Eesti täppisteaduste tipmised täpid
Kokku on esile toodud 30 valdkonda. Iga valdkond omakorda on esitlenud õige mitmeid töid, kuid siiski saab ju sel keerulisel pinnal välja valida mõned esiletükkivad alad.
Kosmoloogia
Universumi suuremastaabiline struktuur. Väga suurtes mastaapides ei ole isoleeritud objekte, vaid ühtne suurte tühikute ja pikkade haraliste kettide ehk galaktikate superparvede võrgustik. Võrgustiku leidsid olemas-
olevaid taevakaarte uurides ja töödeldes Tartu observatooriumi teadlased Jaan Einasto, Maret Einasto, Erik Tago ja Veikko Saar. See on reaalne kuubiline struktuur küljepikkusega 360 miljonit valgusaastat (pildil). Kuidas selline struktuur tekkis, on mõistatus. Mudeleid on palju, ja lõppude lõpuks võivad kehtivad universumi varase arengu versioonid nende valguses valeks osutuda.
Mikromaailm
Neutriinode massi mõistatus. Universumi massist 70 protsenti on energia, mille päritolu pole teada. Osakestefüüsika on võimeline selle olemasolu selgitama. Arvatakse, et võti peitub neutriinos, mida on kolm liiki ning mis muunduvad üksteiseks. Õieti – neutriino massis, mis veel hiljaaegu arvati puuduvat. Keemilise ja bioloogilise füüsika instituudi osakestefüüsika töörühm eesotsas Martti Raidaliga uurib neutriinode massi sõltuvust energiast ja nende seotust kosmoloogiaga. Püütakse arvutada, kuidas sõltub neutriinode mass energiast.
Aatomite maailm
Tuumade elu. Tuumamagnetresonants (TMR) on meetod, millega saab määrata aatomituumade seisundit. See omakorda sõltub aatomi naabritest. Nõnda saab aatomi tuuma kaudu tungida aine ehituse tuumani. Keemilise ja bioloogilise füüsika instituudis seati TMR aastakümnete eest sisse Endel Lippmaa eestvõttel. Nüüd rakendavad Ago Samoson ja ta kolleegid kavalat meetodit, kus proovi pööritatakse erilises mõõtepeas kahe telje ümber üheaegselt. On ehitatud maailma kiireim pööritaja, 70 000 pööret sekundis. See võimaldab näha keerulisemate molekulide elu.
Juhumuutlik maailm
Maailm pole lineaarne. Selles valitsevad mittelineaarsed, juhumuutlikud ja mittetasakaalulised protsessid. Tallinna tehnikaülikooli mittelineaarsete protsesside analüüsi keskuses on Jüri Engelbrecht ja tema kolleegid välja töötanud meetodid, mis võimaldavad kirjeldada, kuidas naftalaik voolavas vees jaotub , kuidas käituvad finantsturud, kuidas süda oma rütmi muudab ning kuidas on tekkinud meie maastikud. Neid kõiki ühendab sõltumatus mastaabist – see tähendab, et kui väikest või suurt ajavahemikku ka ei vaadataks, protsessil on ikka sama iseloom.
Vaakumi energia
Maailm elab võlgu. Vaakum pole tühi. Sellest hüppab pidevalt välja kolossaalne hulk osakesi, et sealsamas jälle kaduda. Vaakumi nullenergia on tohutu ja seda tasakaalustavad teised väljad. Vaakumi energia võib vahel ka vabaneda, näiteks musta augu tekkimisel tähe gravitatsioonilise hävingu läbi. Tartu ülikooli füüsika instituudis töötati Vladimir Hižnjakovi juhtimisel välja teooria, mis kirjeldab sellise kiirguse omadusi.
Ülijuhtivus
Kõrge temperatuuri saladus. Mida kõrgemal temperatuuril aine ülijuhiks muutub, seda enam rakendusi see pakub. Praegu on rekordiks 164K ehk –109 oC. Selleks et seda temperatuuri veelgi tõsta, peab täpsemalt teadma ülijuhtivuse mehhanismi. Tartu ülikooli füüsika instituudis töötati Nikolai Kristoffeli juhtimisel välja magneesiumdiboriidi ülijuhtivuse mitmekanaliline mudel. Loodud teooria võimaldas leida ülijuhtivust iseloomustavad suurused, mis on eksperimendiga kooskõlas.
Matemaatika
Ruumide lähendamine. Meie elame küll kolmemõõtmelises ruumis, kuid füüsikud räägivad, et osakesed võivad elada näiteks 11-mõõtmelises ruumis. Matemaatikud aga armastavad lõpmatusi, ja seepärast tegutsevad ruumides, kus mõõtmeid on lõputult. Kuid arvutid lõpmatust ei armasta. Et oma ruumidega hakkama saada, tuleb neid siiski lõplikumõõtmeliste ruumidega lähendada. Eve Oja Tartu ülikooli puhta matemaatika instituudist on koos Norra ja Rootsi matemaatikutega tõestanud teoreemi, mis näitab, kuidas teatud liiki lõpmatumõõtmelisi ruume saab lõplikumõõtmeliste ruumidega lähendada.
Bioenergeetika
Südamelihase raku töö. Raku ainevahetusele saab jälile vaid eri teadusharude koostöös. Raku maailm on mittelineaarne ja juhumuutlik. Südamelihase rakk on eriline, see peab töötama ikka ja alati. Lihastes ja ajurakkudes toimiva energia ülekande süsteemi uue kontseptsiooni lõid Valdur Saks keemilise ja bioloogilise füüsika instituudist, Jüri Engelbrecht TTÜ küberneetika instituudist, Raivo Vilu TTÜ biotehnoloogia õppetoolist, Enn Seppet TÜ patofüsioloogia õppetoolist ja nende kolleegid. Tulemus on ainulaadne ja seletab ka paljude südamehaiguste tegelikku olemust.
Optika
Lained, mis ei lagune. Tavaliselt täidab valgus kogu ruumi. Kuid kavala korraldusega saab tekitada liitlaine, kus toruja valgushalo sees levib üksainus ere hajumatu valgusniit. Selle sadu kordi juuksekarvast peenema valguskimbu ehk Besseli kimbu ehk oma ristlõike järgi X-laineks nimetatud kimbu registreerisid kümmekonna aasta eest Tartu ülikooli füüsika instituudis Peeter Saari (pildil) ja ta kolleegid. Mõnel puhul võib sellise laialivalgumatu valguskimbu liikumist tõlgendada kui valguse kiirusest kiiremat liikumist.
Superhapete disain
Happed, mis söövad kõike. Kontsentreeritud väävelhape pole veel see kõige suurem hape. Viimasel ajal on hakatud happeid kavalate rühmade lisamisega tuhandeid, miljoneid ja miljardeid kordi kangemaks muutma. Nii näiteks võib sipelgate ja kõrvenõgeste toimeainet muuta kangemaks tervelt 50 suurusjärku. Selline sipelgas läbiks inimese silmapilkselt. Ilmar Koppel (pildil) ja tema kolleegid Tartu ülikooli keemilise füüsika instituudist on välja töötanud meetodid, kuidas teatud liiki hapete happelisust oluliselt tõsta. Selliseid happeid on vaja näiteks tõhusamate patareide ja kütuseelementide ehitamiseks.
Ainete süntees
Parema ja vasaku käe keemia. Elusloodus on ehitatud molekulidest, mis ei ole sümmeetrilised. Nii nagu parema ja vasaku käe kinnas, on ka elutähtsad molekulid kindla käelisusega ehk kiraalsusega. Looduslikud suhkrud on paremakäelised, aminohapped aga vasakukäelised. Kui näiteks arstimis on nii vasaku- kui ka paremakäeline toimeaine, siis läheb pool rahast lihtsalt kaduma või teeb hoopis halba. Seepärast on oluline osata luua toimeaineid, mis oleksid teada-tuntud käelisusega. Margus Lopp Tallinna tehnikaülikooli keemiainstituudist ja ta kolleegid on välja töötanud meetodid, millega saab lihtsalt ja kiirelt sünteesida näiteks kindla käelisusega sidrunhapet.
