Il sapore mutevole dei neutrini.

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.

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.

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

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.

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

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

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)