Bereken hoe snel Quicksilver beweegt in X-Men Apocalypse


Hoe snel is het X-Men-personage Quicksilver, ook bekend als Peter Maximoff (en zoon van Magneto)? Dit zou een populair gespreksonderwerp zijn bij de stripboekbalk – als er een balk met stripboeken bestond. Het bestaat zo, ik moet gaan.

We kunnen deze vraag met klem beantwoorden, te beginnen met een scène uit de film van 2016 X-Men: Apocalyps. Daarin arriveert Quicksilver bij Xavier's School for Gifted Youngsters (het herenhuis X-Men). Juist als hij daar aankomt, realiseert hij zich dat hij bezig is met opblazen. Dat betekent dat het aan Peter is om iedereen te redden. Hij maakt meerdere reizen in en uit het landhuis om de studenten in veiligheid te brengen. En dit is waar ik zijn snelheid zal inschatten.

Preemptieve opmerking. Ja, ik weet dat het gewoon een film is. Ja, ik weet dat het niet echt is. Kan me niet schelen. Dit is hoe ik mijn waardering voor superheldenfilms laat zien, door de bewegingen van de natuurkunde te verwijderen. Dat is precies wat ik doe.

Snelheid berekenen

Stel dat ik over de binnenplaats ren, een boom aanraak en dan terugkom naar waar ik begon. Als ik weet hoe lang dit duurt en de totale afstand, kan ik de gemiddelde snelheid als berekenen:

Rhett Allain

Dat lijkt eenvoudig, maar ik moet erop wijzen dat dit de gemiddelde snelheid is. Dat is wat je krijgt als je de afgelegde afstand (Δs) deelt door de tijd die het kost (Δt). Verwar dit niet met de gemiddelde snelheid. Normaal, wanneer we gemiddelde snelheid zeggen, hebben we het over de vectorsnelheid. Dit hangt af van de begin- en eindpositie van de beweging. Als ik naar de boom en terug loop, zou mijn gemiddelde snelheid de nulvector zijn.

Nu moet ik gewoon de afstand, de tijd en de giek schatten – ik heb de gemiddelde Quicksilver-snelheid. Dat klinkt natuurlijk eenvoudig, maar er zijn enkele problemen. Ik moet een paar dingen schatten. Zoals:

  • De totale tijd die Quicksilver nodig heeft om al deze mensen te redden.
  • Het aantal ritten dat hij in en uit de X-Men Mansion maakt.
  • Het percentage van de tijd dat hij rent versus de tijd die hij besteedt aan het maken van dwaze gebaren en het spelen met spullen.

Laten we beginnen met de eenvoudigste schatting-de tijd. Quicksilver lijkt (op de een of andere manier) de explosie goed op te merken wanneer deze in het landhuis begint. Ik heb geen idee hoe hij weet dat het explodeerde. Hij kan het onmogelijk horen, want het geluid zou meegaan met de schokgolf. Hij kan de explosie ook niet zien omdat hij in het landhuis is. Oh nou ja. Ik denk dat het er niet toe doet. Maar toch – de totale tijd moet de tijd zijn die nodig is voor de schokgolf van de explosie om uit te breiden naar de buitenwerf. Dat is hoeveel tijd Quicksilver heeft om iedereen eruit te halen.

Dus hoe snel is een explosie? Natuurlijk is dit geen gewone explosie. Het is op de een of andere manier verbonden met zijn aartsvijand, Apocalyps – het is niet een of ander conventioneel op chemicaliën gebaseerd explosief. Maar toch, dat is een goede plek om te beginnen. De snelheid van een expanderende schokgolf wordt de detonatiesnelheid genoemd. Gelukkig heeft Wikipedia een tabel met detonatiesnelheden.

De langzaamste detonatiesnelheid is van ammoniumnitraat met een snelheid van 2700 m / s en de hoogste (DDF) is ongeveer 10.000 m / s. Om dit snelheidsbereik mogelijk te maken, ga ik een detonatiesnelheid van 6000 +/- 3000 meter per seconde gebruiken. De "+/-" betekent "plus of minus", om het bereik van onzekerheid weer te geven. Ik ga dit gebruiken voor al mijn schattingen.

Nu heb ik de ontploffingsafstand nodig. Laat me dit noemen dY (voor afstand tot de tuin). Ik heb geen idee waar dit landhuis is, dus ik ga gewoon raden dat de afstand 100 +/- 50 meter is. Voor alle duidelijkheid, met deze notatie betekent dit dat de echte yard-afstand ergens tussen 50 meter en 150 meter ligt. Ik kan deze twee schattingen samenvoegen om de totale tijd te besparen.

Rhett Allain

Ik ga er nog geen waarden in stoppen. Ik zal dat aan het einde doen. Maar het volgende dat ik moet schatten is het totale aantal ritten dat Quicksilver in en uit het landhuis maakt. Dit is niet zo moeilijk, want je kunt gewoon naar de clip kijken en het aantal keren tellen dat hij iemand grijpt (soms grijpt hij twee mensen). Met mijn vingers en tenen tel ik 21 ritten. Ik noem deze variabele N en laat deze gelijk zijn aan 21 +/- 1 (in het geval dat ik er een heb toegevoegd of een gemist).

Nu ik het aantal ritten, de reisafstand (naar de werf) en de totale tijd heb, heb ik zo ongeveer alles wat ik nodig heb. Ik kan de totale explosietijd door het aantal verplaatsingen verdelen om de tijd voor één reis te krijgen. Het enige probleem is dat dit niet helemaal werkt. Quicksilver moet zich gedragen als een kind en stoppen en spelen met dingen terwijl mensen worden gered. Ik kan niet echt inschatten hoeveel tijd hij verspilt sinds de film in slow motion speelt. In plaats daarvan ga ik het percentage van de totale tijd verspild schatten. Laten we dit P noemenw (percentage verspild) met een waarde van 10 +/- 10 procent. Dat betekent dat de tijd voor een reis naar en uit het landhuis kan worden berekend als:

Rhett Allain

Nu voor de laatste uitdrukking. Dit is waar je op hebt gewacht. Dit is de uitdrukking voor de snelheid van Quicksilver.

Rhett Allain

Dat is een mooie vergelijking. Ik vind het leuk. Let hier iets op? De yard-afstand doet er niet toe (deze annuleert). Omdat zowel de totale tijd als de totale afstand afhangen van deze yard-afstand, neemt deze niet weg in de gemiddelde snelheid. Zien – we schatten dat voor niets.

Maar hier komt het beste deel. Nu ik zowel schattingen als onzekerheden heb voor de schattingen, kan ik een waarde krijgen voor de Quicksilver-snelheid MET ONZEKERHEID. Ja, ik kan een bereik krijgen voor zijn snelheden. Het gaat geweldig worden. Dus, hoe bereken je de snelheid wanneer de hoeveelheden onzekerheden hebben? Dit is de nachtmerrie van je inleidende cursus fysica van fysica. Maar wacht. Ik ga het eenvoudig maken. Ik zal de "crank three times" -methode gebruiken voor het berekenen van onzekerheden. Dit is hoe het werkt.

  • Bereken de snelheid. Negeer alle onzekerheden.
  • Bereken de minimum snelheid. Gebruik de waarden die de laagst mogelijke snelheid geven. Merk op dat als je door de tijd deelt, je de grootst mogelijke tijd zou gebruiken om de kleinst mogelijke snelheid te krijgen.
  • Bereken de maximumsnelheid. Dit is net als de minimum snelheid, behalve dat dit het maximum is.

Voor het definitieve antwoord zal ik de gewone snelheid rapporteren en de onzekerheid in deze snelheid is het gemiddelde van de afwijking van de maximum- en minimumwaarden. Dat is het. Laten we het doen. Natuurlijk ga ik dit opschrijven als een pythonscript, zowel omdat het gemakkelijker is en omdat dat betekent dat je de waarden kunt veranderen als je wilt (ik weet dat je dingen wilt veranderen).

Oké, gewoon voor de duidelijkheid. Dat geeft Quicksilver een snelheid van 280 +/- 188 kilometer per seconde (of, als je erop staat te denken in mijlen per seconde, 174 +/- 117 mps). Ja, dat is veel sneller dan de snelheid van het geluid, maar veel langzamer dan de snelheid van het licht. Dat is ongeveer het juiste bereik van snelheden. Maar wacht. Er zijn nog te veel vragen onbeantwoord gebleven. Hier zijn enkele huiswerkvragen.

Huiswerk

  • Schat de versnelling van Quicksilver als hij op snelheid komt en dan stopt. Vind de waarde van deze versnelling in eenheden van "g's" waarbij 1 g = 9,8 m / s2.
  • Op een gegeven moment gooit Quicksilver een aantal mensen uit het raam. Hoe snel zouden ze moeten worden gegooid en in welke hoek?
  • Schat de versnelling van de mensen uit het raam gegooid als ze botsen met de gordijnen (die ze vangen).
  • Wat zijn een andere berekende snelheid van Quicksilver uit andere scènes? Hint: Ik weet dat dit daar is sinds ik het heb geschreven, maar je moet ernaar zoeken. Oh, hoe zit het met Flash? Hoe snel is hij?
  • Aan het begin van de scène eet Quicksilver een twinkie op. Hoeveel twinkies zou hij moeten eten om voldoende energie te krijgen om al deze mensen te redden?
  • Hoe zit het met luchtweerstand? Schat de luchtweerstand op een mens die zo snel loopt.
  • Hij laat ook in het begin de twinkie gaan. Het lijkt erop dat het gewoon in de lucht zweeft, maar dat doet het niet. Nee, het valt maar de dingen draaien in super slow motion. Gebruik dit om de slow motion-snelheid van de film te schatten.
  • Schat de coëfficiënt van statische wrijving tussen Quicksilver en de grond om te lopen zoals hij doet.

Nog een laatste punt. Ik denk niet dat Quicksilver snel werkt. In plaats daarvan denk ik dat hij de mogelijkheid heeft om de tijd te beheersen. Hij kan de tijd om hem heen vertragen, zodat het lijkt alsof hij hard aan het rennen is. Dat betekent dat hij geen superhoge versnellingen of wrijvingscoëfficiënten en zo hoeft te hebben. Maar wat maakt het uit hoe hij werkt. Hij is nog steeds een superheld.


Meer Great WIRED Stories

Natuurkundigen hebben net een 35-jarige mysterie verborgen in de atoomkernen opgelost


Hier is een mysterieuze waarheid die wetenschappers sinds 1983 hebben gekend: protonen en neutronen werken anders wanneer ze zich in een atoom bevinden, versus vrij door de ruimte zweven. In het bijzonder vertragen de subatomaire deeltjes waaruit die protonen en neutronen bestaan, quarks genoemd, enorm wanneer ze zich beperken tot een kern in een atoom.

Natuurkundigen hielden echt niet van dit, omdat neutronen neutronen zijn, of ze nu in een atoom zitten of niet. En protonen zijn protonen. Zowel protonen als neutronen (die samen de klasse vormen van deeltjes die "nucleonen" worden genoemd) bestaan ​​uit drie kleinere deeltjes, quarks genaamd, die samen worden gebonden door de sterke kracht.

"Wanneer je quarks in een kern plaatst, gaan ze langzamer bewegen, en dat is heel raar", zei co-auteur Or Hen, een fysicus aan het Massachusetts Institute of Technology. Dat is vreemd, omdat de krachtige interacties tussen quarks voornamelijk hun snelheid bepalen, terwijl krachten die de kern binden (en ook op quarks in de kern werken) heel zwak moeten zijn, voegde Hen eraan toe.

En er is geen andere bekende kracht die het gedrag van quarks in een kern zo intensief zou moeten aanpassen. Toch blijft het effect behouden: deeltjesfysici noemen dit het EMC-effect, genoemd naar de Europese Muon-samenwerking, de groep die het ontdekte. En tot voor kort wisten wetenschappers niet wat de oorzaak was. [The Biggest Unsolved Mysteries in Physics]

Twee deeltjes in een kern worden meestal samengetrokken door een kracht van ongeveer 8 miljoen elektronvolt (8 MeV), een maat voor energie in deeltjes. Quarks in een proton of neutron worden samengebonden door ongeveer 1.000 MeV. Het is dus niet logisch dat de relatief milde interacties van de kern een dramatische invloed hebben op de krachtige interacties binnen quarks, vertelde Hen aan Live Science.

"Wat is acht naast 1.000?" hij zei.

Maar het EMC-effect lijkt niet op een zachte duw van een externe kracht. Hoewel het varieert van het ene soort nucleus tot het volgende, "Het is niet als een half procent. Het effect springt eruit als je creatief genoeg bent om een ​​experiment te ontwerpen om ernaar te zoeken", zei Hen.

Afhankelijk van de betrokken kern kan de schijnbare grootte van de nucleonen (die een functie is van hun snelheid) met 10 tot 20 procent veranderen. In een gouden kern zijn protonen en neutronen bijvoorbeeld 20 procent kleiner dan wanneer ze vrij zweven.

Theoretici kwamen met veel verschillende modellen om uit te leggen wat hier gebeurde, zei Hen.

"Een vriend van me maakte grapjes dat EMC stond voor 'Everybody's Model is cool' omdat elk model leek dat het het kon verklaren, 'zei hij.

Maar in de loop van de tijd deden fysici meer experimenten, testten die verschillende modellen en viel de een na de ander weg.

"Niemand kon alle gegevens uitleggen, en we bleven achter met een grote puzzel. We hebben nu veel gegevens, metingen van hoe de quarks zich in allerlei verschillende kernen bewegen en we konden niet uitleggen wat er aan de hand was. ," hij zei.

In plaats van te proberen de puzzel in één keer uit te leggen, besloten Hen en zijn collega's naar een juist geval van neutronen- en protoneninteractie te kijken.

Onder de meeste omstandigheden overlappen protonen en neutronen in een kern elkaar niet, maar respecteren ze elkaars grenzen – ook al zijn het eigenlijk gewoon systemen van gebonden quarks. Maar soms raken nucleonen met elkaar verbonden binnen de bestaande kern en beginnen ze kortstondig fysiek met elkaar te overlappen, waardoor ze worden wat wetenschappers 'gecorreleerde paren' noemen. Op elk moment overlapt ongeveer 20 procent van nucleonen in een kern op deze manier.

Wanneer dat gebeurt, stroomt er een enorme hoeveelheid energie tussen de quarks, waardoor hun gebonden structuur en gedrag fundamenteel veranderen – een fenomeen veroorzaakt door de sterke kracht. In een artikel dat op 20 februari in het tijdschrift Nature werd gepubliceerd, voerden de onderzoekers aan dat deze energiestroom precies het EMC-effect verklaart. [The Standard Model of Particle Physics]

Het team bombardeerde veel verschillende soorten kernen met elektronen en vond een directe relatie tussen deze nucleonparen en het EMC-effect.

Hun gegevens suggereren sterk, zei Hen, dat de quarks in de meeste nucleonen helemaal niet veranderen wanneer ze een kern binnengaan. Maar die paar die betrokken zijn bij nucleonparen veranderen hun gedrag zo dramatisch dat ze de gemiddelde resultaten in elk experiment scheeftrekken. Dat veel quarks die in zo'n kleine ruimte zijn verpakt, sommige dramatische sterke krachteffecten veroorzaken. Het EMC-effect is het resultaat van slechts een minderheid van anomalieën, in plaats van een verandering in het gedrag van alle protonen en neutronen.

Uit de gegevens heeft het team een ​​wiskundige functie afgeleid die nauwkeurig beschrijft hoe het EMC-effect zich van de ene kern naar de volgende gedraagt.

"Ze [the authors of the paper] een voorspelling gedaan en hun voorspelling min of meer bevestigd, "zei Gerald Feldman, een natuurkundige aan de George Washington University die een begeleidend News & Views-artikel schreef in dezelfde uitgave van Nature, maar niet betrokken was bij het onderzoek.

Dat is een sterk bewijs dat dit paareffect het echte antwoord is op het EMC-mysterie, vertelde Feldman aan Live Science.

Na 35 jaar lijken deeltjesfysici dit probleem te hebben opgelost met te veel niet-goede oplossingen. Hen zei dat hij en zijn collega's al vervolg-experimenten gepland hebben om het onderwerp nog dieper te onderzoeken, en nieuwe onbekende waarheden te onthullen over het gedrag van gepaarde-up nucleons in atomen.

Oorspronkelijk gepubliceerd op Live Science.

Gestolen mummie voeten, armen en meer gevonden in luidsprekers op Cairo Airport


Gestolen mummie voeten, armen en meer gevonden in luidsprekers op Cairo Airport

Een röntgenscanner detecteerde de mummiedelen in een paar luidsprekers.

Krediet: Egyptisch ministerie van oudheden

Een poging om Egyptische mummiedelen illegaal te vervoeren werd onlangs op Cairo International Airport gedwarsboomd.

Luchthaven röntgenscanners ontdekten dat mummie verborgen bleef in een pakket op weg naar België, meldde het Egyptische Ministerie van Oudheden gisteren (24 februari) op ​​Facebook.

De teruggewonnen resten – een deel van de romp, een arm, een deel van een linkerhand, twee benen en twee voeten – kwamen van twee mummies en werden verborgen in een paar stereoluidsprekers, volgens de bediening. [Reclaimed History: 9 Repatriated Egyptian Antiquities]

Nadat luchthavenbeambten de verborgen lichaamsdelen hadden ontdekt en geconfisqueerd, onderzochten archeologen de overblijfselen en bevestigden dat ze uit oude mummies kwamen. De mummiedelen werden vervolgens naar het Museum of Antiquities in Cairo gebracht voor restauratie, meldde het ministerie.

Alle oudheden die hun oorsprong in Egypte hebben, worden volgens de Egyptische wet inzake de bescherming van oudheden beschouwd als het eigendom van de staat. Deze wet werd in 1983 ingevoerd. Op enkele uitzonderingen na verbiedt de wet het privébezit van objecten met een historische of archeologische waarde, waaronder resten van mensen en dieren.

Mama blijft hersteld tijdens een smokkelpoging op Cairo International Airport kwam van twee lichamen.

Mama blijft hersteld tijdens een smokkelpoging op Cairo International Airport kwam van twee lichamen.

Krediet: Egyptisch ministerie van oudheden

Het inruilen van Egyptische oudheden is ten strengste verboden en het verwijderen van voorwerpen uit het land zonder de uitdrukkelijke toestemming van antiquiteiten, houdt een boete en een gevangenisstraf van maximaal twee jaar in. Om deze wet te handhaven, is een speciale archeologische eenheid – het team dat de recent ontdekte mummiedelen identificeerde – werkzaam op de luchthaven van Cairo, meldde het ministerie.

Ondanks deze voorzorgsmaatregelen blijft de handel in gestolen artefacten bestaan. In 2016 werden objecten met een waarde van naar schatting $ 50 miljoen illegaal van Egypte naar de VS verscheept. Dit vertegenwoordigt de hoogste jaarlijkse waarde van verhandelde Egyptische artefacten in 20 jaar, meldde Live Science eerder.

In feite is het plunderen van archeologische vindplaatsen in Egypte dramatisch geëscaleerd sinds 2011, toen politieke onrust en economische instabiliteit het land op zijn kop zette, meldden experts in 2016 in het tijdschrift Antiquity.

Onderzoek van satellietbeelden van meer dan 1.000 sites in Egypte daterend van 2002 tot 2013 toonde aan dat plundering op veel locaties plaatsvond. Onderzoekers vonden dat plunderingen verdubbelden tussen 2009 en 2010, de jaren voorafgaand aan de onrust in 2011, en vervolgens opnieuw verdubbeld tussen 2011 en 2013, volgens de studie van de Oudheid uit 2016.

Oorspronkelijk gepubliceerd op Live Science.

Uw weer-tweets tonen uw klimaatverwaarlozing


Elke keer iemand in een machtspositie (bijvoorbeeld) zegt dat een koudegolf in de winter bewijst dat klimaatverandering geen ding is, een plichtsgetrouw refrein antwoordt met een bekend refrein: het weer is geen klimaat. Weer gebeurt op de schaal van dagen of weken, over een afstand die relevant is voor steden of staten. Klimaat gebeurt gedurende tientallen jaren, zelfs eeuwen, voor een hele planeet.

Het probleem is, raad eens op welke tijdschaal en op schaal van mensen mensen leven?

De vraag wat de mens de klimaatverandering kan laten begrijpen is letterlijk een existentiële. Het wordt gecompliceerd door de zielig korte levensduur van mensen en hun aandachtsspanne, ruwweg verwant aan die van een kat in een QA-laboratorium met laseraanwijzer. Hoe kan iemand verwachten dat mensen de planetaire, millenniumomvattende implicaties van hun half onthouden acties begrijpen? Er is slecht nieuws op dat front, en zoals gebruikelijk is bij slecht nieuws, komt het van Twitter.

De grafieken links tonen temperatuurafwijkingen – meer koude weken bovenaan, meer warme weken op de bodem. En aan de rechterkant, het aantal tweets in het algemeen, in verval na jarenlange blootstelling aan die anomalieën.

Moore et al./PNAS

Uit een database van 2,18 miljard tweets die door 12,8 miljoen mensen op het vasteland van de VS werd verzonden – ontdaan van alle identificerende informatie behalve datum en locatie – isoleerde een team van klimaatonderzoekers degenen die het over het weer hadden. Ze zochten met name naar tweets die vertelden of het warm of koud was. En toen vergeleken ze het volume van die tweets met de 'referentietemperatuur' voor het land waar ze vandaan kwamen; dat wil zeggen, ze keken naar historische gegevens om te zien of die provincie in de loop van de tijd een ongewoon aantal warme of koude dagen zag.

In één opzicht ontdekten de onderzoekers wat je zou kunnen intuïteren. Mensen klagen over het weer als het slecht weer is. Maar dan stoppen ze nieuwsgierig. Wat vroeger extreem leek, lijkt normaal te lijken. "Als je een recente geschiedenis hebt waarin je abnormaal warme of koudere temperaturen hebt, vermindert dat de kans dat je twittert over het weer," zegt Fran Moore, een milieudeskundige bij UC Davis en hoofdauteur van een paper hierover in de huidige Proceedings van de National Academy of Sciences.

Het is echter niet zo dat mensen wennen aan dat nieuwe normaal. Ze worden er gewoon blind voor. Moore en haar collega's hadden het niet-weather tweets vanuit hun Twitter-corpus via twee verschillende geautomatiseerde systemen voor sentimentanalyse, het Valence Aware-woordenboek voor achtergrondbesef (VADER) en het veel minder cool-ly geïnitialiseerde linguïstische onderzoek en Word Count. Sentimentanalyse is nog steeds een gebied waar slimme mensen het oneens kunnen zijn over de vraag of het werkt, maar toch lieten beide analyses van de emotionele inhoud van deze tweetstreams hetzelfde zien. "Mensen stoppen met tweeten over deze ongebruikelijke temperaturen," zegt Moore, "maar zo goed als we kunnen zien, maken de temperaturen ze nog steeds een beetje ellendig." Ja, ellendig zelfs voor Twitter.

Het is ongeveer een eeuw geleden dat mensen serieuze broeikasgassen in de atmosfeer pompten. Klimaatonderzoekers vertrouwen op millennia-oude gegevens zoals boomringen en ijskernen om verandering te tonen. Maar, zegt Moore, het duurt amper vijf jaar voordat mensen vergeten wat normaal was. De cartoonist Randall Munroe had het goed in 2013 XKCD strip: "Wat normaal was, voelt nu te koud." En dat maakt wetenschappers als Moore ongerust, omdat het zou kunnen betekenen dat mensen in feite geheugenverlies krijgen als het gaat om klimaatverandering. De variatie is te subtiel om op te merken of er iets aan te doen – totdat het niet is, wanneer het te laat is. Wat nu aantoonbaar is.

In grote lijnen wordt dit idee "verschuivend baselinesyndroom" genoemd. Zoals veel gebeurt als het gaat om ecologische rampen, merkten de oceaanonderzoekers dit eerst op. Terwijl de commerciële visserij uit elkaar valt, wordt wat een "grote vangst" is naar beneden gedefinieerd, zoals de zeebioloog Daniel Pauly schreef in 1995. Aangezien het algehele klimaat de kwaliteit van niet-stationariteit aanneemt – waarbij prestaties uit het verleden niet langer toekomstige gebeurtenissen voorspellen – geheugen wordt korter en korter. Het is niet historisch, noch generatief, en zelfs niet zo oud als de kindertijd; alles wat we overhouden is nu.

Of misschien niet. Geen paniek. "Het is een belangrijke bevinding om te zien wat zij noemen de opmerkelijkheid, de merkbaarheid, van deze ongewone weersomstandigheden lijkt na verloop van tijd te dalen," zegt Peter Howe, een geograaf aan de Utah State University die onderzoek doet naar het begrip van mensen over het klimaat. "Het effect dat ze vinden is echt. Wat het oplevert, zijn enkele interessante vragen over hoe dat zich verhoudt tot percepties en meningen. "In het eigen werk van Howe, dat gebruikmaakt van enquêtegegevens in tegenstelling tot de slimme opportuniteit van sociale media, hebben mensen in 89 verschillende landen kunnen zien wanneer de algemene temperaturen gingen omhoog.

Sterker nog, het weer veranderde de gedachten van mensen over klimaatverandering niet zozeer als andersom. Mensen die begrepen dat menselijke activiteiten de planeet opwarmden, hadden meer kans om weersomstandigheden waar te nemen als gerelateerd aan klimaatverandering. Degenen die dat niet deden, deden dat niet. En de mening van mensen over klimaatverandering correleert met niets zo hoog als hun politieke voorkeur. "Ons reeds bestaande geloof over het probleem, gedreven door politieke factoren en andere dingen, geeft vorm aan wat we denken dat we hebben meegemaakt," zegt Howe.

Maar zelfs die basislijn verschuift. Gegevens uit enquêtes van het Yale-programma over klimaatverandering tonen een duidelijke verandering in de afgelopen vijf jaar. Sinds 2013 is het aantal Amerikanen dat zich zorgen maakt over klimaatverandering met 16 procentpunten gestegen tot bijna 70 procent in het algemeen. Mensen die denken dat het door mensen veroorzaakt is, zijn gestegen van 15 naar 62 procent. Die trends houden de enquête en ook de politieke voorkeuren in stand. Dus, zeker, 95 procent van de zelfbenoemde liberale democraten zijn "erg" of "enigszins bezorgd" over het broeikaseffect. Maar dat geldt ook voor 32 procent van de conservatieve republikeinen, tegenover slechts vijf procent vijf jaar geleden.

De vijfjaarlijkse nationale klimaatbeoordeling en de wereldwijde dreigingsevaluatie van de National Intelligence Community benadrukten de huidige, voortdurende gevaren van door de mens veroorzaakte klimaatverandering, van extreem weer tot sterfgevallen door hitte- en ziekte-uitbraken tot ontheemden. Meer dan een vijfde van alle in de VS geplukte maïs is genetisch gemodificeerd om droogte-tolerant te zijn, wat suggereert dat ongeacht wat boeren denken over klimaatverandering, zij weten dat het klimaat aan het veranderen is. Zelfs petrochemische bedrijven erkennen voor de rechtbank dat de klimaatverandering reëel, gevaarlijk en door de mens veroorzaakt is (terwijl ze doorgaan met pompen uit de grond en de chemicaliën die deze veroorzaken veroorzaken), aantoonbaar hun fiduciaire plicht, alhoewel het genocidaal is ).

Ondanks de mnemonische frametraining die wordt gesuggereerd door het twitteronderzoek van Moore, is het grootste deel van het land aan boord om iets gedaan te krijgen over klimaatverandering, of het nu een Green New Deal is of een andere aanval op het probleem. Als een klimaat wetenschapper (zelf iets van een scepticus) waargenomen aan Andrew Revkin in National Geographic, het laatste bastion van ongeloof is het Witte Huis – dat is, laten we eerlijk zijn, een geweldig bastion.

De volgende stap is dan om erachter te komen waarom mensen geloven dat mensen het klimaat veranderen, zelfs als hun eigen basislijn verschuift. "We proberen niet te zeggen dat dit resultaat betekent dat niemand in klimaatverandering gaat geloven, omdat de eigen ervaringen van het weer niet het dominante stuk informatie zijn dat ze gebruiken", zegt Moore. "Wat je zou kunnen zeggen is dat je niet kunt verwachten dat de ervaring van mensen met alleen het weer hen passief gaat overtuigen." Dus nu gaat ze proberen te achterhalen of andere gebeurtenissen dan temperatuurverandering meer impact kunnen hebben – bosbranden, orkanen of overstromingen aan de kust. Het weer is absoluut geen klimaat, maar extreem het weer kan sommige geesten nog steeds veranderen.


Meer Great WIRED Stories

Mislukte Venus-probe uit de jaren 1970 kan dit jaar crashen naar de aarde


Hier is nog een waarschuwing over binnenkomende ruimte hardware – maar deze sage heeft een interplanetaire verbinding.

Ten eerste moeten we de ruimtegeschiedenis terugbrengen tot de vroege jaren zeventig, net na het hoogtepunt van de ruimtewedloop tussen de Sovjet-Unie en de Verenigde Staten in de Koude Oorlog.

De Sovjet-Unie lanceerde op 31 maart 1972 de Cosmos 482 Venus-sonde. Maar het ruimtevaartuig verpestte zijn door raketten aangedreven ontsnapping naar die door wolken omgeven wereld en raakte verstrikt in een baan om de aarde. [The 10 Weirdest Facts About Venus]

Een groot deel van dat mislukte handwerk bevindt zich vandaag nog in een baan om de ruimtevlucht – maar het zal binnenkort komen, misschien al in dit jaar, zeiden experts.

Het afdalingsvoertuig van het ruimteschip Venera 8 (links) en het bovenliggende ruimteschip zijn te zien in een Russisch museum.

Het afdalingsvoertuig van het ruimteschip Venera 8 (links) en het bovenliggende ruimteschip zijn te zien in een Russisch museum.

Credit: Copyright Alamy

Cosmos 482 was een zustersonde voor Venera 8, die in juli 1972 het tweede vaartuig werd om succesvol op het oppervlak van Venus te landen, zei Don Mitchell, die de Sovjet-ruimtegeschiedenis bestudeert en grote belangstelling heeft voor de Venus-verkenningsmissies van dat land.

Venera 8 bracht gedurende 50 minuten en 11 seconden gegevens door van het oppervlak van Venus, waarna ze bezwijken onder de barre, loodsmeltende omstandigheden.

Maar Cosmos 482 raakte vast in een baan om de aarde, Mitchell vertelde Space.com. Sommige hardware van die mislukte vlucht – een zwaar frame van tanks en apparatuur die werd overboord gegooid – viel in een vrij korte tijd in de atmosfeer van de aarde. Maar sommige bleven omhoog.

Venera 8 omvat een ruimtevaartuig "bus" en een landersonde. De lander was een bolvormig drukvat van hetzelfde ontwerp als de Venera 7-sonde van de Sovjet-Unie.

Venera 7 werd gelanceerd in augustus 1970 en maakte de allereerste succesvolle landing op Venus op 15 december van dat jaar. Het stuurde waardevolle gegevens terug naar de aarde vanaf het oppervlak, al was het maar voor een paar korte minuten.

Nog steeds op drift rond de aarde en elke 112 minuten een ronde maken, is de eigenzinnige Cosmos 482 Venus-invoercapsule, een contraption gebouwd om de hitte van duiken in de dikke atmosfeer van die door de wolken omgeven planeet te weerstaan. De dolende massa van de Venus-lander is 1.091 lbs. (495 kilogram) en heeft een aanzienlijke thermische bescherming.

En dit stuk ruimteafval zal waarschijnlijk de onvermijdelijke afdaling naar zijn thuisplaneet overleven, zeiden experts.

"Ja, het afstammingsvaartuig zal een terugkeer zonder problemen overleven", zei satellietwatcher Thomas Dorman van de noordoostelijke Oklahoma-gemeenschap van Zeb. "Het zou grappig zijn als het zou worden opgemerkt en de parachute is ingezet … maar ik weet zeker dat de batterijen om de pyrotechniek af te vuren om de parachute te ontgrendelen al lang geleden zijn gestorven!"

Ralf Vandebergh van Nederland heeft de eigenzinnige resten Cosmos 482 de afgelopen acht jaar gadegeslagen.

Ralf Vandebergh van Nederland heeft de eigenzinnige resten Cosmos 482 de afgelopen acht jaar gadegeslagen.

Krediet: Ralf Vandebergh

Net als Dorman observeert de veteraan astrofotograaf Ralf Vandebergh het vreemde ruimteschip al een tijdje – de laatste acht jaar zelfs. Hij vertelde Space.com dat hij een nieuwe beoordeling van Cosmos 482 heeft gemaakt.

"Mijn voorlopige conclusie van Cosmos 482, observeren met behulp van een 10-inch diafragma-telescoop tijdens verschillende passen, kijkhoeken, belichtingshoeken en waarnemingsomstandigheden, [is that it] lijkt [to be] een langwerpig object met sterke helderheidsvariaties, "repeerde Vandebergh." Er is een indicatie voor kleinere structuren, maar deze zijn onbevestigd. Ondanks de succesvolle resultaten, blijft het mysterie rond de ware toestand van Cosmos 482 en welke elementen van het ruimtevaartuig precies nog steeds in een baan zijn nog steeds onopgelost.

Ondertussen heeft Dorman onlangs Cosmos 482 vastgelegd op zijn skywatching-apparatuur. Zijn beelden toonden het voorwerp opbranden. Een sferisch voorwerp zoals de Venus afstammingscapsule lijkt niet te flakkeren, zei hij, wat suggereert dat meer van de bovenste ruimtevaartuigenbus nog intact was. [Space Junk Clean Up: 7 Wild Ways to Destroy Orbital Debris]

Een stempel gedrukt in de USSR, toont het automatische interplanetaire station Venera 8, circa 1972, dat naar Venus vloog.

Een stempel gedrukt in de USSR, toont het automatische interplanetaire station Venera 8, circa 1972, dat naar Venus vloog.

Krediet: Shutterstock

"Onze gok is misschien wel dat 40 tot 50 procent van de bovenste ruimtevaartuigenbus er nog steeds is", vertelde Dorman aan Space.com. "Het is interessant om op te merken dat de apogee van de baan langzaam begint te vervallen, mijn gok nu is dat de re-entry eind dit jaar tot medio volgend jaar valt, maar het verval voorspellen is net zo goed een kunst [as] het is wetenschap. Het andere probleem is dat niemand de zonneactiviteit voor het volgende jaar kan voorspellen, wat de vervaltijd zou kunnen beïnvloeden, "zei hij.

Dorman zei dat Cosmos 482 zich in een baan bevindt die hem vanaf de aarde ruim 2.700 mijl (2.735 km) weg zwaait, maar het dieptepunt, de perigee van de baan, ligt slechts 200 km boven onze planeet.

"Proberen om Cosmos 482 te bestuderen en wat er van het ruimtevaartuig overblijft is als proberen een inzicht te krijgen in een schipbreuk die beweegt met hypervreesnelheden, onder steeds veranderende lichtomstandigheden van het oppervlak van een oceaan … deze oceaan is honderden kilometers lang diep, met slechts een paar seconden om het een paar keer per jaar het dichtst bij en het beste te zien! "

Een andere ruwe schatting suggereert dat wat overblijft van de mislukte Venus-sonde nog 2,5 jaar kan opblijven, zelfs met zo'n lage perigee.

"Dit suggereert dat het object erg dicht is, wat zou kunnen ondersteunen dat het opnieuw re-entry zou kunnen weerstaan," zei T.S. Kelso van CelesTrak, een analytische groep die objecten in de aarde in de gaten houdt.

Je kunt de nieuwste visie van Vandebergh op Cosmos 482 hier zien.

Leonard David is auteur van het komende boek "Moon Rush: The New Space Race" dat in mei 2019 door National Geographic zal worden gepubliceerd. David is al lang schrijver voor Space.com en rapporteert al meer dan vijf decennia over de ruimtevaartindustrie. Volg ons op Twitter @Spacedotcom of Facebook. Deze versie van het verhaal is gepubliceerd op Space.com.

3 slimme dingen: wat u misschien niet weet over aandacht


1. We worden geleidelijk minder aandachtig naarmate we ouder worden – en niet alleen omdat we stoppen met verdorie. Het fenomeen is te wijten aan een kleiner "nuttig gezichtsveld", het kenmerk van visuele aandacht dat ons helpt in één oogopslag te herkennen waarop we ons moeten concentreren. Studies tonen aan dat kinderen een vergelijkbaar beperkt gezichtsveld hebben, wat hun vermogen belemmert om de complete visuele wereld om hen heen te registreren.

2. TSA-functionarissen zijn niet bijzonder oplettend op zoekers. Eén experiment toonde aan dat operators van luchthavenscanners slechts 6 procent beter waren dan ongetrainde proefpersonen bij het detecteren van verborgen objecten. Uit een ander onderzoek bleek dat hoe minder smokkelwaar in een bepaalde periode was ontdekt, hoe groter de kans dat operators verborgen voorwerpen zouden missen. Als gevolg hiervan zijn enkele luchthavens begonnen met het regelmatig invoegen van afbeeldingen van verboden swag op schermen van operators.

3. Heroriëntatie van iemands aandacht kan concrete fysieke effecten hebben. Een voorbeeld hiervan: Het leger gebruikt VR om brandwonden van de derde graad te behandelen. In een studie werd aangetoond dat patiënten in een virtuele besneeuwde omgeving een pijnstillend effect hadden dat vergelijkbaar was met dat van morfine.

Aangepast van Hoe aandacht werkt: vind je weg in een wereld vol afleiding, door Stefan van der Stigchel, uit 12 maart


Dit artikel verschijnt in het maartnummer. Abonneer nu.


Meer Great WIRED Stories

Als je dit gen niet hebt, kun je beter herstellen van een beroerte


Mensen zonder een bepaald gen herstellen mogelijk beter van beroertes en andere traumatische hersenletsels dan mensen met het gen, suggereert een nieuwe studie.

Het gen – genaamd CCR5 – is hetzelfde gen in het centrum van de recente CRISPR-baby-controverse, waarin een Chinese wetenschapper het gen uit twee embryo's monteerde om baby's te maken die resistent waren tegen HIV.

Mensen die het CCR5-gen niet hebben, vertonen wel resistentie tegen HIV – en inderdaad, een HIV-medicijn genaamd Maraviroc werkt door de CCR5-receptor te blokkeren. (Het CCR5-gen vertelt cellen om het CCR5-eiwit te maken en dit eiwit bindt zich aan de CCR5-receptor.) [7 Things That May Raise Your Risk of Stroke]

In de nieuwe studie, gepubliceerd op 21 februari in het tijdschrift Cell, ontdekten onderzoekers dat wanneer ze Maraviroc aan muizen gaven om hun CCR5-receptoren te blokkeren, de muizen meer controle hadden over hun gang en hun ledematen. Hoewel de muizen geen beroerte hadden gehad, konden de bevindingen licht werpen op de ziekte, omdat mensen die een beroerte hebben gehad, problemen kunnen ondervinden met het bewegen en beheersen van delen van hun lichaam.

Maar alleen omdat iets bij dieren effect heeft, wil nog niet zeggen dat het bij mensen hetzelfde effect zal hebben. Om te zien hoe het CCR5-gen een rol zou kunnen spelen bij de mens en beroerteherstel, werkten de onderzoekers samen met Israëlische wetenschappers van de Universiteit van Tel Aviv die de terugvorderingen van bijna 450 patiënten die een lichte of matige beroerte hadden meegemaakt, al volgden.

Veel van deze patiënten hadden niet het CCR5-gen, zei senior auteur Dr. Thomas Carmichael, een professor en voorzitter van neurologie aan de Universiteit van Californië, Los Angeles. (Het gen is vaak afwezig in Ashkenazische Joden, en veel van de patiënten in de studie waren Ashkenazi, voegde Carmichael eraan toe.)

Naar verluidt ontdekten de onderzoekers dat patiënten die het gen misten, beter herstelden van beroertes, zowel fysiek – in termen van het controleren van hun beweging – en mentaal, met verbeteringen in geheugen, verbale functie en aandacht, vergeleken met patiënten met het gen.

Carmichael zei dat een mogelijke verklaring voor de bevindingen is dat een gebrek aan het CCR5-gen het verlies van hersencelverbindingen voorkomt dat zich dicht bij de locatie van de beroerte bevindt, en ook nieuwe verbindingen in verder gelegen hersengebieden stimuleert. Omgekeerd kunnen de hersenen van patiënten met het gen een verminderd vermogen hebben om te veranderen en te reorganiseren.

Dr. Heidi Schambra, de directeur van de neuro-epidemiologie aan de NYU Langone Health, die geen deel uitmaakte van de studie, zei dat "de resultaten wijzen op een nieuwe aanpak voor het bevorderen van herstel na een beroerte en [traumatic brain injury]"Maar om Maraviroc als behandeling voor herstellende CVA-patiënten te kunnen gebruiken, moet het eerst een klinisch onderzoek doorlopen dat rechtstreeks test hoe goed het voor dit specifieke doel werkt, vertelde zij Live Science.

Inderdaad, de onderzoekers beginnen nu aan een fase 2 klinische studie om deze vraag te beantwoorden.

En hoewel een afwezigheid van CCR5 misschien een goede zaak lijkt, zou het gen enkele voordelen kunnen opleveren, zei Carmichael. Onderzoek in het verleden heeft bijvoorbeeld gesuggereerd dat het een belangrijke rol speelt bij het stoppen van de vorming van herinneringen.

Herinneringsvorm wanneer groepen hersencellen zich aansluiten na een stimulus. Om de geheugenvorming te stoppen, vertelt CCR5 dat een groep cellen zich niet hoeft aan te sluiten op een bepaalde stimulus. Als je je keuken binnenloopt en een ei in een koekenpan kraakt, "wil je onthouden dat je dat hebt gedaan," zei Carmichael. Maar je wilt niet dat die herinnering ook aansluit bij het harde geluid dat net uit de achtertuin kwam. Dat is waar CCR5 wordt verondersteld binnen te komen.

Toch merkte Carmichael op dat als de rapporten over de gene-bewerkte baby's waar zijn en die wetenschapper het CCR5-gen heeft uitgewerkt, de effecten – al dan niet heilzaam – veel meer kunnen beïnvloeden dan het immuunsysteem. "De hersenen en het immuunsysteem zijn zo complex, [so] het is moeilijk om te weten, "zei hij.

Oorspronkelijk gepubliceerd op Live Science.

The Devastating Allure of Medical Miracles


Sheila Advento was niet goed voelen. Het was 6 juli 2003 en het huis van haar moeder in het noorden van New Jersey zat vol met mensen. Sheila en haar moeder waren daar, samen met Sheila's vriend, zus en schoonbroer, een deel van een enorm uitgebreid gezin, van wie velen, zoals Sheila en haar ouders, vanuit de Filippijnen naar de VS waren geëmigreerd. Ze aten cheeseburgers en adobo en voedden Pabst Blue Ribbon en San Miguel op om elkaar te toasten, onafhankelijkheid, goede gezondheid en vrijheid – bijna alles wat Sheila, die 26 was, op het punt stond te verliezen.

Dagenlang had ze hoofdpijn gehad. Haar maag klopte niet. Ze begon te denken dat ze griep had. Ze sjokte naar een slaapkamer in de kelder om te gaan liggen. Familieleden controleerden om beurten haar. Toen haar moeder, Peachie, rond het eten keek, zag ze Sheila op de badkamervloer liggen. Peachie, die verpleegkundig manager was aan het Langone Medical Center van de Universiteit van New York University, wierp een blik op haar dochter en wist dat ze problemen had. Sheila, zei ze, ik moet je naar het ziekenhuis brengen. Je lippen zijn blauw. In de auto had Sheila moeite met ademhalen. Haar laatste herinnering voordat ze verduisterde was iemand die haar hand ophief om een ​​van die witte klemmen op haar donkere blauwe vinger te leggen.

Sheila had een acute septische shock. Een infectie in haar bloedbaan had een opruiende storm losgemaakt. Haar lichaam ging dicht, te beginnen met de ledematen. Het ER-team beschiet haar met antibiotica en vocht en verlichtte haar in een geïnduceerde coma. Ze wilden haar lichaam, niet gestoord door geest of onderhoud, om zich te concentreren op het komende gevecht.

Na ongeveer acht dagen op een ventilator openden de artsen van Sheila de machine, stopten de kalmerende middelen en wachtten af. Later die dag werd ze wakker en keek naar haar handen. Ze waren bijna zwart, saai, dood als steenkool. Ze kon ze niet bewegen of voelen. Ze leken geen deel van haar te zijn. Ze knikte naar haar handen en zei: "We moeten deze afhalen." Ze had gelijk. De handen moesten gaan. Dat deden ze ook met haar voeten en benen, bijna tot de knieën.

In de volgende drie maanden of zo had Sheila vijf operaties. Na één herinnert ze zich dat de chirurg iets zei over het feit dat ze de spieren in haar arm wilde laten werken "als je op een dag een transplantatie krijgt." Sheila had nog nooit gehoord van handtransplantaties. In die tijd waren er slechts 20 wereldwijd gedaan.

In de loop der jaren heeft Sheila beheersing verkregen van prothetische benen en de gespleten haken die ze als handen gebruikte. Ze woonde een tijdje bij haar moeder en daarna alleen. Na een tijdje keerde ze terug naar haar werk in een callcenter voor een medisch diagnostisch bedrijf. Ze had werk, familie, een liefdesleven, vrienden. Maar zoals de meeste handamputaten miste ze de vloeiende beweeglijkheid en scherpzinnige kracht van haar vingers, het vermogen om haar neus af te vegen of een set sleutels op te rapen, kaarten te schudden of een wimper uit haar ooghoek te verwijderen. Ze wilde handen.

In 2009, zes jaar nadat ze haar ledematen had verloren, hoorde Sheila dat de universiteit van Pittsburgh patiënten zocht voor een experimenteel transplantatieprogramma. Ze schreef hen onmiddellijk en reed een paar weken later met Peachie naar Pittsburgh. Ze bracht er een week door, ondernam fysieke en psychiatrische tests en gaf bloed voor labwerk. De arts die het programma leidde, W.P. Andrew Lee, was charmant en volbracht: hij had natuurkunde gedaan aan Harvard, medische school en opleiding aan Johns Hopkins, en meer opleiding genoten aan Harvard en Massachusetts General. Net als Sheila was Lee een immigrant. Hij was als tiener naar de VS gekomen – in zijn geval uit Taiwan. Ze hield van zijn warme glimlach en zachte manier van doen. "Ik dacht dat hij fantastisch was," zegt ze.

Lee's team belde een paar weken later om Sheila te vertellen dat ze was toegelaten tot de rechtszaak. Ze vertelden haar dat het misschien maanden of jaren duren voordat ze een donor vonden die qua grootte, huidskleur en immuunprofiel goed bij elkaar paste. Of het zou morgen kunnen zijn, dus pak een duffel in. Wanneer dingen zouden bewegen, zouden ze snel bewegen. Ze pakte in zodra ze thuiskwam. Toen het telefoontje acht maanden later begon, in september 2010, zat ze tv te kijken in haar appartement. Ze hing op en belde Peachie. Mam, zei ze, haal me.

Wanneer Sheila Advento aangekomen bij het Thomas E. Starzl Transplantatie Instituut aan de Universiteit van Pittsburgh, de man voor wie het werd genoemd was 84 jaar oud en nog steeds een aanwezigheid daar. Starzl, die de eerste menselijke levertransplantatie in de vroege jaren zestig had gedaan, werd geprezen als "de vader van transplantatie." Starzl zelf benadrukte dat de rechtmatige eigenaar van die titel een zoöloog was, Peter Medawar, die in de mid century had geholpen bij het oplossen van de centrale transplantatie. puzzel-één niet chirurgisch maar immunologisch.

Het lichaam heeft een sterke behoefte om zichzelf te beschermen. Het doet dit door het immuunsysteem te veranderen tegen een vreemd lichaam-een duidelijk obstakel voor het accepteren van andermans orgel. In experimenten met dieren in de jaren 1940 en '50 ontdekten Medawar en zijn collega's echter een mechanisme om immuunafstoting van getransplanteerde organen te voorkomen. In studies met muizen ontdekten ze dat als ze in de baarmoeder of net na de geboorte een donorcel in de ontvanger zouden introduceren, de muis een verworven tolerantie zou ontwikkelen – een diplomatiek trucje om het vreemde vlees als verwant te laten accepteren.

Helaas, als een praktische zaak, het introduceren van de cellen van een toekomstige menselijke donor in de baarmoeder of in de kindertijd, zodat men later een tijdige transplantatie van hen zou kunnen krijgen, zou een bovenmenselijke prescience vereisen. Maar door aan te tonen dat immunologische tolerantie kon worden verworven, had Medawar het veld hoop gegeven.

In de jaren zestig begonnen onderzoekers immunosuppressieve medicijnen te ontwikkelen en transplantatieprogramma's te lanceren. Helaas waren de bijwerkingen van vroege anti-afstotingsgeneesmiddelen ernstig en waren de mortaliteitscijfers hoog. Orgaantransplantaties werden pas rond 1980, toen een anti-afstotingsmedicijn genaamd cyclosporine werd geïntroduceerd, levensvatbaar als routinebehandeling. Een vergelijkbaar medicijn, tacrolimus, volgde een decennium later. Met die medicijnen sprong de vijfjaarsoverleving voor orgaantransplantatiepatiënten. De meeste transplantatiepatiënten worden nu behandeld met een cocktail met drie geneesmiddelen die cyclosporine of tacrolimus bevat, samen met steroïden en een tweede, vriendelijker middel tegen afstoting. Zulke transplantaties, nu routineus, hebben meer dan 750.000 levens in de VS bespaard of uitgebreid.

De volgende grote stap kwam in 1998, toen 's werelds eerste initieel succesvolle handtransplantatie, in Lyon, Frankrijk, de praktijk van gevasculariseerde samengestelde weefsel-allotransplantatie of VCA versnelde. (Om complexe redenen liet de patiënt het in 2001 verwijderen.) Deze transplantaties, voornamelijk van handen maar ook van gezichten en geslachtsorganen, verschillen op twee belangrijke manieren van vast-orgaantransplantaties: ze hebben betrekking op meerdere weefseltypen die nauw met elkaar zijn verbonden, en ze het leven niet verlengt – zij verbeteren het.

Dat ze levens verbeterden in plaats van ze te redden, vormde een serieus nieuw ethisch probleem. Zelfs de medicijnen van vandaag de dag veroorzaken bijwerkingen, variërend van voorbijgaande misselijkheid, duizeligheid en gewichtsverlies tot levensbedreigende aandoeningen zoals diabetes, infectie, kanker en nierfalen. In een onderzoek uit 2003 ondervond 21% van de ontvangers van een transplantatie binnen vijf jaar totale nierinsufficiëntie, waardoor patiënten dialyse of een niertransplantatie moesten ondergaan.

De meeste mensen accepteren dergelijke risico's om een ​​nieuw hart, long of lever te krijgen: wanneer het voordeel het leven zelf is, vinden de meesten bijna elke prijs draaglijk. Maar een handtransplantatie verandert deze calculus sterk. Is het nemen van gevaarlijke drugs voor de rest van je leven de moeite waard om een ​​schoenveter te binden of een haarlok van het gezicht van een kind te bewegen? Dergelijke diep persoonlijke vragen toetsen de grenzen van medische ethiek.

Vaste-orgaantransplantaties waren al bijna 20 jaar gebruikelijk tegen de tijd dat artsen en ziekenhuizen begonnen met het uitvoeren van VCA. Het had twee decennia geduurd om de juiste niveaus van immunosuppressiva te vinden. Zodra deze doorbraak arriveerde en het team uit Lyon hun patiënt een nieuwe hand gaf, begonnen artsen en grote ziekenhuizen over de hele wereld VCA-eenheden toe te voegen. De dag van de handtransplantatie was aangebroken. In 1999 werd Warren Breidenbach de eerste Amerikaanse chirurg die een VCA-transplantatie uitvoerde toen hij een nieuwe linkerhand gaf aan Matt Scott, een 37-jarige die hem had verloren aan een vuurwerk. Handtransplantatieteams zijn gestart in Innsbruck, Parijs, Pittsburgh, Los Angeles, Boston en andere steden. In minder dan twee decennia waren er tientallen.

De universiteit van Pittsburgh trad toe tot het veld in 2002, met het inhuren van Andrew Lee om zijn nieuwe programma te leiden. Lee, een rijzende ster in het onderzoek naar de reconstructie van de hand, kwam gedeeltelijk naar Pittsburgh om te werken met Starzl, de legendarische chirurg. Volgens Lee heeft Starzl transplantaties bij hand in hand gezien als een kans om het voorstel van Medawar opnieuw te bekijken om het lichaam ertoe te brengen een gedoneerd orgaan als zijn eigen te accepteren. Starzl begon met Lee samen te werken om een ​​nieuw regime te ontwikkelen dat mogelijk de weg opent naar een dergelijke veiligere, drugsvrije immuuntolerantie. (Starzl stierf in 2017, op 90-jarige leeftijd.)

Dit nieuwe behandelingsregime werd het Pittsburgh-protocol genoemd. Het meest onderscheidende kenmerk was om de ontvanger twee weken na de operatie te infunderen met beenmergcellen van het lichaam van de donor. Het idee was dat die cellen, het merg achterlatend en zich via de bloedbaan van de ontvanger verspreidden, het gehele immuunsysteem ontvankelijk zouden maken voor de gedoneerde ledematen. In plaats van drie medicijnen te nemen, zou de patiënt dan een lage dosis van slechts één dosis tacrolimus nemen. De hoop van Lee – de hypothese die zijn protocol zou testen – was dat de beenmergbehandeling de patiënt in staat zou stellen slechts een minimale dosis tacrolimus in te nemen of het medicijn zelfs helemaal op te geven.

De mogelijkheden die werden opgeworpen door het onderzoek van Lee en vergelijkbare inspanningen elders wekte grote belangstelling bij het Amerikaanse ministerie van Defensie. Ongeveer 1600 troepen keerden terug uit Irak en Afghanistan met amputaties. Als een veilige manier om deze multisissue-ledematen te transplanteren zou kunnen worden ontwikkeld, zou dit levensveranderende behandelingen aan deze veteranen brengen. Dus in 2008 gaf het ministerie van defensie miljoenen dollars aan subsidies voor de financiering van klinische proeven, waaronder een voor het testen van het Pittsburgh-protocol.

In maart 2009 voerde Lee zijn eerste handtransplantatie uit in die door DOD gefinancierde proef. De patiënt was Josh Maloney, een sympathieke, ietwat onstuimige 24-jarige die zijn rechterhand had verloren aan een stok van TNT tijdens een training in de zee. Een paar weken na de operatie hield Lee een persconferentie met Maloney aan zijn zijde. Volgens de Pittsburgh Post-Gazette, Vertelde Lee de verzamelde verslaggevers over het protocol van Pittsburgh en zei: "Ik denk dat er duidelijk een kans is om Joshua helemaal van immunosuppressiva af te spoelen."

Wayne Arrigo en zijn kleindochter, Cody.

Dan Winters

Achttien maanden later, Sheila Advento, die op 18 september 2010 de vijfde patiënt werd in Lee's proces, werd gierig wakker in het herstelgebied van de universiteit van Pittsburgh Medical Center om haar nieuwe handen te vinden. "Mensen hadden meteen gezegd dat ze misschien niet de mijne waren", vertelde ze me. "Maar de mijne wel. Ze waren meteen de mijne. '

Toen ze voldoende was hersteld om uit bed te komen, trok ze haar beenprothesen aan om rond de toegewijde vleugel van het transplantatieprogramma te lopen. Een van de eerste mensen die ze ontmoette was Jessica Arrigo, een slanke, vriendelijke en bedrieglijk stoer 27-jarige die een transplantatie van haar rechterhand had ontvangen een week voor Sheila's operatie.

Net als Sheila was Jessica bijna gestorven aan een septische shock. Dat was in 2004, toen ze amper 21 was. Ze woonde met haar vader, Wayne, in West Virginia toen de sepsis toesloeg. Het kostte beide voeten, haar rechter vingers en haar linkerhand, behalve de stompen van haar middelste, ring- en wijsvinger. Daarnaast vormden de chirurgen een soort duim zodat ze een knijpgreep kreeg. Het werkte redelijk goed. Ze werkte, reed, schoot zwembad, en ging zelfs met Wayne parachutespringen. Jessica ontmoette een man met wie ze in 2009 een dochter, Cody, had. Jessica en Cody gingen bij Wayne wonen, die tegen die tijd in Millville, New Jersey woonde. "Ze leefde een behoorlijk vol leven," zegt Wayne. Maar net als Sheila wilde Jessica een hand.

De twee vrouwen namen elkaar aan. In de komende vier of vijf maanden brachten ze het grootste deel van hun tijd samen door, tot vijf uur per dag in ergotherapie, door de gangen lopen, praten, notities over familie, liefde, leven, lot en handen vergelijken.

"Ik hield gewoon van haar," zegt Sheila. "We hadden zoveel plezier. We hadden onze eigen afdeling, onze eigen therapeut. We waren altijd aan het lachen. "

Het was goed om een ​​vrolijk gezelschap te hebben, want het fysieke werk dat de nieuwe handen eisten, was afmattend. De operaties die Lee had uitgevoerd waren enorm complex, duurden 10 tot 15 uur en vereisen microchirurgie om tientallen pezen, spieren, botten, zenuwen en vaten te verbinden, soms niet groter dan vermicelli. Deze bloedvaten pinkten prompt de nieuwe vingertoppen van de vrouw. Maar nieuw verbonden zenuwvezels dragen niet onmiddellijk stroom. De vezels in de arm van de ontvanger moeten vanaf de bevestigingspunten van de transplantatie naar beneden groeien in de nieuwe hand, met een snelheid van ongeveer een centimeter per maand, om de gedoneerde handen allesbehalve de grofste sensaties en bewegingscontrole te geven. Haar nieuwe vingers en handen knijpen, buigen en vastgrijpen, was het moeilijkste werk dat Sheila ooit had gedaan.

Haar nieuwe vingers en handen knijpen, buigen en vastgrijpen, was het moeilijkste werk dat Sheila ooit had gedaan.

Sheila en Jessica, urenlang achter elkaar, pakten erwten, centen, knikkers en gewichten op, stapelden bekers, gooiden blokken in dozen zoals kleuters, verzamelden dingen en demonteerden ze. Ze worstelden met het herschikken van knoppen en veters. Ze kwamen met hun eigen taken. "Herinner je je vriendschapsarmbanden?" Zegt Sheila. "We zijn begonnen ze te maken. Goed voor de vingers. "Ze namen tests: Sluit je ogen en vertel me welke van je vingers ik aanraak, vertel me dan welk deel van je vinger ik aanraak. "We hebben manieren gevonden om het interessant te maken," zegt Sheila. "Maar het was vermoeiend."

Soms werden ze vergezeld door Josh Maloney, die 40 minuten ten zuiden van Pittsburgh bij zijn ouders woonde. Achttien maanden na zijn operatie was Maloney Lee's sterpatiënt. Sheila herinnert zich het zien van video's van Maloney-gewichten, Maloney schroefde een gloeilamp in. Hij volgde een opleiding tot automonteur. Hij reisde met Lee naar evenementen en medische bijeenkomsten om het protocol te promoten. Hij gaf zelfs een hand en praatte met prins Harry over de USS onverschrokken op een evenement ter ere van Britse en Amerikaanse veteranen. CBS Evening News liep een plekje over hem. "Ik voel me niet meer gebroken", vertelde hij de verslaggever.

Soms kwamen twee andere proefpatiënten ook terug naar het ziekenhuis voor controles. Jeff Kepner, patiënt 2, had beide handen verloren aan sepsis; Chris Pollock, patiënt 3, vernietigde zijn handen terwijl hij naar een korenaar in een graansilo ging. Pollock kleedde zich al, reed, opende ramen en deuren. Kepner had moeite. Hij had moeite om dingen vast te houden of deuren te openen.

Sheila en Jessica hebben gestaag vooruitgang geboekt. Maar in december, terwijl ze nog steeds in Pittsburgh herstelde van de operatie, bekende Jessica het transplantatieteam dat ze sinds haar tienerjaren met drugsverslaving worstelde. Deze geschiedenis zou haar hebben belet om deel te nemen aan het onderzoek als het uitkwam tijdens het screeningsproces, interviews of drugstesten. (Het "verraste ons", vertelde Lee me. "Ik denk dat dit aantoont dat zelfs een gedetailleerd proces van een week niet perfect is.") Jessica begon met verslavingsbehandeling, die op sommige momenten beter zou werken dan andere.

Begin 2011, na enkele maanden van intensief werk, hadden Sheila en Jessica genoeg vooruitgang geboekt om naar huis te gaan. Het team besprak met hen wat er zou komen: de vrouwen zouden het rehabilitatiewerk thuis moeten volgen; terug naar het ziekenhuis, maandelijks of driemaandelijks voor een tijdje, en dan minder naarmate de tijd verstreek; en voor de rest van hun leven, of zolang ze de transplantatie hadden, worden regelmatig bloedtesten gedaan die naar het transplantatieteam zouden worden gestuurd om te controleren op complicaties en bijwerkingen van het geneesmiddel. Daarover is iedereen het eens. De details van die discussies, met name over specifieke gevaren van de drugs, zouden later een kwestie van geschil worden. Sheila pakte haar in en ging het huis van haar moeder binnen. Jessica keerde terug naar Cody en Wayne in Millville.

In de herfst van 2010, ongeveer twee maanden nadat hij Jessica's en Sheila's transplantaties uitvoerde, nam Andrew Lee een positie in met het nieuwe Department of Plastic and Reconstructive Surgery aan de Johns Hopkins University School of Medicine in Baltimore. Enkele van zijn team uit Pittsburgh sloten zich later bij hem aan, anderen bleven achter. Zijn patiënten met een transplantatieproef konden op beide locaties worden behandeld. In Baltimore zou Lee uiteindelijk drie extra transplantaties uitvoeren, in 2012, 2015 en 2017, waardoor het totaal van de proef op acht komt.

Een jaar na haar operatie liet een CNN-rapport over Sheila zien dat ze oogmake-up, autorijden en praten had over wat het betekende om de stof van haar spijkerbroek onder haar vingers te voelen. Andere patiënten vonden het leven met de getransplanteerde handen vol complicaties, sommige behoorlijk uitdagend. Bijna 16 maanden na de operatie van Jeff Kepner verscheen hij ook op een CNN-uitzending, maar hij toonde veel minder vooruitgang: hij had moeite met het schrijven met een stift, het oppakken van kleine ballen en het doen van taken die Lee's andere transplantatiepatiënten wekenlang hadden volbracht. Vooruitgang bij transplantatiepatiënten is variabel, afhankelijk van hoe snel de zenuwen regenereren en de toewijding van de patiënt tot revalidatie.

Maloney, de ex-marine, zat nog steeds in de automonteurs. Hij reed ook twee uur heen en terug naar Pittsburgh, twee keer per week, voor lange avondrevalidatiesessies. Soms beschermde hij zijn hand niet goed genoeg tijdens het werken aan auto's, zei hij, en de blessures of afkeuringsperiodes dwongen hem om hem te laten rusten, zowel op school als in de afkickkliniek. 'Je zou moeten voorkomen dat je infecties krijgt, verkouden wordt, ziek wordt, snijwonden en vuil krijgt,' vertelde Maloney me. "Daar was ik niet de beste in. Ik probeerde terug te gaan naar mijn oude leven. "Hij raakte ontmoedigd en soms te ontmoedigd om naar de afkickkliniek te gaan; soms miste hij het geld om de reis te maken.

Hij werd ook minder waakzaam over zijn tweemaal daagse geneesmiddelenregime. Daarin had hij gezelschap: ongeveer 20 tot 25 procent van alle transplantatiepatiënten missen doses. Het kan moeilijk zijn om eraan te denken om de medicijnen te nemen, en bijwerkingen, variërend van haaruitval en brandend maagzuur tot hoofdpijn, verwarring en stemmingswisselingen kunnen moeilijk te verdragen zijn. Een hoop op het Pittsburgh-protocol was dat door het aantal immunosuppressiva te verminderen van drie naar één, het voor patiënten eenvoudiger zou zijn om eraan te voldoen.

Maloney's lichaam probeerde steeds meer de getransplanteerde hand te verwerpen. "Toen het eindelijk begon bergafwaarts te gaan," vertelde Maloney me, "ging het snel." Een bijzonder vervelende afwijzing bracht Maloney ongeveer een week in het ziekenhuis. Zijn hand werd rood, ruw en blisterig. Daarna werkte het niet zo goed. Het besef dat hij aan de slag was kostte hem weken om hardop te zeggen: ik wil deze hand niet langer. Op 14 maart 2013, vier jaar na de dag nadat hij zijn transplantatie had gekregen, liet hij de chirurgen opstijgen.

Jessica Arrigo had begin 2011 in goede gezondheid naar huis zijn gegaan. Haar hand werkte goed, waardoor ze voor Cody kon zorgen en voor een reeks banen bij Toys "R" Us en Kmart kon werken. In 2012 ontmoette ze een man genaamd Robert Doak, met wie ze twee jaar later zou trouwen. Jaimie Shores, de klinische directeur van het Lee-team, was onder de indruk van haar snelle vooruitgang. "Ze verraste ons echt op een bepaalde manier met hoe goed ze het vroeg deed," zegt hij. "Ze begon privé-pilootlessen te nemen. Ze stuurde ons een video van haar in het vliegtuig. Ik dacht gewoon: "Oh mijn god. Dat is ongelooflijk.' "

De complicaties van Jessica waren echter twee onheilspellende factoren. De eerste was de geschiedenis van het gebruik van illegale drugs die ze drie maanden na de transplantatie aan het team had toegegeven: cocaïne in haar tienerjaren, meer recent, worstelt met een aan-en-uit verslaving aan opioïden – een klasse drugs die soms symptomen veroorzaken die gemakkelijk worden verward met mogelijke immunosuppressieve bijwerkingen en die ze periodiek werd voorgeschreven voor handpijn. (Joseph Losee, een chirurg die hielp bij het toezicht houden op de zorg van Jessica in Pittsburgh, weigerde commentaar te geven op haar zaak.)

De andere factor was dat Jessica's nieren snel achteruitgingen. Slechts zeven maanden na haar transplantatie, diagnosticeerde een nefroloog van Pittsburgh haar met een vroege chronische nierziekte. Het volgende jaar gaf een andere nefroloog in Pittsburgh Jessica haar tweede diagnose van chronische nierziekte en vertelde haar dat haar nierfunctie hoogst waarschijnlijk verergerde zolang ze tacrolimus bleef gebruiken. Het beheren van immunosuppressieve medicijnen, zegt Yale-transplantatiesupiroloog Richard Formica, is een delicate kunst. U wilt genoeg medicijnen geven om te voorkomen dat het immuunsysteem het getransplanteerde orgaan aanvalt, maar niet zozeer dat het de nieren of andere organen schaadt. Bij sommige patiënten vindt u deze sweet spot gemakkelijk; in anderen vind je het ongrijpbaar.

Jessica was een van de laatste. Fysiologisch zegt Shores: "ze was een beetje uitdagender in termen van dosering." Alle transplantatiepatiënten namen wekelijkse bloedtesten om te controleren op tekenen van infectie, diabetes, orgaanschade of andere bijwerkingen van de behandeling. Van bijzonder belang was creatinine, een afvalproduct dat wordt geklaard door de nier en waarvan de aanwezigheid in het bloed kan worden gebruikt om een ​​geschatte glomerulaire filtratiesnelheid af te leiden, of eGFR, de standaard laboratoriummaat voor de gezondheid van de nieren. Een gezonde GFR is rond de 90 tot 100. Scores onder de 60 zijn mild tot steeds ernstiger nierschade, met de waarschijnlijkheid van permanente schade of een totaal nierfalen dat sterk toeneemt met aanhoudende scores onder de 30. Een aanhoudende score onder de 15 betekent meestal dat u dialyse of een nieuwe nier.

Jessica's medische gegevens, die haar vader met mij deelde, laten haar scores zien door eerst onder de 60 te dompelen gedurende weken in 2011, minder dan een jaar na haar transplantatie. In 2012 daalden ze gestaag in de jaren 50 en 40 en stortten zich op een dag in december naar 17, wat leidde tot een verblijf van een week in het ziekenhuis in Pittsburgh om haar nierfunctie op het goede spoor te krijgen. Het jaar daarop verhuisde Jessica haar behandeling naar Johns Hopkins, wat dichter bij haar thuis was en omdat Lee er was. Na dat punt ontving het team van Pittsburgh niet langer regelmatig updates over haar niergezondheid, zegt Vijay Gorantla, een chirurg die op dat moment in Pittsburgh was.

Met de hand van Jessica ging het goed. Ze zorgde voor Cody en werkte. "Ze stuurde ons een video van haar in het vliegtuig. Ik dacht gewoon: 'Oh mijn god, dat is ongelooflijk.' "

Afgezien van haar nierproblemen had Jessica ook last van buikpijn die soms zo ernstig was, dat Wayne op haar bed krulde. Ze zou moeten spreken van overgeven of diarree; soms was ze dagenlang verstopt. Jessica had soortgelijke afleveringen ondergaan voor de transplantatie, zegt Wayne, maar haar GI-problemen kwamen nu vaker en met meer woede. De meest ontmoedigende van allemaal, haar hand had meer pijnlijke afwijzingen, waarvoor meer uitstapjes naar het ziekenhuis nodig waren.

In maart 2015 stuurde een livid rejection Jessica naar Hopkins. Haar hand was in vreselijke staat. De biopsie onthulde gebieden met diepe necrose in haar huid, het weefsel eronder met blaren en tekenen van infectie. Iedereen was het erover eens dat het tijd was. Shores en een chirurgisch team verwijderden het transplantaat later die dag.

Shores, die hielp bij het toezicht houden op Jessica's post-transplantatiezorg bij Hopkins, zegt dat hij haar specifieke probleemmix zag – de hardnekkig terugkerende afwijzingen; de stijgende creatinine niveaus; de maagkwellingen – zowel als gevolg van haar verschillende fysiologie als van wat een inconsistente therapietrouw leek te zijn. Voor het team leek het erop dat Jessica vaak niet genoeg water had gedronken, dehydratie opriep die haar nieren spande en haar tacrolimus-doses onregelmatig innam. Zowel Shores als Lee erkennen haar nierproblemen, maar zeiden dat wanneer ze haar medicatie en verzorging aanpasten, de afleveringen voorbij zouden gaan. Shores merkte op dat patiënten zoals Jessica en Sheila die episodes van sepsis hebben gehad, meer vatbaar zijn voor nierproblemen.

Toen haar arm was genezen, hervatte Jessica haar korte duim en vingerstompen in haar linkerhand en maakte ze het goed met haar. Ze zorgde voor Cody en zocht werk. Ze was vrij van de tacrolimus en volgens Shores verbeterde haar creatininegehalte onmiddellijk na de reamputatie. Maar haar GA-problemen bleven bestaan. Volgens Robert Doak zou de maaltijd haar vaak in ondraaglijke pijn brengen. Ze probeerde het gewoonlijk thuis uit te drukken, maar om de paar weken leek het erop dat de pijn zo erg was dat Wayne of Doak haar naar een nabijgelegen spoedafdeling brachten.

Op 21 november 2017, net voor Thanksgiving, had Jessica weer een pijnlijke aflevering. Die avond nam Doak Jessica mee naar de ER, terwijl Wayne bij Cody thuis bleef. In het ziekenhuis werkte het ER-team woedend terwijl Jessica zwakker werd. Tegen die tijd vertelde Doak me: "Ze was in absolute doodsangst." Doak zegt dat als een voormalige EMT- en gevechtsveteraan: "Ik heb mannen op het slagveld neergeschoten. Ik heb van alles gezien. Ik heb nog nooit iemand zoveel pijn gezien. 'Doak belde Wayne en zei hem te komen. Tegen de tijd dat Wayne daar aankwam, was zijn dochter stil. "Ik was er toen ze stierf," zegt hij. 'Maar ik denk niet dat ze het wist.'

De behandelend artsen, in overleg met de medische examinator, regeerden de oorzaak van de dood om mesenteriale ischemie te zijn, hoewel er geen autopsie was. Mesenterische ischemie is een zeldzame, pijnlijke aandoening waarbij de bloedtoevoer naar de dunne darm vertraagt ​​of sluit. Het creëert soms een giftig slib dat de darmen vult en sepsis door het lichaam verspreidt. De ziekte, die meestal uit meerdere factoren voortkomt, is notoir moeilijk te diagnosticeren. Een groot deel van de lange, gecompliceerde medische en drugsgeschiedenis van Jessica heeft haar waarschijnlijk in gevaar gebracht.

Terwijl Jessica Arrigo's de gezondheid liep terug, het ging goed met Sheila Advento. Haar nieuwe handen laten haar werken, koken, rijden. Ze kreeg haar jaarlijkse controles (zoals Jessica, ze had haar zorg verplaatst naar Johns Hopkins, voor de kortere reis en omdat Lee daar was), en ze zegt dat ze elke dag trouw haar medicijnen nam. Ze gaf lezingen en drukte op evenementen. "Iedereen hield van haar", zegt Vijay Gorantla, die voormalig lid was van het Pittsburgh-team en nu directeur is van het VCA-programma van Wake Forest School of Medicine, "omdat zij de perfecte patiënt was. Ze deed alles wat haar werd gevraagd. 'Ze kreeg meer hoofdpijn dan daarvoor en ze waren erger – een veel voorkomende bijwerking van tacrolimus die ze accepteerde als de prijs van haar wonderbaarlijke handen. Ze slaagde in september 2015 voor het vijfjarige keurmerk in goede gezondheid.

Maar in de twee jaar daarna begonnen de bloedonderzoeken van Sheila de gezondheid van de nieren te verminderen. Rond oktober 2017, Thomas Salazer, een nefroloog uit New Jersey, die sinds haar oorspronkelijke sepsisepisode in 2003 vaak sheila's eerste hulpverlener was geweest, was bezorgd over haar bloedonderzoeken dat hij een nierbiopt aanraadde. Hij stelde voor dat ze er zo snel mogelijk een zou inplannen.

Aangezien het gebeurde, had Sheila die biopsie pas vijf maanden later. Het Hopkins-team zegt dat ze Sheila hebben verteld dat haar nieren afnamen en probeerden de biopsie te starten vanaf november. Sheila, zeiden ze, was niet in staat om voor maart afspraken te maken. Volgens Sheila was de biopsie-aanbeveling van Salazer haar eerste mededeling dat haar nieren aan het afnemen waren en als ze afspraken vertraagde of annuleerde, omdat ze moeite had om vrij te nemen.

In ieder geval heeft Peachie Sheila op 13 maart 2018 in Baltimore afgezet voor de biopsie. Diezelfde dag, zegt Sheila, herinnert ze zich dat ze meer te weten is gekomen over de dood van Jessica. Ze had Jessica in twee of drie jaar niet gesproken. "Het kwam tot mij als een complete schok," zegt ze.

Een paar weken later ontving Sheila de biopsieresultaten: het leek erop dat haar nieren ongeveer driekwart van hun functie had verloren. Verbijsterd belde Sheila Gorantla, die haar eerder had onderwezen door middel van moeilijke plekken. Hij drong er bij haar op aan het Hopkins-team onmiddellijk te bellen en een afspraak te maken met hun nefroloog om een ​​behandelplan te bespreken – hoe eerder hoe beter. Tekstberichten tussen Sheila en een patiëntcoördinator laten zien dat Hopkins heeft aangeboden om een ​​afspraak of een telefonische vergadering in te stellen. Sheila zei dat ze te moe was om de reis te maken en gaf er de voorkeur aan om alleen aan een nefroloog te praten via de telefoon. De geplande inspanningen gingen door in juni. Ondertussen steeg de pijn in haar onderrug. Ze was altijd moe en vaak misselijk. Haar benen zwollen op, haar hoofd deed pijn. Het was meer dan zes maanden geleden dat Salazer haar voor het eerst vertelde een biopsie te krijgen. Ze wilde een plan.

Sheila kreeg de biopsieresultaten: haar nieren hadden veel van hun functie verloren. Acht maanden later zou ze op een transplantatielijst staan.

Zes maanden. Er waren dingen die ik had kunnen doen, "zei ze, om te proberen te vertragen wat nu het onvermijdelijke verval van haar nieren was. Het was juli 2018 en we waren aan het eten in een Mexicaans restaurant bij haar huis, een uur van New York City. Sheila, die slechts een beetje slap liep en er in een eenvoudige zwarte top en broekzak uitzag, was geanimeerd, grappig, slim en knap. Ze was ook duidelijk nog steeds geschrokken van de diagnose die ze enkele weken eerder had ontvangen. Ze zei dat ze er zeker van was dat haar nooit was verteld dat de medicijnen haar nieren konden vernietigen. "Ik had geen idee dat dit kon gebeuren", vertelde ze me.

Jaimie Shores, die vanaf het begin bij de zorg van Sheila betrokken was, zegt dat hij probeerde de bedreigingen voor de gezondheid van de nieren levendig en regelmatig over te brengen aan alle patiënten, inclusief Sheila, vanaf het screeningproces en door te gaan met alle pre- en post-transplantatiezorg. Volgens Hopkins deden andere teamleden dat ook. "Ze heeft misschien niet de boodschap ontvangen die ik dacht dat ik communiceerde," zegt Shores. Toen ik het team van Hopkins vroeg om me schriftelijke verslagen te sturen die dergelijke gesprekken met Sheila documenteren, zeiden ze dat ze er geen konden bieden en voegden ze er een verklaring aan toe: "We documenteren niet elk gesprek met patiënten."

Sheila en de andere patiënten ondertekenden een toestemmingsformulier van 27 pagina's met een waarschuwing over de mogelijke "toxiciteit van het geneesmiddel voor het zenuwstelsel (hersenen, zenuwen), nieren of lever." Een appendix waarschuwde verder voor bijwerkingen zoals misselijkheid, braken , diarree, hoofdpijn, buikpijn en "nierbeschadiging." De patiënten zelf rapporteren verschillende ervaringen: Jeff Kepner zegt dat hij zich niet herinnert gewaarschuwd te zijn dat zijn immunosuppressiva zouden kunnen leiden tot nierfalen, en ook dat Wayne Arrigo niet voldoende geïnformeerd was . Chris Pollock en twee anderen, Jeff Swedarsky en Eric Lund, zeggen dat ze volledig zijn ingelicht over de gevolgen. "Het belangrijkste dat ik me herinner, is het feit dat nierfalen mogelijk is", zegt Pollock. "Ik zal dat onthouden tot ik sterf." Gorantla zegt dat hij ontzet is dat de risico's niet ondubbelzinnig duidelijk waren voor Sheila. "Geïnformeerde toestemming is niet alleen een formulier dat u ondertekent," zegt hij. "Het is een continu proces waarin je de patiënt op de hoogte houdt en hen betrekt bij elke belangrijke beslissing."

On May 15, 2018, nine weeks after the biopsy, Hopkins sent Sheila a letter. It said she had stage 3b chronic kidney disease, which the letter attributed in part to the tacrolimus she’d been taking for more than seven years, along with her sepsis episodes 15 years before, her hyper­tension, and other issues. The letter recommended switching from a twice-daily dose of tacrolimus to an extended-release form taken once a day. Then it said, “Even with these changes and continuous monitoring, it is possible that at some point, you may require a kidney transplant” and suggested she check in at least yearly with the Hopkins hand transplant team and a transplant nephrologist. “As you know from the last seven plus years,” the letter concluded, “our most important priority is your overall health.” It was signed, “The Johns Hopkins Hand Transplant Team.”

A few weeks later, Gorantla referred Sheila to a kidney transplant team at the University of Maryland. Around the same time, she says, a transplant physician told her there was a possibility, small but real, that the challenge posed by a new kidney to her immune system might spark a rejection episode that could affect her hands. “I don’t know what to do,” she told me. “I don’t want to lose my hands.”

It was early in my reporting for this story, in May 2018, when I first interviewed Andrew Lee. At that point, I planned to write a story about the emotional challenge of making a new hand one’s own. I hadn’t yet met Sheila Advento or Wayne Arrigo. I had learned of Jessica’s death only a few weeks before, when Jessica’s mother, Janet Carpenter, returned my third call to Jessica’s cell number and told me that her daughter had died in November. She sounded so pained that I didn’t ask how it happened. As I was soon to meet Lee, I figured I’d ask him. 
Lee, wearing an elegant gray suit, showed me into his office on the Johns Hopkins medical campus in Baltimore. We started by discussing where he saw hand transplants in their arc of development. He said that he believed hand transplants were almost mature enough to be routinely covered by insurance. I asked him what surprised him most about doing hand transplants. He said it was the bond one forms with the patient. “You keep a lifelong close relationship with the patient … You get to know one another really well, you stay in close touch, you have their cell phone number, you text one another. It’s a long-term and close relationship.”

He spoke with animation about Brendan Marrocco, his sixth patient, an irrepressible soldier who’d lost both arms and legs to an IED in Iraq. In public appearances, Marrocco seemed delighted with the double hand transplant Lee did for him in 2012; in a 2014 episode with Lee on the Late Show With David Letterman, Marrocco pretty much stole the show. “He’s still driving his car,” Lee told me, smiling, “going all over the country. He does everything a young man does.”

When I asked him about Jessica Arrigo he became far more circumspect. I asked how he’d heard of her death. He said through word of mouth. Then he offered, “We really don’t know the cause of death. We don’t think it’s related to her transplant. But we don’t know the cause of death.”

Perhaps I’d misheard him. I asked, “Is that because you didn’t know of any existing medical issues?”

“Well, after her hand was removed, we did not follow her,” he said. “But the last we heard she was in good health.”

A few months later, I got Jessica’s death certificate. I shared with Lee that the certificate listed mesenteric ischemia as the cause of death; it seemed to be news to him. When asked about Arrigo’s cause of death recently, Lee said that he wasn’t aware of any evidence of association between transplantation or immunosuppressive drugs and mesenteric ischemia.

Of Lee’s eight transplant patients, I have spoken with six of them and the father of a seventh, Jessica. As one would expect, some have fared better than others.

The most recent patient, Patient 8, Eric Lund, 35, lost both arms above the elbows in 2012 to an IED in Afghanistan and had a double transplant in November 2017. When I recently talked to Lund, he said his two-year rehab program to bring his arms and hands to full function was on schedule. He could lift his arms and push things around with his hands, but he couldn’t grab anything with them yet. The hands still provided only faint movement and sensation, as the nerve fibers still had a ways to grow to reach his fingers. He expects better sensation will come. He’s glad he had the operation.

Jeff Swedarsky, Patient 7, received a bicep-level transplant of a left arm in mid 2015 and has regained fair function. At 38, he does weight training daily, has built a busy food-tourism business, and is so thrilled with his transplant that he encourages others to apply for the program. “Best decision I ever made,” he says.

Brendan Marrocco, Patient 6, did not return my calls but appears to be doing well.

Sheila Advento is on the kidney transplant waiting list.

Patient 4, Jessica Arrigo, is survived by her husband, Robert Doak; her father, Wayne Arrigo; and her daughter, Cody, who made third-grade honor roll last fall.

Chris Pollock, Patient 3, is doing great. When I called him at his home in Pennsylvania, he was mowing his lawn. He easily takes care of himself, makes toast and eggs (scrambled or fried), drives, and much more. He feels blessed.

Jeff Kepner, Patient 2, wakes each day to two transplanted hands that he feels are utterly useless. “I could do almost everything with my prosthetics,” he says. “Now I can’t do anything.”

Patient 1, Josh Maloney, the Marine who had his transplant amputated in 2013, started a course in turf management last year—a step toward working in golf course greenkeeping. With his soldier’s acceptance of bad outcomes, he does not question his original decision to get a transplant. Yet when asked if he feels he made the right decision in having it removed, he says, “Absolutely.”

Josh Maloney, who asked to have his transplanted hand removed.

Dan Winters

Dan Winters

On a cloudy Thursday afternoon last November, about 150 members of the American Society for Reconstructive Transplantation, the main organization that represents the VCA field in the US, gathered at the Drake Hotel in Chicago for the society’s biennial meeting. As a cold wind swirled outside, transplant surgeons, rehab specialists, immunologists, and others gathered in a ballroom with two-story ceilings and ornate columns—the Gold Coast Room—to hear Gerald Brandacher, the scientific director of Lee’s team and the incoming president of the society, give the opening speech.

Brandacher was taking over at a pivotal moment for the VCA field. For one thing, just two weeks earlier, news broke that Andrew Lee, Brandacher’s longtime mentor, a cofounder of the ASRT, and one of the VCA field’s most public faces, was leaving Hopkins to take a job as dean of the huge medical education complex at the University of Texas Southwestern Medical School. Brandacher later told me that this came as a “complete surprise” to his team.

In addition, the VCA field was facing something of an existential crisis: The Department of Defense grants that funded many of the US clinical trials of hand transplants were running out. “The field is running on fumes,” says L. Scott Levin, a prominent surgeon and former ASRT president who runs the VCA program at the University of Pennsylvania.

To keep money flowing, the field must now persuade the industry and government bodies that set health insurance and reimbursement standards that hand and face transplants are relatively safe, effective, and financially justified. Only then can the procedures be routinely covered by insurance. The bureaucratic bodies the field must convince include the American Medical Association, the private insurance industry, and the US Centers for Medicare and Medicaid Services, known as CMS. The process of getting these approvals is daunting.

But success was the theme of the conference that day, and Brandacher underscored that idea in his opening speech. Just as solid-organ transplants had moved 30 years earlier from doubt to acceptance, he said, so reconstructive transplants were poised to do the same. Challenges remained. Now that many patients had been on immuno­suppression for years, Brandacher noted, they were suffering more renal complications and chronic rejection of the grafts. (Later, in his talks at the conference, Jaimie Shores would say what Sheila Advento already knew—that the Hopkins team had a patient in stage 4 renal failure.) Yet reconstructive transplants, Brandacher said, had already shown their power to restore normalcy to people’s lives. Given the progress being made in animal research at Harvard, Hopkins, and elsewhere on convincing the body to tolerate grafts rather than fight them, he said, “I think we are getting closer to this holy grail, and hopefully can see tolerance in VCA in the not too distant future.” VCA was almost ready to join conventional transplants as established practice. But to accomplish this, he said, “we need to have a unified voice to the public and policymakers, as well as third-party payers.”

At a VCA transplant conference, the big worry was that money for clinical trials was drying up. “The field is running on fumes,” said one surgeon.

However, it’s not clear that the VCA field has accumulated the evidence that policymakers and payers normally want to see. Several experts described the tough path the field faces in gathering the evidence to make their case.

A recent Canadian government examination of the hand transplant field suggested there was much research work to be done. In 2016, Health Quality Ontario, a government body that evaluates new therapies, used a widely adopted standard to examine all available hand-transplant outcome data. While the report found that successful transplants improved function, it found the outcome evidence itself of “very low quality” because of the small number of studies and poor study designs. It concluded: “There is considerable uncertainty as to whether the benefits [of hand transplants] outweigh harms.”

Other observers see similar problems. Francis Perry Wilson, a nephrologist at Yale, read the two most complete studies of global hand transplant outcomes, written by Lee, Shores, and Brandacher in 2015 and 2017, as well as a third study from 2013. The papers “read OK,” he says, and raised no red flags. But they lacked several measures he would have wanted to see. The studies, for instance, were sparse on patients’ own assessments of hand function or quality of life, had little about how the VCA centers chose their patients, and sometimes presented outcome data that was several years old. (The Hopkins team says they plan to include this type of data in future papers.)

This past fall, drawing on conversations and data from patients and clinicians, recent papers, and oral histories collected by Emily Herrington, a doctoral student in communications who is also pursuing a masters in bioethics at the University of Pittsburgh, I was able to compile information on 24 of the 31 known US hand transplant patients. Of these, at least 12 have had serious setbacks. These include seven patients with grafts removed and others who have had kidney problems and poor hand function. In addition to Jessica, Louisville patient Rich Edwards died from suicide, and another patient died of metastatic skin cancer.

This tally is hardly a scientific study, of course. But when I ran these numbers by Scott Levin, who is currently compiling a quality-of-life report for all US patients, he did not dispute the breakdown.

Some of the people in the Gold Coast Room in November weren’t as eager to speak with one voice about VCA’s success. One such person was Warren Breidenbach, the surgeon who led the team that performed the very first hand transplant in the US and is one of the field’s most accomplished, complicated, and confounding figures. After the 1999 operation in which he gave Matt Scott the first hand transplant in the US at the Louisville Jewish Hospital, Breidenbach followed with five more hand transplants over six years. He became the king of a revolutionary medical practice.

Then he fell. By his own account, he tried and failed to get 2008 grants from the Defense Department. Despite serving as a founder of both the field and the ASRT, he felt increasingly alienated at Louisville, which he left in 2011. He hasn’t done a transplant since. He now works as a researcher at the US Army Medical Research and Materiel Command in San Antonio.

As the field has developed—and has gone astray, in his view—Breidenbach has grown increasingly vocal about what he describes as its lack of rigor, transparency, and integrity. He feels that practitioners should publish more information about their patients’ experiences and acknowledge how profoundly these experiments disrupt their lives. Herrington agrees. “It is odd,” she says, “that in a discipline whose entire justification and purpose is quality of life, almost no one adequately emphasizes actual patients’ experiences or includes them in their outcome measures.”

Breidenbach wants his colleagues to publish more and be more transparent. “The rules have always been simple,” he says. “When you do experimental medicine, you must publish—and you must publish what actually happens.” Some of Breidenbach’s colleagues see him as out of touch. “I love Warren Breidenbach,” Scott Levin says. “But this idea that people are hiding things—you have to put his criticisms in perspective.”

Levin does agree with Breidenbach and several others I talked to that Lee’s Pittsburgh protocol has not proven to be better than the three-drug model. As Kadiyala Ravindra, a former Louisville VCA team member who’s now a transplant surgeon at Duke, puts it, the protocol “unfortunately has not worked.” Lee counters that the protocol is designed to reduce immuno­suppression and spare patients some of the corrosive effects of the steroids used in the more common three-drug therapy.

Several people I talked to lamented that the discipline has no established protocol for following patients like Josh Maloney and Jessica Arrigo who have had their transplanted hands removed. There are now six people in the US who no longer have their hand transplants but who took immunosuppressive drugs for various periods. But because the DOD grants that funded much of this work didn’t require following patients after a graft was removed, their care and monitoring fell to the discretion of the institutions and research teams.

Francis Perry Wilson, the Yale nephrologist, says VCA teams should follow their patients for the full length of the trial to provide proper care and to track the experiments’ long-term effects. “The patients who are going to do worse in general are going to be more likely to have the graft removed,” he says. “So all the more reason to keep track of them.” Or, as Levin puts it, “If somebody says, ‘Three months after my hands were amputated, I got liver cancer and died,’ we’d want to know that.” Which is why Levin plans to follow any of his patients who lose their grafts.

The Hopkins team’s research protocol does not include a way to do this. The team says they always intended to follow up with patients who had their grafts removed. Shores says he tried to reach both Jessica and Maloney to do a follow-up study around 2016. He couldn’t get ahold of Maloney; he says he talked to Jessica on the phone but couldn’t get her to come in for a follow-up. As a result, the trial has very little data on either of those subjects’ health after the grafts were removed.

In some senses, the field is still struggling with two linked problems that have dogged it at least since that operation in Lyon in 1998: the cost-­benefit ratio of VCA transplants and the failure to develop gentler anti-rejection treatments that have been proven to resolve the issue by reducing the risks.

Back in 1999, Andrew Lee and a colleague, writing of this quandary in the wake of the Lyon surgery, concluded that the “deficiency of experimental evidence” then available, along with the known dangers of immuno­suppression, “renders precarious the risk-benefit balance of hand transplantation at present.” Still, they believed the VCA field represented “the next frontier” in reconstructive surgery. By 2010, having done three transplants and witnessed 37 worldwide, Lee and others in his team wrote that while much work remained to reduce immuno­suppression’s costs, they had faith that the experimental protocols being tested—including their own Pittsburgh protocol—“will surely undergo further evolution during the next decade.”

Yet the burden borne by today’s hand transplant patients seems to be essentially no lighter than that assumed in 1999. Levin believes that the operation’s proven capacity to “give people back their dignity” makes hand transplants justified even now. Of Levin’s three patients, all have functioning hands, although one has begun having renal issues and may need a kidney transplant in the future. “We have enough data that, in my heart of hearts, I can say that we can continue in this field ethically and forcefully … There will be people who have horrible complications, but that’s called medicine.”

Others are less sanguine. Herrington believes the field may need to hit the pause button to gather and weigh more carefully the progress so far. Some surgeons have chosen to wait. Vishal Thanik, a member of the hand transplant team at NYU Langone whose lab is among many trying to develop gentler ways to calm the immune system, does not plan to do any transplants until he has “something really new to bring in terms of immunosuppression.”

To lose a hand—or, God forbid, both—is a catastrophe that inflicts physical, emotional, and psychological consequences that, as one paper on the ethics of hand transplants put it, “are notoriously difficult to overcome.” As that 2012 paper, published in a journal of the Royal Society of Medicine, also notes, the transplant procedure’s experimental nature, along with the temptation for physicians chasing the “thrill of medical advancement” to exaggerate the benefits, “casts doubt on how informed a patient’s decision can truly be.”

Consent in hand transplants is devilishly slippery: Can a person who has lost a hand properly weigh the allure of soon regaining such a vital part of themself against the seemingly distant probabilities of suffering treatment’s possible harms? Levin says this is best addressed by confronting the patient with the grimmest picture possible of the risks and by appointing them an independent patient advocate. James Benedict, a bioethicist at Duquesne University who has studied consent and the US hand transplant community for more than seven years, has a different concern. At this point, he says, “I’m not even sure it’s possible to give informed consent, because the outcome data is so sparse. How can you give consent about accepting risks if you don’t even know what they are?”

In his opening talk at the conference, Brandacher acknowledged that the VCA field had not resolved all its issues. But his main message was one of success and the need to move forward. Most of the day’s talks followed this lead. The last speaker of that after­noon’s long opening session, a bioethicist, in fact, ended by crying, “Let us plow forward with this incredible field!”

Sitting in the room for most of the afternoon was Sheila Advento. She had listened to one speaker after another talk about success and the importance of including patients in its definition. She was sicker than ever. Within a month, she would be put on the waiting list for a kidney. She had flown to Chicago because she wanted to ask a question of Gerald Brandacher, in front of this crowd. She had worked it all out beforehand with Breidenbach, she told me. Breidenbach would station himself near the microphone that was generally in the center aisle at such conferences for audience questions, and when Brandacher finished his introductory talk, Breidenbach would quickly move to the mic and introduce Sheila as she made her way up the aisle. Then she would tell the room that she was in stage 4 kidney failure and ask Brandacher the question that was eating at her: “Why didn’t anyone tell me this was happening to me?”

The plan didn’t work. When Brandacher finished, he left the stage, and a moderator announced that a tight schedule precluded questions, then called the next speaker. Sheila, waiting for her cue in the back of the room, never even stood up. It remained so for the rest of the session. She never got a chance to be heard.

Line art by Claudia de Almeida

David Dobbs (@david_dobbs) writes on science, medicine, and culture.

This article appears in the March issue. Abonneer nu.

Listen to this story, and other WIRED features, on the Audm app.

Let us know what you think about this article. Submit a letter to the editor at mail@wired.com.


More Great WIRED Stories

Raar 'Snowman-Pancake' Asteroid krijgt zijn close-up. En het is echt een vreemdeling.


Raar 'Snowman-Pancake' Asteroid krijgt zijn close-up. En het is echt een vreemdeling.

Dit is de meest gedetailleerde weergave van het verre object Ultima Thule. De foto is een bewerkte composiet die negen afzonderlijke foto's van het ruimtevaartuig New Horizons van NASA combineert, slechts 6,5 minuten voordat het ruimtevaartuig de beste benadering van Ultima Thule op 1 januari 2019 nadert.

Credit: NASA / Johns Hopkins Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute, National Optical Astronomy Observatory

De allerbeste foto's van Ultima Thule hebben het gered naar de aarde, en ze verhogen de intriges over de ijskoude en verre wereld.

Op nieuwjaarsdag zoomde het New Horizons-ruimtevaartuig van NASA in langs de 34 kilometer lange Ultima Thule en zette daarmee een record neer voor de meest verre planetaire ontmoeting in de geschiedenis. (Ultima ligt ongeveer 1 miljard mijl, of 1,6 miljard km verder dan Pluto, waar New Horizons in juli 2015 voorbij vloog.)

New Horizons heeft flyby-gegevens en -afbeeldingen sindsdien thuisbezorgd aan haar gebruikers, en zal dit nog ongeveer 18 maanden blijven doen. De vroege returns waren spectaculair en onthulden Ultima Thule als een rare, sneeuwpop-pannenkoek-hybride met mysterieuze eigenschappen, zoals een heldere "kraag" waar de twee lobben van het lichaam samenkomen. [New Horizons at Ultima Thule: Full Coverage]

En nu hebben we onze beste look tot nu toe. Nieuwe flyby-foto's die vandaag zijn uitgebracht (22 februari) tonen Ultima in nog meer verbluffende details, waarbij heldere ringachtige functies en donkere putjes worden vastgelegd waarvan de oorsprong mysterieus blijft.

"Of deze functies [the pits] zijn kraters geproduceerd door botslichamen, sublimatieputten, instortputten of iets heel anders wordt besproken in ons wetenschapsteam, "New Horizons Deputy Project Scientist John Spencer, van het Southwest Research Institute (SwRI) in Boulder, Colorado, zei in een verklaring.

De nieuw uitgebrachte afbeeldingen hebben een resolutie van ongeveer 33 meter per pixel. Het zijn de foto's met de hoogste resolutie die New Horizons ooit heeft gemaakt en die het tijdens het operationele leven misschien ooit zal doen.

De foto's werden slechts 6,5 minuten vóór de dichtstbijzijnde benadering van het vaartuig op 1 januari gemaakt. Destijds was New Horizons 4,109 mijl (6,628 km) van Ultima Thule en 4,1 miljard mijl (6,6 miljard km) van de aarde, zeiden leden van het Mission Team. (De dichtstbijzijnde benadering bracht de sonde binnen slechts 2200 mijl (of 3500 km) van Ultima.)

Er was geen garantie dat we Ultima Thule – waarvan de officiële naam 2014 MU69 is – ooit zullen zien in dit oogverblindende licht. Het vastleggen van de nieuw uitgebrachte beelden was een 'strekdoel', dat een exact vierkant-up van Ultima vereiste in het smalle gezichtsveld van de telescopische camera van New Horizons.

"Om deze beelden te krijgen, moesten we precies weten waar beide kleine Ultima en New Horizons zich bevonden – van moment tot moment – toen ze elkaar passeerden met een snelheid van meer dan 32.000 km / u [51,500 km/h] in het zwakke licht van de Kuipergordel, een miljard mijl voorbij Pluto. Dit was een veel hardere observatie dan alles wat we hadden geprobeerd in onze 2015 Pluto flyby, "New Horizons Principal Investigator Alan Stern, ook van SwRI, zei in dezelfde verklaring.

"Deze 'stretch goal'-waarnemingen waren riskant, omdat er een reële kans was dat we slechts een deel of zelfs geen van Ultima in het smalle gezichtsveld van de camera zouden krijgen," voegde Stern eraan toe. "Maar de teams voor wetenschap, operaties en navigatie hebben het vastgegrepen en het resultaat is een velddag voor ons wetenschapsteam! Sommige details die we nu op het oppervlak van Ultima Thule zien, zijn anders dan elk object dat ooit eerder werd onderzocht."

New Horizons is in januari 2006 gelanceerd om de sluier over Pluto op te heffen, die sinds de ontdekking in 1930 grotendeels mysterieus was gebleven. De flybridge Ultima Thule was het middelpunt van een uitgebreide missie die loopt tot 2021.

New Horizons is in goede gezondheid en heeft voldoende brandstof om te vliegen door nog een ander object op afstand, als NASA een andere missie-extensie toekent, hebben Stern en andere leden van het missieteam gezegd.

Mike Wall's boek over de zoektocht naar buitenaards leven, "Buiten"(Grand Central Publishing, 2018; geïllustreerd door Karl Tate) is nu verkrijgbaar. Volg hem op Twitter @michaeldwall. Volg ons op Twitter @Spacedotcom of Facebook.

Is het universum een ​​hologram? Kan zijn! Deze Math Trick laat zien hoe


Het weefsel van ruimte en tijd wordt algemeen aangenomen door natuurkundigen als emergent, gestikt uit kwantumdraden volgens een onbekend patroon. En gedurende 22 jaar hebben ze een speelgoedmodel gehad van hoe de opkomende ruimtetijd kan werken: een theoretisch 'universum in een fles', zoals de ontdekker ervan, Juan Maldacena, het heeft beschreven.

Quanta Magazine


auteur foto

Wat betreft

Oorspronkelijke verhaal herdrukt met toestemming van Quanta Magazine, een redactioneel onafhankelijke publicatie van de Simons Foundation wiens missie het is om het publieke inzicht in de wetenschap te vergroten door onderzoeksontwikkelingen en trends in wiskunde en de fysische en levenswetenschappen te behandelen.

De ruimte-tijd vult het gebied in de fles – een continuüm dat buigt en golft, en de kracht produceert die de zwaartekracht wordt genoemd – komt precies overeen met een netwerk van kwantumdeeltjes die op het stijve, zwaartekrachtvrije oppervlak van de fles leven. Het binnenste "universum" projecteert uit het lagere-dimensionale grenssysteem als een hologram. Maldacena's ontdekking van dit hologram heeft fysici een werkend voorbeeld van een kwantumtheorie van de zwaartekracht gegeven.

Maar dat betekent niet noodzakelijk dat het speelgoeduniversum laat zien hoe ruimte-tijd en zwaartekracht in ons universum naar voren komen. Het interieur van de fles is een dynamische, Escheresque plaats genaamd anti-de Sitter (AdS) ruimte die negatief gebogen is als een zadel. Verschillende richtingen op de zadelcurve op tegenovergestelde manieren, met één richting omhoog en de andere naar beneden gebogen. De rondingen neigen naar verticaal terwijl je weggaat van het centrum, waardoor AdS de ruimte uiteindelijk de buitenste grens wordt – een oppervlak waar kwantumdeeltjes kunnen samenwerken om het holografische universum binnenin te creëren. In werkelijkheid wonen we echter in een positief gebogen "de Sitter (dS) -ruimte", die lijkt op het oppervlak van een bol die zich onbeperkt uitbreidt.

Al sinds 1997, toen Maldacena de AdS / CFT-correspondentie ontdekte – een dualiteit tussen AdS-ruimte en een 'conformale veldentheorie' die kwantuminteracties beschrijft op de grens van die ruimte – hebben fysici een analoge beschrijving gezocht van ruimte-tijdregio's zoals de onze die niet zijn gebotteld. De enige "grens" van ons universum is de oneindige toekomst. Maar de conceptuele moeilijkheid van het projecteren van een hologram uit kwantumdeeltjes die in de oneindige toekomst leven, heeft de inspanningen om echte ruimte-tijd holografisch te beschrijven, lang belemmerd.

In het laatste jaar hebben drie fysici echter vooruitgang geboekt in de richting van een hologram van de Sitter-ruimte. Net als de AdS / CFT-correspondentie, is hun ook een speelgoedmodel, maar sommige van de principes van de constructie kunnen zich uitstrekken tot meer realistische ruimte-tijd hologrammen. Er is "verleidelijk bewijs", zegt Xi Dong van de universiteit van Californië, Santa Barbara, die het onderzoek leidde, dat het nieuwe model een stuk is van "een verenigd raamwerk voor kwantumzwaartekracht in de Sitter" [space].”

Dong en co-auteurs Eva Silverstein van Stanford University en Gonzalo Torroba van het Bariloche Atomic Center in Argentinië construeerden een hologram van dS-ruimte door twee AdS-universums te nemen, ze te snijden, krom te trekken en hun grenzen te verleggen.

Het snijden is nodig om een ​​problematische oneindigheid aan te pakken: het feit dat de grens van de AdS-ruimte oneindig ver verwijderd is van het centrum. (Stel een lichtstraal voor die zich oneindig over de kromming van het zadel voortbeweegt om de rand te bereiken.) Dong en co-auteurs maakten AdS ruimte eindig door het ruimte-tijdgebied met een grote straal af te hakken. Dit creëerde wat bekend staat als een "Randall-Sundrum-keel", naar de natuurkundigen Lisa Randall en Raman Sundrum, die de truc hebben bedacht. Deze ruimte wordt nog steeds benaderd door een CFT die op zijn grens leeft, maar de grens is nu een eindige afstand verwijderd.

Vervolgens voegden Dong en co-auteurs ingrediënten uit de snaartheorie toe aan twee van deze theoretische Randall-Sundrum-kelen om ze te activeren en een positieve kromming te geven. Deze procedure, 'opbeurend' genoemd, heeft de twee zadelvormige AdS-spaties omgezet in komvormige dS-spaties. De natuurkundigen zouden dan het voor de hand liggende kunnen doen: de twee kommen aan elkaar lijmen langs hun randen. De CFT's die beide hemisferen beschrijven, worden aan elkaar gekoppeld en vormen een enkelvoudig kwantumsysteem dat holografisch tweevoudig is voor de gehele sferische de Sitter-ruimte.

"De resulterende ruimte-tijd heeft geen grens, maar door de constructie is het twee tot twee CFT's," zei Dong. Omdat de evenaar van de Sitter-ruimte, waar de twee CFT's leven, zelf een Sitter-ruimte is, wordt de constructie de "dS / dS-correspondentie" genoemd.

Silverstein stelde dit basisidee voor met drie co-auteurs in 2004, maar dankzij nieuwe theoretische tools konden Dong en Torroba het dS / dS-hologram gedetailleerder bestuderen en aantonen dat het belangrijke consistentiecontroles doorstaat. In een paper dat afgelopen zomer werd gepubliceerd, berekenden ze dat de entanglemententropie – een maat voor hoeveel informatie wordt opgeslagen in de gekoppelde CFT's die op de evenaar leven – overeenkomt met de bekende entropieformule voor het overeenkomstige bolvormige gebied van de Sitter-ruimte.

Zij en andere onderzoekers verkennen het de Sitter-hologram verder met behulp van hulpmiddelen uit de informatica. Zoals ik in een recente uitgave heb beschreven Quanta In de afgelopen jaren hebben natuurkundigen ontdekt dat de AdS / CFT-correspondentie precies werkt als een "kwantumfoutcorrigerende code" – een schema voor het veilig coderen van informatie in een zenuwachtig kwantumsysteem, of het nu een kwantumcomputer of een CFT is. Kwantumfoutcorrectie kan zijn hoe het opkomende weefsel van ruimte-tijd zijn robuustheid bereikt, ondanks dat het is geweven uit fragiele kwantumdeeltjes.

Dong, die deel uitmaakte van het team dat de verbinding tussen AdS / CFT en quantumfoutcorrectie ontdekte, zei: "Ik geloof dat de Sitter holografie ook werkt als een kwantumfoutcorrigerende code, en ik zou heel graag willen begrijpen hoe. "Er is weinig hoop op experimenteel bewijs dat dit nieuwe perspectief op de Sitter-ruimtetijd correct is, maar volgens Dong," je weet instinctief dat je op het goede spoor zit als de stukjes bij elkaar passen. "

Patrick Hayden, een theoretisch fysicus en computerwetenschapper aan Stanford die de AdS / CFT-correspondentie bestudeert en zijn relatie tot kwantumfoutcorrectie, zei dat hij en andere experts zich verdiepen over het dS / dS-model van Dong, Silverstein en Torroba. Hij zei dat het te vroeg is om te zeggen of inzichten over hoe ruimte-tijd is geweven en hoe kwantumzwaartekracht werkt in AdS-ruimte over zullen gaan naar een de Sitter-model. "Maar er is een pad – iets dat moet worden gedaan," zei Hayden. "Je kunt concrete wiskundige vragen formuleren. Ik denk dat er de komende jaren veel zal gebeuren. "

Oorspronkelijke verhaal herdrukt met toestemming van Quanta Magazine, een redactioneel onafhankelijke publicatie van de Simons Foundation wiens missie het is om het publieke inzicht in de wetenschap te vergroten door onderzoeksontwikkelingen en trends in wiskunde en de fysische en levenswetenschappen te behandelen.


Meer Great WIRED Stories