Hantu Galaksi, Sihir Kuantum, dan Protein yang Memprogram Ulang Otak Anda

Penghargaan astrofisika tahun ini jatuh ke tangan tiga 'arkeolog galaksi' yang dengan susah payah merekonstruksi masa pertumbuhan Bima Sakti yang penuh gejolak. Terobosan mereka adalah menunjukkan bahwa galaksi rumah kita tidak terbentuk dalam isolasi yang sunyi, melainkan tumbuh dengan 'memakan' galaksi satelit yang lebih kecil selama miliaran tahun, meninggalkan rekaman fosil tabrakan purba yang sangat luas .

Dengan menggunakan pengukuran presisi tinggi terhadap posisi, gerakan, dan sidik jari kimia dari jutaan bintang—sebagian besar berasal dari satelit Gaia milik Badan Antariksa Eropa (ESA)—tim ini berhasil mengidentifikasi aliran bintang (stellar streams) yang berbeda. Aliran-aliran ini adalah sisa-sisa galaksi katai yang memanjang dan perlahan-lahan hancur akibat tarikan gravitasi Bima Sakti . Dengan melacak aliran bintang ini di angkasa, mereka berhasil memetakan sebaran materi gelap di galaksi, menggunakan aliran tersebut sebagai wahana gravitasi yang sensitif . Karya ini telah mengubah aliran bintang menjadi alat untuk menimbang dan memetakan halo materi gelap tak kasat mata yang menyelimuti galaksi kita .

Menurut pengumuman resmi, para pemenang mewakili sembilan kebangsaan yang berbeda dari tiga benua . Kebangsaan spesifik yang disebutkan dalam materi ruang pers meliputi Belokurov (Inggris), Helmi (Belanda), dan Ibata (Prancis) .

Nanosains: Sihir dari Sedikit Putaran

Pemenang: Eva Y. Andrei (Rutgers University, AS), Pablo Jarillo-Herrero (MIT, AS), Allan H. MacDonald (University of Texas at Austin, AS) .

Kutipan Penghargaan: "atas kerja fundamental yang membangun bidang twistronics" .

Di dunia nano, hadiah tahun ini mengakui sebuah penemuan yang nyaris terdengar seperti alkimia. Ketiga fisikawan ini menunjukkan bahwa menumpuk dua lembar karbon setipis atom (graphene) dan memutar salah satunya pada "sudut ajaib" tertentu sekitar 1,1 derajat menghasilkan perilaku elektronik luar biasa yang tidak ada pada lapisan individu .

Allan MacDonald pada tahun 2011 secara teoritis memprediksi bahwa memilin bilayer graphene pada sudut yang sangat presisi ini akan meratakan lanskap energi elektron, menciptakan taman bermain untuk fenomena kuantum yang eksotis . Pablo Jarillo-Herrero dan timnya kemudian mendemonstrasikan hal ini secara eksperimental pada tahun 2018, mengamati bahwa material tersebut dapat disetel antara bertindak sebagai isolator dan superkonduktor—menghantarkan listrik tanpa hambatan—hanya dengan mengubah kerapatan elektron . Eva Andrei menyediakan kerja dasar mikroskopi penerowongan payaran (scanning-tunneling microscopy) yang secara langsung memvisualisasikan bagaimana sifat elektronik ini muncul dari lanskap atom yang terpilin .

Bidang yang kini dikenal sebagai twistronics ini telah membuka paradigma baru untuk rekayasa material. Alih-alih bergantung pada perubahan komposisi kimia, para ilmuwan kini dapat memaksa material masuk ke keadaan kuantum baru dengan mengendalikan putaran geometris, membuka jalan menuju superkonduktor yang lebih tangguh dan perangkat elektronik baru .

Neurosains: Menulis Ulang Aturan Memori

Pemenang: Christine Holt (University of Cambridge, Inggris), Kelsey C. Martin (Simons Foundation, AS), Erin Schuman (Max Planck Institute for Brain Research, Jerman / UCL, Inggris), Oswald Steward (University of California, Irvine, AS) .

Kutipan Penghargaan: "atas penemuan translasi protein lokal di neuron dan penetapan pentingnya untuk perkembangan dan plastisitas otak" .

Penghargaan neurosains kali ini membalikkan asumsi biologis klasik. Selama beberapa dekade, dogma yang berlaku menyatakan bahwa neuron memproduksi semua proteinnya di badan sel pusat dan kemudian mengirimkannya ke sinapsis yang letaknya jauh di ujung sel yang membutuhkannya . Kuartet ilmuwan ini membuktikan bahwa neuron memiliki sistem yang jauh lebih elegan: mereka memproduksi secara lokal protein spesifik yang dibutuhkan untuk fungsi sinaptik tepat di sinapsis itu sendiri .

Penemuan ini fundamental untuk memahami proses belajar dan memori. Ketika sebuah sinapsis distimulasi, sintesis protein lokal yang cepat memungkinkan koneksi individu tersebut untuk menguat atau melemah tanpa harus menunggu perintah dari inti sel yang jauh, menyediakan basis molekuler untuk plastisitas otak . Kerja Holt, Martin, Schuman, dan Steward secara kolektif mendemonstrasikan bahwa ribosom, mesin seluler yang membangun protein, ditempatkan di dendrit dan akson, dan bahwa sintesis lokal ini sangat penting bagi otak yang sedang berkembang untuk memasang kabel dengan benar dan bagi otak dewasa untuk beradaptasi dengan pengalaman baru .

Masing-masing dari tiga Kavli Prize ini menghormati karya yang mengubah paradigma fundamental—bagaimana galaksi dibangun, bagaimana material dapat dikendalikan, dan bagaimana otak mengingat. Para pemenang tahun 2026 ini akan menerima hadiah $1 juta mereka di sebuah upacara di Oslo pada bulan September, yang akan dipimpin oleh Keluarga Kerajaan Norwegia .