Verso una Nuova Scienza di Confine

Un piano di difesa contro gli asteroidi.

2012-01-30T05:18:00.000-08:00

Si chiama NeoShield e studierà le migliori strategie per respingere le grandi rocce in avvicinamento. Che cosa scegliereste tra raggi respingenti e missili dirompenti?

La Terra è al centro di una grande pista di autoscontri: ogni anno capita che almeno un asteroide grande come un'auto entri nella nostra atmosfera. Niente di preoccupante, la roccia spaziale si incendia e per gli abitanti del pianeta è anche un bello spettacolo da vedere. Le cose iniziano a farsi più serie quando vicino a noi passano oggetti di ben altre dimensioni. È successo venerdì 27, quando un asteroide di 36 metri di diametro – il nome dice poco, 2012 BX34 – è sfrecciato a 60mila km da casa nostra (ancora più vicino di quello che ci ha sfiorati a novembre).

La vita sulla Terra è andata avanti come se nulla fosse, ma il timore che i giganti dello Spazio possano seguire rotte di collisione con il nostro pianeta ha iniziato a tormentare gli scienziati. Ma il punto è che nessuno sa ancora con precisione qual è il modo migliore per fermare la corsa di un asteroide. Trovare le giuste risposte a questo dilemma da film catastrofico spetterà al nuovo progetto NeoShield (dove Neo sta per Near Earth Objects) coordinato dall'Institute of Planetary Research di Berlino.

Come spiega la Bbc, si tratta di un'iniziativa internazionale che raccoglie Europa, Russia e Stati Uniti nell'impresa di individuare e valutare le migliori strategie di difesa spaziale contro la minaccia dei Neo. In pratica, si tratta di scegliere come trattare un asteroide in rotta di collisione: se accompagnarlo gentilmente verso un'altra strada o bombardarlo con un arsenale missilistico.

Il primo approccio prevede l'impiego di una sonda spaziale sentinella dotata di un raggio gravitazionale capace di agganciare un oggetto spaziale e trascinarlo su rotte che lascino incolume la Terra. Tuttavia, una soluzione del genere prevede che le sentinelle siano pronte a entrare in azione in qualsiasi momento, portandosi nelle vicinanze dei bersagli pericolosi.

Un'altra soluzione prevede invece di modificare la rotta dei colossi spaziali diretti verso la Terra urtandoli con qualcosa. Infatti, già nel 2005 con il concept della missione Don Quijote era stata tracciata l'ipotesi di deflettere gli asteroidi attraverso l'impatto di una navicella kamikaze, ma il progetto non ha ancora visto la luce.

L'ultima ipotesi prevede sempre di dirottare gli asteroidi colpendoli, ma questa volta con missili. Secondo gli esperti, le armi detonanti sarebbero le uniche risorse in grado di deflettere gli oggetti mastodontici che minacciano la Terra. Ma anche in questo caso, prima di sparare contro il primo asteroide che passa, gli scienziati devono essere sicuri di poter prevedere quali saranno gli effetti prodotti su rocce di diversa consistenza. Infatti, c'è sempre il rischio che il bersaglio rilasci frammenti pericolosi. Se non altro, diversamente da quanto potrebbero suggerire i cliché cinematografici, il progetto NeoShield non intende utilizzare armi nucleari.

Nei prossimi anni, gli scienziati terranno gli occhi ben puntati sulla Galassia nel tentativo di capire quante brutte sorprese dovremo aspettarci dai Neo. Secondo il Wise telescope della Nasa, esistono più di 19mila asteroidi di raggio compreso tra 0,1 e 1 km le cui rotte devono essere ancora ben definite.

(Credit per la foto: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC))

La nuova corsa alla fusione fredda.

2012-01-30T04:59:00.000-08:00

Fonte: daily.wired.it

Il generatore dell'italiano Andrea Rossi non è il solo a occupare il palcoscenico delle fonti di energia più controverse del mondo. Ecco chi gli contende il posto.

Produrre enormi quantità di energia senza inquinare il pianeta. Sulla carta è un obiettivo molto nobile, ma nella realtà dei fatti e tutta un'altra cosa. Deve essere per questo che l' E-Cat di Andrea Rossi è ancora avvolto in una densa coltre di mistero. L'inventore italiano sembra aver scelto gli Stati Uniti per effettuare nuove prove con il suo generatore di vapore alimentato da una reazione nucleare tra nichel e idrogeno. Ma senza prove concrete, è difficile fidarsi. Ecco perché, come spiega Wired.uk, il panorama della fusione fredda degli ultimi decenni è nutrito di casi emblematici. La scarsa credibilità dei prototipi simili a E-Cat è dovuta al fatto che promettono di produrre molta più energia di quella necessaria a farli funzionare. Di fatto è un concetto del tutto impossibile, a meno che non si tirino in ballo i processi di fusione del nucleo che avvengono normalmente dentro le stelle a temperature di milioni di gradi. Nel 1989, gli elettrochimici Stanley Pons e Martin Fleischmann dissero di aver ottenuto gli stessi risultati della nostra stella in un comune laboratorio, ma furono immediatamente smentiti. Ma ancora oggi c'è chi non demorde.

E-Cat
L'invenzione di Andra Rossi è sicuramente la punta di diamante di chi crede che la fusione fredda possa entrare nelle nostre case in modo semplice e pulito. Dopo la prima serie di controversi esperimenti condotti a Bologna – i cui risultati non sono mai stati comprovati da esperti indipendenti – Rossi ha trasferito il proprio business negli States dove ha già messo in offerta i propri generatori da un Megawatt. Il prezzo? 1,5 milioni di dollari.

Le caratteristiche del suo generatore a fusione fredda farebbero quasi gridare al miracolo: con un chilogrammo di nichel E-Cat produrrebbe l'equivalente d'energia ottenuto dalla combustione di 200 tonnellate di petrolio, ma con zero emissioni di anidride carbonica. I numeri volano alti fino alle stelle, ed entro il 2013 il gruppo di Rossi promette di lanciare sul mercato anche una linea di generatori per la casa da 10 Kilowatt. In lista d'attesa ci sarebbero già 10mila persone.

Il giallo di Ampenergo
Già nel 2011, il generatore da un Megawatt sponsorizzato da Rossi aveva più volte fatto la spola tra il capannone sperimentale di Bologna e una azienda americana, la Ampenergo. Come si legge nel suo sito web, il ruolo della corporation consiste nel promuovere la commercializzazione di E-Cat nelle Americhe.

Tuttavia, vista da vicino, la compagnia non sembra altro che una scatola vuota costruita all'occorrenza. La pagina online, scarna di contenuti, è stata registrata solo nel dicembre 2010, e non ha ricevuto che un aggiornamento lo scorso giugno. Secondo i registri americani, poi, Ampenergo sarebbe tuttora inattiva. E, stranamente, l'indirizzo dei suoi uffici coincide con quelli della Leonardo corp di Andrea Rossi.

La concorrenza
I vecchi compagni di viaggio a volte possono pugnalarti alle spalle. Sembra essere il caso della azienda greca Defkalion che, dopo essere stata in affari con Rossi, ha rotto un contratto di collaborazione e si è messa in proprio. Forte della collaborazione tecnica avuta con l'inventore di E-Cat, la ditta ellenica ha messo a punto Hyperion, un reattore del tutto simile alla controparte italiana.

Il dispositivo sarebbe in grado di generare una quantità di energia fino a 30 volte superiore a quella necessaria per metterlo in azione. Un altro prodigio della fusione nucleare tra nichel e idrogeno. A differenza dell'invenzione di Rossi, Defkalion sembra bene intenzionata a diffondere alcune schede tecniche del prototipo, e promette di pubblicare nuovi dati sui test di funzionamento. Le scelte sono due: o stanno cavalcando l'onda di E-Cat, o vogliono davvero risollevare l'economia greca.

La via del plasma
Oltre ai reattori fai-da-te, esistono progetti più seri che puntano da anni sulla fusione nucleare come soluzione al dilemma dell'approvvigionamento di energia. Uno di questi si chiama Iter, nato nel 1985 a seguito dell'accordo proposto dal presidente francese François Mitterand, il ministro inglese Margaret Thatcher e il segretario sovietico Mikhail Gorbaciov al presidente americano Ronald Reagan. Ne è nata una collaborazione mondiale – a cui in seguito si sono uniti l'Unione Europea e altri paesi – mirata a utilizzare l'energia atomica per scopi pacifici.

Attraverso l'impiego di un dispositivo tokamak in grado di gestire del plasma ad alta temperatura, il progetto Iter punta a riprodurre la fusione di due atomi pesanti di idrogeno (deuterio e trizio) in uno di elio. Proprio come avviene nelle stelle, a parte il fatto che si rimane con i piedi ben saldi sulla Terra. Il progetto è davvero ambizioso, e i primi test avranno luogo solo nel 2020 presso il sito francese di St-Paul-lez-Durance.

Sistemi non biologici, in grado di autoriprodursi.

2012-01-01T05:18:00.000-08:00

Nel 1950,Von Neumann,ipotizzò una macchina in grado diautoriprodursi,il cui ciclo di replicazione risultava sorprendentemente similea quello dei virus.Ne Il principio antropico,Barrow e Tipler spiegano con leseguenti parole il funzionamento di una macchina di Von Neumann:

“Nello schema di Von Neumann una macchina che siautoriproduce è composta di due parti, un costruttore e un depositod’informazione che contiene le istruzioni per il costruttore.Quest’ultimo è unamacchina che manipola la materia quanto è necessario per fare le varie partidella macchina autoreplicante e assemblarle nell’assetto finale.La complessitàdel costruttore dipende tanto da quella della macchina autoreplicante che daimateriali disponibili nell’ambiente.Il modello più generale di costruttore, dettocostruttore universale,è una macchina,o se preferite un robot,capace di farequalunque cosa purchè le si diano le istruzioni appropriate.(...)
Il deposito di informazione è costituito dallamemoria di un calcolatore contenente istruzioni dettagliate su come ilcostruttore deve manipolare la materia: per prima cosa fornisce le istruzioniper fare una copia di un costruttore senza deposito di informazione,o di uncostruttore con una memoria di calcolatore vuota.Il deposito di informazioneviene quindi duplicato,ovvero si registra l’informazione contenuta nellamemoria del calcolatore.Da ultimo,il deposito di informazione e il costruttorevengono assemblati,così da formare una copia della macchina originale.La copiapossiede tutta l’informazione dell’originale,ed è dunque capace diautoriprodursi nello stesso ambiente”.

Qualcuno a questo punto però,potrebbe obiettaresul fatto che la macchina di Von Neumann sia da intendersi come un’entitàfisica aperta verso l’ambiente ad essa circostante(nonostante il fatto che siain grado di autoriprodursi);e infatti avrebbe tutte le ragioni di questo mondoper farlo.La macchina di Von Neumann descritta da Barrow e Tipler,è certamentein grado di autoriprodursi,ma non è assolutamente in grado diautoalimentarsi,condizione essenziale per poter parlare di un’entità fisicaaperta verso l’ambiente ad essa circostante.Tale macchina,per produrne dellealtre simili ad essa in tutto e per tutto,deve compiere un lavoro,il chesignifica consumare dell’energia. Essa quindi potrà produrre soltanto un numerolimitato di macchine, un numero che sarà in relazione ovviamente alla propriaautonomia (ossia alla durata delle proprie batterie!).Le macchine che vengonoprodotte,saranno a loro volta vincolate dalla quantità di energia di cui inizialmentedispongono, destinata a scemare man mano che esse ne producono delle altre.Perpoter parlare quindi di una macchina, simile in tutto e per tutto ad un sistemavivente,ossia ad un’entità fisica aperta verso l’ambiente ad essa circostante ein grado quindi di autoalimentarsi e secondariamente di riprodursi,occorre chequest’ultima sia in grado di carpire costantemente energia dall’ambiente adessa circostante ...senza mai usufruire di alcun intervento da partedell’uomo!È sulla base di questi principi,che potremo elaborare,in un futurosicuramente non molto lontano,una sorta di macchina ...a moto perpetuo.Per lemacchine in grado di auto-replicarsi comunque,occorrerà aspettare ancoramolto...moltissimo tempo.
La creazione di tali machine,in grado di rispecchiaredei veri e propri sistemi viventi,non è comunque impossibile.Una soluzionepotrebbe essere quella di far sì che esse si alimentino con l’energia solare;mapurtroppo con la tecnologia di cui disponiamo oggigiorno,esse comunque nonriuscirebbero ad accumulare costantemente quantità sufficientemente elevate ditale energia per potersi riprodurre.

Lee Cronin: Dare vita alla materia - Video SUB ITA

2011-12-31T04:57:00.001-08:00

Che cos'è la vita? Video SUB ITA

2011-12-31T04:48:00.000-08:00

Dio non gioca a dadi con l’Universo?

2011-12-19T02:37:00.000-08:00

Materia oscura: forse è un'illusione creata dal vuoto quantistico.

2011-08-19T01:18:00.000-07:00

Fonte: Le Scienze

La materia oscura potrebbe non esistere e i fenomeni attribuiti a essa potrebbero essere spiegati con la polarizzazione gravitazionale del vuoto quantistico.

La presenza della materia oscura potrebbe essere solo un'illusione causata dalla polarizzazione gravitazionale del vuoto quantistico. L'ipotesi - illustrata in un articolo in corso di pubblicazione su Astrophysics and Space Science e anticipato su arXiv - è stata avanzata da Dragan Slavkov Hajdukovic, un fisico del CERN che, ben poco convinto, dall'ipotesi della materia oscura avanzata per spiegare le note anomalie cosmologiche, sta proponendo modelli in grado di spiegarle che siano alternativi sia all'esistenza della materia oscura sia alla ventilata modificazione della legge di gravità, considerata ancor meno convincente. "Il messaggio chiave del mio lavoro è che la materia oscura potrebbe non esistere e che i fenomeni attribuiti a essa potrebbero essere spiegati con la polarizzazione gravitazionale del vuoto quantistico", ha detto Hajdukovic. "Gli esperimenti e le osservazioni future riveleranno se i miei risultati sono solo sorprendenti coincidenze numeriche o un embrione di una nuova rivoluzione scientifica.""Per quanto riguarda la gravità, la fisica tradizionale presuppone che vi sia una sola carica gravitazionale, identificata con la massa inerziale, mentre io ho assunto che, come nel caso delle interazioni elettromagnetiche, ci siano due cariche gravitazionali: una carica gravitazionale positiva per la materia e una carica gravitazionale negativa per l'antimateria ", ha spiegato Hajdukovic.Se materia e antimateria sono gravitazionalmente repulsive, le coppie particella-antiparticella virtuali che esistono per un tempo limitato nel vuoto quantistico sono "dipoli gravitazionali." In questo scenario, il vuoto quantistico contiene molti dipoli gravitazionali virtuali, prendendo la forma di un fluido dipolare."Possiamo considerare il nostro universo come una unione di due entità che interagiscono tra loro", ha detto Hajdukovic. "La prima entità è la nostra materia 'normale' (quindi non assumiamo l'esistenza della materia oscura e energia oscura), immerso nella seconda entità, il vuoto quantistico, considerato come un mare di diversi tipi di dipoli virtuali, tra cui i dipoli gravitazionali."In prossimità di stelle massicce e galassie i dipoli gravitazionali virtuali del vuoto quantistico possono essere polarizzati gravitazionalmente dalla materia barionica. Quando questi dipoli virtuali si allineano, producono un ulteriore campo gravitazionale in grado di sommarsi al campo gravitazionale prodotto da stelle e galassie. Il vuoto quantistico gravitazionalmente polarizzato potrebbe così produrre lo stesso effetto sia dell'ipotetica materia oscura sia di una modificazione della legge di gravità.Le equazioni elaborate da Hajdukovic consentono di calcolare gli effetti della polarizzazione gravitazionale a diverse distanze dal centro di una galassia, che sono in buon accordo con le osservazioni. (gg)

Come ti sconfiggo il mal di treno.

2011-08-08T04:53:00.000-07:00

Fonte: Daily Wired

Per vincere il malessere che si prova quando un treno percorre una curva, basta servirsi di un sistema GPS che comunica ai vagoni qual è il momento esatto in cui cambiare assetto. La compagnia di treni svizzera sta investendo in questa tecnologia 3,2 miliardi di franchi.
L’ing. Francesco Di Majo se ne è andato all’inizio di quest’anno. A lui si deve l’invenzione del treno ad assetto variabile, conosciuto in tutto il mondo con il nome di Pendolino. L’ingegnere aveva trovato il modo di costruire treni capaci di sfrecciare in curva a velocità del 25-30% più elevate del normale. L’unica nota dolente di questa meraviglia ingegneristica è un problema che ancora oggi affligge la maggior parte dei passeggeri: quel senso di malessere che colpisce la testa e lo stomaco quando il treno è in curva. A proporre una possibile soluzione a questo problema ci ha pensato un gruppo di ricerca coordinato dal professor Bernard Cohen del Mount Sinai Medical Center, in Usa, che ha pubblicato i risultati dello studio sul Federation of American Societies for Experimental Biology (FASEB) Journal. Quando entrano in una curva, i vagoni del treno sono soggetti a due forze: da una parte c’è un’accelerazione centripeta che spinge verso il centro della curva, dall’altra una forza centrifuga che, per reazione alla prima, muove il vagone verso l’ esterno. Per un passeggero comodamente seduto nella sua vettura, questo gioco forze avrà un unico risultato: lo spiaccicherà al finestrino o sui braccioli esterni del suo sedile. E da questo, si suppone, nasce il mal di treno. Per cercare di alleviare questo malessere, il binario esterno di un tratto curvilineo viene leggermente rialzato rispetto all’altro: ne risulta una lieve diminuzione della forza centrifuga così noiosa ai passeggeri. Nel Pendolino, per aumentare al massimo la velocità in curva (ma sempre nei limiti della sicurezza), un sistema promuove attivamente l’ inclinazione dei vagoni verso l’interno per compensare la forza centrifuga. Lo fa attraverso dei sensori posizionati sul primo vagone, che rilevano l’inizio di una curva trasmettendo l’informazione ai vagoni successivi. Il problema, spiegano i ricercatori, è che c’è un inevitabile ritardo dal momento in cui il primo vagone dà il segnale e quello in cui le altre carrozze lo ricevono. Quindi, gli altri vagoni non entrano in curva con l’assetto migliore e, in più, rallentano la velocità. Il problema potrebbe essere risolto se il rilevamento delle curve non avvenisse tramite sensori posti sul primo vagone, ma grazie a un GPS. Per verificare la validità di questa teoria, i ricercatori hanno condotto un esperimento di due mesi monitorando le reazioni di 200 passeggeri. I treni utilizzati nel test erano ad assetto fisso e variabile e, in quest’ultimo caso, il rilevamento delle curve poteva avvenire sia tramite sensori posizionati sul primo vagone sia con GPS. I passeggeri non hanno riscontrato alcun malessere quando viaggiavano in assetto fisso, dimostrando che non è la forza centrifuga in sé a causarlo. Ma, naturalmente, in questa modalità i treni viaggiavano molto più lenti. Per aumentare la velocità e al contempo migliorare il comfort dei passeggeri, i ricercatori hanno visto che bastava rilevare le curva tramite sistema GPS. Dopo aver visto i risultati, la Schweizerische Bundeshanen (cioè la compagnia che gestisce il sistema ferroviario in Svizzera e che ha commissionato lo studio) ha investito ben 3,2 miliardi di franchi svizzeri per avviare la costruzione di nuovi treni dotati di questa tecnologia. “ E’ una scoperta sensazionale e una soluzione pratica per risolvere un problema che affligge tutti noi”, ha commentato soddisfatto Bernard Cohen.

Stress idrico: servono nuove tecnologie per i dissalatori.

2011-08-07T23:35:00.000-07:00

Fonte: Le Scienze

I processi per dissalare l'acqua di mare richiedono una quantità minima di energia che non può essere ridotta, e la tecnologia attuale si sta avvicinando a quel limite. Allo stato attuale, un terzo della popolazione mondiale vive in paesi sottoposti a stress idrico e l'aumento della popolazione, la contaminazione delle sorgenti di acqua dolce e il cambiamento climatico faranno ulteriormente crescere questa percentuale nei prossimi dieci anni. Proprio per aumentare le risorse idriche disponibil,i negli ultimi anni in molti paesi sono stati costruiti grandi impianti di dissalazione dell'acqua di mare e si prevede che in futuro ne verranno costruiti molti altri.Tuttavia - osserva William Phillip, che con il collega Menachem Elimelech dell'Università di Yale ha dedicato al problema un ampio studio ora pubblicato su Science - "la dissalazione dell'acqua di mare è un processo ad alta intensità energetica; consuma molta più energia che trattare tradizionali sorgenti di acqua fresca", ha detto Phillip. "Tuttavia, queste fonti tradizionali non saranno in grado di soddisfare la crescente domanda di acqua in tutto il mondo. Capire dove si inserisca la dissalazione dell'acqua di mare in questo ventaglio di opzioni di approvvigionamento è un problema critico."Il principale metodo di dissalazione dell'acqua di mare oggi utilizzato ricorre infatti all'osmosi inversa, un processo in cui l'acqua di mare viene forzata attraverso una membrana che filtra il sale. Per ridurre la quantità di energia necessaria per spingere l'acqua attraverso da anni gli scienziati si sono concentrati sul miglioramento del flusso d'acqua testando nuovi materiali, come i nanotubi di carbonio. Nel nuovo studio, Elimelech e Phillip dimostrano però che l'osmosi inversa richiede una quantità minima di energia che non può essere ridotta, e che la tecnologia attuale si sta avvicinando a quel limite. Secondo i ricercatori, per ottenere guadagni reali in termini di efficienza è necessario quindi puntare sulle fasi pre e post-trattamento della dissalazione.Secondo gli autori la dissalazione deve essere considerata solo l'ultima risorsa nel tentativo di fornire acqua fresca per le popolazioni del mondo, a cui ricorrere solo dopo aver sfruttato le diverse altre opzioni esistenti, fra cui il trattamento delle fonti d'acqua di bassa qualità, il riciclo, il riutilizzo e la conservazione delle acque. Queto ordine di priorità è dettato anche dal fatto che non esistono di fatto studi sulle possibili conseguenze sugli ecosistemi marini di una eventuale diffusione su grande scala degli impianti di dissalazione.Ciò non toglie, concludono i ricercatori, che la dissalazione abbia un grande ruolo da svolgere oggi e nel futuro: "Tutto questo richiederà nuovi materiali e una nuova chimica, ma crediamo che è su questo che dobbiamo concentrare i nostri sforzi futuri. Il problema della mancanza d'acqua può solo peggiorare, e dobbiamo essere pronti ad affrontare la sfida con il miglioramento di tecnologie sostenibili." (gg)

Si può prevedere scientificamente il comportamento umano?

2011-08-07T23:25:00.000-07:00

Fonte: Moebiusonline

a cura di Federico Pedrocchi e Alberto Agliotti

Immaginate di trovarvi alle prese con i 50 milioni di pezzi che compongono un jumbo e di doverlo ricostruire. Problema complicato, ma non complesso, se avete il libretto di istruzioni. Se non l'avete e non avete neppure un modello di riferimento, o peggio non avete nemmeno idea di cosa sia un aereo, dovete tentare un'operazione di ingegneria inversa, cioè studiare i singoli elementi e fare ipotesi sul funzionamento dell'insieme. "Un sistema complesso emerge dall'interazione degli elementi che lo compongono ed è molto di più della loro somma" - spiega Mario Rasetti, docente di Fisica teorica al Politecnico di Torino. "La complessità studia quei fenomeni nei quali il numero di variabili e di gradi di libertà è enorme e non c'è maniera deterministica di analizzarli." Per i suoi studi sui sistemi complessi, il fisico ungherese Albert-László Barabási ha ricevuto il premio Lagrange 2011 dalla Fondazione ISI, di cui Rasetti è presidente. Nel suo ultimo saggio, Lampi (Einaudi, 28 euro), Barabási si interroga sulla prevedibilità del comportamento umano. Per la prima volta nella storia disponiamo di un enorme insieme di dati oggettivi sulle nostre attività: sono le tracce elettroniche che lasciamo attraverso mail, cellulari, carte di credito, un immenso database che oggi possiamo analizzare con potenti computer. Il nostro comportamento è fatto da una serie di azioni che siamo abituati a considerare come eventi discreti, casuali e isolati. Secondo Barabási, la realtà è molto diversa. In Lampi, né complicato, né complesso, ma sempre piacevolmente scorrevole, ci racconta perché. Albert-László Barabási, Lampi, edizioni Einaudi, 28 euro.

Ascolta l'intervista a Mario Rasetti:

Scarica il file audio in mp3

Il web compie venti anni. Dal Cern a Google.

2011-08-07T11:33:00.000-07:00

Fonte: Il Capoluogo

L'Aquila, 7 ago 2011 - 20 anni di web, dal 1991 al 2011. Da quando cioè fu messo on line il primo sito web. E' vero che l'idea di rete e i primi utilizzi risalgono in realtà agli anni Sessanta con Arpanet, progetto del ministero della Difesa statunitense, a scopi militari, e poi con altre sperimentazioni. Ma il primo indirizzo www, supportato dal protocollo http lo dobbiamo al ricercatore inglese del Cern di Ginevra Tim Berners Lee. L'indirizzo del sito è http://info.cern.ch/hypertext/WWW/TheProject.html e la peculiarità dell'intuizione di Berners Lee fu quella di poter "navigare" le informazioni attraverso strutture ipertestuali, accedendo ai contenuti non in modo lineare, ma con una consultazione più elastica e soprattutto condivisa. Ovviamente le finalità erano orientate ad una condivisione delle ricerche scientifiche, ma sappiamo bene oggi quale mole di informazioni e di quale varietà venga condivisa sulla rete. Il percorso dagli anni novanta è stato rapido e ricco di novità, i browser a larga diffusione (il primo fu Mosaic nel 1993) hanno permesso agli utenti di accedere alla rete, insieme ad una maggiore efficienza delle strutture di connessione.
Internet, il concetto di rete, hanno dato un grande contributo alla possibilità di accesso alle informazioni, alla condivisione, hanno favorito la comunicazione e ci hanno aiutato nei lavori più svariati, influenzando l'economia, la vita sociale, culturale e anche politica. Oggi quindi il web viene sempre più considerato una "cosa seria" e, per questo, si cerca di individuare delle regole, come ad esempio in Italia sta facendo l'Agcom per la condivisione dei contenuti protetti da diritto d'autore, oppure come ricorda lo stesso papà del web, Berners Lee, la cui preoccupazione invece è nella tutela della privacy dei cittadini, soprattutto per la mole di dati personali che vengono gestiti dai tycoon del web (Google, Facebook...).

La teoria del Multiverso trova nuove tracce a suo sostegno.

2011-08-06T05:08:00.000-07:00

Fonte: Corriere Scienze

Identificate quattro aree nella radiazione cosmica di fondo compatibili con il modello proposto.

MILANO - Prima era solo un'elegante teoria che molti scienziati consideravano pura ipotesi senza nessuna possibilità di essere dimostrata, ora c'è qualche traccia. La «teoria del multiverso», cioè di un numero infinito di universi (il nostro sarebbe uno dei tanti) contenuti in mega-bolle che si originano una dall'altra, ha trovato un sostegno in due articoli pubblicati in Physical Review Letters e Physical Review D da un gruppo di cosmologi dell'University College London (Ucl), Imperial College London e del Perimeter Institute for Theoretical Physics.
BOLLE - Il gruppo ha studiato e identificato quali forme assumerebbero nel nostro universo le eventuali tracce delle bolle di altri universi nel tessuto della radiazione cosmica di fondo (Cmb), che è ciò che resta del Big Bang che diede origine al nostro universo poco meno di 14 miliardi di anni fa. Gli scienziati hanno messo a punto un programma per osservare come apparirebbe il nostro universo con le collisioni cosmiche con altre bolle-universo oppure uno che non le contiene, e quale di questi due è il più simile con i dati ottenuti in sette anni di osservazioni del satellite Nasa Wmap, che studia in dettaglio la radiazione cosmica di fondo. Inoltre hanno evidenziato un limite massimo delle possibili tracce di bolle-universo che sono venute in contatto con il nostro che saremmo in grado di osservare nel tessuto della Cmb. Secondo Hiranya Peiris, del dipartimento di fisica e astronomia di Ucl e co-autrice degli articoli, dai dati osservati da Wmap sono state identificate quattro zone di forma circolare che hanno caratteristiche compatibili con il modello proposto dal gruppo di studio.
CONOSCENZA - La stessa Peiris però ammette che «quattro regioni non sono un numero statisticamente significativo» per poter dire che il multiverso esista veramente, però si dice convinta che i dati che saranno ottenuti dal telescopio spaziale Planck dell'Esa - che studia la Cmb con maggiore dettaglio - potranno fornire maggiori informazioni. George Efstathiou, direttore dell'istituto di cosmologia dell'Università di Cambridge, interpellato in merito dalla Bbc, ha commentato che lo studio del gruppo di Peiris è «il primo serio tentativo» per dimostare l'esistenza del multiverso e soprattutto «è molto interessante dal punto di vista metodologico». Secondo Peiris, però, anche se fossimo in grado di provare l'esistenza di queste bolle-universo potremmo non essere mai in grado di conoscere nulla del loro interno.
Paolo Virtuani

Nuovi progressi per la scrittura magnetica.

2011-08-05T06:28:00.000-07:00

Fonte: Cordis

I file per computer che usiamo tutti i giorni per lavoro o per piacere non sono nient'altro che flussi di dati digitali fatti di una sequenza di zero e uno. Questi zero e questi uno si trovano su un sottile strato magnetico dell'hard disk di un computer, dove i campi magnetici che puntano verso l'alto rappresentano un uno e i campi magnetici che puntano verso il basso rappresentano uno zero. Le dimensioni di questi campi magnetici adesso hanno raggiunto un paio di decine di nanometri, il che significa che possiamo comprimere un terabyte di dati nello spazio di appena quattro centimetri quadrati. Anche se può sembrare eccezionale, questa "miniaturizzazione" causa numerosi problemi a fisici e ingegneri. Il settore dell'informatica in rapido avanzamento e in continua espansione adesso esige che ognuna di queste informazioni sia scritta in questi piccolissimi bit magnetici una alla volta e nel modo più veloce possibile e più efficiente dal punto di vista energetico. Un aiuto potrebbe venire nella forma di un nuovo metodo di scrittura magnetica dei dati, come quello sviluppato da un team di scienziati finanziati dall'UE provenienti da Spagna e Francia. In un articolo pubblicato sulla rivista Nature, il team spiega come il loro metodo potrebbe aiutare a risolvere questi problemi e a soddisfare le esigenze di un mercato in evoluzione. Lo studio ha ricevuto un contributo iniziale del Consiglio europeo della ricerca (CER) del valore di circa 1,5 milioni di euro attraverso il progetto NOMAD ("Nanoscale magnetization dynamics"), finanziato nell'ambito del tema "Idee" del Settimo programma quadro (7? PQ). Il metodo attuale, che usa i campi magnetici prodotti da fili e bobine, ha gravi limiti di scalabilità e di efficienza energetica. La nuova tecnica del team elimina il bisogno di ingombranti campi magnetici e permette una scrittura estremamente semplice e reversibile di elementi di memoria, iniettando una corrente elettrica parallela al piano di un bit magnetico. La chiave di questo effetto sta nel creare interfaccia asimmetriche sopra e sotto lo strato magnetico, inducendo così un campo magnetico in tutto il materiale, in questo caso una pellicola di cobalto di meno di un nanometro di spessore sistemata tra il platino e l'ossido di alluminio. A causa dei sottili effetti relativistici, gli elettroni che attraversano lo strato magnetico vedono efficacemente il campo magnetico del materiale come un campo magnetico, il che a sua volta influenza la loro magnetizzazione. A seconda dell'intensità della corrente e della direzione della magnetizzazione, si può indurre un campo magnetico efficiente intrinseco al materiale che sia abbastanza forte da invertire la magnetizzazione. La ricerca ha implicazioni per lo sviluppo di memorie magnetiche ad accesso casuale, o "MRAM". Se queste MRAM sostituissero le RAM standard, che devono essere aggiornate ogni pochi millisecondi, significherebbe che un computer potrebbe essere acceso istantaneamente e si otterrebbe un sostanziale risparmio di energia. Nello studio il team dimostra che questo metodo funziona in modo affidabile a temperatura ambiente. Un altro vantaggio di questa scoperta è che la scrittura magnetica indotta dalla corrente è più efficiente in strati magnetici "duri" che in quelli "morbidi". Questo è in qualche modo sorprendente, visto che i materiali magnetici morbidi sono per definizione più facili da cambiare usando campi magnetici esterni; è comunque molto utile visto che i magneti duri possono essere miniaturizzati a dimensioni nell'ordine dei nanometri senza perdere le loro proprietà magnetiche. Questo permetterebbe di aumentare la densità di memorizzazoine delle informazioni senza compromettere la capacità di scriverle. Il fine generale del progetto NOMAD, che continuerà fino al 2013, consiste nello sviluppare metodi all'avanguardia per controllare le proprietà magnetodinamiche degli elementi molecolari e metallici di dimensioni dell'ordine dei nanometri.
Per maggiori informazioni, visitare: Institut Català de Nanotecnologia: http://www.nanocat.org/#
Categoria: Risultati dei progettiFonte: Institut Català de Nanotecnologia:Documenti di Riferimento: Mihai Miron, I. et al. (2011) Perpendicular switching of a single ferromagnetic layer induced by in-plane current injection. Nature. DOI: 10.1038/nature10309.Acronimi dei Programmi: MS-FR C, MS-E C, FP7, FP7-IDEAS, FUTURE RESEARCH-->Codici di Classificazione per Materia: Coordinamento, cooperazione; Innovazione, trasferimento di tecnologie; Nanotecnologia e nanoscienze; Ricerca scientifica
RCN: 33690

Nel cuore dei chip fotonici.

2011-08-05T06:23:00.000-07:00

Fonte: Galileo

Le fibre ottiche permettono di scambiare informazioni alla velocità della luce. Ma grazie ad una nuova scoperta potremmo avere anche sofisticati dispositivi elettronici che sfruttano la luce al posto della corrente elettrica. Un team coordinato da Liang Feng del California Institute of Technology (Caltech) è infatti riuscito a controllare il percorso della luce all'interno di chip al silicio, bloccando ogni forma di riflessione o di interferenza con altri fasci luminosi. La scoperta, apparsa su Science, è un notevole passo avanti verso la creazione di chip fotonici che sfruttano solamente fasci luminosi per elaborare le informazioni. Se infatti la trasmissione delle informazioni può già contare sulle fibre ottiche, l'analisi dei segnali viene ancora condotta dai tradizionali chip elettronici, basati sul moto di cariche elettriche nel silicio. I chip fotonici oggi in corso di sviluppo nei laboratori consentono di raggiungere velocità di trasmissione di 10 Gigabit per secondo (Gbps), ma grazie a questi recenti sviluppi si potrebbe anche quadruplicare la velocità entro pochi anni. Il dispositivo realizzato da Feng e colleghi è una versione “fotonica” di un diodo, un componente elettronico fondamentale che consente di far scorrere la corrente elettrica solo in un verso, bloccando completamente il flusso nel verso opposto. Costruire un diodo per controllare il verso di percorrenza della luce è una grande sfida tecnologica che, ricorda Feng, ha richiesto più di vent'anni di ricerche. I test di questo nuovo dispositivo sono stati condotti in collaborazione con un team dell'Università di San Diego, dove Maurice Ayace, coautore dello studio, ha sviluppato un sistema per studiare il percorso dei raggi luminosi all'interno della guida. Sfruttando un microscopio a scansione di campo prossimo (SNOM), Ayace è riuscito a costruire una specie di “stetoscopio ottico”, che consente di studiare il comportamento della luce all'interno del diodo anche senza vederla. Grazie a questo strumento, i ricercatori del Caltech e di San Diego hanno confermato che il diodo fotonico può elaborare correttamente i segnali in ingresso. Il tutto ovviamente alla velocità della luce.
Riferimenti: Science DOI: 10.1126/science.1206038
Credit immagine: Caltech/Liang Feng

Ottenuti spermatozoi dalle cellule staminali.

2011-08-05T00:58:00.001-07:00

Fonte: Le Scienze

Partendo da cellule staminali embrionali di topo un gruppo di ricercatori ha ottenuto precursori degli spermatozoi, che hanno prodotto spermatozoi funzionali e sani.

Lavorando sul modello animale, un gruppo di ricercatori dell'Università di Kyoto è riuscito a trovare un modo per trasformare le cellule staminali embrionali in spermatozoi. La scoperta, annunciata on line dalla rivista Cell in un articolo a prima firma Katsuhiko Hayashi, apre in prospettiva nuove strade per la ricerca e la cura dell'infertilità. Nel corso della ricerca, Katsuhiko Hayashi e colleghi sono riusciti a trasformare cellule staminali embrionali di topo in precursori degli spermatozoi (PGC), e dimostrato che queste cellule possono dare origine a spermatozoi funzionali e sani. I ricercatori osservano che la ricostituzione in vitro delle cellule germinali rappresenta una delle sfide fondamentali della biologia.Una volta trapiantate in topi che non erano in grado di produrre normalmente spermatozoi, queste cellule progenitrici derivate dalle staminali hanno prodotto spermatozoi dall'aspetto normale, che sono stati successivamente utilizzati per fertilizzare con successo ovuli di topo. Gli ovuli fecondati sono stati quindi impiantati in una madre, dando vita a una progenie sana che, quando ha raggiunto la maturità sessuale, ha mostrato di essere normalmente fertile. Con la stessa procedura, osservano i ricercatori, sarebbe possibile arrivare a generare una prole fertile a partire da cellule staminali pluripotenti indotte, ottenibili a partire da cellule adulte della pelle."Il proseguimento delle indagini volte alla ricostituzione in vitro dello sviluppo delle cellule germinali, ivi compresa quella delle cellule progenitrici delle cellule germinali femminili, sarà un elemento critico per una più completa comprensione della biologia delle cellule germinali in generale, così come per il progresso della tecnologia riproduttiva e della medicina", hanno concluso i ricercatori. (gg)

Alla ricerca del bosone di Higgs: nuova fisica al Cern?

2011-08-04T11:32:00.000-07:00

Fonte: LSWN

Dipartimento di Fisica della Materia e Ingegneria Elettronica, Università di Messina, I-98166 Messina, Italy.
Dinanzi a domande ancestrali, al senso stesso delle cose, la mente dell’uomo può diventare preda di smarrimento e inquietudine. Tuttavia la ricerca scientifica, con le sue verità validate dall’esperienza e attraverso il proprio metodo, può contribuire a diminuire tale senso di incertezza.Una delle questioni più delicate, uno dei misteri che maggiormente affascinano l’uomo è la ragione stessa della materialità delle cose, del loro essere oggetti dotati di massa. Generazioni di scienziati stanno cercando di dare risposta a tale questione ipotizzando modelli e concependo esperimenti.
Lo scorso 22 luglio 2011, scienziati del CERN (European Organization for Nuclear Research) hanno presentato alla “International Europhysics Conference on High Energy Physics” (conferenza sulle alte energie organizzata dalla Società Europea di Fisica), alcuni risultati ("Measurements of Particle Production in pp-Collisions in the Forward Region at the LHC / Ruf, Thomas (CERN)" http://cdsweb.cern.ch/record/1370101/files/LHCb-TALK-2011-146.pdf) di notevole interesse che potrebbero indicare la presenza di almeno una nuova particella elementare.
All’interno dell’LHC (Large Hadron Collider), gigantesco collisore circolare di particelle dal diametro di circa 27 km, vengono fatti collidere frontalmente fasci di particelle che ruotano in senso opposto. Tali collisioni avvengono ciascuna ad energie (nel caso dei protoni) migliaia di miliardi di volte superiori rispetto all’energia di una singola particella di luce visibile. Prezioso frutto di tali scontri sono miriadi di altre particelle delle quali vengono analizzate e studiate la carica, la massa e molte altre importanti caratteristiche fisiche. Fra gli scopi principali quello di elaborare importantissime informazioni in base alle quali cercare di comprendere le interazioni fondamentali della natura e il ruolo giocato dalle particelle coivolte.
Certamente, uno dei principali obiettivi di un tale enorme sforzo non solo tecnologico ma concettuale, computazionale e, soprattutto, energetico è la comprensione del meccanismo fisico di produzione della massa. Negli anni '60 il prof. Peter Ware Higgs propose una teoria che potrebbe consentire di spiegare per quale motivo le particelle hanno massa. Proprio alla ricerca della particella di Higgs, del bosone anche conosciuto come “particella di Dio”(1), è rivolta la massima attenzione della comunità dei fisici.
In tale contesto, l’annuncio dello scorso 22 luglio, sembra aver mandato in fibrillazione i fisici: un eccesso di 2.8 sigma nella regione di massa dei 140-145 GeV e un eccesso di circa 2 sigma verso i 250 GeV.
Il linguaggio dei fisici, monoreferenziale e privo di sfumature linguistiche per i non addetti ai lavori, può risultare molto difficile e incomprensibile: un eccesso non è nient’altro che uno scostamento (in positivo) da quanto ci si sarebbe potuto aspettare di rivelare sperimentalmente partendo dalle sole conoscenze teoriche certe in quel momento.
Un eccesso diventa significativo quando supera i 3 sigma: fra 3 e 5 sigma si parla di evidenza sperimentale mentre al di sopra dei 5 sigma si parla di scoperta. Per dare un’idea, 3 sigma equivale a gettare circa 8 volte consecutive una moneta ed ottenere sempre e costantemente testa (evento improbabile). Il valore 5 sigma equivale invece a gettare circa 20 volte una moneta ottenendo sempre lo stesso risultato (evento altamente improbabile).
Si tratta di una mera questione di probabilità: se un evento si ripete sempre allo stesso modo un numero molto elevato di volte allora lo si da per confermato.
Riuscire ad avere un eccesso di 5 sigma significa, quindi, ottenere lo stesso evento un numero tanto elevato di volte tali da dare la ragionevole sicurezza che, a parità di condizioni sperimentali, le medesime leggi fisiche saranno rispettate anche nel futuro.
(1) il bosone di Higgs è anche detto particella di Dio per la capacità che avrebbe di giustificare la massa delle altre particelle attraverso la sua stessa esistenza.
Evidenza e scoperta
Si parla di scoperta oltre il livello 5 sigma.
Fra 3 e 5 sigma si parla di evidenza sperimentale.
3 sigma equivale a gettare circa 8 volte consecutive una moneta ed ottenere sempre e costantemente testa – tale occorrenza è improbabile.
5 sigma equivale, invece, a gettare circa 20 volte una moneta ottenendo sempre lo stesso risultato – tale occorrenza è altamente improbabile
Perché la comunità scientifica chiami “scoperta” un risultato innovativo è necessario che l’entità dei dati raccolti sia sufficientemente elevata da consentire di raggiungere un chiaro livello 5 sigma. Solo allora sarà ragionevole credere che volendo condurre il medesimo esperimento sotto le medesime condizioni sperimentali questo segua le leggi scoperte.
I risultati presentati dal CERN, in maniera particolare quello nella regione dei 140-145 GeV, fanno immaginare che presto potrebbero esserci sviluppi estremamente interessanti. Il risultato a 140-145 GeV esce rafforzato dal confronto con uno studio condotto da scienziati della collaborazione CDF del Fermilab (Collider Detector Fermilab at Tevatron): il livello di tale studio presenta un eccesso superiore e pari a 3.2 sigma. A illustrare tale risultato, Viviana Cavaliere, giovane fisica italiana.
Mentre il pensiero dell’intera comunità dei fisici sembra quasi naturalmente rivolgersi alla sfuggente particella, al tanto agognato bosone di Higgs, leggendo l’articolo dei 3.2 sigma del Fermilab ci si rende conto che se di particella si tratta potrebbe trattarsi di tutt’altra particella, ma non del bosone di Higgs.
Tale contesto si complica ulteriormente a causa di un risultato ottenuto dall’esperimento D0 condotto da scienziati del Fermilab: nessun eccesso da registrare! La situazione, evidentemente, non è ancora assolutamente chiara. Gli scienziati sono divisi tra chi sospetta ci sia di mezzo il bosone di Higgs, tra chi intravede una nuova particella elementare (segno forse di una nuova interazione della natura) e tra chi, invece, non vede alcun segnale, l’unica certezza è che nulla allo stato attuale degli esperimenti è certo!
A rendere la situazione ancora più interessante e intricata è un ulteriore articolo pubblicato dai ricercatori di CDF: il livello di significatività passa da 3.2 sigma a ben 4.1 sigma. Per riassumere, la soglia della scoperta sperimentale è più vicina ma l’esperimento concorrente del Fermilab non vede nulla e il CERN inizia a farci sperare. Che intrigo!
Data l’incertezza, forse conviene seraficamente allinearsi alla dichiarazione equilibrata resa da Sergio Bertolucci, CERN's Director for Research and Scientific Computing: “Discovery or exclusion of the Higgs particle, as predicted by the Standard Model, is getting ever closer,” (http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR09.11E.html) ovvero “la scoperta o l’esclusione della particella di Higgs, per come predetta dal modello standard, è sempre più vicina”.
I computer continuano a elaborare l'incessante flusso di dati che giungono dagli esperimenti. Forse il prof. Higgs avrà ragione o forse no. Di certo la fisica ne uscirà vincitrice mentre si cerca di far chiarezza riguardo alle varie ipotesi in gioco:
conferma sperimentale dell'esistenza del bosone di Higgs;
necessità di scovare un nuovo modello teorico che spieghi la generazione della massa;
conferma dell'esistenza sperimentale di una o più particelle elementari diverse da quella di Higgs (magari legate all’esistenza di una nuova interazione fondamentale);
comprensione e reinterpretazione degli eccessi rivelati qualora ci si accorga che, in realtà, non vi sia alcun nuovo risultato degno di nota.
Non resta che aspettare mentre stiamo probabilmente assistendo alla stesura di alcune delle pagine più entusiasmanti della conoscenza umana!
Riferimenti
International Europhysics Conference on High Energy Physics http://eps-hep2011.eu/
Peter Ware Higgs - Da Wikipedia, l'enciclopedia liberahttp://it.wikipedia.org/wiki/Peter_Higgs
CDF, livello 4.1 sigma“Invariant Mass Distribution of Jet Pairs Produced in Association with a W boson in p p bar Collisions at √s = 1.96 TeV”, A. Annovi, P. Catastini, V. Cavaliere, L.Ristori, http://www-cdf.fnal.gov/physics/ewk/2011/wjj/7_3.html;
CDF, livello 3.2 sigma“Invariant Mass Distribution of Jet Pairs Produced in Association with a W boson in p p bar Collisions at √s =1.96TeV”, CDF collaboration, Phys. Rev. Lett. 106, 171801 (2011) http://prl.aps.org/abstract/PRL/v106/i17/e171801;
“Invariant Mass Distribution of Jet Pairs Produced in Association with a W boson in ppbar Collisions at sqrt(s)=1.96TeV”, CDF collaboration, submitted 04 April 2011, http://arxiv.org/abs/1104.0699;
Nessun segnale da parte di D0“Study of the dijet invariant mass distribution in p p bar → W→(l→lv)+jj final states at √s =1.96TeV”, http://www-d0.fnal.gov/Run2Physics/WWW/results/final/HIGGS/H11B/H11B.pdf;
“Tevatron teams clash over new physics”, Eugenie Samuel Reich, 10 June 2011, Nature, doi:10.1038/news.2011.361, http://www.nature.com/news/2011/110610/full/news.2011.361.html#B3;
Articoli divulgativi“Large Hadron Collider results excite scientists”, Paul Rincon, BBC, News Science & Environment, 23 July 2011, http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-14258601;
“Higgs boson ‘hints’ also seen by US labs”, Paul Rincon, BBC, News Science & Environment, 24 July 2011, http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-14266358. Rocco Vilardi

Ecco il mattone per costruire sulla Luna.

2011-08-04T01:32:00.000-07:00

Fonte: Corriere Scienze

Piccolo parallelepipedo grigio, di materiale compatto. L'Agenzia spaziale italiana lo finanzia con 500 mila euro.

MILANO - Dalla Sardegna alla Luna. La storia ruota attorno ad un piccolo parallelepipedo grigio di materiale compatto che potrà diventare un mattone lunare, cioè un elemento per la costruzione di un insediamento sul nostro satellite naturale. Ha già ottenuto il parere positivo dell’Ufficio europeo dei brevetti ed ora è in corso l’estensione internazionale. Il mattone lunare è frutto del progetto Cosmic condotto dal professor Giacomo Cao, chimico dell’Università di Cagliari ed al quale hanno partecipato il CRS4 (centro di ricerche e sviluppo e studi superiori in Sardegna), il Dipartimento energia e trasporti del Cnr, l’Istituto tecnico industriale Enrico Fermi di Cosenza e la società privata Corem. L’Agenzia spaziale italianaAsi lo ha finanziato con 500 mila euro.
MATERIALI LUNARI - «Il mattone – spiega Cao – è formato da materiali presenti sul suolo selenico come l’ilmenite perché ogni progetto di futuro insediamento considerato dalle agenzie spaziali è far ricorso a elementi esistenti nel luogo per ridurre i carichi e i costi di trasporto di strutture verso il satellite. Per realizzarlo ai fini del brevetto abbiamo fatto ricorso ai materiali equivalenti esistenti sulla Terra ma che riproducono le caratteristiche di quelli lunari». Una struttura selenica deve proteggere gli astronauti dalle radiazioni che piovono dallo spazio assieme ai micro meteoriti e creare un ambiente all’interno del quale sia possibile vivere e lavorare in sicurezza. Il brevetto riguarda un processo per la produzione dei mattoni necessari a questo genere di strutture protettive. Un secondo brevetto depositato ma che attende risposta e sviluppato sempre nell’ambito del progetto Cosmic riguarda invece un processo attraverso il quale ricavare elementi utili alla sopravvivenza su Marte dall’atmosfera e dal suolo: ad esempio l’ossigeno dall’atmosfera di anidride carbonica e gli ossidi di ferro dal terriccio. «Queste sono risorse naturali – spiega Cao – preziose per consentire l’attività e la vita sul vicino pianeta».
STUDI - Ricerche su questi fronti sono in corso a livello internazionale da molti anni. Si è costituita addirittura una «Società del cemento lunare» sostenuta da alcune compagnie giapponesi e americane per produrre elementi utili alla fabbricazione in situ. E anche per ricavare ossigeno dall’atmosfera marziana necessario alla respirazione degli astronauti o ai propulsori dei razzi la società aerospaziale americana Lockheed ha sperimentato un impianto già funzionante. «I nostri brevetti – dice Cao – tengono conto delle esperienze fin qui compiute e vanno oltre nella tecnologia che in questi anni è notevolmente maturata». Cinesi e indiani si stanno dando da fare per arrivare sulla Luna e in futuro anche la Nasa se il Congresso riuscirà a costringere il presidente Obama ad accettare la prospettiva come sta facendo con i progetti della capsula Orion e del grande razzo SLS che aveva cancellato e avviati dal suo predecessore Bush. Nel piano eliminato c’era anche l’insediamento lunare. Forse nel prossimo futuro ritornerà a galla e nella tradizionale collaborazione che unisce l’Italia agli Usa in campo spaziale il mattone della Sardegna potrebbe giocare il suo ruolo.
Giovanni Caprara

Stampante 3D, per funzionare utilizza il sole e la sabbia del deserto.

2011-08-04T01:25:00.000-07:00

Fonte: Corriere Scienze

Fonde il silicio dei granelli che raffreddandosi si trasforma in vetro realizzando vasi e bicchieri.

MILANO - Non solo stampa in 3D, ma lo fa usando la sabbia del deserto del Sahara. Markus Kayser, 28 anni, studente tedesco del Royal College of Arts di Londra, all’impresa impossibile stava pensando già da qualche tempo. «L’anno scorso ero nel deserto egiziano a testare la mia macchina a pannelli solari, la Sun Cutter», scrive sul suo sito. «Durante l’esperimento mi sono reso conto che usando il potere della luce e impiegando la sabbia – due elementi che sulle dune non mancano di certo – potevo dare vita a oggetti in vetro».
GENIO DEL DESERTO – Così da quel momento Markus non ha smesso un minuto di lavorare alla sua teoria. Poi, in febbraio, è riuscito a perfezionarla nel Sahara marocchino. E a Siwa, in Egitto, ha potuto gridare eureka. La Sun Cutter si era finalmente evoluta nella Solar Sinter 3D. Il sistema è complesso, ma semplice (e geniale allo stesso tempo) è l’idea che sta alla base di tutto. Il silicio contenuto nella sabbia, riscaldato fino al punto di fusione e poi raffreddato, solidificandosi diventa vetro. Questo processo di conversione è stato utilizzato negli ultimi anni per la tecnologia delle stampanti 3D. Strumenti che creano oggetti praticamente dal nulla. Markus ha aggiunto all’impianto i raggi del sole della sua macchina solare, utili per scaldare il silicio. Ed è così riuscito a creare suppellettili di ogni tipo, dai vasi ai bicchieri, in un luogo davvero impervio. Il tutto partendo - è il caso di dirlo - dalla cosa più semplice al mondo: un granello di sabbia.

Marta Serafini , 03 agosto 2011 , 17:06

Creata una batteria nanoscopica.

2011-08-04T00:54:00.000-07:00

Fonte: Le Scienze

I dispositivi mostrano buona capacità, ma si cercano nuovi materiali che consentano di aumentare il numero di cicli di carica e scarica utili.

Il prototipo di una batteria agli ioni di litio delle dimensioni di un nanofilo è stata realizzata da un gruppo di ricercatori della Rice University, che la descrivono in un articolo pubblicato sulla rivista Nano Letters dell'American Chemical Society.Le batterie sperimentali così ottenute sono alte 50 micron - circa il diametro di un capello umano e quasi invisibile se visti di taglio. Teoricamente, questi dispositivi di accumulo di energia possono essere assemblati in schiere e collegati in modo perfettamente scalabile. Questi dispositivi potrebbero trovare impiego come fonte di alimentazione ricaricabile per le nuove generazioni di strumenti nanoelettronici.I ricercatori, che si dedicano al progetto da anni, avevano riferito della creazione di una prima nano-batteria lo scorso dicembre. Ora, migliorando la tecnica di produzione sono riusciti a portare il catodi all'interno degli stessi nanofili, affogati in una matrice di ossido di polietilene che funge sia da gel elettrolitico in cui sono immagazzinati ioni litio, sia da isolante fra i vari nanofili. "L'idea è quella di fabbricare dispositivi di accumulo a nanofili ultrasottili con la separazione tra gli elettrodi a scala nanometrica", ha detto Arava Leela Mohana Reddy, co-autore della ricerca. "Questo influenza il comportamento elettrochimico del dispositivo."I dispositivi mostrano buona capacità, ma i ricercatori stanno cercando di mettere a punto nuovi materiali che consentano di aumentarne la capacità di carica e scarica, che attualmente diminuisce dopo una ventina di cicli."C'è molto da fare per ottimizzare i dispositivi in termini di prestazioni", ha detto l'autore principale dello studio, Sanketh Gowda. "L'ottimizzazione del separatore polimerico e il suo spessore e l'esplorazione di diversi sistemi di elettrodi potrebbe portare a notevoli miglioramenti." (gg)

Il robot in grado di pensare e imparare grazie all’algoritmo SOINN e all’intelligenza collettiva.

2011-08-03T07:41:00.000-07:00

Fonte: AltaDefinizione

Possono i robot pensare, imparare e mostrare un’intelligenza simile a quella umana? Se avete letto Asimov o visto il film “I Robot” saprete benissimo che questo tema è ricorrente nella letteratura fantascientifica ma, forse, oggi possiamo togliere il prefisso “fanta”.
Al Tokyo Institute of Technology, infatti, è stata sviluppata una tecnologia chiamata SOINN, un sistema che crea una rete neurale che si potenzia da sola e permette ai robot di agire in maniera simile agli umani quando si tratta di eseguire compiti non scriptati. Sfruttando le conoscenze pregresse e le esperienze, il robot nell’esperimento decide quali azioni eseguire e in quale ordine. Compito affidatogli: servire un bicchiere d’acqua fredda a una persona.
Partendo da conoscenze di base “ad esempio il ghiaccio rende l’acqua fredda”, il robot sceglie l’ordine delle azioni da eseguire per ottenere il risultato tramite SOINN, un algoritmo semplice, leggero nei calcoli (così da essere efficace anche senza processori potenti) e in grado di comunicare con la rete.
Ovviamente le situazioni d’uso sono più complesse ma, collegandosi con altri robot in rete, un modello in Giappone può chiedere a quello inglese come si prepara il the e adatterà alle diverse forme di tazze e utensili le istruzioni del collega britannico. Fulcro del progetto è comunque la capacità di imparare e adattarsi sfruttando sensori tattili, uditivi e visuali.
Un’applicazione davvero interessante che potrebbe essere utile anche in campo industriale: le macchine in linea, ad esempio, potrebbero andare in crisi al variare delle condizioni ambientali rilevate e un sistema di auto-adattività permette di risparmiare tempo e denaro, fondamentali in produzione.

L'esperimento in cui finisce il tempo.

2011-08-03T03:40:00.000-07:00

Fonte: Daily Wired

Igor Smolyaninov è un fisico, e ha riprodotto una situazione in cui la quarta dimensione, semplicemente, termina. Tutti ormai lo sappiamo, ai fisici piace giocare con i modelli matematici più particolari, come quelli che descrivono i buchi neri. Per questi cervelli, avere a che fare con la realtà monotona di tutti i giorniè un po' troppo noioso. Ecco, allora, che a volte qualche genio decide di ricreare in laboratorio un modello completamente diverso di spazio in cui, per esempio, il tempo cessa di esistere e la luce subisce delle mutazioni improvvise. È il caso di Igor Smolyaninov, un fisico della University of Maryland che ha pubblicato online uno studio nel quale esplora il destino delle particelle luminose in una situazione in cui il tempo termina. Per farlo, il fisico, ha usato un meta-materiale: uno strato di plastica sottile, il polimetil metacrilato (Pmma). La peculiarità di questo materiale è quella di costringere la luce a muoversi al suo interno in un sistema con due dimensioni di tempo e una di spazio. Una sorta di 'universo ribaltato' rispetto alla realtà tradizionale formata da due coordinate spaziali e una temporale. Quella, per esempio, di una lamina d'oro. Smolyaninov ha sfruttato queste caratteristiche per far passare la luce dal sistema ribaltato a quello tradizionale, cancellando completamente la dimensione del tempo. Per farlo, il fisico ha orientato uno strato di Pmma in modo perpendicolare rispetto a una lamina d'oro. Dopo di che, ha proiettato un raggio di fotoni che ha attraversato l'universo ribaltato (il Pmma) per arrivare fino all'universo reale (l'oro). Quando la luce ha varcato il confine tra i due universi, si è generata una nube di elettroni, plasmoni, in cui la dimensione temporale non esisteva più. Questa improvvisa cancellazione del tempo ha generato una sorprendente quantità di energia. Oltre a questo fenomeno, Smolyaninov ha anche registrato delle variazioni nel campo elettromagnetico delle particelle luminose. Grazie a questo modello sperimentale, al quale pensa di aggiungere dei semiconduttori quantici, il fisico proverà a studiare il comportamento della luce quando viene risucchiata dai buchi neri. E magari in questo modo scoprire il destino dell'Universo.

Realizzato lo sfuggente " pompaggio quantistico".

2011-08-03T00:41:00.000-07:00

Fonte: Le Scienze

Per la prima volta è stato misurato in un nanofilo il passaggio di corrente senza un voltaggio applicato, una possibilità prevista teoricamene dalla meccanica quantistica.

Un dispositivo in grado di implementare un meccanismo quantistico predetto dalla teoria ma mai osservato fino ad ora è stato realizzato da un gruppo di ricerca dell'Istituto nanoscienze del CNR (CnrNano): il pompaggio quantistico di elettroni. "Nel mondo classico, per muovere gli elettroni all'interno di un materiale conduttore, si applica una tensione ai suoi capi e gli elettroni, spostandosi, generano una corrente", spiega Francesco Giazotto, primo firmatario dell'articolo pubblicato su Nature Physics in cui è descritta la ricerca. "Ma la teoria prevede che nei dispositivi che operano secondo i principi della meccanica quantistica le cose vadano diversamente e che sia possibile generare una corrente elettrica senza applicare una differenza di potenziale dall'esterno, bensì limitandosi a sfruttare grandezze quantistiche del sistema. Più precisamente, è la variazione nel tempo di opportune grandezze quantistiche che agisce come 'meccanismo di pompaggio', inducendo così il passaggio di una corrente".L'unico tentativo sperimentale di realizzarlo, condotto nel 1999 alla Stanford University, aveva dimostrato la difficoltà di modulare nel tempo le grandezze quantistiche in un dispositivo nanoscopico e non aveva dato risultati conclusivi. Successivamente nessuno si era cimentato nell'impresa. Ora nel nuovo esperimento Giazotto e colleghi hanno utilizzato la superconduttività per modulare le variabili quantistiche e indurre il pompaggio di carica."Abbiamo sfruttato un effetto tipico della superconduttività, l'effetto Josephson, per generare i parametri quantistici dipendenti dal tempo in un dispositivo quantistico superconduttivo, noto come Squid. Ed effettivamente abbiamo misurato il passaggio di corrente senza un voltaggio applicato in un nanofilo di arseniuro di indio incluso nello Squid", spiega Giazotto. "Abbiamo poi verificato che fossero rispettate una serie di simmetrie attese per le grandezze misurate e, dopo prolungate misure, i nostri dati sperimentali sono risultati compatibili con un meccanismo di pompaggio quantistico"."Il prossimo passo - conclude il ricercatore - potrebbe essere quello di realizzare un esperimento analogo ma con materiali totalmente diversi, con l'obiettivo di studiare il ruolo del pompaggio quantistico in sistemi elettronici differenti, come nanotubi di carbonio o grafene, oggi di grande interesse sia per la ricerca che per la tecnologia".

La materia grigia degli esseri umani ha raggiunto i suoi limiti.

2011-08-02T05:05:00.000-07:00

Fonte Daily Wired

Teniamoci stretti gli Shuttle, i computer quantistici e le nanomacchine, perché forse in futuro non riusciremo a inventare niente di più sofisticato. Che sia chiaro, agli esseri umani non mancano certo le idee, bensì la possibilità di sviluppare qualche connessione neuronale in più. Il nostro cervello, infatti, avrebbe raggiunto il massimo delle sue capacità di elaborazione dati. A dirlo non è un pessimista qualunque, ma Simon Laughlin, neuroscienziato dell’ Università di Cambridge. Secondo Laughlin, coautore di un libro sull’autonomia energetica degli organismi intitolato Work Meets Life, per potenziare le sue capacità cognitive la materia cerebrale avrebbe bisogno di quantità extra di ossigeno troppo elevate. Significa che, per far funzionare il cervello, non possiamo permetterci di spendere più carburante di quanto già non facciamo. “Il nostro cervello consuma energia per funzionare”, spiega Laughlin, “e questo dispendio di risorse è tanto elevato da limitare le performance cerebrali. Significa che c’è un limite alla quantità di informazioni che possiamo elaborare nella nostra testa”.Il problema non è tanto nelle dimensioni del nostro cervello, ma nel grado di interconnessione tra le sue cellule, i neuroni. Come in un computer, per elaborare informazioni più complesse dovremmo prima espandere la potenza del nostro processore aumentando la sua capacità di calcolo. Ma, purtroppo, la nostra centralina cerebrale consuma già il 20% dell’energia prodotta dall’intero organismo. Inoltre, anche se le dimensioni del cervello rimanessero costanti, sarebbe impossibile aumentare la densità dei suoi neuroni miniaturizzandoli ancor di più. Si tratta di un limite fisiologico che, se superato, produrrebbe più danni che benefici.

Tutti i dati raccolti dagli scienziati fanno presagire che per l’essere umano sia arrivata la fine della corsa evolutiva. Il nostro cervello non avrà mai cellule più piccole e numerose né sarà più veloce di quanto non sia già oggi. A ripetere questa triste verità c’è anche Ed Bullmore, uno psichiatra di Cambridge che lavora a fianco di Laughlin. Gli studi di brain imaging di Bullmore hanno dimostrato che nel cervello delle persone dalla mente più brillante gli impulsi cerebrali viaggiano più velocemente del solito. “Si paga un prezzo per l'intelligenza'', spiega lo studioso, ''essere più intelligenti significa migliorare le connessioni tra diverse aree del cervello e questo si scontra contro forti limiti in energia e spazio''.

E' il gene del linguaggio e della parola a regolare i circuiti neurali

2011-08-02T04:45:00.000-07:00

Fonte Cordis

Una nuova ricerca mostra che il gene Foxp2, conosciuto per essere associato al linguaggio e alla parola negli esseri umani, aiuta a controllare i circuiti neurali del cervello. Presentato nella rivista PLoS Genetics, lo studio è stato in parte finanziato da una borsa di studio intraeuropea Marie Curie nell'ambito del Settimo programma quadro (7° PQ) dell'UE. Le scoperte aiutano a chiarire come il gene comanda particolari caratteristiche dello sviluppo del sistema nervoso, contribuendo così a gettare un ponte tra i geni e aspetti complessi dell'attività del cervello. Lo studio, realizzato da ricercatori provenienti da Francia, Paesi Bassi, Regno Unito e Stati Uniti, ha scoperto che Foxp2 agisce regolando i livelli di espressione di altri geni. I ricercatori hanno utilizzato delle tecniche su tutto il genoma per identificare gli obbiettivi principali di Foxp2. Questo sistema ha permesso loro di comprendere meglio i compiti del gene nei pathway biologici durante i processi che generano, modellano e riorganizzano il sistema nervoso. Guidato dal Wellcome Trust Centre for Human Genetics, Università di Oxford nel Regno Unito, il team afferma che Foxp2 codifica per una proteina regolatrice, accrescendo così la nostra comprensione di aspetti insoliti dell'attività del cervello. Solo un decennio fa, dei ricercatori scoprirono che mutazioni del gene umano innescano una rara forma di disturbo della parola e del linguaggio. Quindi, nei 10 anni successivi, vennero avviati molti studi sul gene umano e sulle versioni corrispondenti trovate in altre specie. Gli scienziati scoprirono, ad esempio, che la mutazione influenza l'imitazione vocale negli uccelli canterini. Dati gli scopi dello studio, il team, guidato dai dottori del Wellcome Trust Centre for Human Genetics Sonja C. Vernes e Simon E. Fisher, ha esaminato il ruolo del gene come regolatore di intensità genetico, che aumenta o diminuisce la produzione da parte di altri geni. Il loro screening di tessuto cerebrale embrionale li ha portati a individuare un certo numero di nuovi obbiettivi regolati da Foxp2. Per molti di questi obbiettivi, essi affermano, è già stato riconosciuto il loro ruolo nella connettività del sistema nervoso centrale. I ricercatori hanno scoperto che modificando i livelli di Foxp2 nei neuroni si influenzavano la lunghezza e le ramificazioni delle proiezioni neuronali, che gli esperti ritengono essere importanti nella modulazione dei circuiti del cervello in fase di sviluppo. "Noi abbiamo fatto seguire degli esperimenti funzionali ai dati sul genoma, mostrando che Foxp2 influisce sulla escrescenza dei neuriti nei neuroni primari e nei modelli di cellula nervosa," scrivono gli autori. "I nostri dati indicano che Foxp2 modula la formazione della rete neuronale, regolando in modo diretto e indiretto i mRNA coinvolti nello sviluppo e nella plasticità delle connessioni neuronali." "Studi come questo sono fondamentali per gettare un ponte tra i geni e gli aspetti complessi dell'attività del cervello," ha commentato il dott. Fisher, che guida anche il Language and Genetics Department creato di recente presso l'Istituto Max Planck di Psicolinguistica nei Paesi Bassi . "Lo studio in corso fornisce la più dettagliata caratterizzazione dei percorsi dei target di Foxp2 mai realizzata. Essa offre un buon numero di convincenti nuovi geni candidati che potrebbero essere esaminati in soggetti con problemi di linguaggio."
Per maggiori informazioni, visitare: Wellcome Trust Centre for Human Genetics: http://www.well.ox.ac.uk/home PLoS Genetics: http://www.plosgenetics.org/home.action Azioni Marie Curie: http://ec.europa.eu/research/mariecurieactions/
ARTICOLI CORRELATI: 33299
Categoria: Risultati dei progettiFonte: PLoS Genetics; Wellcome Trust Centre for Human GeneticsDocumenti di Riferimento: Vernes, S. C. et al.. (2011) "Foxp2 Regulates Gene Networks Implicated in Neurite Outgrowth in the Developing Brain". PLoS Genetics, 7 (7): e1002145 DOI: 10.1371/journal.pgen1002145Acronimi dei Programmi: MS-FR C, MS-NL C, MS-UK C, FP7, FP7-PEOPLE, FUTURE RESEARCH-->Codici di Classificazione per Materia: Biotecnologia; Coordinamento, cooperazione; Scienze biologiche; Ricerca scientifica
RCN: 33670

Il sapore mutevole dei neutrini.

2011-06-18T05:32:00.001-07:00

Fonte: Le Scienze

I ricercatori parlano di indizi e non di scoperta perché il terremoto che ha colpito il Giappone il 11 marzo 2011 ha costretto a sospendere l'esperimento per i danni all'acceleratore J-PARC, sito a meno di 200 chilometri da Fukushima. Dopo un tragitto sotterraneo di 295 chilometri, un fascio di neutrini sparato dal Proton Accelerator Research Complex (J-PARC), situato sulla costa orientale del Giappone, ha raggiunto il rivelatore Super-Kamiokande, situato sulla costa occidentale, che ha rilevato un cambiamento del loro "sapore". Se la scoperta verrà confermata, potrebbe contribuire a spiegare perché l'universo è fatto di materia, piuttosto che anti-materia. I neutrini sono particelle elementari che si possono presentare in tre modalità, o "sapori": muonici, elettronici e tau. In esperimenti precedenti, i fisici hanno misurato il cambiamento di neutrini muonici in neutrini tau e di neutrini elettronici di neutrini muonici e neutrini tau."Ma nessuno aveva visto neutrini muonici trasformarsi in neutrini elettronici", ha detto Chris Walter, della Duke University, che partecipa alla collaborazione internazionale T2K, volta specificamente allo studio di queste sfuggenti particelle. I ricercatori hanno determinato il sapore dei neutrini prima in prossimità dell'acceleratore e quindi al loro arrivo al Super-Kamiokande: sei delle 88 particelle che sono stati in grado di rilevare avevano iniziato la loro vita come neutrini muonici per trasformarsi strada facendo in neutrini elettronici. "Così com'è, questo risultato è estremamente interessante, ma siamo solo agli inizi," ha detto Walter, spiegando che purtroppo è stato possibile eseguire solamente il due per cento delle misurazioni previste a causa del terremoto che ha colpito il Giappone il 11 marzo 2011 e ha costretto alla sospensione di T2K, che si spera possa riprendere entro la fine dell'anno. Intanto, i risultati preliminari sono stati presentati per la pubblicazione sulle Physical Review Letters.Oggetto della misurazione è un parametro fondamentale,il cosiddetto theta-13, che controlla il passaggio da neutrino muonico a elettronico. "La buona notizia è che abbiamo indizi che theta-13 è grande, e che può essere 'abbastanza' grande": se theta-13 è grande, può permettere agli scienziati di misurare la differenza fra le oscillazioni dei neutrini e degli anti-neutrini. Nell'universo primigenio, spiega Walter, "qualcosa ha causato l'esistenza di un po' più di materia rispetto all'anti-materia. Quando materia e anti-materia si sono annientate, è rimasto quel po' di materia in più, che è tutto ciò che vediamo oggi. Ma non si capisce come sia successo. La differenza tra le proprietà di neutrini e anti-neutrini che potremo misurare negli esperimenti futuri potrebbero dare indizi su come la materia sia stata generata in eccesso." (gg)

Un filmato in 3-D del modo in cui cambia il cervello mentre si sviluppa l'azione di un farmaco anestetico.

2011-06-18T05:28:00.001-07:00

Fonte: Le Scienze

I risultati di uno studio corroborano l'ipotesi secondo cui la coscienza sarebbe la manifestazione di una efficiente collaborazione di differenti gruppi di cellule cerebrali. Per la prima volta un gruppo di ricercatori è stato in grado di osservare che cosa succede al cervello nel momento in cui si perde conoscenza. Grazie a sofisticate apparecchiature di imaging sono stati in fatti in grado di ricostruire un filmato in 3-D del modo in cui cambia il cervello mentre si sviluppa l'azione di un farmaco anestetico. Il filmato è stato presentato e illustrato al Congresso europeo di Anestesiologia in corso ad Amsterdam.Secondo i ricercatori, diretti da Brian Pollard dell'Università di Manchester, la perdita di coscienza implica un cambiamento in profondità di attività elettrica cerebrale, con un'alterazione dell'attività di alcuni gruppi di neuroni che ostacola la comunicazione tra le diverse parti del cervelloI risultati sembrano così corroborare l'ipotesi secondo cui la coscienza sarebbe la manifestazione di una efficiente collaborazione di differenti gruppi di cellule cerebrali, in funzione anche degli stimoli sensoriali disponibili, e che essa non costituisca uno stato "tutto o niente", ma che sia paragonabile piuttosto a un varialuce, che si modula in rapporto a crescita, umore, farmaci ecc. Quando una persona viene anestetizzata, diversi piccoli gruppi di neuroni o collaborano meno o inibiscono la comunicazione con altri gruppi. Per realizzare il filmato, i ricercatori sono ricorsa a una variante della tecnica di imaging tomografia a impedenza elettrica (EIT), chiamata FEITER (functional electrical impedance tomography by evoked response), che consente la visualizzazione ad alta velocità e il monitoraggio in profondità dell'attività elettrica cerebrale."Siamo stati per la prima volta in grado di vedere in tempo reale una perdita di coscienza in regioni anatomicamente distinte del cervello. Stiamo lavorando per cercare di interpretare i cambiamenti che abbiamo osservato. Ancora non sappiamo esattamente che cosa succeda al suo interno quando si verifica una perdita di coscienza, ma questo è un altro passo nella direzione della comprensione del cervello e le sue funzioni", ha concluso Pollard. (gg)

Realizzato un fascio laser con una lunghezza d'onda di 1,2 Angstrom, la più breve mai misurata.

2011-06-18T05:24:00.000-07:00

Fonte: Le Scienze

Laser con lunghezze d'onda così brevi permettono di osservare direttamente e di manipolare oggetti a scala atomica, con uno spettro di applicazioni che va dalla medicina alla progettazione di nuovi farmaci. Il centro di ricerca giapponese RIKEN e il Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI) hanno realizzato un fascio laser con una lunghezza d'onda di 1,2 Angstrom, la più breve mai misurata.
L'incredibile risultato è stato raggiunto utilizzando il SACLA (Spring-8 Angstrom Compact free electron Laser) un laser a elettroni liberi a raggi X (XFEL), presentato presso il RIKEN nel febbraio di quest'anno ad Harima, in Giappone, che apre al strada allo studio della struttura di atomi e molecole a un livello di dettaglio mai raggiunto finora.
L'uso della radiazione laser per indagare la struttura della materia, inconcepibile fino a pochi anni fa, sta letteralmente trasformando le tecniche di visualizzazione del mondo atomico. Grazie a lunghezze d'onda molto più brevi e intensità molto maggiori rispetto ad altri laser, l'XFEL permette di osservare direttamente e di manipolare oggetti a scala atomica, con uno spettro di applicazioni che va dalla medicina alla progettazione di nuovi farmaci.
Il SACLA, uno dei due dispositivi al mondo a offrire questa nuova sorgente di luce, ha la capacità di produrre radiazione un miliardo di volte più energetica e con impulsi mille volte più corti di qualunque altra sorgente di raggi X. Nel marzo di quest'anno, l'impianto ha posto una prima pietra miliare con accelerazioni di fascio fino a 8 GeV e generazione spontanea di raggi X di 0,8 Angstrom.
Solo tre mesi dopo, è stato raggiunto un secondo risultato fondamentale: il 7 giugno il SACLA ha incrementato con successo la densità del fascio di elettroni di alcune centinaia di volte e lo ha diretto con una precisione di alcuni micron per produrre un laser a raggi X con una lunghezza d'onda di soli 1,2 Angstrom. La nuova misura è ben oltre il precedente record di 1,5 Angstrom stabilito nel 2009 nell'unica altra struttura operativa di XFEL del mondo, il Linac Coherent Light Source (LCLS) degli Stati Uniti. (fc)

Il ruolo del rame nel Parkinson

2011-06-18T05:21:00.000-07:00

Fonte: Le Scienze

Scoperto il modo in cui il rame determina un anomalo ripiegamento di una proteina, l'alfa-sinucleina, portando alla formazione delle fibrille che caratterizzano la malattia. Il modo il cui il rame induce un ripiegamento anomalo di una proteina associata alla malattia di Parkinson, portando alla formazione delle caratteristiche placche fibrillari è stato chiarito da una ricerca condotta presso la North Carolina State University. La proteina coinvolta, l'alfa-sinucleina, è infatti il componente principale delle placche fibrillari.Da tempo si era scoperto che alcuni metalli, fra cui il rame, possono aumentare il tasso di ripiegamento anomalo di questa proteina, aumentandone la deposizione in fibrille, ma non eran noti i meccanismi che intervengono nel processo. "Sapevamo che il rame era in grado di interagire con una certa sezione della proteina, ma non avevamo un modello di ciò che stava accadendo a livello atomico", osserva Rose Frisco, prima firmataria dell'articolo pubblicato su Nature Scientific Reports che descrive la ricerca.Il problema del modo in cui si ripiegano le proteine per assumere la specifica conformazione indispensabile alla loro funzionalità rappresenta un problema estremamente complesso anche dal punto di vita matematico, tanto che fino a pochi anni fa era considerato alla di fuori delle possibilità di elaborazione dei più potenti computer. In questo caso a tale complessità si aggiungeva quella di identificare i possibili siti di interferenza da parte del rame. Per poter fra fronte alla mole di calcoli necessari per risolvere le equazioni che descrivevano il processo, i ricercatori sono dovuti ricorrere al supercomputer Jaguar dell'Oak Ridge National Laboratory."Comprendere il meccanismo molecolare della malattia di Parkinson potrebbe aiutare i ricercatori nello sviluppo di nuovi farmaci che curino la malattia e che non si limitino ad alleviare i sintomi", ha osservato Jerzy Bernholc, coautore della ricerca. (gg)

Ciascuno di noi nasce con circa 60 nuove mutazioni genetiche, assenti nel genoma dei genitori.

2011-06-18T05:16:00.000-07:00

Fonte: Le Scienze

Ciascuno di noi nasce con circa 60 nuove mutazioni genetiche, assenti nelgenoma dei genitori. E' questa la stima fatta sulla base dei risultati delle prima ricerca che abbia misurato direttamente le nuove mutazioni nel genoma umano provenienti da madre e padre, diretta da Matt Hurlesdel Wellcome Trust Sanger Institute e Philip Awadalla del 1000 Genomes Project, e pubblicata su Nature Genetics. Sebbene la maggior parte delle specificità di un individuo derivi dal rimescolamento dei geni dei genitori, anche le nuove mutazioni sono una importante fonte di variazione e novità. Trovare nuova mutazione è tecnicamente molto impegnativo, perché, in media, solo 1 su 100 milioni di lettere di DNA viene alterata ogni generazione.Finora le misurazioni sui tassi di mutazione nell'essere umano erano state ottenute come medie fra i sessi e/o su diverse generazioni, mentre non era mai stata tentata una misurazione delle nuove mutazioni fra un genitore e un figlio su più soggetti o famiglie. Il risultato deriva da un attento studio di due famiglie: i ricercatori hanno cercato nuove mutazioni presenti nel DNA dei bambini ma assenti nel genoma dei genitori, distinguendo fra quelle che si sono verificate durante la produzione di spermatozoi o uova dei genitori e quelle che possono essersi verificate nel corso della vita del bambino. In una famiglia il 92 percento delle mutazioni derivava dal padre, mentre nell'altra questa percentuale era appena del 36 per cento. "Da tempo i genetisti umani hanno ipotizzato che i tassi di mutazione potrebbero essere differenti fra i sessi o fra le famiglie", osserva Hurles. "Ora sappiamo che in alcune famiglie la maggior parte delle mutazioni deriva dalla madre, mentre in altre deriva dal padre, e questa è una sorpresa poiché molti si aspettavano che in tutte le famiglie le mutazioni derivassero per lo più dal padre visto il numero di volte maggiore che il genoma deve essere copiato per produrre uno spermatozoo, a differenza di quanto avviene per le cellule uovo.""Oggi, siamo stati in grado di testare le teorie precedenti grazie allo sviluppo di nuove tecnologie sperimentali e di nuovi algoritmi di analisi. Questo ci ha permesso di trovare queste nuove mutazioni, che sono come aghi molto piccoli in un pagliaio di grandi dimensioni", ha aggiunto Awadalla. (gg)

Vita: gli ingredienti li hanno portati i meteoriti

2011-06-12T06:15:00.000-07:00

Fonte: Galileo.it

A più di un decennio dal loro arrivo sulla Terra, i frammenti del meteorite di Tagish Lake hanno cominciato a “parlare”. E hanno confermato una delle ipotesi più accreditate sulle origini del materiale organico - cioè a base di carbonio, l’elemento costituente degli organismi viventi - presente nel nostro Sistema Solare: deriverebbe tutto da una stessa fonte, e precisamente dal cosiddetto mezzo interstellare (ISM). Significa che le molecole probiotiche come gli aminoacidi, da cui si è poi originata la vita sulla Terra, potrebbero effettivamente essere giunte in sella agli asteroidi. Dove si sarebbero anche differenziate grazie a processi idrotermali.
A ricostruire la storia di queste molecole è stato un gruppo di ricerca del Dipartimento di Magnetismo Terrestre della Carnegie Institution (Stati Uniti) e dell'Università di Alberta (Canada), i cui risultati sono stati pubblicati su Science. Ciò che contraddistingue questi reperti – hanno spiegato i ricercatori - è il fatto di contenere campioni dei materiali che verosimilmente presero parte alla formazione dei pianeti del nostro Sistema Solare, circa 4,6 miliardi di anni fa”.
Gli studiosi, guidati da Christopher Herd, hanno preso in esame quattro campioni della pioggia di meteoriti che nel gennaio del 2000 si riversò nell'area del lago Tagish, nell'estremo Nord del Canada. I campioni sono considerati tra i più incontaminati mai giunti in laboratorio: caddero sulla superficie ghiacciata di un lago, furono raccolti senza contatto manuale e da allora sono sempre rimasti ghiacciati. Proprio queste loro caratteristiche li hanno resi il banco di prova ideale per indagare l'origine della grande variabilità nel tipo di materiale organico presente nei vari frammenti meteoritici di tutto il mondo.
Dalle analisi condotte da Herd e colleghi è emerso che l’elevata variabilità è il risultato di un'attività idrotermale che ha avuto luogo nell'arco di qualche milione di anni dalla formazione del Sistema Solare, quando i meteoriti erano ancora parte di corpi celesti più grandi, verosimilmente asteroidi. La scoperta, dunque, suggerisce che la diversità organica all'interno di uno stesso meteorite, o tra più meteoriti, sia dovuta principalmente a processi chimici e termali avvenuti nell'asteroide di origine.
Il team si è concentrato sia sulle molecole organiche non solubili sia su quelle solubili. In queste ultime è stata registrata un'altissima concentrazione (da 10 a 100 volte più elevata del normale) di molecole di “interesse probiotico”, come aminoacidi, nucleobasi, acidi monocarbossilici (MCAs), zuccheri e idrocarboni policiclici aromatici. “La tipologia e l'abbondanza degli aminoacidi presenti nei campioni, in particolare, sono coerenti con l'ipotesi di una comune origine extraterrestre”, precisano gli autori. “Allo stesso tempo, sono chiaramente influenzati, secondo dinamiche complesse, dalle storie dei meteoriti da cui derivano. Campioni come quelli ritrovati nel lago canadese possono ancora fornirci indizi preziosi sulla fonte del materiale organico – e dunque della vita – sul nostro pianeta”.
Riferimento: DOI: 10.1126/science.1203290
Credit Immagine: Michael Holly, Creative Services, University of Alberta

Nuove proprietà ottiche per il grafene

2011-06-12T06:12:00.001-07:00

Fonte: Le Scienze

Le eccezionali doti di questo materiale potrebbero essere sfruttate in modo conveniente nelle applicazioni elettroniche. La possibilità di metamateriali bidimensionali - ovvero costituiti da uno strato monoatomico - è stata proposta dai ricercatori del Department of Electrical and Systems Engineering dell'Università della Pennsylvania, secondo uno schema che prevede l'utilizzo di grafene.
Lo studio dei metamateriali è un campo interdisciplinare tra scienza e ingegneria che è cresciuto notevolmente in anni recenti: esso si basa sull'idea che i materiali possano essere progettati in modo che le loro proprietà ondulatorie siano determinate non solo dal materiale di cui sono costituite, ma anche dalla disposizione, dalla forma e dalle dimensioni delle irregolarità, note anche come inclusioni o “meta-molecole”, che sono presenti nel materiale “ospite”.
“Calibrando le proprietà delle inclusioni, così come la loro forma e densità, è possibile ottenere proprietà d'insieme che difficilmente si trovano in natura”, ha commentato Nader Engheta che ha guidato la ricerca e firmato l'articolo di resoconto sulla rivista Science.
Queste proprietà inusuali hanno a che fare generalmente con la manipolazione delle onde elettromagnetiche o di quelle acustiche; in questo caso si tratta delle onde nell'infrarosso. Del cambiamento di forma, velocità e direzione di questo tipo di onde si interessa un sottocampo della disciplina noto come “ottica di trasformazione” e può trovare applicazione in molti ambiti, dalle telecomuniczioni all'elaborazione dei segnali.
Engheta e colleghi hanno ora mostrato come l'ottica di trasformazione possa essere ottenuta utilizzando il grafene, un “foglio” di atomi di carbonio di spessore monoatomico.
Molti ricercatori, tra cui quelli della Penn University, hanno cercato in anni recenti di sviluppare nuovi metodi di produzione e manipolazione del grafene, poiché le sue eccezionali doti di conducibilità potrebbero essere sfruttate in modo conveniente nelle applicazioni elettroniche. L'interesse di Engheta e colleghi era focalizzato sulla capacità del graenene di trasportare e "guidare" le onde elettromagnetiche oltre alle cariche elettriche.In quest'ultimo studio, si è dimostrato come l'applicazione di una tensione elettrica al foglio di grafene possa cambiare sia la conducibilità elettrica, sia la trasmissione delle onde elettromagnetiche realizzando in sostanza un'ottica di trasformazione. (fc)

X fragile: chiariti alcuni meccanismi chiave

2011-06-12T06:04:00.000-07:00

Fonte: Le Scienze

Nella sindrome, l'assenza della proteina FMRP porta a un iperattivazione dei cammini di segnalazione e a una disregolazione nella produzione di proteine in corrispondenza delle sinapsi. La FMRP, proteina mancante nella sindrome dell’X fragile – la più comune forma di insufficienza mentale ereditaria – agisce da interruttore molecolare nei neuroni: ora una nuova ricerca pubblicata sulla rivista Molecular Cell ha chiarito i particolari di tale processo.In combinazione con una classe di molecole denominate microRNA, la FMRP è infatti cruciale per attivare o interrompere la produzione di altre proteine in risposta ai segnali chimici, come hanno scoperto i ricercatori della Emory University School of Medicine, autori dello studio.“Affinché possano aver luogo i processi di pensiero e di memoria, i neuroni necessitano di produrre in particolari sinapsi e in modo localizzato nuove proteine su richiesta”, ha spiegato Gary Bassell, professore di biologia cellulare e neurologia della Emory University School of Medicine e autore senior dello studio. “A quanto sembra, l’FMRP si è evoluta per utilizzare il microRNA per controllare la sintesi delle proteine nelle sinapsi".Nella sindrome dell'X fragile, l'assenza dell'FMRP porta a una iperattivazione dei cammini di segnalazione e a una disregolazione nella produzione di proteine in corrispondenza delle sinapsi, le quali in risposta subiscono una modificazione strutturale e un deficit nella capacità delle cellule di rispondere ai segnali chimici, che a sua volta si ripercuote sui meccanismi di apprendimento e memoria.
Bassell e colleghi hanno focalizzato la loro attenzione in particolare sulla proteina PSD-95, la cui produzione – si era scoperto precedentemente – è regolata dalla FMRP, sebbene non si sapesse in che modo venisse esercitato tale controllo. Il PSD-95 sembra avere un ruolo importante nel legame tra molecole di segnalazione nelle sinapsi, le parti dei neuroni direttamente coinvolte nell'apprendimento e nella memoria.
“Probabilmente, la mutazione delle sinapsi non non è causata dall'iperproduzione di una singola proteina”, sottolinea Bassell. “Ma riteniamo che perdere la possibilità di produrre la PSD-95 sia una componente importante. (fc)

Al via l'acceleratore Super B, nascerà vicino Roma

2011-06-11T02:51:00.000-07:00

Fonte: ANSA e INFN

Nascerà vicino Roma, nell'area dell'università di Roma Tor Vergata, l'acceleratore Super B, uno dei 14 progetti bandiera previsti dal Programma Nazionale per la Ricerca varato in aprile dal Ministero per l'Istruzione, l'Università e la Ricerca
L'annuncio che dà il via al progetto internazionale è stato dato dal presidente dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), Roberto Petronzio, nel convegno che riunisce nell'Isola d'Elba 300 fisici di tutto il mondo per dare il via ufficiale al progetto. Finanziato con 600 milioni e gestito dall'Infn, l'acceleratore Super B lavorerà in modo complementare all'accelratore più grande del mondo, il Large Hadron Collider (Lhc) del Cern di Ginevra, e potrà anche essere utilizzato da altri settori della ricerca, come biologia molecolare e nanotecnologie.
Rispetto al suo ''fratello maggiore'' Lhc, l'acceleratore Super B funzionerà come una sorta di zoom. I fasci che si scontreranno al suo interno saranno infatti corti, ma estremamente densi. Grazie a questa caratteristica un evento raro osservato dall'Lhc, con il suo anello da 27 chilometri, potrà essere analizzato in dettaglio nell'anello sotterraneo del Super B, dalla circonferenza di 1,5 chilometri e nel quale si scontreranno elettroni e positroni. Per le loro dimensioni, le due macchine possono essere considerate il Davide e Golia della fisica, ma la loro non sarà una competizione. L'obiettivo comune è studiare alcune delle grandi questioni della fisica contemporanea, come i meccanismi che hanno prodotto la scomparsa dell'antimateria poco dopo il Big Bang o le forze che tengono uniti i componenti fondamentali della materia.
L'acceleratore Super B occuperà un'area di circa 30 ettari del campus dell'università di Roma Tor Vergata e sarà ben collegato con i vicini Laboratori Nazionali di Frascati dell'Infn. I risultati che potrà ottenere saranno fondamentali per la fisica, ma non solo: contribuirà anche a ricerche in campi diversi, come fisica della materia, biologia, nanotecnologie e biomedicina. ''E' la prima volta che una macchina acceleratrice viene progettata fin dall'inizio per soddisfare allo stesso tempo le esigenze della fisica fondamentale e di quella applicata'', ha osservato Petronzio. ''L'università di Roma Tor Vergata si propone di accogliere questa struttura di ricerca in quanto è in grado di offrire un'area sufficientemente vasta (30 ettari) necessaria per la sua realizzazione'', ha osservato il rettore, Renato Lauro. Nell'università romana, ha aggiunto, ''sono presenti ricercatori eccellenti nell'ambito della ricerca di base e fisica applicata, che potranno naturalmente avvalersi della vicinanza fisica e culturale dell'Infn'' e ''per l'operatività di SuperB sarà coinvolta, a pieno regime, una comunità scientifica di oltre mille scienziati e tecnici''. L'acceleratore SuperB è una fabbrica di leptoni tau e di Mesoni B e D, particelle complesse che al loro interno contengono i quark "bottom" e "charm". Tau, bottom e charm sono alcuni dei mattoni fondamentali del modello standard.
Lo schema della SuperB è simile a quello di molti altri acceleratori per la ricerca, detti collisori (collider) poiché fanno continuamente scontrare particelle elementari per studiarne le loro proprietà.
Il primo elemento del complesso SuperB un iniettore lineare (LINAC) dove sono prodotti cinquanta miliardi di particelle elementari in un secondo: elettroni e le loro antiparticelle, i positroni.
Il LINAC inietta continuamente (50 volte al secondo) pacchetti di elettroni e positroni in un piccolo anello, detto accumulatore, dove vengono immagazzinate per alcuni milioni di giri e quindi estratti ed inviati a due grandi anelli sovrapposti (~1.3 km), dove sono accumulate e collidono le une contro le altre.
Lo scopo dell’accumulatore è di migliorare le caratteristiche delle decine di miliardi di elettroni e positroni contenuti in ogni pacchetto: a ogni giro le particelle perdono parte della loro energia sotto forma di luce di sincrotrone che è restituita dalla cavità a radiofrequenza. La radiofrequenza è un campo elettromagnetico variabile nel tempo che agisce sul fascio di particelle come una buona onda oceanica su un gruppo di surfisti, confusamente distribuiti. I surfisti, catturati dal fronte d’onda, si muoveranno tutti insiemi verso la riva. Questo processo, che avviene nell’accumulatore milioni di volte in un secondo, permette di “compattare” i pacchetti di particelle ottimizzandone le caratteristiche spaziali ed energetiche (emittanza).
I pacchetti di elettrono e positroni, sono quindi estratti dall’accumulatore e trasportati fino ai due aneli principali, dove sono iniettati in direzioni opposte.

Nei due anelli sono accumulati duemila pacchetti di cinquanta miliardi di positroni ed elettroni. I pacchetti s’incrociano in un unico punto nel quale avviene la collisione (collider hall), dove si trova il rilevatore che costantemente acquisisce e analizza con potentissimi calcolatori tutti gli eventi prodotti durante l’interazione.
Elettroni e positroni sono “strizzati” nel punto in cui collidono a delle dimensioni mai raggiunte fino ad oggi (36 milionesimi di millimetro) grazie alla tecnica del “Crab Waist” sviluppata recentemente presso i Laboratori Nazionali di Frascati sull’acceleratore DAFNE nel 2009. Questo rende la SuperB, l’acceleratore con la capacità di produrre eventi da studiare (luminosità) più potente del mondo, aprendo inesplorate frontiere per la conoscenza del mondo subatomico.
Il processo di emissione di luce di sincrotrone continua anche nei due grandi anelli di collisione, e anche qui a ogni giro le particelle riacquistano l’energia persa grazie a della cavità a radiofrequenza. La luce di sincrotrone prodotta dalla SuperB ha delle caratteristiche molto vicine a quelle dei più innovativi e potenti acceleratori dedicati alla produzione della sola luce nel mondo (III generazione). La luce di sincrotrone prodotta dalla SuperB è quindi di fondamentale importanza negli studi di biochimica, biofisica, nanotecnologie, struttura e caratteristiche dei materiali Italiani ed Europei.
Le caratteristiche tecniche e le prestazioni della SuperB sono il massimo che oggi l’uomo può pensare e progettare, e per questo è necessario per la sua realizzazione di un team internazionale di scienziati e ingegneri provenienti da molti paesi del mondo e ci si aspetta un'alta ricaduta tecnologica.

Carnivore ...controllo totale antiterrorismo.

2011-04-22T10:15:00.000-07:00

Fonte: Wikipedia

Carnivore (conosciuto anche come DCS1000 che significa Digital Collection System) è il nome dato ad un sistema, analogo ad un network tap, implementato dall'FBI (Federal Bureau of Investigation), nei suoi laboratori di Quantico (Virginia). Grazie all'utilizzo di questa scoperta le e-mail vengono controllate così come le conversazioni telefoniche. È una forma di controllo di polizia. Questo sistema è stato messo in funzione dai servizi segreti americani nel periodo immediatamente successivo all'attacco alle Twin Towers (Torri Gemelle) del World Trade Center l'11 settembre 2001 per controllare il traffico in rete e prevenire ulteriori attacchi terroristici.
Con questa piattaforma è possibile intercettare il traffico sui protocolli di navigazione HTTP, FTP, SMTP, e POP3, inviato o diretto a tutte le porte.
L'esistenza di Carnivore viene resa nota il 4 luglio 2000, quando il quotidiano statunitense Wall Street Journal, scrive per la prima volta dell'esistenza di Carnivore, nello stesso periodo in cui il senato americano stava dibattendo sul suo possibile impiego.
Soltanto il 26 ottobre 2002 il governo USA concede il via libera per l'utilizzo su larga scala come conseguenza dell'attacco all'America. DCS1000 da allora viene, infatti, inserito all'interno del pacchetto di misure anti-terrorismo chiamato Patriot Act [1] per contrastare il terrorismo mondiale ed in particolare l'organizzazione di Al-Qaeda.
Il progetto Carnivore è derivato da una precedente esperienza molto simile denominata "Omnivore", che già permetteva di focalizzare l'attenzione su un particolare utente, controllarlo in ogni suo movimento nel cyberspazio oltre a consentire un'analisi approfondita su tutta la posta elettronica; e dal sistema di sorveglianza "Echelon" messo in atto dalla National Security Agency (NSA) durante il periodo della Guerra Fredda.
Si tratta, quindi, di un programma in grado di filtrare i pacchetti di dati che transitano tra l'utente e il provider e di ricostruire i messaggi scambiati: posta elettronica, pagine web visitate e conversazioni in diretta (chat).
Carnovire può essere definito come uno sniffer, con la differenza che i normali sniffer permettono a chiunque l'accesso come amministratore per controllare il flusso di dati il tipo di indagini che si stanno svolgendo; questo sistema, invece, analizza il traffico della rete solo dopo averlo copiato: in questo modo nessuno può conoscere la quantità e il tipo di informazioni intercettate. Il sistema si compone di un computer collegato presso un provider, che copia tutti i dati: esso si inserisce nel segmento della rete in cui si trova la persona sospetta, non interagisce, né intralcia il flusso comunicativo, limitandosi esclusivamente a copiarlo.
I pacchetti di dati così copiati con il software Carnivore vengono automaticamente analizzati da un filtro che cerca le parole o i termini considerati motivo di sospetto dalla polizia federale americana; tutto il materiale ininfluente viene, al contrario, eliminato per occupare il minor spazio possibile in memoria.
I dati vengono trasmessi tramite linea telefonica al client "Packeteer" che ricostruisce i file sulla base delle intercettazioni, il risultato viene successivamente inviato agli operatori federali con l'aiuto del terzo software del pacchetto chiamato "Coolminer", salvato e copiato su un particolare tipo di disco Jaz che quotidianamente viene scaricato dagli uomini dell'FBI.
Le operazioni di copiatura dei dati non rallentano il flusso comunicativo, per cui la presenza di Carnivore nel server è impercettibile; non si tratta di un sistema molto veloce, ma in grado comunque di elaborare milioni di e-mail al secondo.
Il costo del pacchetto è stimato intorno ad un milione di euro.
La procedura per l'installazione del DCS1000 è molto semplice: una volta individuato il soggetto sospetto da controllare, l'FBI chiede al giudice l'autorizzazione per le intercettazioni, specificando che le informazioni rientrano nell'ambito di un'inchiesta penale.
Ottenuto il permesso viene ricercato il provider interessato e si installa il pacchetto che è molto simile alla scatola nera degli aerei, perfettamente sigillata. Periodicamente i poliziotti scaricano e verificano i dati raccolti.
Il governo statunitense potrà confermare o negare il funzionamento del sistema, ma ci sono alcuni aspetti che generalmente sono accettati. Un computer per essere accessibile deve essere fisicamente installato in un ISP o in un'altra locazione dove si può "sniffare" il traffico per cercare messaggi email in transito. La tecnologia non richiede niente di particolare, basta usare un comune packet sniffer o qualcosa di simile (come uno script perl ad esempio).
Si può ottenere la cooperazione degli ISP o dei gestori di una LAN dove installare Carnivore sia volontariamente sia su mandato; una volta che il sistema è piazzato non è solo abilitato a catturare semplicemente ogni email che attraversa il sistema, ma può anche inviare un avvertimento nominando specifiche persone o email che possono essere monitorate. Quando una email equivale a questi criteri, il messaggio viene annotato con le informazioni desiderate come la data, l'ora, il destinatario e il mittente. Tale intercettazione può anche essere inviato immediatamente all'FBI, ma attualmente non si conoscono i dettagli.
Dal momento in cui è stata resa nota l'esistenza di questo sistema, sono nate controverse polemiche legate alle possibili violazione della privacy che questo nuovo strumento di sorveglianza poteva facilmente attaccare: i difensori della sfera privata hanno iniziato una mobilitazione per frenare la curiosità di Carnivore
In particolare tra le misure preventive per tutelare la libertà personale rientra la creazione di programmi anti-Carnivore come il software criptografico chiamato "Antivore" lanciato dalla software House ChainMail; oppure "Camera Sky" in grado di nascondere i dati eludendoli al controllo del DCS1000, infine altri due software come "Freedom" ideato da "Zeroknowledge" e quello della società "NetworIce".
L'FBI ha sempre sostenuto che il DCS100 non avrebbe pregiudicato la privacy dei navigatori poiché, grazie a filtri speciali (che possono essere modificati all'insaputa del provider) , esso è in grado di intercettare solo le informazioni sensibili, una rassicurazione non priva di polemiche.
Inoltre, il già citato, "Patriot Act" fornisce alla polizia informatica americana la libertà di perseguire Hacker stranieri accusati di avere commesso crimini sulla rete degli USA.
La polizia federale ha ammesso di avere usato Carnivore in venticinque casi di cui sedici nel 2000 d cui sei criminali e dieci di spionaggio e terrorismo.
Ci sono diverse speculazioni riguardo l'implementazione, l'uso, e i possibili abusi di Carnivore. Ma i fautori di Free speech e dei diritti civili sono interessati sul potenziale di questo strumento.
L'assistente del direttore dell'FBI Director Donald Kerr ha affermato:
Il sistema Carnivore funziona più o meno come uno "sniffer" e altri strumenti di diagnostica delle reti usati dagli ISP quotidianamente, tranne che fornisce all'FBI l'unica abilità di distinguere tra comunicazioni che potrebbero essere o non essere legittimamente intercettate. Per esempio, se un mandato prevede l'intercettazione legale di un tipo di comunicazione (per esempio, e-mail), ma esclude gli altri (per esempio, online shopping) lo strumento può essere configurato a intercettare solo e-mail che vengono trasmesse da e per un certo nome. ...è un analizzatore di reti molto specializzato che funziona come un applicativo su un normale PC sotto il sistema operativo Microsoft Windows. Funziona come "sniffing" di una determinata porzione di rete e copiando e memorizzando solo i pacchetti che uguagliano precisamente un definito filtro configurato in conformità al mandato. Questo filtro può essere molto complesso e fornisce all'FBI la capacità di raggruppare trasmissioni che si conformano ai mandati scritti, ai mandati "trap & trace", agli ordini di intercettazione Titolo III, etc.... È importante distinguere ora cosa significa "sniffing." Il problema di discernere tra i messaggi degli utenti di Internet è complesso. Tuttavia ciò che esattamente Carnivore fa è che non cerca nel contenuto di ogni messaggio collezionando quelli che contengono una certa parola come "bomba" o "droga", ma seleziona i messaggi basati su criteri espressi nel mandato, per esempio, messaggi trasmessi da e per un particolare account o utente. cryptome.org
L'FBI non si è però fermata a Carnivore iniziando ad utilizzare nuovi sistemi tra i quali: Dragon Ware utile per tracciare ogni movimento del sospetto in rete e "Magic Lantern". Quest'ultimo funzione come un "Trojan Horse" (letteralmente "Cavallo di Troia"), un programma che si installa sul computer del soggetto da controllare e compie una serie di attività tra le quali quella di registrare i tasti premuti sulla tastiera in modo da captare parole sospette (come attentati, terrorismo, ecc...) oltre a fornire chiavi di accesso, password e modalità di decifrazione dei documenti criptati. Il meccanismo che permette di rilevare la chiave di accesso in gergo è chiamato "Keylogging", cioè memorizza le parole inserite dalla tastiera in un file particolare che, una volta elaborato, permette di risalire alla parola chiave. In questo modo, potendo vedere i tasti è possibile risalire a password, testi scritti, programmi eseguiti, indirizzi internet visitati.
La polizia federale americana non ha mai voluto rendere pubblico il codice sorgente di questo sistema per tre ragioni:
Perché gli hacker potrebbero violare il sistema;
Perché esso è protetto da copyright e quindi non è possibile diffonderlo per esigenze contrattuali;
La legislazione degli Stati Uniti (Titolo 18 Sezione 2512 del Codice) impedisce la diffusione di apparecchiature studiate per spiare clandestinamente le comunicazioni di altre persone.
Nonostante questo, la legge americana sulla libertà di informazione ha consentito all'EPIC (Electronic Privacy Information Center) di ottenere 565 pagine di documenti riservati su Carnivore, alcune delle quali sono però state in parte mascherate con inchiostro indelebile tra cui proprio quelle del codice sorgente.
Dopo i prolungati attacchi della stampa, l'FBI ha cambiato il nome di questo sistema da "Carnivore" a "DCS1000."
A metà gennaio 2005 l'FBI essenzialmente abbandona Carnivore in favore di software commerciali[2]. Le motivazioni che hanno spinto la polizia federale verso questa scelta riguardano le forti critiche dell'opinione pubblica contro questo sistema più volte accusato di violare la libertà personale dei cittadini. Esiste, infine, un'altra faccia di Carnivore. Un gruppo di net-artisti interessati alla sperimentazione digitale i "Radical Software Group" (RSG) di New York, hanno clonato il software creato dalla polizia federale americana, per utilizzarlo con degli scopi diversi. Si tratta di una piattaforma situata nella loro città per la net-art chiamata "CarnivorePE", che ha lo scopo di catturare i pacchetti di dati e trasformarli successivamente in musica, immagini o filmati; in questo modo i dati diventano arte.
Il programma è stato messo a disposizione dal RSG di una vasta comunità di altri artisti. Tra questi, un gruppo di italiani chiamato "Limiteazero" ha visto in Carnivore una nuova forma di ready made. Essi hanno sperimentato due forme di arte con questo sniffer: una sperimentazione software chiamata "Actiwe Metaphore" (2002) e una hardware denominata "Network is Speaking" (2004).
La prima traduce gli indirizzi e i dati intercettati in forme tridimensionali, movimenti e suoni, in questo modo il flusso dei dati, normalmente percepibile solo dalla macchina, viene reso visibile a tutti. La seconda, invece, è un'istallazione molto complessa allestita a Milano, essa ricorda la forma di Idra dove le dodici teste del mostro sono rappresentate da 12 monitor LCD appesi al soffitto.
Infine, altri due esempi di arte emergente riguardano: "Policestate" che converte i dati catturati in movimenti per modellini delle macchinine radio comandate della polizia, con movimenti a volte disordinati e altre organizzati in modo da formare vere e proprie coreografie; "Word Wide Painters" che trasforma i dati ricevuti in graffiti sul muro, talvolta riproducendo le bandiere dei paesi di provenienza dei soggetti spiati, i loro indirizzi IP o i siti a cui si connettono, naturalmente in assoluto rispetto della privacy degli utenti.

La Fisica Quantistica incontra la Kabbalah - Video documentario

2010-12-05T11:15:00.000-08:00

Il progetto "100 Year Starship": la colonizzazione dello spazio sta per iniziare!

2010-11-09T10:50:00.000-08:00

Fonte:

Corriere Scienze

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MILANO - Sarà, se realizzata, la prima astronave destinata ad atterrare su un pianeta dello spazio profondo. Anche se è forte il rischio che, una volta lanciata e percorsa una distanza significativa dalla Terra, non ne sapremo più nulla. Perché è destinata fin dall'inizio a non tornare mai indietro. Gli astronauti infatti sono destinati a diventare coloni.

IL PROGETTO - Simon Worden, il direttore del centro ricerche della Nasa di Ames negli Stati Uniti, ha reso noto nel corso di un seminario della Long Now Foundation tenutosi il 16 ottobre scorso a San Francisco, l'esistenza di un progetto, fino ad ora segreto, che vede collaborare insieme la stessa Nasa e la Darpa (la sigla sta per Defense Advanced Research Projects Agency), l'agenzia scientifica del Pentagono. Il progetto si chiama 100-year Starship, ovvero l'astronave dei prossimi cento anni, questo sarebbe l'arco di tempo in cui la nave spaziale dovrebbe diventare realtà. Sarebbero già stati stanziati dei soldi per tracciare la fattibilità del progetto (100mila dollari da parte della Nasa e un milione di dollari da parte della Darpa) che prevederebbe la creazione di un nuovo tipo di propulsione per rendere possibile il viaggio interstellare. Una delle idee allo studio attualmente, prevederebbe lo sviluppo di una propulsione termica a microonde per permettere alla nave di lasciare il suolo terrestre. Secondo l'idea accennata da Worden, la nave dovrebbe essere alleggerita al decollo del suo carburante che dovrebbe essere lanciato separatamente nello spazio per poi essere agganciato una volta fuori dall'orbita. Ovviamente in caso di un viaggio estremamente lungo bisognerebbe pensare a un numero sufficiente di astronauti per dare continuità alle generazioni che si succederebbero sulla nave, oltre a fornire loro le possibilità di sopravvivere una volta raggiunto il pianeta prescelto. Il primo obiettivo concreto però ipotizzato da Worden e sicuramente prima del passo verso pianeti extrasolari, sarebbero le due lune di Marte, per cui si ipotizza anche una data, il 2030 circa. Le parole di Worden hanno generato una vivace discussione nel mondo nell'informazione scientifica americana, soprattutto per il fatto che il direttore del centro ricerche della Nasa si è in seguito rifiutato di rispondere alle domande dei giornalisti che volevano approfondire il tema. Così, fatto insolito, la Darpa stessa ha emesso un comunicato stampa in cui spiega che il progetto 100-year Starship è più di un semplice progetto ingegneristico volto a fabbricare un nuovo tipo di nave spaziale. Per Paul Eremenko che è il coordinatore della Darpa per il progetto «100-year Starship è un progetto multidisciplinare che prevede innovazioni in una miriade di discipline come fisica, matematica, biologias, economia, psicologia, politica, sociologia, scienze culturali, ingegneria per permettere di avvicinare l'obiettivo dei viaggi spaziali di lunga portata, ma da cui trarrà beneficio l'intera umanità».

INTERROGATIVI - Del resto molti sono gli interrogativi che la notizia del progetto ha portato nella comunità scientifica e non solo. Al di là del superamento dei problemi di carattere ingegneristico e del reperimento dei fondi (per cui la stessa Darpa ha aperto alla collaborazione con i privati) non è chiaro come l'opinione pubblica prenderà l'idea del viaggio senza ritorno. Quest'ultimo infatti costituirebbe il segnale di un passaggio importante: quello dall'esplorazione alla colonizzazione dello spazio extraterrestre. E il punto fondamentale non diventerebbe più solo come raggiungere la meta extraterrestre, ma come riuscire a far sopravvivere l'umanità in un ambiente alieno.

Marco Letizia 05 novembre 2010 (ultima modifica: 07 novembre 2010)

Un passo in avanti per la fusione nucleare

2010-11-09T10:27:00.000-08:00

Fonte: Le Scienze

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Grazie a un nuovo dispositivo, il cosiddetto divertore a "fiocco di neve" che riduce le contaminazioni del plasma.

I fisici del National Spherical Torus Experiment (NSTX) del Princeton Plasma Physics Laboratory sono ora più vicini a risolvere una delle grandi sfide della ricerca sulla fusione nucleare: come ridurre l'effetto del calore comunicato dal plasma ad alta temperatura alle pareti della camera in cui esso è confinato grazie alla sperimentazione dei cosiddetti divertori “fiocco di neve” (snowflake”).
Nel reattore di tipo tokamak il plasma assume una caratteristica forma toroidale (“a ciambella”) in virtù dell'azione di intensi campi magnetici. A causa dell'instabilità del plasma, molte particelle che lo costituiscono riescono a sfuggire. Attorno viene creato uno strato di plasma a temperatura inferiore, che costituisce l'interfaccia plasma-materiale. In tale strato, le particelle sfuggite e il calore fluiscono – attraverso una linea di campo magnetico “aperta” - verso un divertore.
Quest'ultimo è un dispositivo che ha lo scopo non solo di proteggere le pareti del reattore dal calore e quindi dall'erosione, ma anche di evitare la contaminazione del plasma. Un metodo utilizzato per proteggere il dispositivo utilizza i divertori, camere in cui possono fluire il calore espulso dal plasma e le impurità.
Se però il plasma che colpisce la superficie del divertore è troppo caldo, si possono verificare la fusione delle componenti poste “di fronte” al plasma e di conseguenza una perdita di potere di raffreddamento.
La recente idea di un divertore magnetico innovativo denominato “fiocco di neve” sviluppata grazie ai calcoli di D.D. Ryutov del Lawrence Livermore National Laboratory è stata realizzata recentemente presso l'NSTX con sole due o tre bobine magnetiche confermando pienamente le previsioni teoriche.
Come sottolineano gli studiosi durante la presentazione dei risultati al Convegno annuale dell'American Physical Society, che si tiene a Chicago in questi giorni, il nuovo dispositivo non influenza le alte prestazioni e il confinamento del plasma ad alta temperatura, ma anzi ne riduce la contaminazione e rappresenta una via praticabile per lo sviluppo dell'energia nucleare da fusione. (fc)

Il Large Hadron Collider genera mini Big Bang ...con temperature di oltre 10 trilioni di gradi!

2010-11-09T10:21:00.000-08:00

Cordis

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Il Large Hadron Collider (LHC) ha raggiunto i suoi obiettivi per il 2010 e ha intrapreso una nuova fase di attività, che vedrà gli scienziati impegnati a indagare il tipo di materia presente subito dopo il Big Bang. Negli ultimi sette mesi, gli scienziati al lavoro sul LHC al CERN (Organizzazione europea per la ricerca nucleare) hanno studiato le collisioni tra protoni. Il loro obiettivo principale era quello di ottenere una "luminosità" (una misura del numero delle collisioni) pari a 10 elevato alla 32 per centimetro quadrato al secondo, risultato che hanno raggiunto il 13 ottobre, 2 settimane in anticipo sul programma. Questa fase dell'esperimento dedicata al protone si è conclusa il 4 novembre. I risultati prodotti durante questo periodo comprendono la conferma di alcuni aspetti del Modello Standard delle particelle e delle forze ad alte energie, le prime osservazioni del top quark nelle collisioni tra protoni e i limiti posti alla produzione di nuove particelle come i quark "eccitati". "Questo mostra che l'obiettivo che ci eravamo prefissati per quest'anno era realistico, ma difficile, ed è molto gratificante vederlo raggiunto in questa straordinaria ricerca. Questa è una testimonianza dell'ottima progettazione della macchina, oltre che del duro lavoro svolto per fare sì che avesse successo," ha commentato Rolf Heuer, direttore generale del CERN. "Questo è di buon auspicio per i nostri obiettivi per il 2011." Il LHC ha già iniziato la sua prossima fase di attività, che prevede lo scontro tra loro di ioni di piombo a energie da record, in un tentativo di ricreare il tipo di condizioni che esistevano nei primi momenti di esistenza dell'universo. Le prime collisioni tra ioni di piombo si sono già verificate, suscitando l'entusiasmo degli scienziati che lavorano all'esperimento ALICE, uno dei quattro esperimenti in corso al LHC. "Noi siamo entusiasti di questo risultato! Le collisioni hanno generato mini Big Bang alle temperature e alle densità più alte mai raggiunte in un esperimento," ha esclamato il dott. David Evans dell'università di Birmingham nel Regno Unito. "Questo procedimento, che si è svolto in un ambiente sicuro e controllato, ha generato bolidi sub atomici incredibilmente caldi e densi con temperature di oltre 10 trilioni di gradi, un milione di volte più caldi del centro del sole," ha aggiunto. "A queste temperature persino i protoni e i neutroni, che compongono il nucleo degli atomi, si sciolgono portando a una calda e densa zuppa di quark e gluoni conosciuta come plasma di quark e gluoni. "Studiando questo plasma, i fisici sperano di imparare nuove cose sull'interazione forte, una delle quattro forze fondamentali della natura. L'interazione forte non solo tiene insieme i nuclei degli atomi, ma è anche responsabile del 98% della loro massa. Io adesso non vedo l'ora di studiare un minuscolo pezzo di ciò di cui era fatto l'universo un milionesimo di secondo dopo il Big Bang." Un altro successo per il LHC è rappresentato dal modo in cui la Worldwide LHC Computing Grid (WLCG) ha sopportato l'immensa quantità di dati generata durante la fase dell'esperimento che ha riguardato i protoni. La WLCG fa ricorso alla potenza di elaborazione di oltre 140 centri di elaborazione nel mondo per supportare gli esperimenti presso il LHC. Il sistema gestisce oltre un milione di elaborazioni al giorno, e le velocità di trasferimento dei dati hanno raggiunto i 10 gigabyte (l'equivalente di 2 interi DVD di dati) al secondo. Gli esperimenti con gli ioni di piombo che si stanno svolgendo ora al LHC porranno nuove sfide alla WLCG, poiché genereranno un maggiore flusso di dati rispetto alle collisioni tra protoni. Test hanno dimostrato che il sistema di memorizzazione dati del CERN dovrebbe essere in grado di sopportare questo flusso di dati. Gli esperimenti con gli ioni di piombo sono stati programmati fino al 6 dicembre, quando il LHC chiuderà per lavori di manutenzione. Ricomincerà a lavorare nuovamente in febbraio, ritornando alle collisioni tra protoni.
Per maggiori informazioni, visitare: CERN: http://www.cern.ch
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Categoria: VarieFonte: CERN; Science and Technology Facilities Council (STFC)Documenti di Riferimento: Sulla base di informazioni fornite dal CERN e dal Science and Technology Facilities Council (STFC)Codici di Classificazione per Materia: Coordinamento, cooperazione; Metodi di misurazione; Ricerca scientifica; Ricerca spaziale e satellitare
RCN: 32739

Un orologio atomico di nuova generazione il cui elemento chiave potrebbe essere il Torio-229.

2010-08-16T12:47:00.000-07:00

Fonte: Cordis

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Alcuni scienziati europei stanno per dedicare completamente il loro impegno allo sviluppo di un orologio atomico nucleare, dispositivo che rappresenterà un importante passo avanti rispetto agli orologi atomici attualmente in uso. Un impegno, questo, reso possibile grazie ai fondi (1,3 milioni di euro) messi a disposizione mediante una borsa "starting" di durata quinquennale dal Consiglio europeo della ricerca (CER) a Thorsten Schumm, dell'Istituto per la fisica atomica e subatomica del Politecnico di Vienna (Austria). I fondi del CER si aggiungono a un riconoscimento START assegnato al dott. Schumm dal Fondo austriaco per la ricerca a fine 2009. Il fulcro del progetto è rappresentato dall'isotopo radioattivo torio-229. Gli atomi sono costituiti da nuclei attorniati da una nube di elettroni. Nella maggior parte degli atomi, la quantità di energia necessaria a provocare dei cambiamenti (quale lo stato di eccitazione, per esempio) nel nucleo e nelle nubi elettroniche differiscono di diversi ordini di magnitudo. Proprio per questo motivo, gli scienziati che studiano i diversi componenti dell'atomo ricorrono a strumenti diversi. Gli scienziati attivi nell'ambito della fisica atomica, per esempio, per l'analisi delle nubi elettroniche utilizzano perlopiù laser, mentre i ricercatori che si occupano di fisica atomica per lo studio del nucleo ricorrono agli acceleratori di particella. Il torio-229 si distingue poiché il suo stato di eccitazione del nucleo è innescato da un'energia particolarmente ridotta. "Potrebbe essere possibile indurre lo stato di eccitazione in un nucleo atomico utilizzando la luce (laser)!", scrivono i ricercatori sul loro sito Internet. "L'obiettivo del progetto è individuare e caratterizzare questa transizione nucleare a bassa energia e renderla accessibile per studi e applicazioni di grande rilievo". Nello specifico, il dott. Schumm spera, insieme ai suoi colleghi, di poter sfruttare queste particolari proprietà del nucleo del torio-229 per la costruzione di un orologio atomico nucleare. Attualmente, il secondo viene definito come 9.192.631.770 oscillazioni di un'onda luminosa. Questo provoca alcune variazioni specifiche all'interno della nube elettronica di un atomo di cesio: una caratteristica, questa, sfruttata negli orologi atomici utilizzati per definire i parametri temporali in uso. Tuttavia, le transizioni elettroniche sono estremamente sensibili ai campi magnetici ed elettrici ed è per questo che gli orologi atomici sono dotati di strutture schermanti complesse. Inoltre, poiché le misurazioni devono essere effettuate senza considerare le cause che le determinano, la prossima generazione di orologi atomici dovrà basarsi sui satelliti. Un orologio atomico nucleare creato sulla base del torio-229 riuscirebbe a raggirare questo tipo di problemi. "Gli ioni di torio possono essere inseriti nei cristalli UV [ultravioletti] trasparenti", spiegano i ricercatori. "Inoltre la tecnologia sottovuoto, ingombrante e complessa, attualmente necessaria per gli orologi atomici potrebbe essere sostituita da un singolo cristallo a temperatura ambiente stimolato con atomi di torio-229". Se il team riuscisse nel suo intento, l'orologio atomico nucleare che ne risulterebbe potrebbe migliorare sensibilmente l'accuratezza dei nostri standard temporali. Il dott. Schumm ha già iniziato a costituire la sua équipe di lavoro e sono stati avviati i lavori per la costruzione di un laboratorio all'avanguardia che possa soddisfare gli standard elevati richiesti per poter utilizzare il laser (per farlo la temperatura deve essere estremamente stabile e le vibrazioni devono essere molto ridotte) e gli standard di radioprotezione. Il laboratorio dovrebbe essere pronto per il prossimo ottobre. Secondo il team, l'Istituto per la fisica atomica e subatomica èn uno dei pochi posti al mondo in cui la fisica nucleare e delle particelle può essere unita con la spettroscopia al laser di precisione. "Questo ambiente è davvero unico e dimostra l'impegno del Politecnico di Vienna per questo progetto", ha commentato il dott. Schumm.
Per maggiori informazioni, visitare: Sito web del progetto Thorium: http://www.thorium.at/ Politecnico di Vienna http://www.tuwien.ac.at/ Consiglio europeo della ricerca (CER): http://erc.europa.eu/
Categoria: ProgettiFonte: Politecnico di ViennaDocumenti di Riferimento: Sulla base di informazioni fornite dal Politecnico di ViennaAcronimi dei Programmi: MS-A C, FP7, FP7-IDEAS, FUTURE RESEARCH-->Codici di Classificazione per Materia: Coordinamento, cooperazione; Tecnologia dei materiali ; Ricerca scientifica; Altre tecnologie
RCN: 32427

I rifiuti come carburante per i robot autonomi: Von Neumann aveva visto giusto ...alla fine si auto-replicheranno!

2010-08-15T11:09:00.001-07:00

Fonte: Cordis

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Come dice il proverbio, l'immondizia di un uomo è il tesoro di un altro. In questo caso, l'immondizia in questione è usata da un robot per creare energia per il prorpio funzionamento. Negli ultimi anni, il team di scienziati finanziati dall'UE che sta dietro alle serie EcoBot (I, II, III) di robot ha generato energia alimentando la macchina con rifiuti e materie prime. Adesso hanno in mente di ricavare energia dall'urina per lo stesso scopo. Il progetto EcoBot-III ha ricevuto 320.000 euro di finanziamenti nell'ambito del Sesto programma quadro (6° PQ) dell'UE. Il dott. Ioannis Leropoulos, il professor John Greenman, il professor Chris Melhuish e altri ricercatori del Bristol Robotics Laboratory (BRL) nel Regno Unito si sono occupati di una serie di esperimenti condotti nell'ambito di EcoBot I, II, III. Il loro particolare metodo consisteva nel creare un apparato digerente artificiale per il robot. Questo "intestino" è stato progettato intorno a una nuova tecnologia di pila a combustibile microbiologica (microbial fuel cell o MFC), che attinge a colture batteriche per decomporre il "cibo" e generare energia. "Nel corso degli anni abbiamo alimentato le MFC con frutta guasta, erba tagliata, gusci di gamberi e mosche morte nel tentativo di studiare diversi tipi di materiali di scarto da usare come fonte di alimentazione per le MFC, ha spiegato il dott. Ieropoulos. "Abbiamo cercato di trovare i migliori materiali di scarto in grado di creare una maggiore quantità di energia." L'accesso all'energia è uno dei maggiori ostacoli all'uso di robot autonomi, in particolare nelle zone inaccessibili. Gli scienziati credono che un robot, per essere effettivamente autonomo, non solo deve usare la propria energia in modo saggio ma deve anche essere in grado di generare energia a partire dall'ambiente che lo circonda. Questo significa essere in grado di cercare, raccogliere e digerire i materiali di scarto per ripristinare le proprie riserve di energie. Il che a sua volta, ha il potenziale per contribuire significativamente alla questione della gestione dei rifiuti. L'ultima sfida che sta alla base dell'attuale impegno del team riguarda l'uso dell'urina per le MFC. Il dott. Leropoulos ha spiegato che l'urina è ricca di nitrogeno e possiede cloruro, potassio, bilirubina e altri composti - i quali la rendono ideale per le MFC. I test preliminari hanno già dimostrato che è un materiale di scarto molto efficiente. Il primo passo per i ricercatori consiste nel fare in modo che le MFC lavorino insieme in una serie di pile legate in un flusso continuo detto "catasta". Una catasta di MFC legate tra loro è più efficiente e produce più energia rispetto alla stessa quantità di MFC prese singolarmente. Il team sta lavorando per produrre un prototipo di orinatoio portatile che userebbe urina per produrre energia a partire da pile a combustibile. Sebbene il progetto sia nella sua fase iniziale, gli scienziati credono che una macchina di questo tipo potrebbe essere usata per eventi all'aperto come concerti. I ricercatori si sono già assicurati l'interesse dell'azienda Ecoprod Technique, con sede nel Regno Unito, che produce orinatoi senz'acqua. Marcus Rose dell'Ecoprod ha definito questa collaborazione interessante e preziosa per l'azienda: "Abbiamo parlato con i ricercatori che dicono che questo prodotto è l'unico tipo perfettamente adatto per completare questa ricerca. Siamo impazienti di dare il nostro contributo a questo progetto unico. Nell'ambito del progetto EcoBot, i ricercatori stanno attualmente esplorando la possibilità di usare la tecnologia di produzione di energia delle MFC sott'acqua. L'apparecchio funzionerebbe come una forra artificiale nella quale l'ossigeno verrebbe usato in un catodo acquoso e la materia organica come biomassa. "I progressi in questo campo danno un contributo significativo alle sfide che dobbiamo affrontare oggi in termini di produzione di energia e smaltimento dei rifiuti," ha concluso il dott. Ieropoulos. "Speriamo che questa ricerca contribuirà a cambiare il nostro modo di pensare riguardo l'energia e i rifiuti umani." EcoBot I e EcoBot II sono stati sviluppati nel 2002 e nel 2004 rispettivamente.
Per maggiori informazioni, visitare: EcoBot: http://www.brl.ac.uk/projects/ecobot/index.html Bristol Robotics Laboratory: http://www.brl.ac.uk/index.html University of Bristol: http://www.bris.ac.uk/ University of the West of England: http://www.uwe.ac.uk/
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Categoria: Risultati dei progettiFonte: Bristol Robotics LaboratoryDocumenti di Riferimento: Sulla base di informazioni fornite dal Bristol Robotics LaboratoryAcronimi dei Programmi: FRAMEWORK 6C, MS-UK C-->Codici di Classificazione per Materia: Biotecnologia; Coordinamento, cooperazione; Altri temi relativi all'energia; Robotica ; Fonti di energia rinnovabile; Ricerca scientifica; Gestione dei rifiuti
RCN: 32423

Metà della popolazione mondiale corre il rischio di contrarre la malaria.

2010-08-15T11:07:00.001-07:00

Fonte: Cordis

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Nel Regno Unito alcuni ricercatori hanno dimostrato che, se venisse attuato un programma d'intervento capillare, gli strumenti attualmente disponibili per combattere la malaria potrebbero ridurre in maniera significativa l'incidenza della forma maligna della malattia in alcune regioni dell'Africa. I risultati dello studio, pubblicati sulla rivista Public Library of Science (PLoS) Medicine, rappresentano le conclusioni del progetto TRANSMALARIABLOC ("Blocking malaria transmission by vaccines, drugs and immune mosquitoes: efficacy assessment and targets") che ha ricevuto finanziamenti per 3 milioni di euro in riferimento alla tematica dedicata alla salute del Settimo programma quadro (7°PQ). Nel corso del decennio scorso c'è stato un considerevole impegno per ridurre la trasmissione di questa malattia in Africa. Tuttavia, è difficile determinare con esattezza l'efficacia degli interventi specifici. Sebbene numerosi paesi abbiano riferito di una diminuzione dei casi di trasmissione della malaria, questa patologia, che ha esisto mortale, continua a rappresentare un problema molto grave. Secondo lo studio, metà della popolazione mondiale corre il rischio di contrarre la malaria, una malattia, questa, che costa annualmente la vita a quasi un milione di persone solo nell'Africa sub-sahariana. Il Plasmodium falciparum, il protozoo parassita della specie Plasmodium che causa la malaria negli esseri umani, viene trasmesso dalle zanzare Anopheles, insetti che pungono (e iniettano i parassiti mortali) soprattutto nelle ore serali. Con l'ausilio di un modello di simulazione avanzato, i ricercatori sono riusciti a dimostrare che l'uso capillare e prolungato di zanzariere impregnate di insetticida unito alle terapie di combinazione con i derivati dell'artemisinina (ACT) permette di ridurre la presenza dei parassiti fino all'1% nelle zone caratterizzate da una trasmissione della malaria da lieve e moderata che vedono le zanzare prediligere gli ambienti chiusi. Il modello di simulazione individuale contemplava tre specie di zanzare e la prevalenza del P. falciparum (malaria maligna) in 34 regioni africane con livelli di trasmissione del parassita malarico diversi. I ricercatori hanno esaminato gli effetti dell'adozione delle terapie ATC, dell'adozione di zanzariere impregnate di insetticidi, del costante utilizzo delle stesse, del trattamento con insetticidi degli ambienti interni (indoor residual spraying), della stagione, del monitoraggio di massa e del trattamento di aree con livelli di trasmissione lievi, moderati ed elevati. Gli scienziati hanno inoltre analizzato gli effetti potenziali di un eventuale vaccino. I risultati hanno dimostrato che le aree caratterizzate da livelli di trasmissione da lievi a moderati potrebbero beneficiare in misura significativa di intervento, ma che nelle zone con livelli di trasmissione elevati o che vedono le zanzare colpire soprattutto all'aria aperta sono necessari urgentemente nuovi strumenti. Considerata la serie di strumenti oggi a disposizione, affermano gli autori, è irrealistico pensare che la larga diffusione dei parassiti possa scendere sotto l'1% nelle aree in cui i livelli di trasmissione sono elevati. I nuovi interventi dovrebbero riguardare le zanzare che vivono negli ambienti esterni, in modo particolare quelle della specie Anopheles arabiensis. Il processo di trasmissione della malaria è estremamente complesso e vi sono ancora alcuni punti oscuri. Il nuovo modello rappresenta solo una semplificazione, mettono in guardia gli autori, e non devono essere interpretati come previsioni con un elevato margine di certezza. "Il nostro modello rappresenta necessariamente la semplificazione di dinamiche molto complesse che sono alla base della trasmissione e del controllo della malaria. Per questo i risultati numerici devono essere interpretati come dati intuitivi relativi a scenari potenziali e non come previsioni certe di quanto può accadere in una data area", si legge nello studio. I ricercatori TRANSMALARIABLOC stanno valutando alcuni strumenti sviluppati in base alle ultime conoscenze acquisite sulla biologia dei parassiti e delle zanzare. Il progetto auspica la creazione di un ambiente nuovo dedicato alla ricerca sulla trasmissione della malaria.
Per maggiori informazioni, visitare: London School of Hygiene & Tropical Medicine: http://www.lshtm.ac.uk/ Per consultare TransMalariaBloc su Europa, fare clic: qui
ARTICOLI CORRELATI: 29220, 31217, 31383, 31665
Categoria: Risultati dei progettiFonte: Public Library of ScienceDocumenti di Riferimento: Griffin, J.T., et al. (2010) Reducing Plasmodium falciparum malaria transmission in Africa: a model-based evaluation of intervention strategies. PLoS Medicine 7:e1000324. DOI: 10.1371/journal.pmed.1000324.Acronimi dei Programmi: MS-UK C, FP7, FP7-COOPERATION, FP7-HEALTH, FUTURE RESEARCH-->Codici di Classificazione per Materia: Coordinamento, cooperazione; Servizi/prestazioni sanitarie ; Medicina, sanità; Sviluppo regionale; Ricerca scientifica; Aspetti sociali
RCN: 32418

Una volta Venere era abitabile?

2010-07-10T00:44:00.001-07:00

Fonte: Cordis

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Oggi, Venere corrisponde alla nostra idea dell'Inferno: temperature 2 o 3 volte superiori a quelle di un forno, un'atmosfera nociva e una pressione superficiale circa 100 volte quella della Terra - e quindi pochissima acqua. In passato però il pianeta potrebbe essere stato molto più simile alla nostra Terra e potrebbe aver avuto persino oceani. A quattro anni dall'inzio della missione europea Venus Express, gli scienziati stanno svelando i misteri di questo pianeta. Venere è il pianeta più vicino alla Terra. Le sue dimensioni e la sua massa sono paragonabili con quelle del nostro pianeta e si è formato in un periodo simile e a partire da materiali simili. Venere però adesso è completamente diversa. "Capire l'evoluzione di Venere dovrebbe aiutarci a capire non solo l'evoluzione della Terra ma forse anche dei sistemi planetari (al di fuori del sistema solare)," ha detto il dott. Colin Wilson dell'Università di Oxford nel Regno Unito. L'Agenzia spaziale europea (ESA) ha lanciato la missione Venus Express per svelare i misteri del piccolo pianeta nel novembre del 2005. Arrivato ad aprile 2006, il satellite esamina Venus già da quattro anni. "Venus Express continua a costituire una ricca fonte di dati e informazioni" e la conferenza di quest'anno (tenutasi a giugno ad Aussois, Francia) ha contribuito a svelare alcune delle più interessanti scoperte fatte finora, secondo Håkam Svedhem, uno degli scienziati del progetto Venus Express. Venus Express ha fornito ai ricercatori un quadro completo della struttura, la composizione e le dinamiche del pianeta, nonché immagini mai viste prima della Venus Monitoring Camera. "La composizione basilare di Venere è molto simile a quella della Terra," ha spiegato il dott. Svedhem, tranne che per l'acqua che è abbondante sulla Terra e praticamente inesistente su Venere. Miliardi di anni fa però Venere aveva probabilmente molta più acqua e i dati del Venus Express hanno confermato che il pianeta ha perso grandi quantità di acqua nello spazio a causa delle radiazioni ultraviolette del Sole. "Tutto fa pensare che in passato ci fossero grandi quantità di acqua su Venere," ha sottolineato il dott. Wilson. Ma questo non significa necessariamente che ci fossero oceani sulla sua superficie. Il dott. Eric Chassefière, esperto di pianeti presso l'Université Paris-Sud in Francia, ha sviluppato un modello computerizzato che suggerisce che l'acqua si trovasse per lo più nell'atmosfera del pianeta e non sulla sua superficie e che fosse esistita solamente nelle prime fasi della vita di Venere. È difficile verificare questa ipostesi. Il dott. Chassefière crede che ulteriori modelli, insieme ad altri dati provenienti da Venus Express, aiuteranno gli scienziati a capire l'evoluzione del pianeta. In passato, sia la Russia che gli Stati Uniti hanno inviato veicoli spaziali sul nostro vicino; gli scienziati hanno poi messo da parte Venere per circa dieci anni fino al lancio di nuove imprese spaziali. Le prossime missioni forniranno più dati e contribuiranno a svelare i misteri di Venere. In particolare la missione giapponese Akatsuki dovrebbe raggiungere Venere a dicembre 2010. Osserverà il pianeta da un'orbita diversa e fornirà informazioni complementari a quelle apportate da Venus Express.
Per maggiori informazioni, visitare: Missione Venus Express dell'Agenzia spaziale europea http://sci.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=64 Venus climate orbiter Akatsuki della JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency): http://www.jaxa.jp/projects/sat/planet_c/index_e.html
ARTICOLI CORRELATI: 30270, 31972
Categoria: VarieFonte: ESADocumenti di Riferimento: Sulla base di informazioni fornite dall'ESACodici di Classificazione per Materia: Coordinamento, cooperazione; Scienze della Terra; Ricerca scientifica; Ricerca spaziale e satellitare
RCN: 32307

Scoperti due anticorpi che neutralizzano il 90 per cento dei ceppi di Hiv.

2010-07-10T00:39:00.000-07:00

Fonte: Le Scienze

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La scoperta e l'analisi strutturale che spiega come operano sono importanti per lo sviluppo di un vaccino preventivo di uso globale.

Grazie a una nuova tecnica di analisi, un gruppo di ricercatori del National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) dei National Institutes of Health diretti da John R. Mascola è riuscito a identificare nel sangue di soggetti infettati dall'Hiv due anticorpi naturali, chiamati VRC01 e VRC02, che sono in grado di neutralizzare più ceppi di Hiv, il 91 per cento circa, e con più efficacia rispetto agli anticorpi finora noti.La determinazione della struttura a livello atomico di uno di essi, VRC01, ha permesso di definire anche il modo in cui l'anticorpo svolge la propria azione. La scoperta è illustrata in due articoli pubblicati sulla rivista Science (Structural Basis for Broad and Potent Neutralization of HIV-1 by Antibody VRC01 e Rational Design of Envelope Surface Identifies Broadly Neutralizing Human Monoclonal Antibodies to HIV-1)."La scoperta di questi anticorpi neutralizzanti che combattono l'Hiv e l'analisi strutturale che spiega come operano rappresentano importanti progressi che potranno accelerare gli sforzi per trovare un vaccino preventivo per l'Hiv di uso globale", ha commentato Anthony S. Fauci, M.D., direttore del NIAID. "Inoltre la tecnica utilizzata dal team per trovare questi anticorpi rappresenta un nuova strategia che potrebbe essete utilizzata per progettare vaccini contro molte altre patologie."L'identificazione di tipi di anticorpi in grado di neutralizzare i diversi ceppi dell'Hiv è estremamente difficile perché il virus modifica in continuazione le proteine di superficie, rendendosi irriconoscibile al sistema immunitario e dando origine a una straordinaria varietà di ceppi. VRC01 e VRC02 si legano però al sito di legame CD4 del virus - quello che permette a esso di legarsi ai linfociti e invaderli - che prioprio per questo non può variare così rapidamente. "Gli anticorpi attaccano una parte del virus che praticamente non varia, e ciò spiega perché sono in grado di neutralizzare uno spettro così ampio di ceppi del virus", ha detto Mascola.

Scienziati europei cercano di sfondare la barriera della capacità di immagazzinamento dati.

2010-07-08T12:39:00.000-07:00

Fonte: Cordis

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La possibilità di conservare enormi quantità di documenti, foto, video e musica sui nostri computer e altri gadget è il risultato di enormi progressi della tecnologia nel corso degli anni. Alcuni scienziati del progetto finanziato dall'UE TERAMAGSTOR ("Terabit magnetic storage technologies") hanno adesso in programma di allargare ulteriormente i confini con un hard disk con una capacità immagazinamento di un terabit per pollice quadrato (1 Tbit/in2). Il progetto è stato finanziato con 3,45 Mio EUR dal Tema "Tecnologie dell'informazione e della comunicazione" (TIC) del Settimo programma quadro (7° PQ) dell'UE. Il progetto TERMAGSTOR succede all'originale progetto MAFIN ("Magnetic films on nanospheres: innovative concept for storage media"), che era stato finanziato con 1,3 Mio EUR dall'Area tematica "Tecnologie della società dell'informazione" (TIC) del Sesto programma quadro (6? PQ) dell'UE. Per sviluppare il loro concetto, i ricercatori TERAMAGSTOR hanno usato minuscole nanosfere magnetizzate, che con 25 nanometri di diametro sono più grandi dei tradizionali grani ma più piccole delle cellule di immagazinamento normali. Secondo il team, il vantaggio offerto dall'uso di queste nanosfere consiste nel fatto che esse si autoassemblano in una matrice normale, il che potrebbe tenere bassi i costi. Le nanosfere sono state poi mescolate con una soluzione a base di alcool che è stata messa sul substrato. Per far si che queste particelle rimanessero al loro posto, gli scienziati hanno aggiunto una pellicola magnetica (una lega ferro-platino che ha suscitato non poco interesse nel settore industriale) sulla superficie per formare una specie di "calotta" magnetica. Questa calotta agisce effettivamente come un magnete (con un polo nord e un polo sud), e la matrice può essere usata come congegno di immagazinamento. Andrebbe notato che, visto che sfere separate da 25 nanometri equivalgono a una densità di immagazinamento di 1 terabit (1000 gigabit) per pollice quadrato, il team di MAFIN ha pensato che lo stesso metodo con sfere più piccole potrebbe generare densità fino a 6 volte maggiori. A parte il mezzo di registrazione in sè, i ricercatori hanno anche studiato le tecniche di registrazione (hanno scoperto che bisognerà operare delle modifiche al ferro-platino in modo che le informazioni possano essere registrate e lette facilmente) e hanno sperimentato l'uso di un sonda a punta magnetica (in sostituzione della tradizionale testina di registrazione) per magnetizzare e leggere ognuna delle nanosfere. A differenza degli hard disk di oggi che registrano le informazioni su uno strato ferromagnetico fatto di grani, l'obiettivo di MAFIN era quello di sviluppare un nuovo mezzo di registrazione magnetica per applicazioni di immagazinamento magnetico a densità ultra alta. TERMAGSTOR si è basato sui risultati del progetto proof-of-concept per progettare, fabbricare e testare futuri mezzi di immagazinamento magnetici perpendicolari con una densità areale (la densità di un oggetto bidimensionale) maggiore di 1 Tbit/in2. Chimici, fisici, ingegneri e scienziati dei materiali di nove istituti europei hanno cominciato a lavorare su TERAMAGSTOR nel 2008, sotto la guida di Demokritos, il Centro nazionale di ricerca scientifica in Grecia. L'approccio del team si basa sullo sviluppo di pellicole avanzate usando tecniche provenienti dalla nanotecnologia, una delle tecnologie di produzione fondamentale del 21° secolo. Nell'ambito di MAFIN, lo scopo era quello di costruire una superficie di registrazione comprensiva di cellule magnetiche create per lo scopo e di produrre queste nanostrutture a costi bassi e su larga scala. Il progetto triennale TERMAGSTOR si concluderà ad aprile 2011.
Per maggiori informazioni, visitare: TERAMAGSTOR: http://www.teramagstor.eu/ MAFIN: http://idefix.physik.uni-konstanz.de/MAFIN/ ICT Results: http://cordis.europa.eu/ictresults/index.cfm
Categoria: ProgettiFonte: ICT ResultsDocumenti di Riferimento: Sulla base di informazioni fornite da ICT ResultsAcronimi dei Programmi: FP6-INTEGRATING, FP6-IST, FRAMEWORK 6C, FP7, FP7-COOPERATION, FP7-ICT, FUTURE RESEARCH-->Codici di Classificazione per Materia: Coordinamento, cooperazione; Applicazioni della tecnologia dell'informazione e della comunica; Elaborazione dati, Sistemi di informazione; Ricerca scientifica
RCN: 32298

Nuovo microscopio cattura straordinarie immagini dello sviluppo degli animali.

2010-07-08T12:37:00.000-07:00

Fonte: Cordis

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Per comprendere a fondo le complesse fasi che caratterizzano lo sviluppo di un embrione, osservarle non è certo sufficiente. Tuttavia, anche i normali microscopi non consentono di osservare facilmente questi dettagli, che oltre ad essere molto piccoli e complessi variano a grande velocità. I nuovi progressi tecnici permettono di "catturare" in video lo sviluppo dei moscerini della frutta e di osservare le fasi di formazione degli occhi e del mesencefalo del Danio rerio. Il team che ha perfezionato questo metodo, composto da scienziati tedeschi e statunitensi, ha presentato il suo lavoro sulla rivista Nature Methods. La trasformazione di una cellula in animale è un processo estremamente complesso e rapido. La cellula, infatti, si divide in decine di migliaia di nuove cellule con grande velocità. Queste cellule si muovono poi all'interno dell'embrione e si sviluppano in organi diversi. L'elaborazione dell'immagine e l'analisi dei dati automatizzati, per esempio, consentono agli scienziati di seguire il comportamento delle cellule già dai primi giorni di sviluppo del Danio rerio. Tuttavia, il successo di questi approcci dipende dalla potenza del microscopio. "I campioni non-trasparenti (opachi) come quelli dei moscerini della frutta diffondono luce. Questo fa in modo che il microscopio catturi sia immagini a fuoco che immagini non a fuoco. Informazioni di buona e di cattiva qualità, potremmo dire", ha spiegato Ernst Stelzer, scienziato presso lo European Molecular Biology Laboratory (EMBL) e coautore dello studio. "La nostra nuova tecnica ci consente di scegliere tra questi due tipi di informazioni". Un paio di anni fa, gli scienziati che hanno lavorato allo sviluppo di questa tecnica erano già riusciti a sviluppare un nuovo microscopio in grado di sfruttare fluorescenza e raggi laser molto sottili. Gli scienziati hanno ora affinato il metodo utilizzato, migliorando qualità dell'immagine e contrasto mediante la scelta di illuminare i campioni con una serie di strisce e non con un fascio di luce omogeneo. Questo ha permesso loro di catturare immagini di fasi diverse dell'illuminazione. Un computer ha poi affiancato queste immagini eliminando gli effetti della diffusione della luce e creando quindi un'immagine estremamente accurata. Gli scienziati hanno utilizzato questo approccio da diverse angolazioni, ottenendo due risultati importanti. Per prima cosa hanno ottenuto circa 1 milione di immagini relative ai primi tre giorni di sviluppo del Danio rerio da diverse angolazioni e hanno girato dei filmati che riprendono i movimenti delle cellule che mostrano chiaramente la formazione degli occhi e del mesencefalo. Poi, nonostante l'embrione del moscerino della frutta sia opaco, sono riusciti a riprodurre alcuni straordinari video in 3D in time-lapse che mostrano chiaramente le dinamiche cellulari dello sviluppo. Gli scienziati sono riusciti ad ottenere questi risultati senza esporre i campioni a una luce eccessiva che avrebbe potuto danneggiarli. Le immagini, oltre ad essere di straordinario interesse, saranno molto utili agli scienziati. Potranno, infatti, essere utilizzate per effettuare analisi computazionali dei movimenti e della divisione cellulare e per creare un modello per la mappatura e il confronto dell'espressione genica all'interno di un organismo. Il dottor Stelzer ha sottolineato che questo nuovo metodo "ci permette di analizzare organismi fino ad oggi poco studiati proprio per le loro 'poco fortunate' proprietà ottiche". Allo studio, coordinato dai ricercatori della sede di Heidelberg del Laboratorio europeo di biologia molecolare (EMBL), hanno contribuito in modo determinante anche ricercatori dell'Università di Heidelberg, del Politecnico di Karlsruhe e della Goethe Universität, come anche scienziati dell'Howard Hughes Medical Institute e dello Sloan-Kettering Institute, entrambi con sede negli Stati Uniti.
Per maggiori informazioni, visitare: Nature Methods: http://www.nature.com/nmeth/index.html EMBL Heidelberg: http://www.embl.de/
ARTICOLI CORRELATI: 29966, 30923
Categoria: VarieFonte: Nature Methods; EMBLDocumenti di Riferimento: Kelle, P.J., et al. (2010) Fast, high-contrast imaging of animal development with scanned light sheet-based structured-illumination microscopy. Nature Methods, pubblicato online il 4 luglio. DOI: 10.1038/nmeth.1476.Acronimi dei Programmi: MS-D C-->Codici di Classificazione per Materia: Coordinamento, cooperazione; Innovazione, trasferimento di tecnologie; Tecnologia dei materiali ; Metodi di misurazione; Ricerca scientifica
RCN: 32296

20 attosecondi: il tempo più breve mai misurato.

2010-06-29T11:17:00.000-07:00

Fonte: Cordis

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Oltre un secolo fa Albert Einstein risolse un apparente paradosso nella teoria della fotoemissione, descrivendo la luce in quanto composta da particelle, chiamate fotoni, piuttosto che onde. Da allora, la fotoemissione è stata spiegata come un processo nel quale un elettrone è emesso istantaneamente da un atomo dopo che l'atomo assorbe energia da un fotone. Adesso, alcuni fisici finanziati dall'UE hanno mostrato che questo non succede immediatamente. Mentre dimostrava la presenza di un ritardo dopo che il fotone colpisce l'elettrone, il team è riuscito a misurare il tempo più breve mai registrato in natura. Capire meglio queste minuscole interazioni fornisce preziose informazioni su tutti i processi biologici e chimici. I risultati sono stati pubblicati su Science. La ricerca è stata condotta da fisici dell'Istituto Max Planck di ottica quantistica, la Technische Universität München e la Ludwig-Maximilians-Universität München in Germania, che hanno collaborato con fisici provenienti da Austria, Grecia e Arabia Saudita. Il loro lavoro è stato sostenuto dall'UE attraverso una borsa di reintegrazione Marie Curie e una Starting Grant del Consiglio europeo della ricerca (CER). Per rilasciare elettroni dal loro orbitale atomico, sono stati sparati veloci impulsi di luce laser verso atomi neon per meno di quattro femtosecondi (un femtosecondo e un quadrilionesimo di secondo). Gli atomi sono stati colpiti simultaneamente da impulsi ultravioletti estremi, della durata di altri 180 attosecondi (un attosecondo è un quintilione di secondo). I fisici hanno quindi registrato il momento in cui gli elettroni venivano espulsi dall'atomo usando il campo controllato dell'impulso laser sincronizzato come una sorta di "cronografo per attosecondi". Il risultato è stato un ritardo misurabile di circa 20 attosecondi tra il rilascio di un elettrone che occupa l'orbitale 2p e quello dell'elettrone che occupa l'orbitale 2s. La tecnica di misurazione usata dai fisici è la più veloce al mondo. Inoltre, il tempo di 20 attosecondi registrato rappresenta l'intervallo di tempo più breve mai direttamente misurato ad oggi. "Un attosecondo è un miliardesimo di un miliardesimo di secondo, un intervallo di tempo incredibilmente breve," ha spiegato il dott. Reinhard Kienberger dell'Istituto Max Plank di ottica quantistica. "Ma dopo l'eccitazione con la luce, uno degli elettroni lascia l'atomo prima dell'altro. Siamo quindi stati in grado di mostrare che gli elettroni "esitano" brevemente prima di lasciare l'atomo." I membri del team provenienti da Germania, Grecia e Austria hanno determinato che l'esitazione misurava cinque attosecondi. Il motivo per il quale gli elettroni esitano in questa maniera prima di essere emessi è da interpretare. Il dott. Vladislav Yakovlev, anch'egli dell'Istituto Max Planck di ottica quantistica, ha spiegato: "Lo sforzo computativo necessario per creare un modello di un sistema con così tanti elettroni è superiore alla capacità computativa dei supercomputer odierni." Ciononostante i fisici suggeriscono che una causa potrebbe essere l'insieme di interazioni tra elettroni e tra elettroni e il loro nucleo atomico. "Tale interazione elettrone-elettrone potrebbe significare che passa un breve lasso di tempo prima che un elettrone agitato dall'onda di luce incidente venga rilasciato dai suoi compagni elettroni e possa così lasciare l'atomo," ha detto il dott. Martin Schulze dell'Istituto Max Plank di ottica quantistica. Il dott. Ferenc Krausz della Ludwig-Maximilians-Universität München ha evidenziato le implicazioni di ampia portata dei risultati ottenuti dal team: "Queste interazioni che oggi non comprendiamo appieno esercitano un'influenza fondamentale sui movimenti dell'elettrone nelle dimensioni più piccole, che determinano il corso di tutti i processi biologici e chimici, per non parlare della velocità dei microprocessori, che stanno nel cuore dei computer."
Per maggiori informazioni, visitare: Science: http://www.sciencemag.org/ Technische Universität München: http://portal.mytum.de Istituot Max Planck di ottica quantistica: http://www.mpq.mpg.de/cms/mpq/ Ludwig-Maximilians-Universität München http://www.en.uni-muenchen.de/
ARTICOLI CORRELATI: 32194
Categoria: Risultati dei progettiFonte: Science; Technische Universität München:Documenti di Riferimento: Schultze, M., et al. (2010) Delay in Photoemission. Nature, pubblicato online il 25 giugno 2010. DOI: 10.1126/science1189401.Acronimi dei Programmi: MS-EL C, MS-A C, MS-D C, FP6-MOBILITY, FP6-STRUCTURING, FRAMEWORK 6C-->Codici di Classificazione per Materia: Coordinamento, cooperazione; Scienze della Terra; Metodi di misurazione; Ricerca scientifica
RCN: 32261

Il più grande impianto al mondo di desalinizzazione a energia solare, sarà completato nel 2012.

2010-06-22T09:22:00.000-07:00

Fonte: ScienzeNews.it

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Un nuovo impianto di purificazione dell'acqua marina sfrutterà le ultime innovazioni nel campo delle tecnologie per l'energia solare e un sistema di filtrazione più efficiente. Il desalinizzatore verrà realizzato in Arabia Saudita, Paese che ricava la maggior parte del fabbisogno di acqua potabile attraverso la rimozione del cloruro di sodio e di altri sali dall'acqua marina.
L'agenzia nazionale per la ricerca (King Abdul Aziz City for Science and Technology – KACST) dell'Arabia Saudita ha pianificato l'uso dell'energia solare, una delle risorse energetiche più abbondati del Paese, per soddisfare il fabbisogno nazionale di acqua potabile. A tale scopo è in fase di costruzione nella città di Al-Khafji il più grande impianto al mondo di desalinizzazione a energia solare, sarà completato nel 2012 e produrrà 30 mila metri cubi di acqua potabile al giorno per soddisfare il fabbisogno di 100 mila persone. In seguito verranno realizzati altri impianti in numerose località dell'Arabia Saudita.

L'impianto userà una nuova tecnologia di celle fotovoltaiche a concentrazione e un sistema innovativo per filtrare l'acqua sviluppato dalla KACST in collaborazione con IBM e con la University of Texas. Il nuovo desalinizzatore otterrà l'energia necessaria per il suo funzionamento da un impianto solare a concentrazione che prevede lenti e specchi per incanalare la luce del sole verso celle solari ultra efficienti. Il processo di conversione della luce solare in elettricità genera molto calore pertanto è necessario un buon impianto di raffreddamento. La soluzione proposta da IBM per disperdere il calore in eccesso prevede l'impiego di una lega di indio e gallio che passa sotto ai chips di silicone, l'uso di questo metallo liquido ha permesso ai ricercatori di concentrare 2300 volte l'energia solare su un dispositivo solare di un centimetro quadrato. Gli impianti di desalinizzazione sfruttano la distillazione per ottenere acqua potabile dall'acqua marina, mentre i nuovi impianti, compreso quello in fase di realizzazione nella città di Al-Khafji, usano l'osmosi inversa che prevede il passaggio forzato dell'acqua marina attraverso una membrana polimerica ottenendo così la separazione dei sali dall'acqua.Per il nuovo impianto di desalinizzazione è stata messa a punto una membrana innovativa, sviluppata da IBM e University of Texas, che consente una osmosi inversa più efficiente dal punto di vista energetico.Le membrane di poliammide attualmente in uso si intasano facilmente con oli e microrganismi, tendono inoltre a rompersi nel tempo a causa del trattamento dell'acqua marina con cloro.La nuova membrana polimerica contiene un materiale usato da IBM per modellare i circuiti di rame sui chips dei computer. Il nuovo materiale contiene composti florurati che, a valori di pH alti, si caricano e preservano la membrana dall'azione del cloro e dello sporco.Il risultato è che l'acqua fluisce molto più rapidamente rispetto alle membrane per osmosi inversa attualmente in uso.La nuova membrana è competitiva anche dal punto di vista della qualità dell'acqua poiché permette di rimuovere il 99,5 % dei sali, risultato analogo a quello delle attuali membrane.Il principale obiettivo del nuovo impianto è riuscire ad ottenere acqua potabile in modo più sostenibile per l'ambiente. L'impianto soddisferà anche la necessità di abbassare i costi della desalinizzazione dell'acqua marina: quasi la metà della spesa è dovuta al costo dell'energia usata nel processo che, nella maggior parte degli impianti attualmente in funzione, viene ottenuta dai combustibili fossili. Sebbene il costo della produzione di energia dagli impianti solari sia ancora molto elevato e superiore al costo dei combustibili fossili in numerosi Paesi, ha senso affrontare adesso questa spesa poiché si rivelerà la soluzione più economica nel prossimo futuro.L'impiego dell'energia solare consentirà la riduzione delle emissioni di gas serra ottenendo così un vantaggio ambientale di enorme valore.

Inizia a svilupparsi un mercato mondiale sia per l'energia mareomotrice sia per l'energia delle onde marine.

2010-06-22T09:18:00.000-07:00

Fonte: ScienzeNews.it

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Sono in progetto dieci nuovi impianti che sfrutteranno l'energia mareomotrice e l'energia delle onde marine per generare energia elettrica pulita nel mare a nord della Scozia.
Il governo inglese ha dato il via libera a nuovi e consistenti progetti per l'utilizzo dell'energia rinnovabile dal mare: si tratta di 6 progetti per l'energia delle onde e 4 progetti per l'energia delle maree. Gli impianti verranno realizzati a partire dal 2013 attorno alle isole di Orkney in Scozia e potranno generare energia pari a 1,2 gigawatt.Si tratta di un passo avanti molto importante per l'Inghilterra che fino ad ora ha installato solo impianti sperimentali e di piccole dimensioni. “Le energie rinnovabili sono un settore in rapida crescita” afferma Martin McAdam, amministratore delegato di Aquamarine Power che, in collaborazione con Scottish and Southern Energy, garantisce energia per 200 megawatt e attualmente rappresenta il principale produttore di energia rinnovabile in Inghilterra.

Le acque che circondano la Scozia sprigionano grandi quantità di energia grazie alla loro posizione geografica strategica: schiacciate tra l'Oceano Atlantico e il Mare del Nord.Le onde che raggiungono le coste delle isole di Orkney sono mediamente alte 2 metri e possono superare i 10 metri. Da queste onde è possibile ricavare energia pari al 15-20% del fabbisogno totale inglese.I dieci impianti scozzesi rientrano in un più ampio progetto dell'European Marine Energy Centre (EMEC) che sovvenziona in parte i lavori.“Inizia a svilupparsi un mercato mondiale sia per l'energia mareomotrice sia per l'energia delle onde marine, questo è il motivo che spinge l'interesse delle grandi compagnie energetiche” afferma Amaan Lafayette, manager presso E.ON, azienda vincitrice di due licenze per la realizzazione dei nuovi impianti in Scozia.I nuovi impianti dovranno dimostrare di poter affrontare una lunga permanenza in acque aperte, si tratta di una sfida molto impegnativa, infatti bisogna tenere presente che numerosi prototipi non hanno retto di fronte alla forza del mare – basta ricordare i prototipi per l'energia mareomotrice installati nell'East River di New York nel 2007 o i generatori della Pelamis Wave Power posti al largo del Portogallo, tra problemi tecnici e turbolenze marine inaspettate entrambi i progetti non sono andati a buon fine.Il direttore dell'EMEC, Neil Kermode, spiega che le tecnologie per lo sfruttamento dell'energia marina sono ancora in fase di sviluppo e dovranno superare numerosi ostacoli prima di diventare completamente operative. Gran parte dei generatori che verranno installati nel mare attorno alle isole di Orkney sono dispositivi di seconda generazione, molto più progrediti e dotati di una migliore tecnologia rispetto ai generatori attuali.Tra le tecnologie per l'energia marina è stato sviluppato Oyster di Aquamarine Power, si tratta di un convertitore idroelettrico di onde marine. Il dispositivo è costituito da un flap messo in moto meccanicamente dalle onde e collegato al fondo marino a circa 10 metri di profondità. L'energia delle onde muove il flap che mette in funzione un pistone idraulico che invia acqua a elevata pressione ad una turbina elettrica posta a riva. Oyster non ha parti mobili o generatori di energia posti in acqua e questo dovrebbe preservare il dispositivo da eventuali danni tecnici causati dalla lunga permanenza in mare.L'azienda ha installato il suo primo prototipo di Oyster lo scorso ottobre ed ora sta realizzando l'impianto su grande scala: un dispositivo dotato di 3 flap che vanno ad alimentare una turbina da 2,5 megawatt. I test sono previsti all'EMEC il prossimo anno.I dispositivi per l'energia mareomotrice che verranno installati nei siti scozzesi usano tutti turbine poste sotto il livello dell'acqua e saranno quindi silenziose e non visibili dalla superficie. Le turbine dell'azienda OpenHydro sfruttano una tecnologia semplice e robusta, saranno poste sul fondale marino senza pericolo per il traffico navale, le turbine di Marine Current Turbines e quelle di Hammerfest Strom assomigliano di più a impianti eolici mossi dalla corrente marina al posto che dal vento. Affinché gli impianti su grande scala possano essere realizzati con un buon margine di sicurezza i costruttori auspicano di poter condurre sufficienti test su dispositivi in scala più piccola con lo scopo di verificare in ogni dettaglio la fattibilità dei singoli progetti.Tutti i dispositivi che verranno installati in Scozia sono molto costosi da realizzare e i costruttori avranno particolari facilitazioni economiche già predisposte dal governo inglese nell'ambito dello sviluppo delle energie rinnovabili nel Paese.Il governo inglese ha recentemente incluso gli impianti per lo sfruttamento dell'energia marina in un ampio piano di valutazione di impatto ambientale volto a tutelare lo sviluppo sostenibile delle coste. Per questo motivo i dieci siti che ospiteranno gli impianti dovranno essere analizzati anche sotto il profilo ambientale. “E' necessario fare una specifica valutazione di impatto ambientale per ognuno dei siti e studiare in modo preciso il tipo di tecnologia più adatta in base alle caratteristiche del singolo sito” spiega Lafayette.L'ESPRI (Electric Power Research Institute) mette in luce che l'energia delle onde marine e delle maree potrebbe soddisfare circa il 10% del fabbisogno energetico degli USA e potrebbe essere ottenuta ad un costo simile a quello sostenuto per gli impianti eolici presenti in numerosi stati americani come Hawaii, California, Oregon e Massachusetts.Sono comunque in fase di valutazione ulteriori aspetti legati alla realizzazione degli impianti marini con l'obiettivo di fornire un quadro esaustivo di questo tipo di tecnologia entro il prossimo anno.Se le nuove tecnologie per il rinnovabile hanno conquistato il mare della Scozia, potranno presto raggiungere ulteriori importanti traguardi in altre aree del Pianeta con nuovi progetti per lo sfruttamento delle onde del mare e delle maree. Proprio come accadde in Danimarca con l'installazione degli impianti eolici che, dagli anni '70 e '80 ad oggi, hanno conquistato posizioni importanti nel mercato energetico mondiale.

Preparati DNAzimi, componenti per biocomputer.

2010-06-03T11:21:00.000-07:00

Fonte: MolecularLab.it

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Scienziati finanziati dall'Unione europea sono riusciti a dimostrare la realizzabilità dei componenti destinati a una sorta di "biocomputer", preparando la strada per compiere nuovi progressi tecnologici nel campo della bioingegneria. Gli scienziati, del Dipartimento di chimica dell'Università di Liegi (Belgio) e dell'Istituto di chimica della Università ebraica di Gerusalemme (Israele) hanno illustrato i dettagli del proprio lavoro in un articolo pubblicato sulla rivista Nature Nanotechnology.L'Unione europea ha finanziato la ricerca nell'ambito del progetto MOLOC ("Molecular logic circuits"), al quale sono stati assegnati 2 milioni di euro (dei 2,67 milioni stanziati complessivamente) in riferimento al tema "Tecnologie dell'informazione e della comunicazione" del Settimo programma quadro (7° PQ).Per lo studio, coordinato dal professor Itamar Willner dell'Università ebraica di Gerusalemme, i ricercatori hanno teoricamente sviluppato e dimostrato in modo sperimentale che gli acidi nucleici catalitici artificiali, conosciuti con il nome di DNAzimi, e i loro substrati possono essere utilizzati come piattaforma per le operazioni logiche che costituiscono il fulcro dei processi computazionali.Il lavoro potrebbe rivelarsi utile per lo sviluppo di nuove applicazioni nell'ambito della nanomedicina, per esempio, dove l'effettuazione di operazioni logiche a livello molecolare potrebbe facilitare l'analisi della patologia in corso e stimolare la reazione degli agenti terapeutici."I sistemi biologici in grado di effettuare operazioni computazionali potrebbero essere d'ausilio per la bioingegneria e la nanomedicina. Il DNA (acido deossiribonucleico), come altre biomolecole, è già stato utilizzato come componente attivo all'interno dei circuiti biocomputazionali", scrivono i ricercatori."Tuttavia, affinché i circuiti biocomputazionali possano essere utilizzati in queste applicazioni, è necessario mettere a punto una raccolta di elementi computazionali che provi l'accoppiamento modulare di questi elementi e la scalabilità di un approccio di questo genere.Il team ha creato una piattaforma computazionale basata sul DNA che sfrutta due raccolte di acidi nucleici, una delle quali è costituita da subunità dei DNAzimi. La seconda raccolta, invece, comprende i substrati dei DNAzimi."Dimostriamo che la raccolta dei DNAzimi, progettati e sintetizzati dal team del Professor Willner, consente la realizzazione di un insieme completo di porte logiche che possono essere utilizzate per il calcolo di qualsiasi funzione Booleana" ha spiegato Francoise Remacle dell'Università di Liegi, coordinatrice del progetto MOLOC."Abbiamo anche dimostrato che l'assembramento dinamico [di queste porte] nei circuiti può essere diretto mediante impulsi selettivi. Inoltre, il progetto consente l'amplificazione degli output".Il progetto MOLOC, avviato nel 2008, dovrebbe concludersi al termine del 2010. L'obiettivo dell'iniziativa è progettare e dimostrare la realizzabilità e i vantaggi dei circuiti logici il cui elemento di base è costituito da un'unica molecola (o insiemi di atomi e molecole) che agisce come circuito logico. Questi sistemi si distinguono dai sistemi in cui le molecole svolgono il ruolo di interruttori.Oltre all'Università di Liegi e all'Università ebraica di Gerusalemme, sono partner del progetto MOLOC: l'Istituto di ricerca sullo stato solido (IFF) presso il Forschungszentrum Jülich, l'Istituto Max Planck per l'ottica quantistica, il dipartimento di chimica dell'Università Heinrich-Heine di Düsseldorf, l'Istituto di ottica applicata della Technische Universität Darmstadt (tutti in Germania) e l'Istituto Kavli per le nanoscienze del Politecnico di Delft (Paesi Bassi).

Craig Venter e il "Batterio artificiale": una sintesi chimica per i "DNA-copia" del futuro.

2010-05-29T12:56:00.000-07:00

Breve nota introduttiva:

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Una delle più grandi rivoluzioni nel mondo della microbiologia, è sicuramente avvenuta nel lontano 1986 con la scoperta della PCR (Polymerase Chain Reaction;ovvero:reazione a catena della polimerasi), da parte dell’ormai famoso biochimico americano (premio Nobel nel 1993) Kary Mullis. Ora sembrerebbe che un altro grande passo avanti sia stato fatto, nel campo della biologia molecolare; questa volta a nome di Craig Venter, il biologo statunitense, noto per aver sfidato il Progetto Genoma Umano nella corsa al sequenziamento del genoma. In questo breve articolo (firmato dai microbiologi Giovanna Riccardi e Marco Gobbetti), viene presentata una piccola analisi sull’esperimento di Craig Venter (et al.), in cui si evidenziano gli aspetti positivi, ma anche negativi, che tali idee/scoperte a volte celano attraverso i complessi (e molti ancora ignoti) meccanismi che la vita ha dovuto adotarre e modificare nel corso di milioni di anni, per garantire la sopravvivenza di ogni specie vivente (dai micro-organismi fino agli animali veri e propri). Se è vero quindi che la forza di ogni specie, sta principalmente nella sua variabilità genetica, forse è giunto davvero il tempo in cui l’uomo si renda conto che ogni volta che modifichiamo artificialmente determinati parametri che la natura ha definito nel corso di milioni di anni di evoluzione,dobbiamo anche mettere in conto che la logica binaria, nel mondo reale, funziona solo fino ad un certo punto: casualità e caos, hanno sempre la precedenza (e questo nel mondo macroscopico lo notiamo ovunque, senza dover necessariamente andare a scomodare Heisenberg e il Principio di Indeterminazione).
Fausto Intilla

Articolo di Giovanna Riccardi e Marco Gobbetti:

Il batterio “artificiale”: la parola ai microbiologi.
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Giovedì 20 maggio 2010 il Team coordinato da Craig Venter ha pubblicato sull’autorevole rivista scientifica Science l’articolo “Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome” (“Creazione di una cellula batterica controllata da un genoma sintetizzato chimicamente”) che ha immediatamente innescato un acceso dibattito non solo all’interno della Comunità Scientifica. I “media”, sempre in cerca di notizie sensazionali, hanno già scritto fiumi di parole su quello che secondo loro è il contenuto essenziale della ricerca: la creazione della vita artificiale. Tuttavia, scorrendo i vari articoli, emergono considerazioni non sempre chiare ed interpretazioni talvolta forzate o contraddittorie, che non contribuiscono a chiarire l’importante messaggio di innovazione scientifica contenuto nella scoperta dei ricercatori.
Come scienziati specializzati nella conoscenza delle cellule dei microrganismi, oggetto della ricerca del gruppo di Venter, proponiamo la nostra analisi al riguardo.
Cosa ha fatto veramente C. Venter? Esattamente quanto dice il titolo del suo articolo, in cui ovviamente il termine “creazione” è usato nel senso più esteso di “invenzione ed esecuzione di un’opera”. Infatti:
1) Il gruppo di Venter ha sintetizzato chimicamente e messo insieme pezzo dopo pezzo l’intero genoma di un batterio (Mycoplasma mycoides, parassita polmonare di alcuni ruminanti) per poi introdurlo nella cellula di un batterio di una specie simile (Mycoplasma capricolum), cellula che era stata privata del suo corredo genetico originario. E’ importante rilevare che la cellula ricevente è di origine naturale e solo il genoma, che costituisce soltanto una piccola ma importantissima parte della cellula è stato sintetizzato inizialmente per via chimica.
2) Gli scienziati hanno (ri)costruito il genoma “artificiale” copiando il genoma di un batterio vivente già noto. Deve essere sottolineato, che l’informazione contenuta nel DNA degli organismi viventi è il risultato di miliardi di anni di evoluzione biologica. Lo stato della tecnica e della conoscenza non consente di inventare “ex novo” un intero genoma per la costruzione di un organismo completamente sintetico. Leggere un testo e copiarlo è tutt’altra cosa che averlo capito e interpretato; ancora adesso il funzionamento, anche di un organismo semplice come un batterio, è ben lontano dall’essere compreso nel suo complesso e ancor più lontano dal poter essere re-inventato.
La novità rilevante di questa ricerca è la capacità di sintetizzare chimicamente l’intero genoma di un batterio, il Mycoplasma mycoides, in una struttura idonea per essere introdotta e funzionare in un altro batterio simile al primo, il Mycoplasma capricolum che, privo del suo DNA originario, acquisisce replicazione autonoma e proprietà biologiche dell’organismo donatore.
3) Per mettere insieme i diversi pezzi di DNA sintetizzati chimicamente e ottenere una quantità di genoma sintetico sufficiente per le manipolazioni genetiche, i ricercatori hanno usato un altro microrganismo, il lievito di birra (Saccharomyces cerevisae), come fabbrica cellulare.
4) Per funzionare, il DNA ha bisogno di una macchina molto complicata, la cellula; questa macchina è costruita in base alle istruzioni impartite dal DNA stesso. Per il momento Venter e i suoi sono riusciti a ”copiare” in laboratorio il DNA di un microrganismo, ma è come se avessero impiegato una “macchina usata” per farlo funzionare (ovvero un altro microrganismo privato del suo DNA naturale).

Questo risultato quindi, al di là del clamore mediatico che ha portato a interpretazioni anche fantasiose sulle reali conseguenze degli esperimenti fatti, costituisce un traguardo importante nell’ambito della Microbiologia, dell’Ingegneria Genetica e delle Biotecnologie e mette a disposizione una nuova opportunità per trarre informazioni sulla “vita”, pur essendo ben altra cosa che la “creazione della vita”, fosse anche solo di una piccola cellula batterica.
Il ruolo del genoma è fondamentale in quanto contiene l’informazione genetica e controlla non solo la struttura ma anche le varie funzioni metaboliche della cellula. Abbiamo ora a disposizione una nuova opportunità per comprendere meglio come sono fatte e come funzionano le cellule, non solo dei batteri ma anche le nostre, e per modificarle in modo più mirato. Tuttavia, questo lavoro non nasce dal nulla nei super-laboratori di C. Venter: è il frutto di decenni di ricerche sui microrganismi, spesso fatte con risorse modeste, molto spesso mosse dalla pura curiosità di capire questo mondo sterminato e affascinante in tantissimi laboratori di tutto il mondo. Jacques Monod diceva che “quel che vale per un batterio vale anche per un elefante”, con il vantaggio che i batteri si possono studiare più agevolmente degli elefanti. Infatti, la comunità dei microbiologi in senso lato è stata protagonista principale di numerose scoperte scientifiche biologiche che riguardano anche l’uomo.
Tutto questo evidenzia ancora una volta l’importanza dei microrganismi non soltanto come oggetti di indagine per comprenderne il funzionamento, la fisiologia ed i meccanismi di interazione con altri organismi. Infatti, lo studio dei microrganismi come sistemi modello è stato determinante per lo sviluppo di numerose e fondamentali conoscenze biologiche.
Il lavoro pubblicato da C. Venter e collaboratori offre la possibilità di esplorare le potenzialità della sintesi di DNA in vitro per la realizzazione di sistemi microbici specializzati in funzioni con ampie applicazioni pratiche, quali la produzione di farmaci e altre sostanze di uso comune, la detossificazione di ambienti contaminati, la produzione di bioenergia, la produzione di vaccini e così via.
Non a caso nel XIX secolo Louis Pasteur, il fondatore della Microbiologia moderna, diceva: “Signori, spetterà ai microbi l’ultima parola”.
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Pavia, 26 Maggio 2010
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Giovanna Riccardi
Presidente della Società Italiana di Microbiologia
Generale e Biotecnologie Microbiche (SIMGBM)
http://www.simgbm.it/
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Marco Gobbetti
Presidente della Società Italiana di Microbiologia
Agraria, Alimentare ed Ambientale (SIMTREA)http://www.simtrea.org/

Scarica l'articolo in formato PDF:

http://www.slideshare.net/Intilla/batterio-artificiale

In America si cerca una soluzione al problema delle scorie nucleari. Forse l'Università di Austin l'ha trovata.

2010-05-15T01:14:00.000-07:00

Fonte: Casa & Clima

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Un gruppo di fisici americani dell’Institute for Fusion Studies dell’Università di Austin, Texas, ha annunciato di conoscere il modo per sfruttare la fusione nucleare al fine di distruggere le scorie nucleari prodotte dalla fissione. Ciò potrebbe essere il modo per rilanciare l'immagine dell'energia nucleare che molti suoi oppositori ritengono un problema proprio a causa dell'impossibilità di smaltirne le scorie.

Fissione e fusione:

Per fare chiarezza è meglio precisare che la fissione consiste nello spezzare, per mezzo di neutroni, i nuclei di elementi pesanti come l’Uranio, e utilizzare l’energia liberata. Su questo processo si basano le attuali centrali nucleari. Nella fusione nucleare, invece, l’energia si libera in seguito al compattamento di nuclei di atomi leggeri come l’idrogeno e il deuterio. Ad oggi l'uomo non è ancora riuscito a rendere funzionante una centrale a fusione.

Bombardare le scorie:

I fisici americani si dichiarano in grado di realizzare una sorgente di neutroni chiamata “Compact Fusion Neutron Source” (CFNS), grande all'incirca come una stanza e costituita da una “ciambella” magnetica contenente deuterio a 100 milioni di gradi Celsius. Le parti non riciclabili delle scorie prodotte dai reattori americani tradizionali (circa il 75%) che si calcola abbiano una vita media di qualche centinaia di migliaia di anni, verrebbero bombardate con neutroni dai nuovi reattori ibridi fissione-fusione CNFS, il quale le renderebbe inoffensive al 99%, oltre a produrre energia.

Soluzione realistica?

Un CNFS può smaltire le scorie di 15 reattori convenzionali. Così il problema dei depositi geologici potrebbe essere risolto, (a proposito, in Italia si parla tanto di ritorno al nucleare ma mai di come stoccare in modo sicuro le scorie delle centrali dismesse) anche se qualcuno è ancora scettico, come Giancarlo Aquilanti, capo della task force nucleare di Enel: “Si tratta sicuramente di un progetto serio ma anche complicato. E non è detto che sia l’alternativa più economica e vicina nel tempo per sbarazzarsi delle scorie nucleari di alta attività. Personalmente penso che possa risultare più promettente bruciarle nei reattori ad alta velocità di quarta generazione che vedranno la luce fra il 2025 e il 2040”.

Scoperto un nuovo gruppo di particelle extraterrestri, nella neve antartica.

2010-05-14T13:51:00.000-07:00

Fonte: Cordis.europa.eu

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Un'équipe di ricercatori finanziata dall'Unione europea ha fatto una scoperta unica al mondo: ha infatti rinvenuto un nuovo gruppo di particelle extraterrestri nella regione centrale dell'Antartide. Il lavoro è in realtà il risultato del progetto ORIGINS ("Elucidating the origins of Solar System(s): anatomy of primitive meteorites"), che ha ricevuto 2,6 milioni di euro in riferimento al programma Marie Curie del Sesto programma quadro (6° PQ) dell'Unione europea. L'obiettivo del progetto è consolidare le conoscenze delle origini del nostro sistema planetario e di quelli exoplanetari. I risultati di questo recente studio sono stati pubblicati sulla rivista Science. A scoprire i micrometeoriti nella neve sono stati i ricercatori del Centre de spectrométrie nucléaire et de spectrométrie de masse (CSNSM) in Francia, che fa parte dell'Istituto nazionale di fisica nucleare e delle particelle (a sua volta appartenente al Centro nazionale francese della ricerca scientifica, CNRS). Utilizzando il microscopio elettronico a trasmissione (TEC), il team del CSNSM ha scoperto che i micrometeoriti rinvenuti, dallo straordinario stato di conservazione, sono composti da materia organica contenente piccoli assemblaggi di materiali provenienti dalle più fredde e remote regioni del sistema solare. I ricercatori, che beneficiano del supporto logistico dell'Istituto polare Paul-Émile Victor (IPEV, Francia) e del Programma Nazionale Ricerche in Antartide (PRNA, Italia), hanno scoperto queste particelle negli strati di neve più pulita posti a circa a quattro metri di profondità. Le ricerche sono state effettuate in prossimità della base scientifica italo-francese Concordia, che si trova nel Dome C della regione centrale del continente antartico. Secondo gli scienziati, questi micrometeoriti (che misurano appena 0,1 mm) sarebbero unici al mondo. Nessun laboratorio, infatti, sarebbe in possesso di materiale analogo: i due granuli di polvere si sono rivelati particolarmente ricchi di carbonio (contengono una percentuale di materiale carbonico compresa tra il 50 e l'80%). I risultati di questa ricerca, che ha sollevato grande interesse, hanno consentito di avviare ulteriori studi che vedono il coinvolgimento del CSNSM, dell'Università di Lille 1, dell'Ecole Normale Supérieure di Parigi e del Museo di storia naturale francese. Il team del CSNSM ha utilizzato un sofistico strumento (denominato ion microprobe) per dimostrare che la composizione isotopica dell'idrogeno dei meteoriti analizzati presenta un rapporto deuterio/idrogeno particolarmente elevato. "Si suppone che la polvere interplanetaria primitiva contenga i componenti del più antico sistema solare, ivi inclusi minerali e materia organica", si legge nello studio. "Nelle nevi dell'Antartide centrale abbiamo rinvenuto micrometeoriti che contengono una quantità esorbitante di materiale carbonico e sono caratterizzati da una quantità estremamente elevata di deuterio (superiore di 10-30 volte rispetto ai valori terrestri) delle dimensioni di centinaia di micrometri quadri". I risultati della ricerca dimostrano che le particelle provengono con molta probabilità dalle comete, che nel sistema solare rappresentano corpi celesti di dimensioni relativamente ridotte. I nuclei delle comete sono costituiti da ghiaccio, polvere e minuscole particelle di roccia. Durante il passaggio delle comete in vicinanza del sole, le temperature più elevate causano la sublimazione del ghiaccio che ne compone il nucleo. Questo causa l'immissione nello spazio interplanetario di una miscela di gas e di granuli cometari. Alcuni di questi ultimi possono attraversare l'orbita della Terra mentre si muovono verso il sole: i granuli cometari rivenuti in Antartide potrebbero essere arrivati sulla Terra in una circostanza analoga. Nell'articolo i ricercatori sottolineano che fino ad oggi solo la missione spaziale statunitense Stardust ha fornito ai ricercatori di tutto il mondo la possibilità di effettuare analisi mineralogiche e geochimiche dei grani cometari. Le particelle di polvere scoperte nei pressi della base Concordia sono analoghe ai campioni prelevati nell'ambito della missione Stardust. "Le masse delle particelle variano da pochi decimi di microgrammi a pochi microgrammi, superando di più di un ordine di magnitudo le masse dei frammenti di polvere della cometa 81P (altrimenti chiamata Wild 2) prelevati dalla missione Stardust", scrivono gli autori.
Per maggiori informazioni, visitare: Science: http://www.sciencemag.org/ Centre de spectrométrie nucléaire et de spectrométrie de masse (CSNSM): http://www.csnsm.in2p3.fr/
ARTICOLI CORRELATI: 30631, 32034
Categoria: Risultati dei progettiFonte: Science; CSNSMDocumenti di Riferimento: Duprat, J., et al. (2010) Extreme deuterium excesses in ultracarbonaceous micrometeorites from central Antarctic snow. Science, 328, 742-745. DOI: 10.1126/science1184832.Acronimi dei Programmi: MS-FR C, MS-I C, FP6-MOBILITY, FP6-STRUCTURING, FRAMEWORK 6C-->Codici di Classificazione per Materia: Metodi di misurazione; Scienze della Terra; Ricerca scientifica; Coordinamento, cooperazione
RCN: 32093

Inquinamento provocato da industrie, traffico e produzione elettrica, causano infarti e ictus.

2010-05-11T05:31:00.000-07:00

Fonte: it.reuters.com

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WASHINGTON (Reuters) - Uno studio diffuso dall'American Heart Association dice che le prove che l'inquinamento provocato da industrie, traffico e produzione elettrica causano infarti e ictus sono più forti che mai.
E le polveri sottili prodotto dalla combustione di carburanti fossili come benzina, carbone e petrolio sono in tutta evidenza le prime responsabili.
"Il particolato appare aumentare direttamente il rischio provocando eventi in individui sensibili in ore o giorni di aumentato livello d'esposizione, anche tra coloro che altrimenti sarebbero stati in salute per anni", ha detto ieri il dottor Robert Brook dell'Università del Michigan, che ha guidato il gruppo autore del rapporto.
La revisione condotta su sei anni di ricerche mediche indica anche una forte prova sul ruolo dell'inquinamento nell'intasamento delle arterie, e una "piccola ma consistente" associazione tra esposizione a breve termine all'inquinamento atmosferico e morte prematura.
"Il primo messaggio per questi gruppi a rischio elevato è che devono agire per controllare i loro fattori tradizionali di rischio modificabili: pressione sanguigna, colesterolo, diabete, fumo", ha detto Brook.
L'American Heart Association dice che il particolato agisce in molti modi, anche provocando infiammazioni: "E' possibile che certe particelle molto piccole, o elementi chimici che viaggiano insieme a esse, possano raggiungere la circolazione e causare un danno diretto", ha detto Brook.
"Queste risposte possono comprendere coagulazione del sangue e trombosi, funzionamento vascolare e circolazione sanguigna danneggiati, pressione alta, e possono anche danneggiare l'attività elettrica cardiaca che a sua volta può provocare infarti, ictus e anche la morte".
L'associazione raccomanda che gli anziani o chiunque soffra di disturbi cardiaci, pressione alta, colesterolo alto o diabete presti attenzione all'inquinamento atmosferico e agli avvisi sulla qualità dell'aria.

Gli ingegneri della Touch Bionics (GB), hanno sviluppato un nuovo modello di mano artificiale (con video).

2010-05-10T12:29:00.000-07:00

Fonte: Punto Informatico

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Roma - Dopo aver svolto un ruolo pionieristico nel campo delle protesi tecnologiche, gli ingegneri di Touch Bionics che nel 2007 avevano messo in commercio i-Limb, una mano artificiale tecnicamente simile all'originale "umano", sveleranno durante l'ISPO World Congress di Lipsia, in Germania, una versione migliorata dello stesso apparato che poi verrà messo in vendita dal prossimo giugno.Si chiamerà i-Limb Pulse e a differenza del primo modello utilizza una tecnologia brevettata da Touch Bionics che consente di controllare meglio la forza dell'arto a seconda dell'oggetto da maneggiare e dell'azione da compiere. Inoltre la struttura completamente in alluminio dovrebbe permettere di sollevare carichi fino a 90 kg, rendendola attualmente la protesi più resistente sul mercato.

Per la realizzazione del modello Pulse i tecnici di Touch Bionics si sono affidati al feedback dei soggetti che in questi anni hanno utilizzato i-Limb, anche se per il momento sembra che le protesi saranno complementari, almeno per il momento. Sarà dunque l'utente, in accordo con un medico, a scegliere quale delle due farsi impiantare: "In questi tre anni abbiamo potuto raccogliere una grande quantità di informazioni che - ha spiegato il CEO di Touch Bionics, Stuart Mead - hanno contribuito in maniera fondamentale allo sviluppo di i-Limb Pulse". Le analisi hanno dimostrato che gli utilizzatori preferiscono una protesi il più possibile somigliante a una mano umana, per cui i tecnici di Touch Bionics hanno preparato due modelli di dimensioni diverse per assecondare questo bisogno. Fondamentale inoltre per il funzionamento di i-Limb Pulse è il software interno BioSim che sfrutta la connettività Bluetooth per permettere all'utente di impostare, attraverso il programma per computer MyBioSim, i movimenti da far compiere all'arto a seconda dell'azione che intende effettuare.

Giorgio Pontico

DARPA, Progetto "Repair": impianti cerebrali utili a riparare malfunzionamenti e menomazioni della materia grigia.

2010-05-10T12:16:00.000-07:00

Fonte: Punto Informatico

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Roma - La fusione permanente tra uomo e macchina è sempre più vicina, e se transumanesimo ha da essere si dovrà necessariamente metter mano al cervello e alle sue complicate interconnessioni sinaptiche. Al DARPA, il braccio hi-tech del Pentagono votato alle sperimentazioni estreme, stanno appunto pensando a trasformare in realtà i racconti cyber-punk di William Gibson con il progetto REPAIR.Il problema principale da risolvere, spiega il professore associato Krishna Shenoy della Stanford University coinvolto nel progetto, è la sostanziale impotenza davanti cui si trova oggi la comunità medica quando si tratta di porre rimedio a ferite, menomazioni e malfunzionamenti della materia cerebrale che custodisce la vita di un individuo.L'obiettivo di REPAIR è appunto quello di "comprendere - e poi essere in grado di modificare - il comportamento del cervello in risposta a un trauma". DARPA finanzierà REPAIR e le quattro istituzioni coinvolte con una somma iniziale di 14,9 milioni di dollari in due anni, impegnando 10 team di ricerca dotati di competenze che vanno dalle neuroscienze alla psichiatria, dalla neuroplastica ai semiconduttori elettronici.

Massiccio il compito che attende i ricercatori, i quali non solo dovranno capire in dettaglio come funzionano le interconnessioni tra i neuroni delle varie parti funzionali del cervello - prima animale e infine umano - ma anche e soprattutto come utilizzare le possibilità offerte dall'optogenetica (la precisa stimolazione esterna dei singoli neuroni dell'encefalo) per "leggere un segnale dalla regione A, bypassare l'area B danneggiata e portare quel segnale a C".Nella più ottimistica delle ipotesi, i ricercatori promettono di realizzare impianti cerebrali funzionanti (fibre ottiche, microchip e chissà cos'altro) da testare in laboratorio sugli animali da qui a quattro anni. E se al DARPA giustificano i fondi impegnati per REPAIR con la possibilità di curare i traumi cerebrali dei veterani dell'Iraq o Afghanistan (il 10-20 per cento delle truppe che tornano negli States), un eventuale successo del progetto porterebbe indubbi benefici anche ai quasi 2 milioni di americani (e non solo) che cadono vittima ogni anno di infortuni. Le questioni filosofiche sulla "disumanizzazione" degli impianti cerebrali, infine, sono tutt'altra storia.

Alfonso Maruccia

Nel cervello dei maschi lo spazio dedicato all'impulso sessuale è due volte e mezzo maggiore rispetto a quello delle donne.

2010-05-10T11:59:00.000-07:00

Fonte: Cremonaonline.it

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Nel cervello dei maschi lo spazio dedicato all'impulso sessuale è due volte e mezzo maggiore rispetto a quello delle donne (che lo hanno sempre sospettato). Sono gli ormoni rilasciati dal suo cervello a farlo cadere in un sonno profondo dopo il sesso. Gli adolescenti hanno il cervello così pieno di testosterone da percepire i volti altrui più aggressivi di quanto sono in realtà (ecco perchè ce l'hanno con il mondo). È un tema che intriga, da diversi anni. Le differenze tra cervello maschile e quello femminile. Altrettanto fa la psichiatra dell'Università della California Louann Brizendine che e che, dopo aver stupito il mondo con il successo del 'Il cervello delle donnè, torna all'attacco con 'Il cervello dei maschì. Con molti esempi concreti Brizendine svela finalmente i segreti dell'organo maschile più incompreso. La neuroscienza ha scoperto per esempio che gli uomini usano circuiti cerebrali alternativi rispetto alle donne per elaborare informazioni connesse a difficoltà emotive: ecco perchè, davanti alle lacrime di lei, la mente di lui attiverà il processo «soluzione del problema» e non quello «comprensione e consolazione» e cominceranno a «volare le stoviglie». Nel cervello maschile «l'impulso sessuale occupa uno spazio, nell'ipotalamo, che è ben due volte e mezzo più grande di quello occupato nel cervello di lei - scrive la psichiatra; e i pensieri sessuali guizzano nel cervello maschile notte e giorno, in particolare nella corteccia visiva, tenendolo sempre pronto a cogliere un'occasione sessuale che gli si presenti. Le donne non sempre si rendono conto che l»organo maschilè ha una mente sua propria«. Ma il cervello maschile non resta immutato dall'infanzia alla vecchiaia: inondato di testosterone dell'adolescente è molto diverso appunto da quello di un neopappà, addolcito da un'incursione di ormoni femminili, ma anche da quello di un innamorato o di un pensionato. Insomma l'amore, il sesso, il tradimento, la paternità: non sono solo il carattere e le circostanze sociali ma anche e soprattutto i geni e gli ormoni a determinare cosa succede nell'universo complesso e affascinante che è il cervello maschile. Brizendine suggerisce ad esempio alle future spose del maschio individuato di informarsi sulle abitudini sessuali del futuro suocero. È molto probabile, sostiene la psichiatra, che il vostro compagno segua il medesimo atteggiamento da playboy del padre. Ma non per emulazione, bensì per ragioni strettamente neurobiologiche. La colpa è dei recettori della vasopressina. Studi condotti dai neurobiologi dimostrerebbero che la tendenza alla monogamia dipende dai recettori della vasopressina (ormone rilasciato dall'ipotalamo implicato con l'attaccamento, e anche definito, con l'ossitocina, 'ormoni dell'amore') presenti nel cervello.

Louann Brizendine 'Il cervello dei maschi', ed. Rizzoli, pp. 336, euro 18

Gli animali possono vivere senza ossigeno? Secondo una nuova ricerca europea ci riescono.

2010-05-10T11:38:00.001-07:00

Fonte: MolecularLab.it

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Recuperati animali in pieno ciclo vitale in un sedimento ipersalino profondo 3,5 Km senza ossigeno.

Gli animali possono vivere senza ossigeno? Secondo una nuova ricerca europea ci riescono. Alcuni scienziati hanno recentemente scoperto i primi organismi pluricellulari del nostro pianeta in grado di sopravvivere e riprodursi in un ambiente completamente privo di ossigeno. Presentati sulla rivista BioMed Central (BMC) Biology, i risultati fanno parte dei progetti HERMES e HERMIONE, finanziati dall'UE con 15,56 milioni di euro e 8 milioni di euro nell'ambito del sesto e settimo programma quadro (6° e 7° PQ) rispettivamente.Le creature, che si trovano nelle profondità marine del Mediterraneo, sopravvivono in un ambiente privo di ossigeno, ma ricco di solfuri tossici. Gli scienziati hanno detto che gli organismi pluricellulari, che appartengono al gruppo dei Loriciferi, non solo sono vivi, ma anche metabolicamente attivi e perfino in grado di riprodursi.Il team ha scoperto gli organismi nel corso di tre spedizioni oceanografiche effettuate su un periodo di 10 anni. I ricercatori stavano cercando fauna vivente nel sedimento del bacino dell'Atalante nel Mediterraneo orientale, a circa 200 chilometri al largo della costa occidentale dell'isola greca di Creta. Questo bacino ipersalino d'altura, che è profondo circa 3,5 km, è per la maggior parte completamente anossico (assenza o grave carenza di ossigeno)."Si pensava che questi ambienti estremi fossero abitati esclusivamente da virus, batteri e archei (ovvero microrganismi unicellulari)", ha spiegato l'autore principale, il professor Roberto Danovaro, direttore del Dipartimento di scienze marine presso l'Università Politecnica delle Marche ad Ancona."I corpi di animali multicellulari erano già in passato stati scoperti, ma si pensava fossero affondati fin lì dalle acque ossigenate che si trovano più in alto. I nostri risultati indicano che gli animali da noi recuperati erano vivi. Alcuni, infatti, contenevano anche delle uova".Utilizzando la microscopia elettronica, i ricercatori hanno scoperto che queste minuscole creature possiedono organuli simili agli idrogenosomi, che si trovano in organismi unicellulari che vivono in ambienti anaerobi.Commentando i risultati di questo studio rivoluzionario, la professoressa Lisa Levin della Scripps Institution of Oceanography, negli Stati Uniti, ha detto: "Le scoperte di Danovaro e dei suoi colleghi offrono l'allettante promessa di vita metazoica in altri ambienti anossici, ad esempio nell'oceano subsuperficiale al di sotto dei camini idrotermali o delle zone di subduzione o in altri bacini anossici".Da parte loro, i dottori Marek Mentel e William Martin, rispettivamente dell'Università Comenius in Slovacchia e dell'Università di Dusseldorf in Germania, hanno osservato: "La scoperta di forme di vita metazoica in un ambiente permanentemente anossico e solfurico fornisce un'idea di come in passato potrebbe essere stata buona parte dell'ecologia terrestre nell'Oceano Canfield [un oceano solfurico, parzialmente ossico esistito tra il periodo Acheano ed Ediacarano], prima dell'ascesa dei livelli di ossigeno nelle profondità marine e della comparsa dei primi animali di grandi dimensioni nella documentazione fossile circa 550-600 milioni di anni fa".Coordinato dal britannico National Oceanography Centre Southampton, HERMES ("Hotspot ecosystem research on the margins of European seas") aveva come obiettivo la previsione dei cambiamenti della biodiversità in relazione ai cambiamenti ambientali, naturali e artificiali, per creare il primo sistema di informazione geografica paneuropeo completo. Il consorzio HERMES comprende 50 partner tra cui 9 piccole e medie imprese (PMI) con sede in 17 paesi europei, tra cui Belgio, Germania, Grecia, Italia, Norvegia, Romania, Russia e Ucraina. HERMES è durato dal 2005 al 2009.HERMIONE ("Hotspot ecosystem research and man's impact on European seas"), il successore del progetto HERMES, cerca di allargare le nostre conoscenze del funzionamento degli ecosistemi delle acque profonde e il loro contributo alla produzione di beni e servizi. HERMIONE, che è stato lanciato nel 2009 e si concluderà nel 2012, è coordinato dal Natural Environment Research Council (NERC) nel Regno Unito e riunisce 38 partner da tutta Europa.

Articolo:

The first metazoa living in permanently anoxic conditions

Roberto Danovaro, Antonio Dell'Anno, Antonio Pusceddu, Cristina Gambi, Iben Heiner and Reinhardt Møbjerg Kristensen

BMC Biology 2010, 8:30doi:10.1186/1741-7007-8-30

Verso un vaccino contro l'aterosclerosi.

2010-05-10T11:08:00.000-07:00

Fonte: Le Scienze

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Mira a bloccare il recettore che consente alle cellule T di riconoscere e reagire, come è stato appena scoperto, alle normali particelle di LDL, prima della loro ossidazione.

I linfociti T del sistema immunitario possono attaccare il colesterolo "cattivo", quello LDL, e scatenare una risposta infiammatoria che porta all'aterosclerosi. Il riconoscimento di questo meccanismo ha permesso - come viene illustrato in un articolo pubblicato sul Journal of Experimental Medicine - ai ricercatori del Karolinska Institutet di Stoccolma di mettere a punto un vaccino contro il recettore linfocitario che permette il riconoscimento dell'LDL che ha dimostrato di inibire lo sviluppo dell'aterosclerosi negli animali di laboratorio su cui è stato testato. Finora si riteneva che l'infiammazione dei vasi arteriosi si scatenasse quando le cellule T reagiscono alle particelle di LDL ossidato situate nella placca aterosclerotica. I ricercatori del Karolinska Institutet hanno però scoperto qualcosa di diverso, e cioè che le cellule T sono in grado di reagire a componenti delle normali particelle di LDL, e che non lo riconoscono più come tale una volta che è ossidato. "Poiché la reazione al colesterolo LDL può essere dannosa, le cellule T sono normalmente tenute bloccate da segnali inibitori", dice Göran K Hansson, che ha diretto lo studio. "I meccanismi di controllo dell'organismo funzionano bene finché l'LDL si trova nel sangue, nel fegato o nei linfonodi. Ma quando si accumula nelle pareti delle arterie questa inibizione non è più sufficiente, le cellule T vengono attivate e si arriva all'infiammazione." La vaccinazione contro il recettore che i linfociti T utilizzano per riconoscere il colesterolo LDL è stata testata con successo su animali di laboratorio dimostrando di poter bloccare la reazione immunitaria e ridurre del 60-70 per cento la malattia. Ora i ricercatori stanno cercando di metterne a punto una versione che possa essere di aiuto per chi è a elevato rischio di infarto del miocardio e ictus.Secondo i ricercatori i loro risultati spiegano perché nei grandi studi clinici gli antiossidanti appaiono inefficaci contro le patologie cardiovascolari. "Se si assumono antiossidanti, si previene semplicemente l'ossidazione dell'LDL. Ma resta la sua capacità di attivare le cellule T; pertanto l'infiammazione vascolare può comunque aumentare. Di fatto si possono ottenere risultati opposti a quelli sperati", ha osservato Hansson. (gg)

SANITA': ESPERTI, PRONTA 'INVASIONE' NANOTECNOLOGIE IN OSPEDALE.

2010-05-10T08:48:00.001-07:00

Fonte: AGI News

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(AGI) - Roma, 6 mag. - Le nanoparticelle saranno sparse ovunque negli ospedali, dalla sala d'aspetto al reparto fino alla sala operatoria. Infatti le nanotecnologie entreranno nelle strutture sanitarie non piu' solo dal punto di vista delle cure mediche avanzate, ma anche dal punto di vista edilizio. I prodotti che si stanno sviluppando hanno molteplici possibilita' di applicazione nelle strutture edilizie e in particolare in quelle per la salute: involucri, filtri di impianti di aerazione, pavimenti interni o esterni, elementi di arredo. Grazie alle nanoparticelle questi elementi avranno capacita' anti-inquinanti, cioe' saranno "mangiatori di smog", antibatteriche e autopulenti. I materiali fotocatalitici nella pavimentazione esterna degli ospedali possono diventare coautori della fase di prevenzione delle strutture per la salute: eliminare emissioni nocive per fare in modo che tutti i cittadini respirino aria piu' pulita. E' il parere di Pier Luigi Maffei, Professore Ordinario di Architettura Tecnica, del Dipartimento di Ingegneria Civile dell'Universita' di Pisa, Elisa Massano, Dottorando di ricerca in Scienze e Tecniche dell'Ingegneria Civile, nello stesso ateneo, e Massimo Calamai, dell'Ospedale Pediatrico Meyer di Firenze, espresso in occasione della V Conferenza Europea dell'Ospedale promossa dal Centro Nazionale per l'Edilizia e la Tecnica Ospedaliera (CNETO) e dall'Universita' Cattolica di Roma che si svolge dal 6 all'8 maggio presso il Centro Congressi Europa dell'Ateneo del Sacro Cuore. La ricerca scientifica su domotica e nanotecnologie e' in stato avanzato ed e' iniziata una significativa fase collaborativa con l'Ospedale Pediatrico Meyer di Firenze, struttura aperta a continue innovazioni. Applicazioni possibili sono in ordine all'aumento del grado di fruibilita' degli ambienti e a creare occasioni ludiche e formative anche in rapporto alla gestione dell'energia con apporto di tecnologie innovative studiate con l'ufficio tecnico dell'Ospedale Meyer, volte essenzialmente al bambino, al fine di guidarlo verso una gestione intelligente dell'energia, favorendo cosi' occasioni di distrazione. Applicazioni di nanotecnologia nel mondo edilizio vanno dagli interventi di restauro e ristrutturazione a quelli di nuova realizzazione. Esempi di notevole importanza in Italia sono quelli della Reggia Venaria a Torino, dove per il progetto di restauro - Nanomat (Nanotecnologie applicate ai rivestimenti innovativi - funzionali e decorativi - e ai materiali compositi polimerici e magnetici) sono stati utilizzati sorgenti laser dedicate al trattamento e alla pulizia delle superfici per rimuovere, anche parzialmente, gli effetti di degrado dovuto all'invecchiamento dei materiali e alla contaminazione degli agenti esterni. Tra le applicazioni in nuove opere, da segnalare la Chiesa Dives Misericordia in Roma, che ha l'involucro delle vele con presenza di particelle di fotocatalizzatori, atte ad assicurare che la superficie di cemento, sotto l'effetto della luce, si autopulisca eliminando depositi organici. La domotica puo' a sua volta innovare in vario modo l'architettura ospedaliera e la fruibilita' dei luoghi di cura: sensori domotici per calibrare la luce, per accenderla o spegnerla a seconda della presenza delle persone, per azionare sistemi di climatizzazione a seguito del rilevamento delle esigenze mutevoli nell'anno e nel giorno, per chiudere o aprire una tenda contro irraggiamento e surriscaldamento di alcune zone sono soluzioni auspicabili in grado di dare un grande apporto, specialmente nei casi in cui le persone non siano autosufficienti. A livello riabilitativo l'utente ha una interfaccia personale, che gli permette di agire con gli infermieri, di compiere azioni quali l'apertura di una finestra con una lieve pressione di un dito o con un comando vocale. Tali accorgimenti (introduzione di domotica o di sistemi fotocatalitici che riducano la manutenzione) permettono maggiori vantaggi in un ospedale a livello di costi nel tempo, aspetto non trascurabile visto che i costi di gestione di un nosocomio dopo tre anni raggiungono all'incirca le cifre della realizzazione (incidenza notevole e' data dal conto energetico, dato il funzionamento richiesto 24 ore su 24 per 365 giorni). Al momento e' la voce costo che frena la diffusione di queste innovazioni in ospedale. "Ma riteniamo - hanno concluso gli esperti - che il costo di produzione inizialmente sostenuto per l'applicazione di tali sistemi sara' ripagato nel tempo con minori costi gestionali-manutentivi". (AGI) .

Hawking crede nella possibilità di viaggiare nel tempo.

2010-05-10T08:42:00.000-07:00

Fonte: Nextme.it

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Viaggiare nel tempo ha appassionato da sempre grandi e piccoli. Dal mondo della finzione cinematografica a quello delle scienze e della cosmologia, chiunque si è interrogato sulla possibilità dell'esistenza di una "quarta dimensione", in grado di farci spostare non solo su un piano spaziale, ma anche su quello temporale. Nell'ambito di tali dibattiti, si inserisce lo studio del noto cosmologo Stephen Hawking, che ha teorizzato la propria idea del tempo come "dimensione", paragonabile a tutti gli effetti ai concetti legati allo spazio, come lunghezza, altezza e larghezza.
Continuando sulla scia della teoria della relatività di Einstein, Hawking è convinto che vicino alla velocità della luce, potrebbe esserci una sorta di dilatazione del tempo. E come Einstein, sostiene che ci sono luoghi dove il tempo si muove più velocemente e altri dove il tempo si muove più lentamente. Dipende se sono presenti "elementi" che trascina nello spazio, proprio come accade per le rocce che si trovano all'interno di in un fiume, mosse e trascinate dalla corrente.

La Terra stessa si trascina sullo spazio. Ciò significa che il tempo passa lento sulla Terra più di quanto non lo faccia nello spazio. In merito a ciò, Hawking ricorda che la rete satellitare Global Positioning System deve essere regolata nello spazio proprio a causa di questo "inconveniente".
E infine tornano i buchi neri. Da molti considerati come "corridoi" di accesso ad altre dimensioni, i buchi neri, per Hawking, possono essere la chiave per viaggiare nel tempo: "un buco nero ha un effetto drammatico per il tempo, rallentandolo molto più di ogni altra cosa nella galassia. Questo lo rende una macchina del tempo naturale". E ipotizza di viaggiare nei pressi di un buco nero su una navicella: "per il popolo coraggioso a bordo della navicella il tempo sarebbe rallentato, per ogni orbita di 16 minuti, avrebbero solo l'esperienza di otto minuti di tempo".
Questo e molto altro dalle parole di Hawking a Discovery News: "Scendendo al livello della più piccola delle scala, più piccola addirittura delle molecole e degli atomi più piccoli, si arriva a un luogo chiamato 'schiuma quantistica', al limite del conoscibile". E sarebbe proprio questo il luogo dove si viaggia nel tempo, all'interno di minuscole gallerie e scorciatoie attraverso lo spazio e il tempo".
Tali gallerie del tempo sono troppo piccole per le persone, ma Hawking ritiene che un giorno ciò potrebbe avvenire. Sogni o realtà?

Francesca Mancuso

"Unlimited Detail": una rivoluzione in tema di grafica 3D che potrebbe cambiare radicalmente il mondo dell’animazione.

2010-05-10T08:37:00.001-07:00

Fonte: Nextme.it

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Si chiama Bruce Dell, australiano, non proviene da alcun college tecnico e non lavora per una multinazionale produttrice di videogiochi: promette però una rivoluzione in tema di grafica 3D che potrebbe cambiare radicalmente il mondo dell’animazione. La nuova tecnologia di cui parla, e a cui dedica spiegazioni esaustive tramite il video sottostante, è da lui stesso denominata “Unlimited Detail” e non richiede alcun genere di potenziamento dell’hardware.
Si tratta infatti di una tecnologia software-based, capace di renderizzare di volta in volta soltanto i pixel necessari alla visualizzazione, all’infinito: un algoritmo di ricerca tridimensionale, qualcosa di molto simile al sistema di Google, o Yahoo.
Ecco come funziona: Unlimited Detail semplicemente abbandona la costruzione di base dell’animazione 3D, basata sull’utilizzo di poligoni più o meno grandi come “scheletro” degli oggetti visibili; per quanto questa tecnica sia ad oggi perfezionata, il dettaglio ne rivela i limiti geometrici, che mal si sposano con le forme tondeggianti o ricche di particolari.

Unlimited Detail costruisce le immagini grazie a piccole nuvole, una sorta di atomi in 3D. Questi punti colorati permettono una definizione dalla qualità eccellente, il che non è poi del tutto nuovo; si tratta però di una quantità di elementi enorme da processare, per un normale computer. I calcoli matematici per la renderizzazione del perimetro impiegherebbero molto tempo prima di delineare la figura in questione.
Il software che Dell propone, in sostanza, cerca in tempo reale soltanto le nuvole necessarie alla visualizzazione da una certa prospettiva, costruendo la scena momento per momento senza sprechi di tempo: sceglie in pratica gli atomi 3D secondo un sistema “search engine” anzichè “graphic engine”.
“Unlimited Detail è una scoperta che definirei “evoluzionaria” piuttosto che rivoluzionaria” ha dichiarato recentemente Dell, “perchè ci sono molti fattori in causa. Chiunque si occupi di creazione di software di grafica, come Adobe o Maya, dovrà cambiare radicalmente modo di lavorare”
“Si tratta ancora di un’idea”, ha specificato Jon Peddie, della Jon Peddie Research, “ma Bruce Dell è molto convincente e quest’idea risulta solida”.
Pochissime persone hanno finora avuto il privilegio di vedere il software all’opera, ma se ciò che Dell promette risultasse fattibile, il mondo dei videogiochi non sarà mai più lo stesso.
Del resto, come Dell stesso afferma nel video di presentazione, è soltanto con il senno di poi che comprendiamo quanto e come alcune tecniche dapprima considerate “arrivate al top”, siano invece di gran lunga ancora perfezionabili.

Grafene: E’ questo il cuore del futuro computer a base di grafite!

2010-05-10T08:26:00.000-07:00

Fonte: Loschermo.it

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La mina, quel bastoncino nero che si trova all’interno delle matite, è fatta di grafite. La grafite è un materiale a base di carbonio, piuttosto comune. Si estrae in giacimenti, tra i più noti quelli del Madagascar. Vi stupireste sapere che le nuove generazioni di computer potrebbero avere microchip alla grafite? Che la grafite potrebbe presto sostituire il silicio? Come è possibile? Il motivo è semplice. Basta guardare come funziona una matita. Si appoggia su un foglio di carta e si fa scorrere. Il risultato è una pista nerastra. Grafite sottilissima lasciata sul foglio. Sembra sorprendente ma da questa semplice osservazione nasce una delle più grandi rivoluzioni della nanoelettronica.
La grafite è un minerale lamellare. E’ costituito da una serie di tantissimi fogli di carbonio uno sopra l’altro come i fogli di un libro e distanziati di meno di un nanometro (un miliardesimo di metro). Ogni foglio sottile quanto un atomo è composto da atomi di carbonio disposti in una geometria a nido d’ape. Il foglio singolo si chiama grafene. E’ questo il cuore del futuro computer a base di grafite!
L’interesse verso il grafene è dovuto al fatto che la peculiare geometria a nido d’ape è all’origine di proprietà elettroniche uniche. Gli elettroni appartenenti agli atomi di carbonio sono costretti a muoversi nel piano definito dal foglio di grafene secondo percorsi a simmetria esagonale, fatto che li rende simili a particelle senza massa (come i fotoni) che viaggiano nel materiale con una velocità vicina a quella della luce. Se i singoli fogli di grafene potessero essere messi a contatto tra loro con elettrodi metallici diventerebbero un vero e proprio circuito integrato dalle eccezionali proprietà. Queste caratteristiche potrebbero rendere possibili una serie di applicazioni nel campo della nanolettronica e aprire la strada a studi fondamentali di meccanica quantistica in sistemi elettronici confinati in due dimensioni in cui gli elettroni risultano sensibili contemporaneamente a effetti quantistici e a quelli relativistici.
Bello (a parole). Ma il singolo foglio di grafene si trova impacchettato insieme a miliardi di altri fogli identici nella grafite. Come è possibile isolarlo e poi manipolarlo dato che il suo spessore è quello di un atomo? Per decine di anni il grafene è rimasto un sogno nel cassetto fino al 2004 quando un gruppo di ricercatori inglesi, coordinati dai fisici Andre Geim e Kostya Novoselov, trovò la soluzione aprendo nuove clamorose prospettive sia per la ricerca di base che per le possibili applicazioni. Grazie ad apparecchiature inimmaginabili e costose, si penserà, ed invece no. La soluzione venne trovata sul bancone di un supermercato!
Funziona più o meno così:
Al costo di due euro si compra del semplice nastro adesivo trasparente. Poi si prende un frammento di normalissima grafite e ci si attacca sopra un pezzo del nastro adesivo. Poi si tira via con decisione. Sul nastro rimangono dei residui di grafite. A questo punto si preme il nastro adesivo su un substrato (si usa di solito il biossido di silicio). Si rimuove il nastro che poi si butta via e si mette il substrato sotto un microscopio. Ecco fatto. Sul substrato si individuano delle regioni di dimensione di alcune decine di micron (un micron è un milionesimo di metro) che al microscopio ottico appaiono di un colore particolare. Sono i fogli purissimi e sottilissimi di grafene! A questo punto si possono depositare gli elettrodi metallici (seguendo procedimenti ben noti) su questi fogli così individuati e creare il circuito al grafene. Dal 2004 la ricerca su questo materiale è letteralmente esplosa. Sono migliaia gli articoli scientifici pubblicati ogni anno sulle proprietà del grafene e sulle possibili applicazioni. E nel mentre la ricerca di base avanza, le grandi industrie come l’IBM interessate alla applicazioni pratiche (per esempio transistor ad alta frequenza) iniziano ad investire su questo materiale.
Il grafene rappresenta quindi una delle prospettive più entusiasmanti nella ricerca di nuovi materiali e approcci per la nanoelettronica, ma anche per applicazioni in campi quali quello della sensoristica ambientale o della energia pulita. Per esempio è stato proposto in alcuni recenti lavori teorici che il grafene potrebbe essere impiegato come materiale capace di immagazzinare l’idrogeno grazie alla capacità degli atomi di carbonio disposti nel piano di legarsi con l’atomo di idrogeno nella direzione perpendicolare al piano. Questo fatto potrebbe essere sfruttato per realizzare dei contenitori di idrogeno sicuri e compatti per alimentare batterie dei cellulari o addirittura automobili.
Tuttavia la tecnica di fabbricazione del grafene basata sul nastro adesivo (chiamata tecnica della esfoliazione meccanica della grafite) non può considerarsi soddisfacente per un suo utilizzo nella realizzazione di dispositivi miniaturizzati per la nanoelettronica. Infatti, ad ogni tentativo di produzione e deposizione su un substrato del singolo strato di grafene si ottengono per lo più multistrati di grafene e solo in alcuni casi un singolo strato. In aggiunta non si controllano le estensioni laterali, né il punto preciso dove il grafene si deposita e altre caratteristiche quali la concentrazione degli elettroni. Tutto questo, ovviamente, rappresenta un limite allo sfruttamento delle proprietà del grafene su scala industriale. Un limite che crediamo verrà superato ben presto.

Un articolo di Vittorio Pellegrini

Somah, il cocktail chimico che conserva gli organi da trapiantare anche a temperatura ambiente.

2010-05-10T06:17:00.000-07:00

Fonte: Futuroprossimo.blogosfere.it

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Un gruppo di ricercatori della Harvard Medical School stanno sperimentando con successo (per ora sui suini) uno speciale cocktail chimico composto da 21 principi che riesce a preservare gli organi dal deterioramento senza la necessità di tenerli a basse temperature.
La maggior parte degli organi può sopravvivere fuori dalla sede corporea solo dalle 4 alle 8 ore prima di deteriorarsi definitivamente: questo rende difficoltosa la pratica dei trapianti.
Attraverso questa ricerca (che i ricercatori di Harvard chiamano "Somah") sarà possibile prolungare la vita dei nostri amabili "pezzi di ricambio" e rendere più semplici i trapianti.
Ecco un video:

CERN: Il Large Hadron Collider (LHC) e il mistero del rumore di fondo a 8'000 Hertz.

2010-05-09T09:26:00.000-07:00

Fonte: INFN

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Si sta cercando di capire che cosa provoca in LHC un fastidioso rumore di fondo che "inquina" il fascio delle particelle in corsa dentro l'acceleratore. Si tratta di una vibrazione a 8 KHertz osservabile in tutta la macchina ma la cui causa è, per ora, sconosciuta. Il fascio, insomma, vibra a questa frequenza mentre non dovrebbe farlo. I tecnici hanno tempo fino a domani sera, mercoledì, per scoprirlo. Verso le 19 di domani, infatti, finirà lo stop programmato da tempo, uno stop iniziato lunedì e utile per rivedere una serie di problemi tecnici, dalla criogenia a nuovi "gruppi di continuità" per evitare falsi allarmi. La vibrazione misteriosa potrebbe avere molte cause e ovviamente ci sono già alcune ipotesi di lavoro. Una di queste riguarda la possibilità che a provocare il rumore di fondo siano i cavi del nuovo sistema di protezione dai quench (cioè di sicurezza rispetto a un riscaldamento dei magneti che potrebbe portarli a una transizione violenta tra la superconduttività e la conduttività ordinaria).

Anton Zeilinger: Non località ...Misteri dell'interazione a distanza,teletrasporto e concetto di Informazione.

2010-05-09T05:17:00.000-07:00

Fonte: Asia.it
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Intervista ad Anton Zeilinger.

Il fisico viennese Anton Zeilinger parla del teletrasporto, dell'informazione costitutiva di un essere umano e della libertà in fisica.

Die Weltwoche: Prof. Zeilinger, i media la chiamano "Signor Trasbordo [Beam, orig.]". Lei personalmente sarebbe assolutamente contrario al concetto di trasbordo. Perché?

Anton Zeilinger: Perché dà un'impressione sbagliata del mio lavoro. Il "Trasbordo" ["Beaming", orig.] è presente solo nelle rappresentazioni cinematografiche della scienza, in cui è stato usato come un dispositivo per far soldi. In realtà, dover raggiungere tutti quei pianeti aumentava molto i costi di produzione. Il teletrasporto è conveniente: basta contare fino a tre e ti ritrovi da qualche altra parte. Ma c'è una grande differenza rispetto a ciò che stiamo facendo qui.

Cosa state facendo?

Stiamo trasferendo le proprietà delle particelle di luce ad una certa distanza dentro altre particelle di luce, senza ritardo temporale. La procedura è basata su un fenomeno che esiste solo nel mondo quantistico, conosciuto come "teletrasporto quantistico".

Suona eccitante quasi quanto "trasbordo" ["beaming", orig.].

Sì, ma ci sono due grandi differenze. Primo, noi trasferiamo proprietà, non materia. Secondo, finora abbiamo avuto il maggior successo con le particelle di luce e occasionalmente con atomi, non con oggetti di grandi dimensioni.

Nel 1997 il suo gruppo ha effettuato con successo il primo teletrasporto quantistico. Quale distanza può essere attraversata oggi con questa tecnica?

Lo scorso anno abbiamo trasportato particelle di luce per una distanza di 600 metri sotto il Danubio - questo è l'attuale record mondiale. Dico sempre che quando gli americani davvero inizieranno la loro missione per Marte, il viaggio di 280 giorni sarà mortalmente noioso per gli astronauti. Loro potrebbero essere interessati a prendere parte in alcuni esperimenti di teletrasporto lungo il tragitto e si incrementerebbe il record a centinaia di milioni di chilometri o più.

Lei ha detto che trasferite solo proprietà, non particelle. "Copiare" non sarebbe un'espressione più accurata rispetto a "Teletrasportare"?

No. Primo, differisce dalla semplice copia in quanto l'originale perde le sue caratteristiche. Questo è qualcosa di pazzesco che può esistere solo nel mondo quantistico. Lei può realmente rimuovere tutte le proprietà di una particella e fornirle ad un'altra.

Ma entrambe le particelle rimangono dove sono.

Sì, ma la questione è: come posso io riconoscere un originale? Io sostengo: solo attraverso le sue proprietà. La materia in sè è completamente irrilevante. Se cambio tutti i miei atomi di carbonio con altri atomi di carbonio, io sono ancora Anton Zeilinger.

Questo succede nel corso della nostra vita. Noi continuamente cambiamo le nostre proprie cellule.

Esattamente. L'unica cosa importante sono le mie proprietà e esse sono basate sull'ordine degli atomi - quello che mi permette di essere chi sono. Gli atomi non sono importanti in sè. Quindi quando traferiamo le caratteristiche durante il teletrasporto, in questo senso noi realmente trasferiamo gli originali.

Qualche gruppo di fisici ha già teletrasportato singoli atomi. Quindi cosa davvero manca dal trasbordare esseri umani?

Noi qui stiamo parlando di fenomeni quantistici - non abbiamo idea di come produrre questi effetti con oggetti di grandi dimensioni. Ed anche se fosse possibile, il problema da affrontare potrebbe essere enorme. Primo, per ragioni fisiche, l'originale dovrebbe essere completamente isolato dal suo ambiente affinché il trasbordo funzioni. Ciò richiede il vuoto assoluto, ed è abbastanza risaputo che questo non è particolarmente salutare per gli esseri umani. Secondo, lei vorrebbe prendere tutte le proprietà da una persona e trasferirle in un'altra. Questo significa produrre un essere che non ha più nessun colore di capelli, nessun colore degli occhi, nulla. Un uomo senza qualità! Questo non manca solo di etica - è così folle da essere impossibile da immaginare.

Beh, a Vienna forse... Ma lei ha detto che un altro problema era la mole di informazioni. Una volta ha calcolato che se registrassimo tutte le informazioni di un essere umano dentro dei CD, dovrebbero essercene a sufficienza per formare una pila che da qui raggiungerebbe il centro della via lattea.

Questo era qualche anno fa - con la tecnologia attuale la pila non sarebbe ancora così alta. Ma possiamo fare un calcolo grossolano. Gli atomi in un essere umano sono l'equivalente di una massa di informazione di circa mille miliardi di miliardi di miliardi di bit. Sempre con le tecnologie di punta oggi, questo significa che occorrerebbero 30 miliardi di anni per trasferire questa mole di dati. Questo è il doppio dell'età dell'universo. Quindi ci serve un maggior numero di passi avanti nella tecnologia, innanzitutto.

Quali pensa che siano i limiti del teletrasporto?

Chi lo sa, forse tra un migliaio di anni saremo davvero capaci di teleportare una tazza di caffè. Ma attenzione: anche la più piccola interferenza potrebbe significare che la tazza arrivi senza il manico. Questo metodo è di gran lunga troppo pericoloso per gli umani.

Perché la procedura è così sensibile ai disturbi?

In quanto ogni disturbo - e questo vale per una misura o un'osservazione - altera lo stato delle particelle coinvolte nel trasporto. Le regole della fisica quantistica sono completamente diverse da quelle del mondo in cui viviamo. Per il teletrasporto qunatistico noi usiamo il metodo della correlazione[entanglement]. Questo è un particolare stato che connette due o più particelle, ma che scompare tanto in fretta quanto prima si cerca di osservarlo dall'esterno.

Correlazione[Entanglement] - possiamo immaginarla come...

...non c'è modo di immaginarla. Il fisico austriaco Erwin Schrödinger ha coniato il termine nel 1935 ed ha anche detto che il garbuglio nei fenomeni della fisica quantistica è tale da costringerci a dire addio a tutte le nostre idee più care circa il mondo.

Ci aiuti a farlo!

Quando due particelle colidono come palle da biliardo nel mondo quantistico, esse sono immediatamente collegate o correlate. Nessuna delle due ha una posizione chiaramente definita o un preciso momento (quantità di energia): posizione e velocità sono incerte, appunto.

Il famoso principio di indeterminazione di Heisemberg.

Esattamente. Ma poi io posso fare una misura, diciamo, del momento di una delle particelle correlate. A causa di questa misura, il momento che era prima incerto, adesso può essere determinato. La cosa particolare è che nello stesso istante la seconda particella acquista un ben preciso momento. Non ha importanza quanto distante essa sia.

Albert Einstein chiamò questo effetto "azione imprevedibile[spooky] a distanza".

Esatto. Ma il veramente strano deve ancora venire.

Non vedo l'ora.

Il risultato delle mie misure sulla prima particella è totalmete casuale. Non c'è modo di predirlo, in linea di principio. Ma appena ho il risultato, posso dedurre il momento della seconda particella.

Quindi posso misurare accuratamente il momento della seconda particella, anche se è a miliardi di chilometri di distanza.

Teoricamente sì. L'effetto è stato provato al massimo con una distanza di cento chilometri. La cosa pazzesca è che non c'è stato scambio di informazione tra le due particelle. Esse reagiscono assolutamente in sincrono, sebbene ognuna di esse non può sapere nulla dell'esistenza dell'altra. Può pensare a due dadi lontani tra loro che si fermano sempre sullo stesso numero, senza che ci sia nessun tipo di meccanismo che li connette. Assurdo!

Incertezza, coincidenza, effetti imprevedibili - tutto ciò non la stordisce certe volte?

E' tutto piuttosto folle. L'effetto imprevedibile a distanza è un processo fuori dal tempo e dallo spazio che neanche io riesco a immaginare. Ma credo che la fisica quantistica ci dica qualcosa di davvero profondo riguardo al mondo. E cioè che il mondo non è come è indipendentemente da noi. Così le caratteristiche del mondo sono in qualche misura dipendenti da noi.

Questo suona quasi New Age.

Bisogna stare attenti a non equivocare. Io intendo questo: lo sperimentatore può determinare attraverso la sua scelta dello strumento di misura quale grandezza fisica diventa realtà. Prenda una particella con una posizione e una velocità incerte. Quando lei la guarda attraverso un microscopio e la localizza, la particella le fornisce una risposta: "Io sono qui". Questo significa che la posizione diventa realtà in quel momento. Prima, la particella non ha posizione alcuna. Con la scelta di misurare noi abbiamo influenzato la realtà oltre le nostre aspettative. Ma la risposta che la natura ci fornisce è completamente casuale.

Io scelgo lo strumento di misura e la natura sceglie il risultato?

Giusto. Io chiamo questo "le due libertà" La prima è quella dello sperimentatore nella scelta dello strumento di misura - questo dipende dalla mia libertà di volere [la scelta]; e poi la libertà della natura nel fornirmi la risposta che più le piace. Una libertà condiziona l'altra, per così dire. Questa è veramente una proprietà sottile. E' troppo grave che i filosofi non dedichino molto tempo a riflettere su ciò.

Mi piacerebbe tornare sue queste libertà. Primo, se lei assumesse che non ci sia libertà di scelta - e ci sono persone che sostengono questa posizione - allora può fare a meno di tutte le follie della meccanica quantistica in un sol colpo.

Vero - ma solo se lei assume un mondo completamente determinato dove ogni cosa che è accaduta, assolutamente ogni cosa, è fissata in una grande rete di causa-effetto. Allora c'è stato un evento nel passato che potrebbe aver determinato sia la mia scelta dello strumento di misura che il comportamento della particella. Quindi la mia scelta non è più una scelta, l'incidente casuale non è più casuale e l'azione a distanza non è più tale.

Può accettare una simile idea?

Non posso escludere che il mondo sia fatto così. Ma per me la libertà di fare domande sulla natura è una delle conquiste essenziali delle scienze naturali. E' una scoperta del Rinascimento. Per i filosofi e i teologi del tempo doveva sembrare incredibilmente presuntuoso che le persone improvvisamente iniziassero a ideare esperimenti e a fare domande sulla natura e a dedurre leggi naturali, che erano di fatto esclusiva di Dio. Per me ogni esperimento sta in piedi o cade assieme al fatto che io sono libero di fare domande e effettuare le misurazioni che voglio. Se questo è tutto determinato, allora le leggi di natura apparirebbero solo come leggi e le scienze naturali nella loro interezza cadrebbero.

Ci sono fisici che propugnano il completo determinismo?

Ne ho incontrato uno. Quando ero molto più giovane e maleducato di oggi, e l'ho intenzionalmente insultato pubblicamente in una conferenza. Lui era infuriato. Gli ho detto: "Perché sei seccato? Nè tu nè io siamo liberi in quello che facciamo."

Mi piacerebbe arrivare alla seconda libertà: La libertà della natura. Lei ha detto che, per esempio, la velocità o la posizione di una particella sono solo determinate al momento della misura ed in modo completamente casuale.

Io sostengo: E' così casuale che nemmeno Dio conosce la risposta.

In ultimo, questo implica qualcosa di mostruoso: ossia che la particella non ha assolunamente nessuna caratteristica prima che questa venga misurata. Il grande fisico Niels Bohr una volta disse: "Nessuno ha mai visto una sedia". Non c'è una realtà oggettiva. Solo ciò che viene misurato esiste. Noi costruiamo la realtà e lo facciamo solo nel momento dell'osservazione o della misura.

Credo che lei debba fare una distinzione: secondo me c'è qualcosa che esiste indipendentemente da noi - in fisica lo chiamiamo l'evento singolare. Per esempio l'attività di un rilevatore di particelle. O l'attività di certe cellule nel mio occhio, che registra un certo numero di particelle di luce e poi provoca una reazione chimica che viene successivamente registrata nel cervello. L'immagine che creiamo alla base di esso sono nostre costruzioni. La sedia di Bohr o ad un livello più astratto, l'equazione di stato della meccanica quantistica o i nostri concetti su un oggetto. Naturalmente siamo molto orientati agli scopi, in quanto ci siamo abituati con un uso ripetuto degli oggetti.

Quindi c'è di fatto qualcosa che esiste indipendentemente da noi. E la luna è comunque lì anche se io non la guardo.

Qualcosa esiste, ma non ci è direttamente accessibile. Solo indirettamente. E se questa cosa deve essere davvero chiamata "luna" è un'altra questione. Questa è anche un costrutto.

Ma c'è qualcosa lì sopra...

...la parola "lì" è un altro costrutto. Spazio e tempo sono concetti finalizzati a dare significato al nostro mondo di apparenze. Quindi sono costrutti del tutto razionali. Non voglio in nessun modo dare l'impressione che io creda che ogni cosa sia semplicemente una nostra immaginazione.

Il mondo è un enorme teatro che è rappresentato solo nelle nostre teste.

Questa non è certamente la mia visione delle cose.

Quindi come vuole chiamarlo, questo qualcosa che non può chiamare luna o spazio o tempo - questo qualcosa che esiste indipendentemente da noi?

Non starei dando un'altra qualificazione se cercassi di dargli un nome? Non sarebbe sufficiente dire semplicemente che esiste? Appena utilizza parole come "mondo" o "universo", lei ricomincia a trascinarsi dietro tutta quella zavorra concettuale.

Ma lei difende la tesi che c'è una "materia originaria (costitutiva, ndt.) dell'universo": l'informazione.

Sì. Per me il concetto di informazione è alla base di ogni cosa che noi chiamiamo "natura". La luna, la sedia, l'equazione degli stati, niente e tutto, in quanto non possiamo parlare di alcunché senza de facto parlare dell'informazione che noi abbiamo di queste cose. In questo senso l'informazione è il blocco costruttivo basilare del nostro mondo.

Ma proprio ora noi stiamo parlando di un mondo che esiste indipendentemente da noi.

E' vero. Ma questo mondo non è direttamente accertabile o descrivibile. Questo perché ogni descrizione deve essere fatta in termini di informazione e quindi lei entra inevitabilmente in un ragionamento circolare. C'è un limite che non possiamo attraversare. E anche una civiltà su Alpha Centauri non può attraversarlo. Per me questo è qualcosa di quasi mistico.

Nel suo ultimo libro lei ha scritto: "Le leggi di natura non dovrebbero fare distinzioni tra realtà e informazione." Perché?

Noi abbiamo imparato nelle scienze naturali che la chiave di lettura può essere spesso trovata se rimuoviamo certe linee di demarcazione nelle nostre menti. Newton ha mostrato che la mela cade al suolo in accordo a certe leggi che governano l'orbita della luna intorno alla Terra. E con questo ha reso obsoleta la vecchia differenziazione tra fenomeni terrestri e fenomeni celesti. Darwin ha mostrato che non ci sono linee divisorie tra l'uomo e gli animali. Ed Einstein ha rimosso la linea di demarcazione tra spazio e tempo. Ma nelle nostre menti, noi ancora tracciamo una linea di separazione tra "realtà" e "conoscenza sulla realtà", in altre parole tra realtà e informazione. E lei non può tracciare questa linea. Non c'è nessuna regola, nessun processo di distinzione tra realtà e informazione. Tutto questo pensare sulla realtà è pensare sull'informazione, che è il motivo per cui lei non può fare questa distinzione in una formulazione delle leggi di natura. La meccanica quantistica, correttamente interpretata, è una teoria dell'informazione.

E può definitivamente spiegare tutti questi strani fenomeni quantistici col suo concetto di informazione?

Non ancora tutti, ma ci stiamo lavorando sopra. Con la limitazione funziona in modo eccellente.

Come?

Io immagino che un sistema quantistico può portare solo una limitata quantità di informazione, che è sufficiente solo per una singola misurazione. Torniamo indietro alla situazione delle due particelle che collidono come palle da biliardo così da entrare in uno stato di limitazione. In termini di teoria dell'informazione questo significa che l'informazione è distribuita su entrambe le particelle, invece che su ogni particella che individualmente porta l'informazione. E questo significa che l'intera informazione che abbiamo pertiene alla relazione tra le due particelle. Per questa ragione, dalla misurazione della prima particella posso anticipare la velocità della seconda. Ma la velocità della prima particella è completamente casuale.

In quanto l'informazione non è sufficiente.

Esatto. La sua casualità è in ultimo una conseguenza della finitezza dell'informazione.

Professor Zeilinger, lei appartiene alla rara specie di fisici filosofanti. Una volta ce n'erano di più, specialmente in Austria: Wolfgang Pauli, Schrödinger, Ludwig Boltzmann, Ernst Mach...

Non solo in Austria. Può essere che Vienna sia una città speciale, ma c'era e c'è ancora una tradizione in Europa di pensiero filosofico tra i fisici. Me ne accorsi nel 1977, quando andai in America per la prima volta. Già dopo un po' di settimane ho iniziato a sentire la mancanza della discussione di stampo filosofico. Qui noi siamo più pronti a farci domande davvero fondamentali. In Europa è importante chiedere cose. In America è importante essere in grado di costruire qualcosa. Io non intendo dire che questo sia totalmente negativo.

E' probabilmente la ragione della superiorità americana, specialmente in tecnologia.

Certamente. Ed ha anche a che fare con lo spirito pionieristico e con il "successo" nelle scienze naturali durante la seconda guerra mondiale. Ma penso che l'approccio europeo sia di maggior successo a lungo termine. Precisamente nel caso di quelli che sono i maggiori problemi che la fisica affronta. Noi ora stiamo lavorando all'unificazione della gravitazione e della fisica quantistica da quasi ottant'anni - ci deve essere qualcosa di sbagliato nella nostra concezione. Sono convinto che potremo riuscirci solo con un approccio filosofico completamente nuovo.

Ma in tempi recenti ha anche avanzato una idea prettamente in stile americano: una università di elite per l'Austria.

Sì, abbiamo cercato un buon nome per qualche tempo. Adesso è chiamata "Istituto Austriaco di Scienza Avanzata e Tecnologia". L'idea è di creare una istituzione scientifica a livello mondiale, di quelle in grado di attrarre le migliori persone. Qualcosa come l'ETH di Zurigo, ma...

...un po' meglio?

Già, in qualche ambito l'ETH è molto, molto buono, ma non in ogni ambito. Questo è il maggiore svantaggio delle università europee, ossia questo miscuglio di eccellenza e mediocrità. Lei può trovare questo in quasi tutte le università in Europa. In America, per contrasto, le differenze di qualità esistono più tra diverse istituzioni. Ce ne sono alcune di primissimo livello, ma ce ne sono altre molto mediocri ed altre molto povere. La mia idea è un'università solo per attività di dottorato e post-dottorato. Cinquecento persone al massimo, un campus dove la gente costantemente discute e si scambia idee. Nella mia esperienza i migliori risultati si ottengono quando c'è un alto grado di cooperazione interdisciplinare.

Quanto è lontano nel tempo l'Istituto Austriaco?

Il progetto è pronto, il governo ha espresso la sua approvazione, quello che manca è il denaro.

Probabilmente non è economico.

Il costo non è più alto che qualche chilometro di autostrada: dai cinquanta agli ottanta milioni di euro di capitali iniziali e circa lo stesso importo per coprire ogni anno i costi operativi. Sono convinto che l'Austria ne abbia bisogno. E sono anche convinto che in dieci o venti anni la nostra regione avrà una università di livello mondiale. La questione è: Quì, a Bratislava o a Varsavia?

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Qui c'è la lista delle pubblicazioni di Anton Zeilinger. Il suo recente lavoro, "Einsteins Spuk. Die neue Welt der Quantenphysik." (Il velo di Einstein. Il nuovo mondo della fisica quantistica) è pubblicato da Bertelsmann (Einaudi in Italia). L'intervista è tratta dalla traduzione inglese di John Lambert e Lucy Powell che potete leggere qui,apparsa in tedesco in Die Weltwoche, 3 Gennaio 2006. Traduzione a cura di Paolo Ferrante, Redazione Centro Studi ASIA.

Anton Zeilinger: Se possedessimo il tempo ...e lo spazio.

2010-05-09T05:05:00.000-07:00

Fonte: Asia.it

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Sophie, fisica sperimentale moderna, Ferdinand, fisico teorico classico e Augustin, un appassionato di scienze naturali, amico di entrambi, insieme in caffetteria.
Sophie: Incredibile come passa il tempo! E’ già trascorso un anno da quando siamo stati qui l’ultima volta. Ma Venezia è sempre bella, in modo particolare ora, a novembre.
Ferdinand: In realtà nell’ultimo anno è successo molto e al contempo niente.
Augustin: Voi fisici! Sempre con queste doppie asserzioni che si contraddicono l’un l’altra. Ma come si può solo sopportare di avere cose simili in testa?
Ferdinand: Ci si abitua evidentemente col tempo. O è rassegnazione?
Sophie: Ogni asserzione alla fine però deve essere chiara e inequivocabile e deve poter essere verificata con un qualsiasi modello.
Augustin: Ecco! Che ne è dunque dell’asserzione che il tempo trascorre in modo così veloce? Come posso verificare questa affermazione? Come posso poi sapere se il tempo passa velocemente o lentamente?
Sophie: Qui hai colto nel segno, Augustin. Naturalmente una tale affermazione per me, in quanto fisica, è senza senso. Il tempo non passa velocemente o lentamente. Passa semplicemente.
Augustin: A volte però sembra che il tempo passi davvero velocemente. Purtroppo questo succede proprio in quei momenti in cui uno si sente particolarmente bene. D’altra parte, se qualcosa ci dà ai nervi o ci dà fastidio, il tempo trascorre molto lentamente.
Ferdinand: Questa è solo la tua sensazione soggettiva. Se tu misurassi il tempo con un orologio, verificheresti che una tale affermazione è senza senso.
Augustin: Ma perché mi sembra diversamente veloce?
Ferdinand: Evidentemente succede che le circostanze che determinano una percezione soggettiva del tempo si svolgono in realtà ad una velocità differente. Questo dipende probabilmente da quanta informazione deve essere di volta in volta elaborata e dalla natura di questa informazione.Nella fisica abbiamo però imparato a definire il tempo attraverso processi che si svolgono con precisione e che si ripetono.
Sophie: Opplà! Dunque come intendi definire il tempo? Se ci sei arrivato fammelo sapere, per favore! Credo sia stato fondamentale per il successo delle scienze naturali proprio il fatto che persone come Galileo abbiano abbandonato la domanda sulla natura dei concetti di spazio, tempo e velocità e l’abbiano sostituita con la domanda su come qualcosa possa essere misurato. Quando tu parli di “definire il tempo”, probabilmente pensi a come il tempo viene misurato.
Ferdinand: Giusto, è ciò che intendevo. Per misurare il tempo, dobbiamo scegliere processi che si svolgono possibilmente in modo regolare e si ripetono con periodicità. In origine, ovviamente, questi processi erano il movimento degli astri, cioè l’anno e il giorno. Poi si è passati a procedimenti meccanici che si ripetono periodicamente, come per esempio il tocco del pendolo in una pendola o l’oscillazione del bilanciere in un orologio da tasca o da polso. Ed oggi per l’esatta misurazione del tempo si usa l’oscillazione periodica delle transizioni atomiche in un orologio atomico.
Augustin: D’accordo, ma come si combinano l’uno con l’altro questi diversi processi periodici dal punto di vista astronomico-meccanico-atomico?
Sophie: Questa è proprio una domanda interessante. E’ noto che ogni passaggio ad un sistema di misurazione più preciso comporti automaticamente il fatto che noi possiamo verificare le imprecisioni in anticipo.
Augustin: E cosa mi garantisce che un determinato processo che io scelgo come orologio sia di fatto proprio così periodico?
Sophie: Anche questa è una domanda molto profonda. In definitiva ciò può accadere solo paragonando fra loro diversi orologi e riferendosi anche a leggi di natura riconosciute come valide.
Augustin: Se prescindiamo da questo, il tempo allora scorre dappertutto in modo regolare e da sé.
Ferdinand: Questa era la vecchia concezione a partire da Newton, prima della teoria della relatività. Allora si riteneva che esistessero un tempo assoluto e uno spazio assoluto. Da un punto di vista un po’ naïf, lo spazio sembra un palcoscenico sul quale si svolge tutto e il tempo sembra scorrere in modo uniforme e inesorabile. Albert Einstein, e in realtà già prima di lui Ernst Mach, ha riconosciuto che l’ipotesi di un tempo e di uno spazio assoluti non siano giustificabili da nulla.
Sophie: Einstein ha fatto un grande passo in avanti, assumendo che possiamo parlare di spazio o di tempo solo se misuriamo entrambi in modo corrispondente. Questo significa che il tempo è ciò che viene misurato con degli orologi e lo spazio è ciò che misuriamo con degli strumenti di misura. Si tratta, quindi, di rapporti relativi tra ciò che è misurato e lo standard di misurazione. E se, per esempio, si modificano tutti i termini temporali, compreso l’orologio, non appena passiamo da un sistema ad un altro questo cambiamento di tempo non si noterà.
Augustin: Però ho sentito una volta dire che un gemello che parte con una astronave veloce può essere più giovane, quando torna, del fratello rimasto qui. Dunque si può allora misurare il diverso scorrere del tempo?
Ferdinand: Ma questo non vale per il gemello solo finché lui non guarda fuori dalla sua astronave. Quando entra nell’ astronave e parte, il tempo gli passa in modo del tutto uniforme e non nota alcuna differenza. In altre parole: secondo Einstein è possibile che processi temporali diventino più lenti quando, come nel caso del gemello, tutti i processi diventano corrispondentemente più lenti, anche l’orologio. Allora per l’astronauta non è possibile percepire nessuna differenza.
Augustin: Ma quando guarda fuori, noterà ben che gli avvenimenti sulla terra - che è stata lasciata indietro - si svolgono molto più velocemente.
Sophie: Al contrario. Dal punto di vista dell’astronauta, gli avvenimenti sulla terra appaiono più lenti e allo stesso modo, visti dalla terra, gli avvenimenti sulla nave spaziale.
Augustin: Ma non può essere! Come è possibile che, visto dalla terra, il tempo scorra più lentamente all’astronauta e, visto dall’astronauta, accada lo stesso sulla terra? E perché poi l’astronauta quando ritorna è più giovane?
Ferdinand: Questo è in relazione con il fatto che lui si trova in un così detto sistema inerziale. E’ semplice da chiarire: un sistema inerziale si presenta quando io non percepisco alcuna forza inerziale. Nel momento in cui però l’astronauta percepisce la forza inerziale, quando vira e viaggia verso casa, il sistema navigazione spaziale e il sistema terra non sono uguali, essi non sono equivalenti e questo in ultima analisi significa che, quando fa ritorno, l’astronauta è più giovane dei suoi compagni di classe.
Augustin: Ora devo semplicemente credervi, ma va bene così.
Sophie: Con lo spazio è la stessa cosa. La lunghezza di un percorso è diversa per un astronauta e per le persone sulla terra. Tanto per loro quanto per lui, il percorso sembra di volta in volta all’altro più breve mentre ciascuno per sé stesso non se ne accorge perché contemporaneamente ad ogni distanza le scale di misurazione diventano più brevi.
Augustin: Anche questo lo posso solo accettare così come me lo dite. Ma da dove viene questo comportamento singolare? Come si può comprendere?
Ferdinand: Già, questa è una domanda non da poco. Esiste un ragionevole principio di base a cui può essere ricondotta.
Augustin: Non riesco ad immaginarmi che una cosa così complessa possa essere una derivazione di idee semplici.
Sophie: E’ proprio questa la cosa avvincente nello sviluppo della fisica moderna. Per quanto un fenomeno possa apparire complicato - la struttura che vi soggiace è spesso estremamente semplice e, in fin dei conti, bella. Ciò che abbiamo finora discusso sullo spazio e sul tempo sono le asserzioni centrali della teoria della relatività di Einstein, che si fondano su assunzioni di base assai semplici.
Augustin: Che proprio tutto sia relativo?
Ferdinand: Proprio così semplice non è. Le idee di base della teoria della relatività speciale, che d’altronde si chiama così, in quanto Einstein successivamente propose anche una teoria della relatività generale, è assai semplice. Si tratta dell’ipotesi che tutte le leggi fisiche debbano essere uguali in tutti i sistemi inerziali.
Augustin: Un inerziale che? Questo è troppo per me.
Ferdinand: Capisco che questo possa essere un po’ troppo tutto in una volta. Un sistema inerziale è un sistema che si muove in modo tale che lì non si avverte alcuna forza d‘inerzia. Forze d’inerzia si presentano per esempio quando accelero oppure viaggio in curva. Un esempio di sistema inerziale, invece, può essere un aereo che vola tranquillamente.
Sophie: La ragione più profonda di questo principio è il fatto che non esiste nessuna possibilità di stabilire se io mi trovo in un sistema che è in stato di quiete o in uno che si muove a velocità costante. Da un aereo che vola veloce, una pietra cadrà altrettanto perpendicolarmente come da un aereo fermo. Deve essere dunque garantito dalla regola delle leggi di natura che all’interno di un sistema inerziale tutti i processi scorrono simultaneamente, a prescindere da quanto velocemente il sistema inerziale si muova.
Augustin: E questo è sufficiente per sostenere la teoria della relatività?
Ferdinand: No, è necessaria anche la costante della velocità della luce. Questo significa che la velocità della luce calcolata è indipendente dal fatto che la fonte della luce si muova o meno. E poiché velocità è spazio percorso diviso per il tempo trascorso, questa sta in relazione diretta con la questione che abbiamo appena discusso della misurazione della distanza, vale a dire della direzione e del tempo.
Sophie: Per me la costanza della velocità della luce è già una conseguenza del principio della relatività. Secondo Maxwell la velocità della luce può essere espressa proprio dalle costanti del campo elettromagnetico. E poiché queste devono essere uguali nei diversi sistemi di riferimento, anche la velocità della luce deve essere uguale.
Ferdinand: A questo punto ritengo che tu stia sorpassando i limiti, ma comunque è pur sempre un' idea originale.
Sophie: Per me il progresso essenziale sotto il profilo concettuale è che non si possa parlare in termini assoluti di qualcosa che presa in sé e per sé possegga una qualsiasi proprietà, bensì si possa parlare solo in riferimento a ciò che viene misurato, a quello che si può osservare. Questo vale in particolare per la fisica dei quanti, dove persino l’esistenza delle cose e le loro proprietà dipendono dal fatto che qualcuno le osservi e da come le si osservi.
Ferdinand: Ora stai di nuovo esagerando. Non vorrai mettere in dubbio l’esistenza del mondo, specialmente l’esistenza del mondo di milioni d’anni fa? Allora non c’era ancora nessun osservatore.
Sophie: Ma oggi ci sono degli osservatori che osservano il mondo di allora a partire dall’evidenza che è ancora presente. Un osservatore non deve necessariamente esistere contemporaneamente alla cosa osservata.
Augustin: Si dice che Einstein abbia chiesto una volta a Niels Bohr se davvero credesse che la luna sia qua se nessuno la guarda. Così avanti non vorremmo proprio andare. Ma cosa intendi con evidenza, Sophie?
Sophie: Anche questo riconduce ad Einstein, più precisamente al suo lavoro con Boris Podolski e Nathan Rose nel 1935. Qui Einstein esaminò per la prima volta sistemi che Erwin Schrödinger più tardi ha definito “intrecciati” (entangled).
Augustin: La famosa “spettrale azione a distanza”?
Ferdinand: Queste parole vengono sempre imputate ad Einstein, tuttavia non è chiaro se egli effettivamente le abbia pronunciate. Tuttavia descrivono assai bene il suo atteggiamento da “realista locale”. Un realista locale assume che a) la cosa esiste indipendentemente dalla nostra osservazione e b) che le proprietà che io qui ed ora osservo sono indipendenti da quello che qualcun altro in un luogo remoto fa nello stesso istante. Proprio queste assunzioni sono compromesse dai sistemi incrociati (entangled).
Sophie: Consideriamo per esempio due particelle per le quali debba valere la condizione di provenire da una comune sorgente e di essere intrecciate (entangled). Questo significa che prima della misurazione relativamente alle proprietà, là dove i sistemi sono intrecciati, le particelle non posseggono alcun stato ben definito. Con la misurazione di una particella si induce questa ad assumere spontaneamente uno stato che è puramente casuale - senza cause occulte.Nondimeno anche la seconda particella assumerà istantaneamente, vale a dire senza ritardi temporali, uno stato ben definito stabilito dal risultato ottenuto per la prima particella. Questa è un conseguenza dell’intreccio.
Augustin: Come si presenta questo stato ben definito della seconda particella?
Ferdinand: Dipende dal tipo di intreccio. Prendiamo come caso semplice due fotoni, vale a dire due particelle luminose, la cui polarizzazione può essere intrecciata. In questo caso sussiste una possibilità assai semplice, che entrambi i fotoni posseggano sempre la stessa polarizzazione.
Augustin: E’ anche molto facile da comprendere poiché entrambi sono stati prodotti alla sorgente dalla medesima polarizzazione.
Sophie: E’ proprio questa spiegazione che non funziona. Nessuno dei due fotoni possiede una polarizzazione, prima di essere misurato.
Augustin: Come puoi affermare una cosa simile?
Ferdinand: Questa è il cuore del teorema di Bell. Il fisico irlandese John Bell nel 1964 ha dimostrato che proprio l’ipotesi secondo la quale i due fotoni posseggono già una polarizzazione, prima di essere misurati, contraddice le previsioni della fisica dei quanti. Vale a dire, egli ha ipotizzato - addirittura anche più in generale - che le particelle trasportino una qualche proprietà nascosta che stabilisce quale polarizzazione avranno nel caso in cui esse siano misurate. Egli ha poi dimostrato che un simile modello per misurazioni ben definite delle due particelle s'imbatte in previsioni le quali cadono in contraddizione con la fisica quantistica.
Sophie: E cioè, che queste misurazioni hanno luogo lungo direzioni non parallele. Ora la cosa interessante è che esperimenti condotti a partire dagli anni '70 contraddicono inequivocabilmente il modello del realismo locale e riproducono chiaramente la teoria dei quanti.
Ferdinand: E' evidente che qui non c'è via d'uscita.
Augustin: Non si può spiegare in maniera ancora più semplice?
Sophie: La cosa migliore è riferirsi all'esempio dei gemelli identici. Essi sono proprio uguali a partire da ogni loro caratteristica. Ora la cosa rilevante è che questo fatto ha una causa e una spiegazione realistica locale semplice. Entrambi sono portatori delle stesse informazioni ereditarie. Sono stati partoriti con le stesse precise informazioni genetiche. Sono questi geni che fissano dunque le proprietà. E questo è uno scenario locale, in quanto le caratteristiche di uno dei gemelli sono indipendenti dal tipo di osservazione che viene condotta sul secondo gemello. Questa ipotesi ci sembra talmente ovvia che di solito non viene ritenuta degna di menzione. Se però i nostri gemelli sono particelle quantistiche intrecciate, la natura non si ferma qua.
Ferdinand: Sì, la natura è non-locale.
Sophie: Per favore, nessuna conclusione prematura. Nella dimostrazione di John Bell concorrono più ipotesi, fra cui la località è solo una di queste. Altrettanto colpevole potrebbe essere il nostro concetto di realtà: vale a dire l'ipotesi che esista una realtà con tutte le sue proprietà indipendentemente dal fatto che noi la osserviamo o meno.
Augustin: Quindi la fisica non è nemmeno in grado di dire dove stia il problema!
Sophie: Il problema sta nella natura del nostro modo di procedere. In generale in una dimostrazione o in una catena di dimostrazioni concorrono più ipotesi di base ed è difficile identificare quale di esse non sia valida nel caso in cui la dimostrazione si riveli errata - nel nostro caso dunque il teorema di Bell.
Ferdinand: Qui però inerviene anche il teorema di Kochen-Specker.Secondo questo teorema, in situazioni di sufficiente complessità, non è possibile per principio imputare nello stesso tempo un valore a tutti i differenti risultati, che possono presentarsi misurando un sistema, senza che questo conduca a contraddizioni. Questo vale - cosa assai importante - per grandezze che possono essere misurate simultaneamente, che quindi - per dirla con il linguaggio della fisica quantisica - commutano reciprocamente.
Sophie: Secondo me alla fin fine tutto questo dimostra che il nostro concetto di realtà si trova in difficoltà, e che dovremmo parlare di proprietà della realtà solo quando queste proprietà vengono osservate effettivamente. Di più: quando io, come fisica, conduco un esperimento, sono io che determino, con la scelta degli strumenti di misurazione, quale proprietà può diventare realtà nella misurazione.
Ferdinand: Questo è troppo. Noi anzi abbiamo una realtà compiutamente determinata, proprio quella dello stato della fisica dei quanti. Ed esso per di più si sviluppa in modo perfettamente deterministico secondo l'equazione di Schroedinger così come sta scritta sulla sua magnifica croce tombale in ferro battuto ad Alpbach.
Sophie: Ma cos’è questo stato fisico-quantistico? Cos’è la funzione Psi? Secondo la mia opinione essa non descrive la realtà, ma contiene soltanto enunciazioni di probabilità su possibili risultati di misurazione. E cosa sono risultati di misurazione? Non sono altro che enunciazioni riguardo a strumenti di misurazione che possiamo osservare, dunque caratteristiche di oggetti classici, come per esempio la posizione di un indicatore.
Ferdinand: Ma tu non vorresti accordare alcuna realtà alla funzione Psi!
Sophie: Essa esiste solo nelle nostre teste, ha realtà esclusivamente nel senso che ho appena detto. E’ solo una rappresentazione.
Augustin: Ora questo è troppo. Ma sicuramente oggi noi non potremo risolvere queste domande filosofiche. Queste domande hanno un qualche significato pratico?
Ferdinand: Con mia grande sorpresa negli ultimi anni si è stabilito che l'intreccio (entanglement) non è solo una curiosità filosofica, ma possiede concreta applicazione nel campo del computer quantistico e in quello del teletrasporto.
Augustin: Dunque nel “teletrasporto” (das Beamen).
Ferdinand: Ora non ci interessa occuparci del teletrasporto (das Beamen), poiché si perviene molto facilmente a fraintendimenti. In realtà il teletrasporto quantistico è ancora molto più interessante. Si possono trasportare tutte le proprietà di una particella su un’altra, che in linea di massima può essere molto distante, a piacere. Ciò succede per mezzo dell’intreccio. Si prende una coppia intrecciata, si invia una delle due particelle ad Alice e l’altra a Bob. Inoltre Alice ha ancora la particella originaria che intende teletrasportare. Intreccia ora le due particelle, che sono in suo possesso: la particella originaria e la sua compagna della coppia intrecciata. Tutte le proprietà dell’originale vengono trasportate istantaneamente, dunque senza alcuno scarto temporale, alla compagna della coppia intrecciata di Bob.
Augustin: Dunque allora non viene assolutamente trasportato l’originale!
Sophie: Sì, viene trasportata l’informazione che l’originale porta. Ma si può argomentare con il fatto che è proprio l’informazione il dato essenziale. Essa determina come gli atomi sono disposti in un oggetto e questa informazione contraddistingue precisamente l’originale, in quanto assolutamente singolare, in contrapposizione ad un altro originale.
Augustin: Allora si tratta di cloni.
Sophie: Non proprio. Per il fatto che Alice intreccia l’originale, esso perde tutte le sue caratteristiche individuali, perde la sua identità. Nella fisica quantistica del resto il clone è impossibile per principio.
Augustin: Ma per quale via l’informazione trasportata si rimette a posto?
Ferdinand: Questo è veramente interessante. Le due particelle intrecciate, quella presso Alice e l’altra presso Bob, formano proprio il canale quantistico, sul quale l’informazione viene trasportata. Dunque nel momento del trasporto non si dà alcun congiungimento!
Augustin: Mi ricordo, che nell’universo la velocità limite è quella della luce. Tu però hai appena detto che nel teletrasporto le proprietà sono trasferite istantaneamente, dunque senza ritardo. Allora evidentemente qui Einstein non aveva ragione.
Ferdinand: Non è così semplice. Prima ho tralasciato qualcosa di importante. Alice può certamente intrecciare le sue due particelle, ma il modo dell’intreccio, che qui si produce, non è chiaro. Negli esperimenti condotti fino ad ora, nei quali viene trasmessa la polarizzazione dei fotoni, si danno quattro diverse modalità di intreccio dell’originale da parte di Alice. Lei non può esercitare alcuna influenza su quale delle quattro modalità si produca. In ognuna delle quattro possibilità viene certamente trasportato lo stato dell’originale a Bob, ma lui - senza sapere quale delle quattro possibilità sia stata messa in atto da Alice - può non decifrare l’informazione. E la notizia in merito a ciò può giungere a destinazione presso Bob al massimo alla velocità della luce. Nessun problema dunque con Einstein.
Sophie: Io la vedo ancora in un altro modo. Non vorrei più parlare di trasmissione di informazione da Alice a Bob. In fin dei conti la misurazione dell’intreccio condotta da Alice cambia ciò che può essere detto riguardo alla complessiva situazione sperimentale. E la complessiva situazione sperimentale include proprio anche la particella molto lontana di Bob.
Augustin: A questo punto purtroppo devo passare la mano, per me diventa troppo astratto. Ma parlando di distanza: a quale distanza si può già dare il teletrasporto quantistico?
Sophie: Il nostro attuale record è di circa 400 metri. E’ accaduto in un esperimento, nel quale lo stato di un fotone è stato trasportato da una riva del Danubio ad un altro che stava sulla riva opposta del fiume. Ma possiamo sicuramente aspettarci di poter fare un giorno anche l’esperienza del teletrasporto dello stato di un fotone ad un altro situato su un satellite in orbita terrestre oppure del teletrasporto via satellite tra due punti molto lontani l’uno dall’altro sulla terra.
Augustin: Questo mi sembra proprio bello, ma perché dovrebbe essere anche buono?
Ferdinand: In ultimo ne va del fatto che un giorno probabilmente ci possano essere computer quantistici. L’output di un simile computer quantistico sarà uno stato quantistico, che in molti casi potrebbe alimentare a sua volta in quanto input un altro computer quantistico. Il teletrasporto quantistico sarebbe inoltre proprio un metodo ideale riguardo a ciò.
Sophie: Qualunque cosa derivi da queste applicazioni - domande relative all’indagine sui fondamenti a questo punto sono come minimo altrettanto interessanti. Sarebbe meraviglioso, un giorno, poter dimostrare che due particelle, anche se sono lontane l’una dall’altra migliaia di chilometri, possano intrecciarsi l’una con l’altra. Due particelle intrecciate, indipendentemente da quanto esse siano lontane l’una dall’altra, formano come prima un’unità.
Augustin: Questo però mette in discussione la nostra idea di tempo e spazio, quell’idea che discutevamo all’inizio.
Ferdinand: Si può dire anche che le correlazioni osservate tra due – o anche più – particelle intrecciate, siano completamente indipendenti dal relativo ordinamento spazio-temporale, nel quale sono effettuate le misurazioni sulle particelle individuali. E proprio poiché viene anche escluso uno scenario locale realistico, potrebbe essere che l’intreccio ci racconti qualcosa sull’essenza di spazio e tempo, dunque trasmetta un messaggio, che noi ancora non capiamo.
Sophie: Per me il messaggio significa che l’informazione è più importante della realtà. O più esattamente: realtà e informazione sono inscindibilmente congiunte l’una con l’altra.
Augustin: Ora però sto iniziando a sentire freddo. Facciamo due passi e guardiamoci ancora un po’ attorno.
Sophie e Ferdinand: (all'unisono)
Buona idea!

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Tratto da: Anton Zeilinger, “A Foundational Principle for Quantum Mechanics”, Foundations of Physics, Vol. 29, No. 4, 1999
Traduzione a cura di Manuela Ritte, Daniela Turolla, Elia Tosi, Giorgio Santi.

Centro Studi ASIA.

Revisione finale di Anton Zeilinger.