar

Ajakirjade Kirjastus AS

336 lk

Novembrikuu lõpul ilmub asjaolude keskmise normaalsuse piires püsides trükist minu raamat Endel Lippmaast. See raamat on Eesti teadust, ajalugu – nõnda siis meie kõigi saatust – oluliselt mõjutanud inimesest. Valmistasin seda peaaegu kolm aastat, mille vältel reisisin läbi 82 aastat Eesti ajaloost, sealhulgas 42 aastat oma elust teadlase ja teaduskirjanikuna. Ei hõlmanud ajalugu teaduslikult ega teadust ajalooliselt. Ositi ehk ometi. Sestap nimetasin selle raamatu dokumentaalseks teadusromaaniks.

Sissejuhatusest:

See raamat põhineb kolmel vaalal ja ühel elevandil. Esimene, suurim vaal on kahe aasta jooksul, 2010. aasta 1. septembrist kuni 2012. aasta 30. maini Endel Lippmaaga tema kabinetis ja kodus peetud paarkümmend pikka vestlust: intervjuud, usutlust, vahel ka vaidlust, mis kestsid tunde.

Teine vaal on umbes sama ajavahemiku jooksul tehtud lühemad või pikemad intervjuud mitmete Lippmaad tundvate inimestega: lähedaste ja kolleegidega, eelkõige tema abikaasa Helle Lippmaaga.

Kolmas vaalake on autori enese mälestused tööst Lippmaa sektoris ja instituudis aastatel 1970–1988.

Neljas, see elevant, on kirjandus, niipalju kui autoril oli oidu ja kannatust vajalikku ning asjassepuutuvat teaduslikku ja poliitilist, ilu- ja ajakirjandust üles leida ja läbi lugeda. Kirjandusest on lisas antud ülevaade.

Iga peatükk siin raamatus on kirjutatud nõnda, nagu tehakse osi mõnes inglise kriminaalsarjas. See on eraldi seisev lugu, ja neid lugusid võib lugeda mistahes järjekorras, Siin toodud järjestus on vaid autori valik, sest mingi järjekorra pidi ju tekitama. Kuid neid eri lugusid ühendab üks kangelane, paljud tegelased ning korduvad ja teisenevad olukorrad ning tublide meemidena ikka ja jälle sisse lipsavad tõigad, seigad ja asjaolud.

Aeg säilitab oma märgi lauses, kirjatükis, mis on kirjutatud sel ajal ja öeldud just siis ja mitte kunagi enne ega pärast. Seepärast on antud edasi Lippmaa kõnet, aga ka autentsete erakirjade teksti ning ajakirjanduse väljalõikeid võimalikult muutmata kujul ja pikkuses, mis võimaldab haarata tervikut.

Iga peatükk algab Endel Lippmaa teravmeelsuste hulgast valitud tsitaadiga. Tema ütlused on esitatud põhitekstist erineva kirjapunktiga, kirjatüübiga ja tagatipuks veel taandega ning nende kohta ei lisata, et ütles Lippmaa, mainis Lippmaa, selgitas Lippmaa ja muud taolist. Samal kombel on esitatud ka teiste tegelaste ja kirjandusallikate jutt, kuid siis on enne tsitaati öeldud, kellelt või kust tsitaat pärineb.

See raamat ei ole belletristiline biograafia tavalises mõttes, kui püüdleb ometi tabama mingit sõnadega sõnastamatut tervikut. Kui on just vaja iseloomustavaid sõnu, siis on see ühe teadlase tööd ja elu populariseeriv raamat.

Hõlpsama lugemise tarbeks on siin-seal antud ka graafilist materjali. Lisas on leida raamatu mõistmiseks olulisemate terminite seletused ning isikunimede ja olulisemate terminite register, aga ka osaline loetelu kirjandusest, millele kirjutamisel toetusin.

Väljajuhatusest:

Muutunud on taust ja see on muutnud elu seletamise sõnavara kompuuterlikuks.

Sõnavara on muutunud, kuid küsimus on jäänud täpselt samaks. Mis on elu? Selle küsimuse üle on oma elu jooksul ilmutatult või varjatult juurelnud ka meie raamatu protagonist. Eksperimenteerinud hulgaliste meetoditega, otsinud lahendusi. Vaatab mulle otsa, elus pilk helepruunides silmades, võimu ja vaimu ühine elus pesa. Elus?

“Võibolla on see liiga kardinaalne küsimus, aga see on hästi defineeritud probleem – kuidas on võimalik näidata, et nii tohutu suurte energiavoogude olemasolul meile mitte kättesaadaval viisil vaakumis – et need ei või luua teistes oludes teistsuguseid elusid. Minu arvates võivad ikka küll.”

Ütleb ja hüppab üle selgitama:

“See küsimus on minu arvates kardinaalne. Miks elu seotakse üheainsa interaktsiooniga, üheainsa tuumaga – see on nii popslik.”

Paberid nõustuvad täisnurkselt vaikides, kustukumm püsib paigal, kuid ideaalselt terav pliiats prillitoosi ja käekella vahel ootab oma uut võimalust.

Loodetavasti kohtume

Tiit Kändler

Bioloogia | Geneetika | Keemia | Meditsiin | mis.uudist | News

Nobeli keemiapreemia raku nina avastamise eest

11.10.2012

Nobeli keemiapreemia võitsid 10. oktoobril USA teadlased, 1943. aastal sündinud Robert Lefkowitz ja temast tosin aastat noorem Brian Kobilka. Tänu nende headele ninadele teame nüüd täpsemalt, kuidas nina tunneb lõhna, silm näeb valgust ja keel tunneb maitset. Täpsemalt – kuidas rakud saavad teada, mis toimub nende ümbruskonnas.

Rakk on muust maailmast eraldatud oma kestaga, mis aga pole läbipaistmatu nagu Schrödingeri kassi kast. Kuidagiviisi jõuab rakkudeni teave, milline on ümbruskond. Värsked nobelistid olid need teadlased, kes oma paljude kolleegide töö teravmeelselt kokku võttes ja edasi arendades said teada, kuidas.

Raku pinnal leidub hulgaliselt valgumolekule, mis on kestast läbi nõelutud ning mis seovad endaga välismaalmast nendeni jõudvaid lõhnamolekule, maitsemolekule, hormoone võis siis muudavad oma olekut valguse footonite toimel. Kui nüüd need molekulid või footonid, millel enestel ju ei ole ei maitset, lõhna ega värvi, mis ise ei tunne hirmu ega ole unised ega erksad, haaratakse retseptorite poolt, siis vallanduvad rakus protsesside teekond, mille lõpus on õuna magushapu maitse, punane värvus ja ümmargune kuju.

Tiit Kändleri ülevaateid Nobeli preemiatest lugege täies mahus Eesti Päevalehe neljapäevastel teaduskülgedel. Siinne tekst on autorikaitse all ja selle avaldamine mujal on ebaseaduslik.

Keemia | kole.lugu | News

Van Gaughi päevalilled kahvatuvad

20.02.2011

Ettearvamatu käitumisega geniaalne kunstnik Vincent Van Gogh haaraks selle peale veelkord püstoli. Tema vere ja higiga välja töötatud ning nüüdseks kuulsaks saanud päevalilled muutuvad üha kahvatumaks. Van Gogh nägi palju vaeva, et päevalillede kroonlehtede tipud kiirgaksid erekollast valgust. Ent nüüdseks on need kahvatunud. Grenoble’is asuva Euroopa Sünkrotronkiirguse Seadme teadlased uurisid tema maale peenhäälestatud röntgenkiirtega ja said kahvatumise jälile.

Enamik maale kaotab ajapikku oma sära, olgu siis sellele sadestunud ainete või keskkonnamõjude tõttu. Kuid värvide kroomkollaste perekond, mis oli eriti populaarne 19. sajandil, on ses suhtes eriti haavatav.

Rühm Euroopa teadlasi kiiritas ultraviolettkiirgusega ajaloolistest värvituubidest, sealhulgas flaami kunstniku Rik Woutersi töötoast pärit kroomkollaseid. Seejärel saadi sünkrotronil teada, et värvis sisalduv kuuevalentne kroom Cr(VI) oli degradeerunud stabiilsemaks kolmevalentseks kroomiks Cr(III). Siis võrreldi saadud tulemusi Van Goghi maalidega ja leiti, et nende erekollaste tumedamates piirkondades olid toimunud samasugused keemilised muutused.

Eriti ohtralt esines Cr(III), kui saadaval oli baariumit või väävlit. Neid elemente leidus aga valges värvis, millega Van Gogh varje eredamaks maalis.

Kroomkollast kasutasid paljud 19. sajandi maalijad magu Paul Sezanne, John Constable, Georges Seurat ja J.M.W. Turner. Teadlased uurivad nüüd, kas kuidagi saaks pigmentide esialgse värvuse taastada.

Allikas: Scientific American/Analytical Chemistry

Keemia | lugemis.vara | News

Maailm läbi keemia

27.03.2009


Rein Vihalemm
Teadusfilosoofilisest vaatepunktist
Koostanud Ülo Kaevats
Eesti keele sihtasutus
424 lk

Kes tahab teada, mis vahe on keemial ja füüsikal, see lugegu teadusfilosoofi Rein Vihalemma raamatut. Siit leiab alkeemia põhjaliku ja üllatava käsitluse, Mendelejevi elementide tabeli loo, aga ka jutu Tartuga seotud nobelistist Wilhelm Ostwaldist. Lisaks palju muudki alates filosoofiast ja lõpetades Eesti hariduspoliitikaga ning sotsiaaldemokraatia alustega. Kuid kõige väärtuslikumad on siiski peatükid, mida lugedes saab aimu teaduse kulgemisest läbi ajaloo maailmas ja sealhulgas Eestis. Haruldane algupärand igal juhul.
teadus.ee

Keemia | lugemis.vara | News

Elemendid kaante vahel

20.03.2009


Hergi Karik
Leiutised ja avastused keemias
Kirjastus Ilo, 2009, 472 lk, kõvad kaaned
(loe edasi…)

Ajalugu | Antropoloogia | Arheoloogia | Arvutiteadus | Astronoomia | Bioloogia | Etnoloogia | Folkloristika | Füüsika | Geneetika | Geograafia | Geoloogia | Humanitaarteadus | Informaatika | Keemia | Kosmoloogia | Küberneetika | Matemaatika | Meditsiin | Meteoroloogia | nädal.mõttes | News | Ökoloogia | Paleontoloogia | Psühholoogia | Sotsiaalteadus | Tehnoloogia | Teoloogia

27.06.2008

“Otsige hoolega, kui leiate oma esimese seene või teete esimese avastuse: need kasvavad kobarates.”
George Pólya (1887 – 1985), Ungari matemaatik

Ajalugu | Antropoloogia | Arheoloogia | Arvutiteadus | Astronoomia | Bioloogia | Etnoloogia | Folkloristika | Füüsika | Geneetika | Geograafia | Geoloogia | Humanitaarteadus | Informaatika | Keemia | Kosmoloogia | Küberneetika | Matemaatika | Meditsiin | Meteoroloogia | nädal.mõttes | News | Ökoloogia | Paleontoloogia | Psühholoogia | Sotsiaalteadus | Tehnoloogia | Teoloogia

28.03.2008

“On sajandeid, mis lisaks muule väidavad end kunstides ja teaduses kõike ümber tegevat, sest nad ei oska midagi teha.”
Giacomo Leopardi (1798–1837), itaalia kirjanik

Ajalugu | Antropoloogia | Arheoloogia | Arvutiteadus | Astronoomia | Bioloogia | Etnoloogia | Folkloristika | Füüsika | Geneetika | Geograafia | Geoloogia | Humanitaarteadus | Informaatika | Keemia | Kosmoloogia | Küberneetika | Loomad | Matemaatika | Meditsiin | Meteoroloogia | News | Ökoloogia | Paleontoloogia | Psühholoogia | Sotsiaalteadus | Tehnoloogia | Teoloogia | vänge.lugu

Õllega segatud teadus

21.03.2008

Kuidas saada targaks? Seda ei tea keegi. Kuid kuidas oma tarkusest kõige edukamalt teada anda? Nüüd on see selge. Vastus peitub õlles.
Kõrgelt hinnatud teadusajakiri Oikos avaldas veebruaris artikli, millest selgub, et mida enam teadlane joob õlut, seda vähem edukas ta on. Vähe sellest – ka teadusartikli väärtus – kui palju seda tsiteeritakse, sõltub sellest, kui palju artikli autor õlut joob. Mida enam õlut, seda vähem artiklit tsiteeritakse.
Pole ime, et artikli autor on tšehh – Palacky ülikooli ornitoloog Tomaš Grim, kes tavaliselt uurib lindude, mitte teadlaste käitumist. Sedapuhku uuris siis ta oma rahvuskaaslastest ornitoloogide õllekombeid ja teadussaavutusi.

Tema artikkel on üllatanud ja ka ärritanud biolooge, kes on juhtinud tähelepanu paljudele baarides välja käidud ideedele ning kokteilipidudel tehtud avastustele. Siiski pole põhjuse ja tagajärje vahekord selge. “Võibolla uputavad väheviljakad teadlased oma kurbuse õllesse,” pakub välja Washingtoni riigiülikooli ornitoloog ja õllesõber Mike Webster.
Õllelaineid löönud artikli autor väidab, et ta ise joob mõnel ööl ka enam kui 12 õlut. Ja sellest hoolimata on ta artikkel leidnud laia vastukaja.
Allikas: Oikos, 117: 2008

Telli Teadus.ee uudiskiri