giovedì 31 dicembre 2015

Il cervello innamorato ...tra chimica e ragion pura.

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Numerosi processi cerebrali sono coinvolti nei diversi stadi della nostra vita sentimentale, come l'innamoramento, l'eccitazione sessuale, il senso di attaccamento che spinge verso un legame duraturo tra i partner e il comportamento materno e paterno. Malgrado non fosse questa l' "intenzione" di Madre Natura, possiamo constatare ogni giorno che tali stadi possono manifestarsi in maniera perfettamente indipendente l'uno dall'altro.
Nessuno che sia ancora in grado di ricordare l'evento improvviso e violento di un intenso innamoramento definirà la scelta del partner come una "libera scelta" o una "decisione ben ponderata". L'innamoramento a prima vista capita e basta, è pura biologia, che si manifesta con euforia e violente reazioni fisiche, come palpitazioni, insonnia e sudorazione, dipendenza emotiva, concentrazione dell'attenzione, pensiero rivolto ossessivamente al partner e alla sua protezione possessiva e sensazione di grande energia. Anche Platone riteneva che si trattasse di un processo autonomo. Egli considerava l'impulso sessuale come la quarta forma dell'anima, localizzata sotto l'ombelico e da lui definita così: "totalmente irrazionale, un'anima, tra l'altro, che non accetta nessuna disciplina".
L'innamoramento costituisce la base dell'accoppiamento per gli esseri umani in tutto il mondo. Si potrebbe pensare che per una cosa così importante come la scelta del partner per creare una famiglia, la nostra corteccia cerebrale proceda ad individuare la "persona giusta" con la massima consapevolezza; e invece no, durante il profondo innamoramento, in cui tutte le nostre attenzioni ed energie sono rivolte ad un unico partner, a portare a termine il compito sono aree che si trovano nella parte più profonda del cervello, lontano dunque dalla corteccia (si tratta di strutture che guidano i processi inconsci). La risonanza magnetica del cervello di persone che hanno avuto episodi recenti di intenso innamoramento, ha evidenziato che alla vista di una fotografia della persona amata, si attivano esclusivamente strutture cerebrali ubicate lontano dalla corteccia. In particolare in tali casi ad attivarsi è soprattutto il sistema della gratificazione, che provoca effetti piacevoli ed utilizza la dopamina come neurotrasmettitore. Si tratta di un sistema cerebrale orientato al conseguimento della gratificazione, in questo caso rappresentata dalla conquista di un partner. Tale sistema non è coinvolto solo nell'innamoramento, ma in tutto ciò che sperimentiamo come piacevole, anche nella dipendenza da determinate sostanze. Ciò spiega anche il fatto che, quando una relazione intensa di questo tipo si interrompe, si manifestino potenti "sintomi di disintossicazione". Questo sistema si attiva soprattutto nella parte destra del cervello in relazione con l'attrazione esercitata dal volto raffigurato nella foto e con l'intensità della passione amorosa.
Inoltre, gli innamorati presentano una più elevata concentrazione nel sangue dell'ormone dello stress, il cortisolo, a dimostrazione della situazione carica di tensione in cui si trovano. La stimolazione delle ghiandole surrenali in questa risposta allo stress provoca un aumento del testosterone nelle donne e una sua diminuzione negli uomini. Solo quando l'innamoramento perdura nel tempo, si attiva anche la corteccia prefrontale, la parte anteriore del cervello con la quale si pianifica e si effettuano valutazioni, e quando la coppia si stabilizza l'attivazione dell'asse dello stress e i cambiamenti nella concentrazione del testosterone scompaiono. Naturalmente, l'elaborazione sensoriale che avviene nella corteccia ha giocato un ruolo durante quel periodo eccitante, in fin dei conti quel partner lo abbiamo visto, toccato e ne abbiamo percepito l'odore. Ma non si tratta di una scelta cosciente rivolta esattamente a quella persona. Il vecchio sistema evolutivo della gratificazione ci indica qual è quello "vero", e associa la riproduzione al partner che almeno per quel momento è quello "giusto". Solo quando l'intenso innamoramento è terminato la corteccia cerebrale prende il sopravvento. Quindi se uno dei vostri figli si è innamorato della persona "sbagliata", non rimproveratelo dicendogli che doveva usare il cervello. L'ha fatto, ma quelle parti della corteccia cerebrale che dopo un'attenta e ponderata riflessione avrebbero potuto portare a una scelta diversa, come la corteccia prefrontale, purtroppo intervengono nel processo ...quando ormai è troppo tardi.

Bibliografia:

- Dick SWAAB, Noi siamo il nostro cervello, Castelvecchi, Roma, 2011, pp. 96-98.

giovedì 24 dicembre 2015

Il primo chip che funziona con luce ed elettroni: Apre la strada a computer ultraveloci.

Fonte: ANSA Scienze
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Realizzato il primo microprocessore che usa la luce per comunicazioni ultraveloci. Descritto sulla rivista Nature, è stato realizzato dal gruppo dell'università della California a Berkeley, guidato da Vladimir Stojanovic. I ricercatori sono riusciti a combinare insieme elettroni e particelle di luce (fotoni) all'interno di un singolo chip, aprendo la strada a computer più veloci e a basso consumo.



''E' una pietra miliare" ,commenta Stojanovic. "E' il primo processore - aggiunge - in grado di usare la luce per comunicare con il mondo esterno''. I ricercatori sono riusciti a combinare elettroni e fotoni comprimendo due nuclei di processori con oltre 70 milioni di transistor e 850 componenti ottiche in un unico chip di 3 per 6 millimetri, con un design facilmente applicabile su scala industriale.
Rispetto ai cavi elettrici, le fibre ottiche sono in grado di sostenere una maggiore larghezza di banda, trasportando più dati ad una velocità maggiore, su distanze più lunghe e con meno energia. Finora il trasporto di particelle di luce nei chip si era rivelato difficile, perchè nessuno era riuscito a capire come integrare strumenti fotonici nei processi di fabbricazione dei chip senza cambiare il processo stesso.
Il nuovo chip ha dimostato di funzionare con diversi programmi informatici, dimostrando di avere una densità di banda larga di 300 gigabit al secondo per millimetro quadrato, circa 10-50 volte in più dei microprocessori elettrici ora sul mercato. E' inoltre efficiente dal punto di vista energetico, visto che consuma solo 1,3 watt per trasmettere un terabit di dati al secondo.
Negli esperimenti, i dati sono stati inviati a un ricevente dieci metri lontano e poi tornati indietro. ''Con l'ottica, con la stessa quantità di energia - aggiunge Chen Sun, uno dei ricercatori - si possono percorrere centimetri, metri o chilometri. Per far viaggiare un segnale elettrico per 1 chilometro invece servono migliaia di picojoule per ogni bit''.

lunedì 21 dicembre 2015

Rischio hacker per i dati sensibili nascosti nella luce: Anche la crittografia quantistica può essere violata.

Fonte: ANSA Scienze
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Sono possibili falle perfino nella forma di crittografia considerata la più sicura in assoluto, quella quantistica, che permette di trasmettere informazioni in codice sfruttando la luce. Se finora si era sempre pensato che i suoi messaggi fossero inviolabili, perché ogni tentativo di intrusione avrebbe alterato il segnale venendo automaticamente scoperto, ora questa convinzione sembra incrinarsi: il sistema in realtà può essere hackerato e le informazioni possono essere 'rubate' di nascosto. A dimostrarlo è un esperimento pubblicato su Science Advances dalle università svedesi di Stoccolma e Linkoping.
 ''Questa falla nella sicurezza consente di intercettare il traffico di informazioni senza essere scoperti'', spiega Jan-Ake Larsson, dell'università di Linkoping. ''Lo abbiamo compreso grazie a calcoli teorici - aggiunge - e i colleghi di Stoccolma sono riusciti a dimostrarlo sperimentalmente''.
 In laboratorio hanno infatti svelato il punto debole del metodo che oggi è alla base di molti sistemi di crittografia quantistica, il cosiddetto entanglement energia-tempo. Il suo funzionamento, estremamente semplificato, prevede che due pacchetti di luce (fotoni) vengano emessi dal mittente nello stesso momento in direzioni diverse: se l'informazione contenuta nel loro stato quantistico viene intercettata da un 'orecchio' spia, il segnale viene disturbato, e questo 'rumore' viene scoperto applicando un teorema noto come 'disuguaglianza di Bell'; se invece la connessione è sicura e libera da rumore, si possono usare i dati (fotoni) rimanenti come chiave per criptare e proteggere il messaggio.
 Quando la fonte di fotoni viene sostituita con una sorgente di luce tradizionale, però, l'hacker può identificare la chiave e quindi decifrare il messaggio senza essere scoperto. Questo problema, però, può essere risolto. ''Nel nostro articolo - ricordano gli autori - proponiamo una serie di contromisure, che vanno da semplici soluzioni tecniche alla ricostruzione dell'intera macchina''.

mercoledì 16 dicembre 2015

'Intravista' al Cern una nuova particella mai osservata finora e forse più pesante del bosone di Higgs.

Fonte: ANSA Scienze
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Una nuova particella, mai osservata finora e forse più pesante del bosone di Higgs, è stata 'intravista' in due esperimenti condotti nel più grande acceleratore del mondo, il Large Hadron Collider (Lhc) del Cern di Ginevra. I segnali, rilevati dagli esperimenti Atlas e Cms, non possono essere considerati una scoperta: per un'eventuale conferma servono alti dati, che potranno essere raccolti a partire dalla primavera 2016.
 Sono dati preliminari, riferiti dalla rivista Nature nel suo sito, presentati nei seminati organizzati a fine anno dal Cern. "Quello che vediamo è un piccolo eccesso locale, con una massa sei volte maggiore rispetto a quella del bosone di Higgs, ma potrebbe ancora essere una fluttuazione e non abbiamo ancora un'evidenza statistica sufficiente", ha detto la responsabile dell'esperimento Atlas per l'Italia, Marina Cobal, dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn). "Sicuramente - ha aggiunto - è qualcosa di interessante e da tenere sott'occhio".
 Il funzionamento dell'Lhc all'energia da record di 13.000 miliardi di elettronvolt apre le porte a un territorio inesplorato della fisica. "Ormai siamo in una zona di frontiera nella quale nessuno sa che cosa troveremo", ha detto il fisico teorico Fabio Zwirner, della sezione di Padova dell'Infn. L'entusiasmo è già alle stelle: basti pensare che sono già una decina i lavori teorici che tentano le prime possibili spiegazioni dell'ipotetica nuova particella: "probabilmente andranno rivisti tra sei mesi - ha rilevato - ma sono il segnale dell'interesse che c'è per questa fisica di frontiera, che esplora i confini delle nostre conoscenze".

domenica 29 novembre 2015

Gioielli leggerissimi con schiuma di oro e latte: Sono fatti di aria per il 98% e brillano.

Fonte: ANSA Scienze
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Gioielli d'oro leggerissimi e soffici grazie a una schiuma mille volte più leggera dell'oro che tutti conosciamo. E' un aerogel composto da 98 parti di aria e appena due di materiale solido. A prima vista non si distingue dall'oro tradizionale, ma al tatto è soffice e malleabile. A crearlo, e descriverlo sulla rivista Advanced Materials, sono stati ricercatori del Politecnico di Zurigo (Eth) guidati da Raffaele Mezzenga.
Oltre che per fabbricare gioielli a 20 carati, questo oro super leggero potrebbe trovare impiego in molti processi industriali, dai catalizzatori fino a sensori di pressione.
La ricetta per creare questa schiuma d'oro si basa sulle proteine ricavate del latte, riscaldate e mescolate con particelle di oro. Una volta amalgamate tra loro, le proteine si intrecciano a formare una struttura tridimensionale altamente porosa.
Una delle maggiori difficoltà è stata quella di far asciugare questa sottile rete senza distruggerla, e per farlo i ricercatori hanno usato al posto di aria calda l'anidride carbonica. Il risultato finale è una leggerissima schiuma malleabile, che a occhio nudo ha tutte le caratteristiche dell'oro tradizionale.
La struttura porosa rende questo materiale leggerissimo, poichè la stragrande maggioranza del volume è spazio vuoto, ma si tratta comunque di oro di buona qualità, a 20 carati, con un quinto di fibre del latte e 4 quinti di oro puro.

martedì 24 novembre 2015

Non solo caldo, il laser ha raffreddato l'acqua: Ora nuovi usi nell'industria e in biologia.

Fonte: ANSA Scienze
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Nessuno lo immaginerebbe pensando alle spade luminose di Star Wars, ma il laser non si limita a scaldare o a bruciare. In alcuni casi, infatti, può raffreddare. Lo dimostra l'esperimento nel quale per la prima volta dei fasci concentrati di luce infrarossa hanno portato un bicchiere d'acqua dalla temperatura ambiente a poco più di 2 gradi. Pubblicato sulla rivista dell'Accademia delle Scienze degli Stati Uniti (Pnas), il test è stato condotto nell'università di Washington e risolve un problema che da almeno 12 anni è un rompicapo per i fisici.
Si intravedono già possibili applicazioni della scoperta, ad esempio in processi industriali che richiedono grande precisione, ad esempio per rendere più efficiente la fabbricazione dei microprocessori. In biologia i laser potrebbero aiutare a studiare più in dettaglio le cellule, ad esempio raffreddandone delle porzioni per rallentarne l'attività in fasi cruciali, come quella della divisione. Potrebbero anche rendere più facile osservare i singoli neuroni in attività senza danneggiarli.
Che in particolari condizioni i laser fossero in grado di raffreddare era noto dal 1995, quando lo aveva dimostrato un esperimento condotto nei Laboratori Usa di Los Alamos, ma ci sono voluti 20 anni per dimostrare questa possibilità nei liquidi e con tecnologie a basso costo.

I farmaci del futuro viaggeranno nei 'cubosomi': Capsule fatte dello stesso rivestimento delle cellule.

Fonte: ANSA Scienze
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Farmaci e nutrienti del futuro viaggeranno nell'organismo a bordo dei 'cubosomi', speciali capsule fatte con materiali biologici e che promettono un'efficienza ed una sicurezza maggiore rispetto ad altre 'navette'. Un passo in avanti verso la possibilità di utilizzarli arriva dal Politecnico di Losanna, con la ricerca condotta da Davide Demurtas e Cécile Hébert, pubblicata sulla rivista Nature Communication.
 I cubosomi sono capsule biologiche fatte dalle stesse molecole che formano il rivestimento delle cellule e che per questo sono considerate estremamente sicure. A differenza dei più noti liposomi, di forma sferica e usati ampiamente nei cosmetici, i cubosomi hanno una particolare struttura interna a reticolo organizzata in forme complesse con lati piatti, tanto da formare dei 'cubi'. Esplorarne l'interno finora era stato molto difficile perché le superfici dei cubosomi sono 'opache' ed è praticamente impossibile vedere come si dispongono i reticoli interni.
 I ricercatori di Losanna sono riusciti a superare il problema utilizzando la tecnica chiamata 'tomografia crio-elettronica', sviluppata con il supporto della Nestlé. Conoscere bene la struttura interna dei cubosomi apre adesso la possibilità di ottenere contenitori perfettamente 'ritagliati' attorno al carico.

Pronto il mini-laboratorio ingoiabile: E' una capsula che controlla cuore e polmoni.

Fonte: ANSA Scienze
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Un mini-laboratorio ingoiabile per misurare costantemente il ritmo del cuore e del respiro: è la minuscola capsula ideata da Gregory Ciccarelli, del Massachusetts Institute of Technology (Mit), per monitorare senza creare disagi le condizioni di pazienti affetti da aritmie o problemi respiratori oppure seguire lo stato di salute dei soldati sul campo di battaglia o perfezionare l’addestramento degli atleti.
Il dispositivo descritto sulla rivista Plos One è delle dimensioni di una normale pillola e una volta ingerita può trasmettere dell'intestino i suoi dati a una distanza di 3 metri. Per ora è stata sperimentata sui maiali, ma si prevede a breve di fare test anche sull'uomo. Per alcuni problemi di salute, come quelli respiratori o le aritmie cardiache, è fondamentale avere dati accurati raccolti costantemente per almeno 24 o 48 ore, ma i dispositivi usati oggi hanno molte limitazioni dovute all'ingombro o al fastidio dell'indossarli, tanto da poter dare dati falsati.
Per ovviare questi problemi i ricercatori americani hanno messo a punto una mini capsula dotata di un microfono che, una volta ingerita, riesce a 'ascoltare' il ritmo dei battiti cardiaci e della respirazione, come una sorta di micro stetoscopio. La capsula viene ingoiata e percorre tutto l'intestino in 1 o 2 giorni prima di essere espulsa, registrando oppure inviando i dati all'esterno in tempo reale.
Secondo i ricercatori, questo dispositivo potrebbe fornire dati molto precisi e non falsati dalla scomodità di quelli attuali, come le cinture Holter usate per controllare le condizioni del cuore. Lo stesso tipo di capsule potrebbero in futuro essere usate anche per fare mini test per riconoscere specifiche molecole e per rilasciare farmaci direttamente nel tratto intestinale.

Costruito un minerale 'extraterrestre' simile a quello dei meteoriti, utile nell'industria.

Fonte: ANSA Scienze
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Costruito un minerale magnetico 'extraterrestre'. Descritto sulla rivista Scientific Reports, è stato realizzato nell'università giapponese di Tohoku. Magneti di alta qualità sono stati finora trovati esclusivamente nei meteoriti, ma adesso diventa possibile produrli su larga scala per utilizzarli nell'industria, da quella automobilistica a quella delle apparecchiature per uso domestico e medico.
 I meteoriti contengono magneti straordinari, composti da ferro e nichel, che si sono formati all'alba del Sistema Solare, quando le polveri della nebulosa planetaria hanno cominciato ad aggregarsi formando dei grani. Raffreddando molto lentamente, in miliardi di anni, i grani hanno cambiato struttura: gli atomi si sono disposti in modo ordinato, tale da assumere proprietà magnetiche di qualità elevata.
 Finora non era stato possibile costruire in laboratorio magneti simili proprio per l'impossibilità di replicare questo lentissimo processo di raffreddamento. Le cose sono cambiate grazie alla tecnica che ha permesso di concentrare in circa 300 ore un processo che in natura ha richiesto miliardi di anni.
In pratica i ricercatori hanno usato una lega di ferro e nichel molto simile alla struttura dei meteoriti nelle prime fasi di formazione. Quando si è raffreddato, il materiale ha cambiato struttura: da amorfo (con gli atomi disposti in modo disordinato) è diventato cristallino e magnetico, come nei meteoriti.

Armi chimiche, quelle del futuro potrebbero essere 'nano' (Trasformando sostanze innocue, come quelle usate nei dentifrici).

Fonte: ANSA Scienze
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Le armi chimiche del futuro potrebbero arrivare dalle nanotecnologie: questo settore all'avanguardia della ricerca e ricco di promesse, nelle mani sbagliate potrebbe trasformarsi in una fucina di nuove armi non convenzionali. E' uno degli scenari emersi nella conferenza internazionale sulle minacce emergenti chimiche, biologiche, radiologiche e nucleari organizzato a Milano, dall'Istituto di scienze e tecnologie molecolari del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Istm-Cnr) e dal Corpo militare dell'Ordine di Malta.
 Sostanze innocue, come quelle che oggi sono contenute nei dentifrici o nell'intonaco, se ridotte in particelle delle dimensioni di miliardesimi di metro (nanometri) potrebbero non essere più altrettanto innocue. ''E' il caso, per esempio, di un materiale come il biossido di titanio, presente nell'intonaco, utilizzato come eccipiente nei farmaci e presente nei dentifrici'', ha detto Matteo Guidotti, dell'Istm-Cnr.
 ''Tuttavia - ha aggiunto - al livello nano, ossia ridotto in particelle delle dimensioni comprese fra 30 e 50 nanometri, il biossido di titanio può interagire con il materiale biologico e diventare cancerogeno''. Anche strutture come i nanotubi di carbonio, che giocano un ruolo di primo piano in molti materiali di nuova generazione ''non sono esenti da potenziali rischi. Ad esempio - ha detto ancora Guidotti - interagiscono facilmente con il Dna o con l'Rna dei virus: chi mi dice che qualcuno non possa utilizzarli come 'nuovi veleni'?''.
 La prima contromisura, secondo gli esperti, è individuare quanto prima delle regole per la produzione di nanomateriali. Una questione che, a livello europeo, si sta affrontando con il progetto NanoReg. Deve comunque essere chiaro, hanno rilevato gli esperti, che non esistono sostanze di per sè 'cattive': tutto dipende dal modo in cui vengono usate. Basti pensare che l'iprite, la prima e la più diffusa delle armi chimiche, oggi è diventato un principio attivo dei farmaci anticancro utilizzati nella chemioterapia.

Simulata la lotta fra materia e antimateria, unendo le forze di 4 supercomputer.

Fonte: ANSA Scienze
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Simulata nei supercomputer la 'lotta' fra materia e antimateria che poco dopo il Big Bang ha portato la prima a prevalere sulla seconda. I risultati confermano quanto prevede la teoria di riferimento della fisica contemporanea, il Modello standard, ma i fisici sono convinti che perfezionando questi calcoli potrebbero arrivare delle sorprese.
 Pubblicato sulla rivista Physical Review Letters, la simulazione è stata eseguita 'unendo le forze' di quattro supercomputer: Blue Gene/Q dei Laboratori Nazionali Usa di Brookhaven e in quelli delle Argonne, dell'istituto giapponese Riken e dell'università scozzese di Edimburgo.
Il calcolo che hanno eseguito avrebbe richiesto 2.000 anni con un normale pc. ''Anche se il risultato è coerente con gli esperimenti condotti finora e in accordo con il Modello Standard, prevediamo di aumentare di due volte la precisione del calcolo nel giro di due anni'', ha detto Peter Boyle, dell'università di Edimburgo.
''Se in tempi più lunghi si riuscisse a migliorare la precisione dei calcoli e ad arrivare a un errore teorico del 10% ci sarebbe la possibilità ipotetica di mettere in crisi il Modello Standard'', ha osservato il fisico teorico Fabio Zwirner, di Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e università di Padova. Un'eventuale crisi del Modello Standard, ha rilevato, ''sarebbe la benvenuta perché costituirebbe una rivoluzione scientifica che costringerebbe a inventare nuove teorie e a fare nuovi esperimenti''.
 Secondo il Modello Standard materia e antimateria sono state prodotte in parti uguali dal Big Bang, ma subito dopo la prima ha prevalso sulla seconda. Senza questo fenomeno, chiamato 'violazione della simmetria', materia e antimateria si sarebbero annientate a vicenda. Dagli anni '60 più esperimenti hanno indicato come possibile spia di questo fenomeno il confronto tra il decadimento di una particella e quello della sua antiparticella, che non avviene allo stesso modo. La simulazione, ha detto Zwirner, ha esplorato un aspetto molto sottile del decadimento, fornendo un riferimento teorico più solido per i risultati sperimentali degli anni ’90 e dei primi anni 2000.

Sbocciata la prima rosa bionica: La sua linfa è fatta di sensori e fili elettrici.

Fonte: ANSA Scienze
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E' sbocciata la prima rosa bionica: ha circuiti elettrici e sensori che si sviluppano all'interno della rete di vasi nella quale scorre la linfa. Ottenute da Magnus Berggren, dell'università svedese di Linkoping, e descritte sulla rivista Science Advances, le rose bioniche aprono un campo di ricerca completamente nuovo.
Si apre cioè un filone di ricerca che combina elettronica organica e biologia vegetale al fine di sfruttare e amplificare l’attività elettrica naturalmente prodotta dalle piante. Le ricadute potrebbero essere, per esempio, una nuova generazione di celle solari oppure sensori capaci di controllare la crescita delle piante.
I cavi inseriti nelle piante modificate non sono normali fili elettrici, ma sottilissimi filamenti di polimeri creati in laboratorio e capaci di crescere all'interno della rete dei vasi linfatici senza danneggiarli. Lunghi fino a 10 centimetri, i filamenti sono in grado di trasportare segnali elettrici da e verso ogni punto della pianta. Ad esempio le foglie possono trasformarsi in una sorta di 'schermo' vegetale perchè ogni punto della loro superficie può infatti essere sollecitato elettricamente in modo differente, trasformandolo in una sorta di 'biopixel' capace di cambiare colore a comando.
In pratica, senza essere danneggiate, le piante possono essere 'arricchite' non solo con una rete di trasmissione elettrica, ma con sensori: “ora saremo in grado di influenzare la concentrazione delle varie sostanze nella pianta che ne regolano la crescita e lo sviluppo”, ha detto Ove Nilsson, uno dei coautori della ricerca.
 Il lavoro fatto finora è completamente nuovo, tanto che “ora – ha rilevato Berggren – possiamo davvero cominciare a parlare delle piante come 'centrali elettriche'. Possiamo ad esempio mettere sensori nelle piante e utilizzare l'energia fornita dalla clorofilla, produrre antenne verdi o materiali completamente nuovi”.

martedì 17 novembre 2015

Identificata nel Dna la 'firma molecolare' che fa del cervello umano qualcosa di unico nel regno animale.

Fonte: ANSA Scienze
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Identificata nel Dna la 'firma molecolare' che fa del cervello umano qualcosa di unico nel regno animale: può essere scritta con 32 'calligrafie' diverse, ma è comune a tutte le persone ed è ciò che determina le abilità cognitive esclusive che ci distinguono dagli altri animali. L'hanno scoperta i ricercatori dell'Istituto Allen per le Neuroscienze di Seattle, che pubblicano i risultati dello studio su Nature Neuroscience.
La scoperta, che si inserisce nel mega progetto di ricerca sul cervello umano lanciato da Obama, potrà aprire nuove prospettive nel trattamento di malattie come l'Alzheimer e l'autismo.
La chiave per giungere a questo risultato è stato l'Atlante del cervello umano, che lo stesso istituto ha messo a punto nel 2012 mappando i geni 'accesi' nel cervello. Passando in rassegna i geni attivi in 132 regioni cerebrali di sei individui differenti, i ricercatori sono riusciti a identificare quelli che vengono espressi in maniera simile, andando poi a verificare eventuali collegamenti con particolari malattie o funzioni cerebrali.
E' così emerso che l'attività degli oltre 20.000 geni umani nel cervello può essere ricondotta a soli 32 schemi che si ripetono nelle diverse persone, a dispetto dell'estrema complessità anatomica del cervello e della ricchezza del genoma umano. Tra i geni più stabili ci sono quelli legati a malattie come l'autismo e l'Alzheimer, e altri geni noti da tempo e già presi di mira da farmaci esistenti. Per verificare quanto questi schemi fossero esclusivi dell'essere umano, i ricercatori li hanno messi a confronto con quelli del cervello del topo.
I risultati hanno mostrato che i geni associati ai neuroni sono ben conservati nelle due specie, mentre significative differenze sono state trovate nell'espressione dei geni legati alle cosiddette cellule gliali, che regolano il comportamento dei neuroni: un ulteriore indizio a conferma del ruolo cruciale giocato da queste cellule nel cervello umano.

giovedì 5 novembre 2015

L'atmosfera di Marte strappata via dal Sole: Ricostruito l'evento che ha trasformato il pianeta rosso.

Fonte: ANSA Scienze
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Una potentissima eruzione solare ha liberato uno sciame di particelle così violento da bombardare in pieno Marte quando il pianeta era ancora molto giovane, strappandogli letteralmente via il campo magnetico che ne proteggeva l'atmosfera, riducendolo a brandelli, con filamenti arricciati su se stessi simili a viticci.
E' così che il pianeta rosso ha perso la sua atmosfera, nella ricostruzione pubblicata sulla rivista Science, che ha dedicato la copertina a Marte, e basata sui dati raccolti dalla sonda Maven della Nasa.
Da tempo il mondo scientifico aveva ipotizzato che il vento solare avesse strappato via l'atmosfera marziana, ma soltanto adesso la missione Maven (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) ha fornito i dati che permettono di ricostruire quell'evento drammatico, che ha trasformato per sempre il pianeta. Lanciata nel novembre 2013, la sonda è in orbita intorno a Marte dal settembre 2014 e i dati che ha raccolto in poco più di un anno sono già sufficienti per raccontare in dettaglio uno degli episodi più drammatici nella storia del pianeta.
Ricostruire il lontano passato di Marte è stato possibile grazie ad un episodio relativamente recente: l'eruzione solare dell'8 marzo 2015. I dati raccolti dalla sonda Maven, studiati dal gruppo dell'università del Colorado guidato da Bruce Jakosky, hanno mostrato che il vento solare ha prodotto una rotazione del campo magnetico marziano così forte da scagliare via dall'atmosfera filamenti di particelle cariche (ioni) lunghi fino a 5.000 chilometri e avvolti su se stessi come riccioli. In piccolo, è qualcosa di analogo all'evento che spazzò via gran parte dell'atmosfera del pianeta.
 Maven ha inoltre permesso di scoprire negli strati più bassi dell'atmosfera marziana aurore molto simili a quelle che sulla Terra avvengono in corrispondenza dei poli. Per i ricercatori sono un indizio di come anche la crosta marziana giochi un ruolo nel campo magnetico del pianeta. Le ha individuate il gruppo dell'università del Colorado guidato da Nick Schneider.
 La zona più esterna dell'atmosfera di Marte è stata studiata invece dal gruppo dell'università del Michigan coordinato da Stephen Bougher, che ha scoperto variazioni nella temperatura. Ancora l'università del Colorado, questa volta con il gruppo di Laila Andersson, ha scoperto che le polveri arancioni che rendono così opaca l'atmosfera di Marte sono composte da granelli le cui dimensioni variano da 1 a 5 miliardesimi di metro (nanometri) e che sono ad una quota così elevata (fra 150 e 1.000 chilometri) da avere probabilmente un'origine interplanetaria.

Misurata la forza che tiene insieme l'antimateria: Aiuterà a cercare l' "antimondo".

Fonte: ANSA Scienze
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Sono state misurate le forze che tengono insieme l'antimateria, ossia la materia che ha caratteristiche diametralmente opposte a quelle della materia ordinaria. Pubblicato sulla rivista Nature, il risultato indica che la forza che tiene insieme gli atomi nel nucleo è ugualmente intensa nell'antimateria come nella materia.
Il risultato, frutto della collaborazione internazionale Star, è importante per capire che fine abbia fatto l'antimateria dopo il Big Bang. La teoria attuale prevede che materia e antimateria siano state prodotte nella stessa quantità ma, poiché si annullano a vicenda, non si spiega come mai sia sopravvissuta solo una piccola quantità di materia, quella che costituisce il mondo nel quale viviamo.
L'esperimento che ha misurato le forze che tengono insieme le particelle all'interno del nucleo di antimateria è stato condotto nei Laboratori di Brookhaven del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. All'interno dell'acceleratore di particelle Rhic (Relativistic Heavy Ion Collider) sono state ricostruite condizioni simili a quelle che esistevano nell'universo poco dopo il Big Bang.
Materia e antimateria possono essere considerate l'una lo specchio dell'altra. Sono infatti particelle quasi identiche ma con una piccola differenza: hanno la stessa massa, ma carica elettrica opposta. Nell'universo neonato materia e antimateria erano presenti nella stessa quantità, ma in quello attuale l'antimateria è molto rara e per cercare di capire che fine abbia fatto negli acceleratori di tutto il mondo, compreso il Large Hadron Collider (Lhc) del Cern di Ginevra, si tenta di riprodurre condizioni analoghe a quelle che esistevano pochi milionesimi di secondo dopo il Big Bang.
"Per farlo i ricercatori americani fanno scontrare tra loro nuclei di oro", ha spiegato Federico Antinori, della sezione di Padova dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e coordinatore della fisica per l'esperimento Alice dell'Lhc. "Grazie da una tecnica nuova, che abbiamo sperimentato anche con Lhc, i ricercatori americani hanno visto che l'interazione forte, che tiene insieme i protoni nei nuclei atomici ordinari, si comporta alla stessa maniera con gli antiprotoni", ha detto ancora Antinori.
Il risultato è la conferma sperimentale di un'ipotesi che i fisici avevano formulato da tempo, ossia che la forza che tiene insieme gli antiprotoni nei nuclei di antimateria è analoga a quella attiva nei nuclei di materia, chiamata nucleare forte. E' anche la conferma ulteriore che il mondo della materia e l''antimondo' sono perfettamente simmetrici.

martedì 3 novembre 2015

Un nano-robot di Dna che cammina nel corpo umano: Ha due "gambe" e un "busto".

Fonte: ANSA Scienze
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Cammina come una persona, mettendo in fila un passo dopo l'altro: è il primo nano-robot di Dna capace di muoversi da solo in qualsiasi direzione, anche su superfici sconnesse. Composto da un'unica molecola di Dna, ha due 'gambe' unite da un 'dorso', e in futuro potrà viaggiare nel corpo umano alla ricerca di cellule tumorali da segnalare o distruggere. Lo hanno realizzato i ricercatori dell'Università del Texas ad Austin, che ne illustrano le caratteristiche sulla rivista Nature Nanotechnology.
 ''Questo è un importante passo avanti nello sviluppo di nano-macchine fatte di acidi nucleici come il Dna che possono agire in maniera del tutto autonoma in diverse situazioni, anche all'interno del corpo'', spiega Andrew Ellington, che lavora presso il Centro di biologia sintetica dell'Università del Texas.atteristiche sulla rivista Nature Nanotechnology. ''Queste nanotecnologie del Dna - aggiunge il ricercatore - sono interessanti perchè esplorano il mondo dei cosiddetti 'computer di materia', dove la computazione (incluso il movimento in questo caso) è portata avanti da oggetti fisici e non da componenti elettroniche o magnetiche. Queste macchina di Dna potranno aiutare le cellule di difesa a camminare sulla superficie degli organi, elaborando costantemente i dati per svelare se è presente un tumore''. Nel prossimo futuro, questi nano-robot di Dna potrebbero essere usati anche per il trasporto mirato di farmaci.

Foto e video più veloci con il transistor che imita l’occhio umano: E' in silicio ed è flessibile.

Fonte: ANSA Scienze
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Catturare foto e video più rapidamente e con una qualità migliore: è la promessa del primo fototransistor flessibile che si ispira agli occhi dei mammiferi. Potrebbe migliorare l'efficienza di molti altri strumenti, dai dispositivi per la visione notturna ai satelliti. Descritto sulla rivista Advanced Optical Materials, il dispositivo è stato realizzato dal gruppo di ricerca coordinato da Zhenqiang Ma, dell'università americana Wisconsin-Madison.
 Come l'occhio umano, il fototransistor cattura la luce e la converte in una carica elettrica. Ma a differenza di quanto accade negli occhi, dove gli impulsi elettrici trasmettono direttamente l'immagine al cervello, nel fototransistor la carica elettrica viene trasformata in un codice numerico binario, cioè una lunga serie di 1 e 0, che contiene le informazioni relative all'immagine.
 Per imitare ancora meglio il comportamento dell'occhio dei mammiferi, il fototransistor è flessibile, a differenza dei fototransistori tradizionali che sono fabbricati su superfici rigide. Per renderlo flessibile i ricercatori lo hanno costruito in silicio su un substrato di plastica e hanno aggiunto uno strato sottilissimo di metallo sul fondo. ''Siamo in grado di fabbricare il fototransistor anche curvo per adattarlo al sistema ottico che vogliamo'' spiega l'autore. ''Finora - dice -non c'era un modo semplice per farlo''.
 In questo modo il dispositivo può essere usato per migliorare le prestazioni di molti prodotti, dalle fotocamere digitali, ai visori notturni, fino ai rilevatori di fumo e ai satelliti. Il segreto della super efficienza del nuovo transistor è che, a differenza dei fotorivelatori tradizionali, non vi sono strati di metallo posti al centro del dispositivo che bloccano parte della luce assorbita.

Costruito il primo chip che avvicina i computer quantistici: ha tutte le caratteristiche necessarie, per la produzione su larga scala.

Fonte: ANSA Scienze
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E' stato costruito il chip destinato ai computer quantistici, i computer del futuro molto più potenti degli attuali supercomputer e capaci di analizzare dati numerosissimi e complessi, come quelli relativi ai mercati finanziari o ai trasporti. Il prototipo, descritto sulla rivista Science Advances e costruito in Australia, ha tutte le caratteristiche per consentire la produzione in larga scala, destinata all'industria.
Frutto della collaborazione dell'università del Nuovo Galles del Sud e quella di Melbourne, il risultato rende i computer quantistici più vicini che mai a diventare una realtà. Realizzarli richiede infatti il superamento di sfide tecnologiche non da poco.
 La prima in assoluto consiste nel controllare il comportamento di particelle singole, che segue le regole bizzarre della fisica quantistica. E' infatti nelle singole particelle, come quelle di luce (i fotoni), la futura chiave per veicolare le informazioni, sostituendo ai tradizionali i bit i bit quantistici, chiamati qubit.
 La seconda grande sfida è riuscire a controllare grandi quantità di qubit, considerando che per fare un vero calcolatore ne servirebbero milioni.
Un passo in avanti decisivo è il chip in 3D costruito in Australia, che da solo riesce a gestire più qubit. "Questa architettura ci fornisce tutto il necessario per aumentare le dimensioni dei processori quantistici'', ha osservato uno degli autori della ricerca, Sven Rogge, dell'università del Nuovo Galles del Sud. E' il punto di partenza, ha aggiunto, per ottenere strutture capaci di gestire milioni di qubit.

lunedì 26 ottobre 2015

Ottenuto il super acciaio, con rivestimento hi-tech: Numerose applicazioni, da edifici e navi alle stampanti 3D!

Fonte: ANSA Scienze
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L'acciaio diventa ancora più resistente, durevole e sicuro: questo grazie ad un nuovo materiale di rivestimento propellente che lo rende praticamente inattaccabile dalla corrosione, dalle incrostazioni e dai microrganismi. Questo 'super-acciaio', descritto sulla rivista Nature Communications dai ricercatori dell'università di Harvard, potrà avere numerose applicazioni: dalla costruzione di edifici e navi alla produzione di ugelli per stampanti 3D che usano materiali viscosi, fino alla realizzazione di protesi e ferri chirurgici più sicuri contro il rischio di infezioni.

Il suo segreto sta proprio nel rivestimento hi-tech, formato da una sottilissima pellicola di ossido di tungsteno che viene deposta con una tecnica elettrochimica già usata nella produzione dell'acciaio. Questo film è formato da centinaia di migliaia di microscopiche 'isole' di ossido di tungsteno.

''Se una parte di un'isola viene distrutta, il danno non si propaga al resto della superficie, perché l'isola non è interconnessa con quelle vicine'', spiega il ricercatore Alexander B. Tesler. ''Questa struttura a isolotti, combinata con la resistenza e la ruvidità dell'ossido di tungsteno - aggiunge l'esperto - permette alla superficie di mantenere le sue proprietà repellenti anche nelle applicazioni più abrasive, cosa impensabile finora''.

mercoledì 21 ottobre 2015

Dall’analisi delle impronte digitali si potrebbe risalire ai nostri antenati.

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Dall’analisi delle impronte digitali si potrebbe risalire ai nostri antenati. Lo hanno capito Ann H. Ross della North Carolina State University e Nichole A. Fournier della Washington State University esaminando le impronte dell’indice destro di 243 persone. La ricerca, pubblicata su American Journal of Physical Anthropology, è stata condotta su donne e uomini afroamericani e caucasici (di origine euroamericana), allo scopo di individuare eventuali caratteristiche specifiche attribuili al genere o alla stirpe di discendenza.
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Mentre il confronto tra uomini e donne non ha fornito dati rilevanti, la comparazione tra persone afroamericane ed euroamericane ha evidenziato differenze significative tra i due gruppi, ad indicare come le impronte digitali rivelino tratti unici non solo per il singolo individuo ma anche per il suo gruppo etnico di appartenenza. E non è tutto. Secondo i risultati della ricerca, le differenze etniche si riscontrano anche nei dettagli più piccoli, osservabili in quello che gli esperti chiamano “livello 2”.
Infatti, l’esame di un’impronta digitale – ovvero l’alternarsi di creste e solchi visibili ad occhio nudo sui polpastrelli delle dita delle mani (detti dermatoglifi), e caratterizzati dall’immutabilità (non cambiano nel tempo) e dall’irripetibilità (sono specifiche in ognuno di noi) – può essere effettuata a partire da tre livelli d’analisi, caratterizzati da un dettaglio sempre maggiore.
Il livello 1, solitamente utilizzato dagli antropologi per studiare le strutture delle popolazioni, permette di individuare i tipi di pattern (archi, anelli e spirali) e i conteggi delle creste, ma non è sufficiente per capire a quale persona appartenga un’impronta. Nel livello 2 si scende più nel dettaglio, analizzando variazioni specifiche delle creste (dette minuzie), “uniche” in ogni individuo: in particolare le biforcazioni (i punti in cui si dividono) e le terminazioni (quando si interrompono bruscamente). Infine il livello 3 permette di osservare dettagli microscopici come i pori per la sudorazione, ma richiede l’acquisizione di immagini ad altissima qualità non sempre ottenibili. Quest’ultimi due livelli vengono impiegati nelle investigazioni forensi, poiché consentono di risalire all’identità di un individuo ed accertarne, ad esempio, la presenza sulla scena di un crimine.
Concentrandosi sul livello 2, le ricercatrici hanno osservato come la probabilità di avere delle biforcazioni fosse sei volte maggiore nella popolazione afroamericana rispetto a quella euro-americana. Una differenza significativa in grado di predire il ceppo d’origine di una persona.
In realtà l’ipotesi di una corrispondenza tra gruppi etnici ed impronte digitali era stata già dimostrata in passato in ricerche che, però, si erano soffermate al livello 1, confrontando caratteristiche più generali come la frequenza dei diversi tipi di pattern. Lo studio attuale, oltre a fornirne un’ulteriore conferma, dimostra come la storia dei nostri antenati sia identificabile anche nei dettagli più piccoli dei nostri polpastrelli: l’equivalente di riconoscere una catena montuosa non grazie alle principali cime (livello 1) ma osservando la forma dei suoi ruscelli e sentieri (livello 2).
“Il nostro è il primo studio ad analizzare il problema a questo livello di dettaglio, e i risultati sono estremamente promettenti”, afferma Ann Ross, sottolineando, però, come molto lavoro debba essere ancora svolto utilizzando gruppi più ampi e con origini più diversificate.
La ricerca, inoltre, combinando una variabile come le minuzie con l’analisi delle diverse strutture inter-etniche, studiate dagli antropologi a livello globale, rappresenta non solo una novità metodologica, ma anche un invito alla collaborazione tra antropologi e investigatori forensi. Secondo gli autori, infatti, questi risultati rafforzano la complessità dei meccanismi biologici alla base dello sviluppo stesso delle impronte, la cui comprensione sempre più profonda consoliderà ulteriormente la scienza delle impronte e la validità del loro utilizzo nelle indagini investigative.
Riferimento: Fournier, N. A. and Ross, A. H. (2015), Sex, Ancestral, and pattern type variation of fingerprint minutiae: A forensic perspective on anthropological dermatoglyphics. Am. J. Phys. Anthropol. doi: 10.1002/ajpa.22869
Credits per l’immagine: Jason Armstrong/Flickr CC

CityMobil2: il primo autobus di servizio pubblico senza conducente.

Fonte: Euronews.com
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Le porte si chiudono e il viaggio comincia. Ma non ci sono passeggeri e neanche l’autista. Nella cittadina di Trikala, Grecia centrale, ecco il primo autobus servizio pubblico senza conducente. Rientra nel progetto CityMobil2 che tra partner privati e l’Unione Europea punta a una nuova offerta.
Questa piattaforma pilota attrae esperti da tutto il mondo, anche dal Giappone, che vengono qui per capire di cosa si tratta. Il project manager di CityMobil2 sostiene che non si vuole eliminare la categoria dei conducenti di autobus ma creare le possibilità per un supporto automatizzato a certe linee.
Il bus realizzato dalla francese Robosoft è lungo 5 metri e largo 1metro e mezzo. Puo’ trasportare piu’ di 10 persone, 11 passeggeri incluso un disabile. Viaggia a 20 km/h su un percoso prestabilito di quasi 2 km e mezzo di strada pianeggiante. L’elettricità viene da 12 batterie che si ricaricano in due ore. Le autorità locali hanno fatto campagna d’informazione per avvertire i potenziali passeggeri e guidatori. Gli automobilisti negligenti vengono multati per invasione delle corsie riservate agli autobus. In sala di controllo i tecnici registrano tutto. Se c‘è un problema si avvertela polizia stradale o si manda un conducente autorizzato a intervenire sul veicolo.
Trikala ha una lunga tradizione di rispetto dei ciclisti da parte degli automobilisti ma c‘è stata una opposizione all’autobus. Si dice che sono state persi dei parcheggi per le auto. Il sindaco è convinto della bontà della sua scelta. I bus lasceranno Trikala a fine febbraio e la loro corsia si trasformerà in una pista ciclabile. La città spagnola di Leon, è la loro prossima tappa. Oltre a Trikala e Leon, Milano in Italia, La Rochelle in Francia e Vantaa in Finlandia parteciperanno a questo progetto pilota ospitando la movimentazione sperimentale di questi bus per sei mesi.

martedì 20 ottobre 2015

Con l'effetto antibatterico dei LED a luce blu, i cibi durano di più!

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Frutta, verdure, pesce e carne durano più a lungo se illuminati da luci a led purché siano blu. A scoprire l'effetto antibatterico dei dispositivi sui principali patogeni di origine alimentare, è uno studio dell'Università nazionale di Singapore (Nus) all'interno del Programma alimentare Scienze e Tecnologie della Facoltà di Scienze, che apre nuove possibilità sui metodi di conservazione degli alimenti senza l'uso di sostanze chimiche.
E quanto è più fresco l'ambiente, con temperature tra 4 e 15 C, più è efficace l'effetto dei led sui cibi acidi quali la frutta in busta di IV gamma, che possono essere conservati senza ulteriori trattamenti comunemente necessari. L'esposizione all'illuminazione a led blu, secondo i ricercatori, può provocare la morte delle cellule batteriche le quali sono dotate di determinati composti fotosensibili proprio alla luce blu. Gli studi, infatti, valutano l'effetto antibatterico dei led aggiungendo foto sensibilizzatori ai campioni degli alimenti, oppure li utilizzano ad una distanza inferiore ai 2 cm, tra la sospensione batterica e la sorgente luminosa.
Sono stati messi sotto i led a luce blu tre patogeni di origine alimentare, Listeria monocytogenes, Escherichia coli e Salmonella e, variando le condizioni di pH da acide ad alcaline, ne hanno via via verificato l'inattività. Si tratta di una tecnologia che apre un capitolo importante per tutta la filiera agroalimentare, consumatori compresi, che va a toccare sia l'aspetto della sicurezza degli alimenti sia quello economico; può essere applicata agli impianti di refrigerazione e alla catena del freddo per la conservazione di tanti alimenti, ma può risultare utile anche a commercianti, punti di ristoro, supermercati e fornitori di prodotti alimentari.

lunedì 19 ottobre 2015

In fase di sviluppo le prime lenti a cristalli liquidi anti-presbiopia.

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Sono in fase di sviluppo le prime lenti a cristalli liquidi - il materiale degli schermi Tv e degli smartphone - anti-presbiopia, un problema tipico degli anziani. Secondo quanto riferisce il quotidiano britannico The Times, le lenti potrebbero essere già pronte e disponibili sul mercato nel giro di dieci anni. Ad adoperarsi per il loro sviluppo è il fisico Devesh Mistry che lavora tra University of Manchester e University of Leeds. Le lenti si impianteranno nell'occhio degli anziani con un breve e semplice intervento in anestesia locale. La presbiopia è un segno inevitabile dell'età che avanza: non è una malattia bensì il deterioramento fisiologico della lente dell'occhio dovuto agli anni che avanzano. La lente diventa rigida e non riesce più a flettersi in risposta ai movimenti dei muscoli oculari per mettere a fuoco le cose vicino all'occhio, rendendo impossibile leggere o fare qualsiasi altra attività che implichi il guardare da vicino (per esempio cucire).
Secondo il fisico britannico gli occhiali da lettura potranno essere sostituiti da queste lenti fatte di un materiale che non è né liquido né solido né gassoso. E' questo il segreto dei cristalli liquidi, sono ad uno stato di materia che permette loro di cambiare forma in risposta a stimoli meccanici o elettrici (per questo sono sfruttati per gli schermi TV). Inserita al posto della lente vecchia e irrigidita, la lente a cristalli liquidi potrà curvarsi all'occorrenza in risposta ai movimenti dei muscoli oculari, rimanendo sempre "giovane" e flessibile.

Il computer batte l'uomo in intuito: Si chiama Data Science Machine, costruito al MIT di Cambridge.

Fonte: ANSA Scienze
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Per la prima volta un computer dimostra un intuito superiore a quello umano. Si chiama Data Science Machine e per gli studenti del Massuchessets Institute of Technology (MIT) di Cambridge che lo hanno costruito, è ''un complemento naturale all'intelligenza umana''. La macchina, i cui dettagli saranno presentati a fine ottobre nell' International Conference on Data Science and Advanced Analytics, riesce infatti a fare le scelte 'giuste' analizzando enormi quantità di dati, grazie ad un algoritmo.
Per testare questo prototipo, i ricercatori del MIT lo hanno iscritto a tre competizioni su dati scientifici, nelle quali doveva misurarsi contro squadre 'umane' per elaborare dei modelli predittivi su gruppi di dati sconosciuti.
Delle 906 squadre partecipanti, il gruppo di Data Science Machine è riuscito a batterne 615. In due di queste sfide, le previsioni fatte da Data Science Machine sono state accurate al 94% e 96% come quelle dei vincitori, mentre nella terza gara è stato dell'87%. Ma ci sono stati gruppi 'umani' che hanno faticato per mesi, mentre Data Science Machine ci ha impiegato molto meno, solo tra le 2 e 12 ore.
''Data Science Machine secondo noi è un complemento naturale all'intelligenza umana. Ci sono così tanti dati da analizzare, e questa può essere l'inizio di una soluzione'', commenta Max Kanter, uno dei ricercatori. Rispetto ai database tradizionali, che immagazzinano tipi diversi di dati in tabelle differenti, indicando le relazioni con degli identificativi numerici, Data Science Machine traccia queste associazioni e le usa come segnale per costruire delle configurazioni, mescolandole, facendo medie e altre operazioni sulla base delle quali riesce a fare selezioni e scelte, arrivando a fare previsioni più accurate.

Articolo originale (in inglese)

Energia dal calore umano: Lumen è la torcia senza batterie.

Fonte: Rinnovabili.it
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Da giovane ingegnere arriva sul mercato la torcia elettrica che si alimenta con il calore corporeo. Dotata di un piccolo condensatore, riesce a stoccare l’energia che non impiega nell’immediato.
Dopo aver aperto alle braccia a manovelle e piccole celle solari, le torce elettriche fanno un salto direttamente nel futuro. Un futuro in cui per far luce in una stanza buia basterà solamente il calore delle proprie mani. A rendere ciò possibile potrebbe essere Rost, giovane ingegnere e inventore di Lumen, la torcia elettrica che si alimenta con il calore corporeo. L’idea non è certo una novità: da tempo i ricercatori stanno sperimentando generatori termoelettrici indossabili per prolungare la durata delle batterie nei piccoli dispositivi elettronici; la stessa trovata della luce portatile alimentata dal calore umano è stata presentata addirittura da studenti di liceo. Questa però, Rost ne è sicuro, è la prima volta che un dispositivo del genere ha possibilità di raggiungere il mercato di massa. Il progetto è stato caricato sul sito di crowdfunding kickstarter e in soli 26 giorni la campagna ha raccolto già oltre 30mila dollari.
Lumen si basa su un principio relativamente, quello dei generatori termoelettrici. Questi sfruttano l’effetto Seebeck, secondo cui, in un circuito costituito da conduttori metallici o semiconduttori, una differenza di temperatura genera elettricità. In questo caso la differenza di temperatura è quella esistente tra il corpo umano (circa 36,5° C) e quella dell’ambiente naturale. Lumen è progettata per produrre circa 15 mA ad una tensione di 3 V, sufficiente per alimentare un LED con emissione di luce di 3000 mCd. L’energia in eccesso viene memorizzata in un condensatore interno. Il corpo della torcia è in alluminio lavorato o titanio, e pesa a seconda del materiale tra i 35 g e i 45 g. Questi metalli sono non solo durevoli, ma raddoppiano la capacità come dissipatori di calore per contribuire a rendere il lavoro del generatore termoelettrico più efficiente. Inoltre è possibile ordinare Lumen con una minuscola fiala trizio e fosforo incorporata per trovare anche al buio la torcia: questa combinazione – usata anche per gli orologi – assicura una radioluminescenza per oltre un decennio.


mercoledì 14 ottobre 2015

Cervello: Fede e pregiudizi 'cancellati' con la stimolazione magnetica.

Fonte: ANSA Scienze
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C'è un'area del cervello dove 'nascono' le ideologie, da quelle religiose fino ai pregiudizi sugli immigrati. Lo hanno dimostrato, con un singolare esperimento, i ricercatori coordinati da Colin Holbrook, dell'università della California a Los Angeles, che con la stimolazione magnetica cerebrale sono riusciti a 'cancellare' la fede in Dio e i pregiudizi nei confronti degli immigrati.
 Nella ricerca, descritta sulla rivista Social Cognitive and Affective Neuroscience, gli studiosi hanno bersagliato con la stimolazione magnetica la corteccia cerebrale frontale, specializzata nel rilevare i problemi pratici e risolverli. Metà dei partecipanti ha ricevuto una 'finta' stimolazione, mentre l'altra metà ha avuto abbastanza energia per ridurre l'attività dell'area cerebrale 'bersaglio'. Poi a tutti è stato chiesto di pensare alla morte e di leggere due brani nei quali degli immigrati criticavano o apprezzavano gli Usa e i suoi valori. Quindi a tutti i volontari sono state poste domande sul credo religioso e i sentimenti verso gli immigrati.
 Si è così visto che le persone a cui era stata temporaneamente 'spenta' quella parte del cervello, vedevano 'affievolirsi' del 32,8% le loro credenze su Dio, angeli e paradiso, mentre c'era un 28.5% in più di sentimenti positivi verso gli immigrati 'critici'. ''La gente spesso ricorre all'ideologia quando si trova faccia a faccia con i problemi. Volevamo scoprire se l'area del cervello collegata alla risoluzione dei problemi concreti fosse coinvolta nella risoluzione di problemi astratti tramite il ricorso all'ideologia'', spiega Keise Izuma, uno dei ricercatori.
 Il passo successivo è stato quindi concentrarsi su religione e nazionalismo. Ascoltare critiche ai propri valori, specialmente da chi viene da fuori, ''è percepito come sorta di minaccia. Ma - rileva - quando viene spenta quest'area del cervello che normalmente aiuta a rispondere alle minacce, vediamo le cose in modo meno negativo e ideologico, comprese le critiche''.

Simulazione del cervello umano: il traguardo è sempre più vicino!

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Henry Markram, è un neuroscienziato israeliano che dal 2005 sta collaborando alla realizzazione del progetto Blue Brain; un progetto molto ambizioso volto a simulare, entro una decina d'anni (2015 - 2023/25), l'intero cervello umano. Su Wikipedia si legge che: "L'obiettivo del progetto non è realizzare un'intelligenza artificiale, ma studiare la struttura del cervello e le sue connessioni. (...) Markram è direttore dello Human Brain Project, un progetto scientifico nel campo dell'informatica e delle neuroscienze che mira a realizzare, entro il 2023, attraverso un supercomputer, una simulazione del funzionamento completo del cervello umano. Il programma scientifico è diretto da un'equipe svizzera dell'École polytechnique fédérale de Lausanne (ÉPFL), in collaborazione con più di 90 università e scuole di alta formazione di 22 differenti paesi".
Il Blue Brain Project di Henry Markram si propone di simulare il cervello umano, con tutta la neocorteccia nonché le regioni più antiche come ippocampo, amigdala e cervelletto. Le simulazioni che ha pianificato saranno a gradi di dettaglio diversi, per culminare in una simulazione piena a livello molecolare. Markram ha scoperto un modulo chiave, costituito da alcune decine di neuroni, che si ripete continuamente nella neocorteccia, e ha dimostrato che l'apprendimento è opera di questi moduli e non dei singoli neuroni.
Il lavoro di Markram procede ad un ritmo esponenziale. Nel 2005, anno di inizio del progetto, ha simulato un neurone. Nel 2008 il suo gruppo ha simulato un'intera colonna neocorticale del cervello di un topo, costituita da 10'000 neuroni. Nel 2011 è arrivato a simulare 100 colonne, per un totale di un milione di cellule: è quello che egli definisce un "mesocircuito". Solo tre anni fa (2012), Markram prevedeva di simulare un intero cervello di topo, costituito da 100 mesocircuiti, per un totale di 100 milioni di neuroni e circa un miliardo di sinapsi, entro la fine del 2014. Ebbene questo traguardo, a tutt'oggi, non è ancora riuscito a raggiungerlo, ma è sicuramente sulla buona strada. È infatti di pochi giorni fa, la notizia che il suo team "è riuscito a ricostruire circa 40 milioni di connessioni (sinapsi) tra le cellule nervose ed ha permesso di individuare circa 2.000 connessioni fra ciascun tipo di neurone". 
In un intervento al convegno TED del 2009 ad Oxford, Markram dichiarò che: "non è impossibile costruire un cervello umano, e potremo riuscirci fra una decina d'anni". Il suo traguardo più recente per una simulazione cerebrale completa, è il 2025/26 (mentre nel 2012 egli lo ipotizzava per il 2023).
Markram e il suo gruppo basano il loro modello su analisi anatomiche ed elettrochimiche dettagliate di neuroni reali. Grazie ad un dispositivo automatizzato da loro creato, che chiamano "robot patch-clamp", misurano gli specifici canali ionici, neurotrasmettitori ed enzimi che sono responsabili dell'attività elettrochimica all'interno di ciascun neurone. Il loro sistema automatico è stato in grado di compiere trent'anni di analisi in sei mesi! Secondo Markram, sono queste le analisi grazie alle quali hanno potuto notare le unità di "memoria tipo Lego" (dunque modulare, a "mattoncini"), che costituiscono le unità funzionali di base della neocorteccia.
Contributi importanti alla tecnologia del patch-clamping robotico sono stati dati da Ed Boyden (neuroscienziato del MIT di Cambridge), da Craig Forest (professore di ingegneria meccanica al Georgia Tech) e da Suhasa Kodandaramakah (studente laurato di Forest). Insieme hanno dimostrato un sistema automatizzato che , con la precisione di un micrometro, può eseguire l'esplorazione di tessuto neurale a distanza ravvicinata senza danneggiare le delicate membrane dei neuroni.
Markram, dopo aver simulato una colonna neocorticale ha detto: "Ora dobbiamo solo fare un salto di scala". La scala è indubbiamente un fattore importante, ma c'è anche un altro ostacolo fondamentale, che è l'apprendimento. Se il cervello del Blue Brain Project deve "parlare e avere un'intelligenza e comportarsi come un essere umano" (parole usate da Markram per descrivere il suo obiettivo, in un'intervista rilasciata alla BBC nel 2009), dovrà avere nella sua corteccia simulata, contenuti sufficienti per poter svolgere queste attività. Come ben osserva Ray Kurzweil: "Come può testimoniare chiunque abbia tentato di fare conversazione con un neonato, ci sono molte cose da imparare, prima che una cosa del genere sia possibile".
 
Riferimenti bibliografici:
 
- R. KURZWEIL, "Come creare una mente. I segreti del pensiero umano", Apogeo, Milano, 2013, pp. 100-102.


martedì 13 ottobre 2015

Il progetto RAPIDHEAT: Lo scalda acqua istantaneo che fa risparmiare energia e soldi.

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Un’innovazione europea che potrebbe trasformare l’industria di boiler e distributori automatici.
I boiler tradizionali impiegano diverso tempo per raggiungere le temperature desiderate, sprecando quindi acqua ed energia, ma il progetto RAPIDHEAT, finanziato dall’Unione europea, ha sviluppato una  nuova soluzione: uno scaladacqua istantaneo, riuscendo a ottimizzare le tecnologie per il riscaldamento e il controllo, per sviluppare «uno scaldaacqua leggero, con una massa termica bassa, che fornisce la piena temperatura di uscita dopo soli due secondi dall’accensione».
In un’intervista al bollettino scientifico dell’Ue Cordis, il coordinatore del progetto RAPIDHEAT, Peter Duncan della Cressall Resistors, spiega che «Qui in Gran Bretagna consumiamo ogni giorno all’incirca 165 milioni di tazze di tè, insieme a 70 milioni di tazze di caffè. Si tratta di moltissime bevande calde e di un sacco di acqua calda. Molti di noi utilizzano i distributori automatici, e chi lo fa conosce bene la differenza tra un caffè preparato con acqua appena bollita e uno che contiene acqua preriscaldata».
Oltre ai fornitori di distributori automatici, da questa innovazione trarranno beneficio anche i produttori di elettrodomestici e i fornitori di acqua calda domestica: come sottolinea Duncan, «una soluzione per avere acqua calda istantanea installata nelle case offre ai clienti uno strumento per risparmiare acqua ed energia. La famiglia media britannica spreca 24 litri di acqua ogni giorno aspettando che la doccia si riscaldi. Questo equivale al 5% della vostra bolletta idrica che gettate direttamente giù per il tubo di scarico».
Inoltre, l’elevata densità energetica dello scaldaacqua istantaneo RAPIDHEAT ha bisogno di un boiler più piccolo e leggero rispetto alle altre tecnologie presenti sul mercato, e questo lo rende utile in spazi limitati, come case ed uffici. Il consorzio, del quale fanno parte imprese britanniche, spagnole, turche e tedesche, voleva garantire che «il boiler fosse protetto dalla polvere e dalle infiltrazioni d’acqua, consentendo così di installarlo in molti ambienti diversi, cha spaziano da abitazioni e uffici per arrivare fino alle fabbriche».
Secondo il Consorzio, «un altro vantaggio è rappresentato dal fatto che eliminando la necessità di avere dei serbatoi per l’acqua calda, non viene infatti utilizzata una fornitura di acqua preriscaldata, il boiler non può esaurirsi. I boiler capaci di produrre grandi volumi di acqua calda “istantanea” sono necessari in molti edifici commerciali, industriali e pubblici e anche nelle industrie di lavorazione e produzione che hanno una domanda intermittente di grandi volumi di acqua calda. Ci sono delle situazioni in cui il picco della domanda di acqua calda supera di molte volte la domanda media, e il costo delle perdite di calore dall’acqua calda accumulata per soddisfare quella domanda può essere notevole».
Il progetto si è ufficialmente concluso alla fine del mese di agosto del 2015, e da allora il Consorzio RAPIDHEAT ha redatto una guida che spiega i risparmi in termini di spazio, calore ed energia che si possono ottenere installando la tecnologia per l’acqua calda istantanea.
Duncan è molto soddisfatto dei risultati ottenuti e soprattutto di quelli che si potrebbero ottenere: «Esistono molte applicazioni che il team non aveva semplicemente previsto all’inizio di questo progetto. In che modo dovremmo adesso far progredire questa opportunità è un argomento attualmente oggetto di discussione, e stiamo cercando dei partner interessati a sviluppare ulteriormente il progetto e a integrare questa tecnologia in applicazioni che hanno bisogno di acqua calda istantanea».

Ogni cervello ha un'impronta digitale, che lo rende unico e riconoscibile.

Fonte: ANSA Scienze
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Ogni cervello ha un'impronta che lo contraddistingue, proprio come accade nel caso delle impronte digitali. La scoperta, pubblicata sulla rivista Nature Neuroscience, arriva dall'università americana di Yale.
 Il risultato suggerisce uno scenario simile a quello di Cerebro, la macchina che nella serie degli X-Men della Marvel permette di riconoscere fra milioni i cervelli dei mutanti. La ricerca di Yale non ha però nulla a che vedere con la fantascienza né con i mutanti: si basa sulla ricostruzione della complicatissima rete delle connessioni tra le cellule nervose, chiamata ''connettoma''.
 Secondo i ricercatori, coordinati da Emily Finn, una delle possibili applicazioni potrebbe essere la messa a punto sia di interventi clinici su misura, ma in futuro anche di programmi di istruzione personalizzati.
Individuare le impronte digitali del cervello è stato possibile grazie ai dati relativi a 126 individui coinvolti nel Progetto Connettoma Umano. Su questa base i ricercatori hanno dimostrato che per identificare con sicurezza 'l'identità' di un cervello sono necessarie poche immagini dell'attività cerebrale, ottenute sia a riposo sia durante l'esecuzione di esercizi di tipo diverso, da quelli linguistici a quelli di memorizzazione.
 Oltre a distinguere un cervello da un altro, la ricerca indica che la stessa rete di connessioni permette di saperne di più sulla capacità di un individuo di pensare in modo logico e di risolvere problemi nell'ambito di situazioni nuove.

Il robot esploratore che si orienta come l'uomo, con un algoritmo che imita il Gps del cervello.

Fonte: ANSA Scienze
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E' un robot, ma per orientarsi ed esplorare si serve di un sistema di navigazione molto simile a quello impiegato dal cervello umano. Lo hanno sviluppato i ricercatori dell'Agenzia per la Scienza tecnologia e ricerca di Singapore (A Star), coordinati da Miaolong Yuan, ed è stato presentato nella Conferenza internazionale sull'Intelligenza artificiale.
 Le funzioni di 'navigazione' nel cervello umano sono svolte da due tipi di cellule nervose: le cellule di posizione, che si attivano quando si riconosce un posto familiare, e quelle a griglia, che offrono un sistema di riferimento in modo da capire dove ci si trova guardando una mappa. Insieme formano il 'Gps' del cervello. ''Il modo impiegato dai marinai per navigare attraverso la localizzazione di movimenti relativi è essenziale per trovare una strada in luoghi sconosciuti'', spiega Yuan. ''Un navigatore usa segnali come le stelle o dei punti di riferimento per capire dove si trova la nave in una cartina, e ogni volta che la nave si muove aggiorna la sua posizione nella mappa''.
 Uno schema analogo è stato riprodotto dai ricercatori in un robot, grazie ad un algoritmo. Così 'equipaggiato, il robot ha esplorato una stanza chiusa di 35 metri quadrati, e, basandosi su segnali visivi, è riuscito individuare punti di riferimento grazie ai quali ha ricostruito la mappa dell'ambiente.

Ricostruita l'origine delle allucinazioni: Così si altera la percezione del mondo reale.

Fonte: ANSA Scienze
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Le allucinazioni nascono quando il cervello interpreta il mondo circostante basandosi più sulle conoscenze accumulate in passato che sulle informazioni visive percepite al momento. E' quanto dimostra uno studio delle università di Cambridge e Cardiff, pubblicato sulla rivista dell'Accademia americana delle scienze (Pnas).
I ricercatori sono giunti a questa conclusione dopo aver mostrato delle immagini ambigue (composte da chiazze bianche e nere) sia a persone sane che a pazienti che manifestavano i primi segni di una psicosi. Questi ultimi si sono dimostrati molto più abili nel decifrare le immagini proprio grazie allo sbilanciamento del loro sistema di percezione visiva, che tende ad interpretare il mondo non tanto sulla base delle informazioni acquisite con la vista, quanto sulle previsioni elaborate in base alle conoscenze precedenti. Questa scoperta dimostra dunque che le allucinazioni non sono necessariamente espressione di un cervello 'guasto': nascono invece da uno squilibrio nell'ambito di una normale funzione del nostro cervello, che tenta di interpretare la realtà circostante.
''E' il nostro cervello a costruire il mondo così come lo vediamo'', spiega Christoph Teufel, psicologo all'università di Cardiff. Davanti a informazioni ambigue, il cervello cerca di interpretarle ''riempiendo gli spazi bianchi, ignorando quello che sembra essere fuori posto, e finisce col presentarci un'immagine elaborata apposta per rispondere alle nostre aspettative''. ''Avere un cervello capace di fare previsioni è utile per farci un'idea coerente del mondo - aggiunge lo psichiatra Paul Fletcher di Cambridge - ma significa pure che non siamo poi così distanti dal percepire cose che in realtà non esistono, quello che noi definiamo appunto allucinazione. Negli ultimi anni abbiamo capito che queste percezioni alterate non riguardano solo persone con malattie mentali, ma sono relativamente comuni, in forme più lievi''.

sabato 10 ottobre 2015

Dolore neuropatico: si aprono nuove prospettive analgesiche.

Fonte: Rainews.it
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Nella "corteccia cingolata anteriore", quella parte della corteccia cerebrale posta nei lobi frontali, avvengono fenomeni molto importanti, per noi umani. Lì, in quel recesso del nostro capo, vengono processati tutti gli "allarmi" che giungono al cervello dall'apparato sensoriale; tra questi: il dolore, in tutte le sue diverse forme. Analizzando le funzioni e le reazioni della corteccia cingolata in relazione al dolore, una équipe di studiosi del Montreal Neurological Institute and Hospital, presso il MUHC della McGill University - inserendosi in un filone di ricerca molto vivo e frequentato - ha perfezionato le conoscenze correnti circa il ruolo decisivo giocato, nel dolore neuropatico, dai cosiddetti "canali HCN" (Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated). Che cosa sono gli HCN? Si tratta di speciali proteine che, trovandosi al di qua e al di là della membrana cellulare dei tessuti cerebrali e cardiaci, permettono la trasmissione di segnali chimico-fisici attraverso tale barriera. Sono parte integrante e decisiva, per dirla in modo elementare, della "rete di trasmissione" del dolore. Effetto analgesico Il gruppo di ricercatori canadese ha scoperto che, riducendo la reattività della corteccia cingolata anteriore col blocco delle funzioni di tali proteine, si ottiene un sensibilissimo effetto analgesico. "È una prospettiva molto promettente nella terapia del dolore", sostiene Philippe Séguéla, professore di neurologia e neurochirurgia e prima firma della ricerca. Pubblicato dalla rivista "Journal of Neuroscience" - Peripheral Neuropathy Induces HCN Channel Dysfunction in Pyramidal Neurons of the Medial Prefrontal Cortex - contiene anche altre precisazioni interessanti. "Neuroimaging" Recenti studi, basati sulla rappresentazione per immagini del cervello (Neuroimaging, in inglese), hanno evidenziato il ruolo delle regioni prefrontali del cervello nel dolore neuropatico. E hanno dimostrato come, a influenzare la percezione del dolore, contribuiscano fattori psicologici, cognitivi ed emotivi. Il dolore è penalizzante La "corteccia cingolata anteriore" è anche un centro fondamentale per le funzioni cognitive legate alla memoria e alle funzioni affettive che fondano i sentimenti e le emozioni. I pazienti che soffrono di dolore cronico, infatti, patiscono anche un progressivo deterioramento della loro memoria operativa, hanno difficoltà a concentrarsi e possono soffrire di depressione e ansia. "I nostri risultati" conclude il professor Séguéla "aprono nuove porte alla ricerca per il trattamento dei sintomi debilitanti collegati al dolore cronico". Speriamo che abbia ragione.

venerdì 9 ottobre 2015

In determinate condizioni, due fotoni possono interagire come se fossero una molecola biatomica.

Fonte: INAF
(articolo di Marco Malaspina)
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Uno studio del NIST dimostra come, in determinate condizioni, due fotoni possano interagire come se fossero una molecola biatomica. Un ulteriore passo verso la costruzione d’oggetti fatti di null’altro che luce. I risultati su Physical Review Letters.
«È l’arma dei cavalieri Jedi. Non goffa o erratica come un fulminatore… è elegante invece, per tempi più civilizzati». Con queste parole Obi-Wan Kenobi illustrava al giovane Luke Skywalker la spada laser, impossibile oggetto dei desideri della nostra infanzia e non solo. Davvero impossibile? Forse no. E quale – fra tutti i “tempi civilizzati” – sarebbe più confacente a vederne la realizzazione se non questo nostro 2015, Anno internazionale della luce? Ebbene, se per stringere l’arma Jedi toccherà purtroppo attendere ancora a lungo, qualche significativo progresso in effetti è stato compiuto. Uscirà infatti proprio questo mese, su Physical Review Letters, uno studio che dimostra come sia possibile far interagire due fotoni quasi fossero gli atomi d’una molecola biatomica. Così da creare una sorta di molecola di luce. Primo, importante, passo verso la produzione d’oggetti composti da nient’altro che fotoni.
A dire il vero, già due anni fa Ofer Firstenberg e i suoi “collaboratori Jedi” di Harvard avevano mostrato, sulle pagine di Nature, che è possibile, rallentando la luce fino a un centinaio di metri al secondo, trasformare i fotoni in polaritoni. Così da manipolarli come se fossero mattoncini di materia. E l’anno successivo, grazie a una clessidra d’atomi di rubidio, dai laboratori del MIT già uscivano le prime “molecole di luce”: due fotoni in interazione talmente forte fra loro da poter essere considerati una coppia.
Ora è stato compiuto il passo successivo. Guidati questa volta da Alexey Gorshkov e Mohammad Maghrebi del NIST, il National Institute of Standards and Technology, i ricercatori sono riusciti a dimostrare come, variando alcuni dei parametri che governano il processo che li tiene in interazione l’uno con l’altro, la funzione d’onda che ne risulta sia analoga a quella d’una molecola biatomica con i due polaritoni separati da una lunghezza di legame finita. In altre parole, i fotoni d’ogni coppia possono viaggiare a braccetto tenendosi a una distanza specifica l’uno dall’altro.
«Stiamo imparando come costruire stati di luce complessi. Stati che, a loro volta, potranno essere assemblati in oggetti ancora più complessi. E mai prima d’ora si era riusciti a mostrare come legare fra loro due fotoni mantenendoli a una distanza finita», spiega Gorshkov, illustrando poi i potenziali campi d’applicazione di questi impalpabili oggetti del futuro prossimo: «Sono tante le tecnologie moderne che si basano sulla luce, da quelle per la comunicazione all’imaging ad alta definizione. Molte di loro potrebbero essere notevolmente migliorate se potessimo progettare le interazioni tra i fotoni».
Spade laser a parte, le possibilità d’utilizzo di molecole di luce formate da due – o meglio ancora tre o più – fotoni in effetti sono numerose. Anzitutto nei computer, con circuiti e processori di luce al posto di quelli attuali al silicio. E sarebbe un notevole passo avanti non solo in termini di velocità ma, soprattutto, di consumi. Oggi, dopo aver percorso migliaia di km alla velocità della luce all’interno delle fibre ottiche, una volta giunti a destinazione i messaggi di fotoni devono comunque essere trasformati in messaggi d’elettroni, se vogliamo poterli aprire e leggere. Un passaggio che comporta un notevole speco d’energia, che potrà essere evitato quando i computer saranno in grado di compiere le loro operazioni direttamente con bit di luce. Ma un campo d’applicazione ancora più immediato, seppur di nicchia, è quello dei calibratori per sensori di luce. Governare i fotoni come stanno imparando a fare al NIST consentirà infatti di creare “candele standard” formate da un numero di particelle di luce ben definito, preciso fino al singolo fotone.
«È un modo inedito ed entusiasmante per studiare i fotoni, questo» conclude Gorshkov. «Non hanno massa e volano alla velocità della luce. Rallentandoli e combinandoli l’un l’altro potremo scoprire su di essi cose che ancora non conosciamo».
Per saperne di più:
Leggi l’articolo, in uscita su Physical Review Letters, “Coulomb bound states of strongly interacting photons“, di M. F. Maghrebi, M. J. Gullans, P. Bienias, S. Choi, I. Martin, O. Firstenberg, M. D. Lukin, H. P. Büchler e A. V. Gorshkov.