Grande Piramide, i fisici scoprono il segreto della sua energia: Diventa il modello per le celle solari del futuro.

Fonte: ANSA Scienze

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Le celle solari del futuro si ispirano alla Piramide di Cheope: al di là delle leggende, la piramide di Giza è stata studiata con i metodi della fisica ed è emerso che riesce a concentrare l'energia elettromagnetica, e precisamente le onde radio, sia nelle camere interne sia nella base. Si potrebbero così progettare nanoparticelle ispirate alla struttura di questo edificio che siano in grado di riprodurre un effetto analogo nel campo dell'ottica, da utilizzare per ottenere celle solari più efficienti. Lo indica la ricerca pubblicata sul Journal of Applied Physics e condotta dai fisici della Itmo University a San Pietroburgo e del tedesco Laser Zentrum di Hannover.

Per Tullio Scopigno, fisico dell'Università Sapienza di Roma, l'applicazione prospettata dai ricercatori è interessante "ma questo studio va preso con cautela, in quanto basato su modelli matematici non ancora supportati da evidenze sperimentali". I ricercatori hanno condotto lo studio perché interessati alla struttura della della tomba del faraone Cheope dal punto di vista fisico. In particolare hanno voluto vedere come le onde radio si distribuiscono nella sua complessa struttura.

Per farlo hanno ipotizzato che non ci siano cavità sconosciute e che il materiale calcareo da costruzione sia uniformemente distribuito. Sulla base di queste ipotesi è stata messa a punto una simulazione matematica e si è visto che la Grande Piramide può concentrare le onde radio nelle sue camere interne e sotto la base, un po' come una parabola.

Questo avviene, rileva Scopigno, perché "la lunghezza d'onda delle onde radio, compresa 200 e 600 metri, è in un certo rapporto rispetto alle dimensioni della piramide". Questo significa che per avere lo stesso effetto con altri tipi di radiazioni che hanno lunghezze d'onda diverse, come la luce, sono necessarie strutture di dimensioni diverse, precisamente occorrono dispositivi in miniatura. Ecco perché i ricercatori prevedono di progettare nanoparticelle, ossia delle dimensioni di qualche milionesimo di millimetro, e a forma di piramide,  in grado di riprodurre effetti simili nel campo ottico, da usare nelle celle solari.

L'intelligenza artificiale è riuscita a leggere la 'mente' di un altro computer.

Fonte: ANSA Scienze

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L'intelligenza artificiale è riuscita a leggere la 'mente' di un altro computer: è un primo passo verso uno scenario in cui le macchine potrebbero collaborare tra loro. Il risultato, si legge sul sito della rivista Science, si deve al progetto ToMnet messo a punto dall'azienda DeepMind di Google ed è stato presentato a Stoccolma, nella Conferenza internazionale sull'apprendimento delle macchine.

Messo a punto sotto la guida di Neil Rabinowitz, il progetto ToMnet si basa su tre reti neurali, ossia reti che imitano l'organizzazione del cervello, ciascuna in grado di apprendere dall'esperienza.

Per addestrare l'intelligenza artificiale di ToMnet a prevedere i comportamenti di altre macchine, i ricercatori hanno utilizzato un gioco virtuale basato su tre categorie di personaggi che si muovevano in una stanza per raccogliere caselle colorate: personaggi ciechi che tendevano a seguire i perscorsi lungo muri,  miopi che si spostavano solo verso gli oggetti più vicini e personaggi dalla supervista, che afferravano strategicamente gli oggetti in un ordine specifico per guadagnare più punti.

Dopo un po' di addestramento, il sistema è riuscito a identificare tutti i personaggi grazie a pochi passaggi e a prevedere in modo corretto il comportamento di ognuno di essi.

L'intelligenza artificiale alla velocità della luce, grazie a un dispositivo ottico stampato in 3D.

Fonte: ANSA Scienze

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L'intelligenza artificiale mette il turbo e si prepara a funzionare alla velocità della luce, grazie a un dispositivo ottico stampato in 3D alla base di una rete di neuroni artificiali, che imita quella naturale del cervello. Descritto sulla rivista Science, il dispositivo è stato messo a punto dal gruppo coordinato da Aydogan Ozcan, dell'università della California a Los Angeles (Ucla).

Le reti neurali artificiali sono alla base dei sistemi di apprendimento automatico e dell'intelligenza artificiale e vengono utilizzate anche per analizzare immagini mediche e nella traduzione linguistica. "Attualmente queste reti sono sia virtuali, cioè fatte con un software, sia fisiche, cioè consistono in circuiti elettronici in cui i neuroni sono elementi fissi e le connessioni sono fili", ha osservato Vincenzo Galdi, dell'università del Sannio, che con le università della Pennsylvania e del Texas lavora ai computer analogici del futuro e alla progettazione dei nuovi materiali capaci di elaborare le informazioni veicolate dalla luce.

La rete neurale, progettata dai ricercatori e chiamata Diffractive Deep Neural Network (D2NN), è basata invece su dispositivi ottici ed è formata da 5 lamine parallele stampate in 3D, su cui sono incisi dei punti, in grado di distorcere le onde di luce e che agiscono come neuroni artificiali che sono connessi tra loro attraverso le onde di luce.

Il dispositivo è stato addestrato a riconoscere 55.000 immagini e ha imparato a identificarle con una precisione del 91,75%. "E' una prova di principio importante - ha rilevato l'esperto - che serve a dimostrare che è possibile fabbricare dispositivi destinati a reti neurali ottiche che funzionano alla velocità della luce e non consumano energia, perché non c'è bisogno di una batteria che le alimenti".

Il laser più piccolo di un globulo rosso: Possibili applicazioni dalle neuroscienze ai microchip.

Fonte: ANSA Scienze

Costruito un laser  più piccolo di un globulo rosso: trasforma la luce infrarossa in luce a frequenze più alte e la emette costantemente per ore, anche quando è immerso in fluidi biologici, come il sangue. Descritto sulla rivista Nature Nanotechnology, potrà essere utilizzato sia per controllare l'attività biologica, ad esempio di neuroni, con gli infrarossi, sia per fabbricare microchip che sfruttano la luce.

Il laser è stato realizzato nel Berkeley Lab, il laboratorio del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti gestito dall'Università della California a Berkeley, a partire da sfere di materiale plastico del diametro di 5 millesimi di millimetro rivestite da nanoparticelle. Le proprietà di questi laser sono state scoperte per caso mentre i ricercatori, coordinati da Angel Fernandez-Bravo, studiavano un materiale plastico traslucido utilizzato per l'osservazione del cervello con tecniche di imaging come la Tac.

I ricercatori del Berkeley Lab hanno osservato che, quando la luce infrarossa colpisce le nanoparticelle, queste ultime emettono luce a frequenze più elevate che "rimbalza all'interno delle sfere come le voci tra le mura di una cattedrale", hanno spiegato. Per gli autori, "i laser potranno avere molteplici applicazioni: dal controllo dell'attività dei neuroni e dei microchip al monitoraggio ambientale di sostanze chimiche e delle temperature".

Fermioni di Majorana: Stabilito un nuovo limite al decadimento doppio beta senza neutrini.

Fonte: Media INAF

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Grazie a un'esposizione record con calorimetri scintillanti basati su cristalli di seleniuro di zinco, il prototipo del futuro esperimento Cupid ha stabilito un nuovo limite al decadimento doppio beta senza neutrini. I risultati, ottenuti ai Laboratori nazionali del Gran Sasso dell'Infn, sono appena usciti su Physical Review Letters.

L’esperimento Cupid-0 (Cuore Upgrade with Particle Identification), installato presso i Laboratori nazionali del Gran Sasso (Lngs) dell’Istituto nazionale di fisica nucleare, ha pubblicato su Physical Review Letters i suoi primi risultati. A circa un anno dall’inizio della presa dati, cominciata nel marzo 2017, gli scienziati della collaborazione Cupid-0 hanno ottenuto un nuovo limite per il decadimento doppio beta senza neutrini in un isotopo del selenio. Il nuovo limite è circa dieci volte superiore al precedente.
Cupid-0 sta testando calorimetri scintillanti (bolometri) basati su cristalli di seleniuro di zinco, sviluppati grazie al finanziamento dello European Research Council (Erc, Advanced Grant) del progetto Lucifer (Low-background Underground Cryogenic Installation for Elusive Rates), vinto nel 2009 da Fernando Ferroni, attuale presidente dell’Infn. Questa tecnologia sarà poi impiegata nel futuro progetto Cupid, un grande esperimento di terza generazione che verrà costruito ai Lngs nella prossima decade.
Cupid-0 studia il decadimento doppio beta senza neutrini, un fenomeno rarissimo che, se rivelato, implicherebbe che neutrino e antineutrino sono particelle di Majorana, cioè che particella e antiparticella coincidono.
«Cercare di dimostrare l’ipotesi di Majorana sulla natura del neutrino che forse ci potrebbe aiutare a comprendere il mistero della scomparsa dell’antimateria è un’impresa di una difficoltà straordinaria. Cupid-0 apre una prospettiva realistica per un futuro esperimento che possa avere una possibilità di successo», sottolinea Fernando Ferroni, presidente dell’Infn.
«Il grande sforzo della collaborazione è iniziato nel 2010 con il grant europeo Lucifer e oggi viene ampiamente ripagato da questi risultati scientifici. Ringrazio quindi tutti i colleghi che negli anni hanno contribuito a costruire questo successo e i Lngs per il continuo supporto offerto», commenta lo spokesperson Stefano Pirro (Lngs).
«I bolometri per la ricerca del doppio beta, dopo 30 anni di sviluppo e il successo di Cuore, entrano con Cupid-0 in una nuova fase», aggiunge Ezio Previtali, responsabile nazionale dell’esperimento. Siamo orgogliosi perché è l’Infn ad aver ideato questa nuova classe di rivelatori e ad averli portati fino allo sviluppo attuale».
In Cupid-0 sono coinvolte le sezioni dell’Infn di Genova, Roma1, Milano Bicocca e i Laboratori nazionali di Legnaro e del Gran Sasso che ospitano l’esperimento.

Per saperne di più:

• Leggi su Physical Review Letters l’articolo “First Result on the Neutrinoless Double-β Decay of ⁸²Se with CUPID-0“, di O. Azzolini et al.

La prima cornea stampata in 3D, con staminali umane: E' un prototipo, verso riserve illimitate per i trapianti.

Fonte: ANSA Scienze

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E' pronta la prima cornea stampata in 3D, ottenuta con uno speciale bio-inchiostro fatto di cellule staminali umane e sostanza aggreganti. Ottenuto nell'università britannica di Newcastle e pubblicato sulla rivista Experimental Eye Research, il risultato è un prototipo, come rilevano gli autori della ricerca, Abigail Isaacson, Stephen Swioklo e Che Connon. Dopo gli ultimi perfezionamenti la tecnica potrà "assicurare in futuro - dicono i ricercatori - una riserva illimitata di organi" per i trapianti di cornea.

Il risultato è considerato dagli stessi ricercatori britannici "Una prova di concetto", ossia una dimostrazione della fattibilità della tecnica. Le cellule utilizzate dal gruppo di Newcastle sono infatti quelle di uno degli strati che costituiscono la cornea, chiamato stroma, che si trova al di sotto di una membrana elastica e dell'epitelio, che è lo strato più superficiale.

Le cellule utilizzate nell'esperimento sono state prelevate da un donatore sano e mescolate con due sostanze aggreganti: il collagene e l'alginato. Questo mix è diventato un bio-inchiostro che, utilizzato in una normale stampante 3D, è stato distribuito in cerchi concentrici fino ad ottenere la forma della cornea umana nell'arco di dieci minuti.
"Molti gruppi di ricerca nel mondo sono in cerca del bio-inchiostro ideale per rendere questa tecnologia disponibile su larga scala", ha osservato Che Connon. Ci vorranno comunque "molti anni", ha aggiunto, prima di poter utilizzare le cornee stampate in 3D per i trapianti.

I materiali che producono l'elettricità dal calore: Possono diventare fino a 5 volte più efficienti.

Fonte: ANSA Scienze

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Poter ricaricare la batteria dell'auto semplicemente grazie al calore generato dal motore, o produrre energia per la casa sfruttando il calore disperso dall'impianto elettrico: questi scenari futuristici potrebbero diventare realtà grazie a nuovi materiali che producono spontaneamente elettricità quando vengono riscaldati. Ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (Mit), in uno studio pubblicato sulla rivista Science Advances, hanno trovato il modo di renderli cinque volte più efficienti per generare, potenzialmente, il doppio dell'energia.

"Se i nostri sogni più sfrenati si dovessero avverare, improvvisamente molte cose che ora sono troppo inefficienti diventeranno molto più efficienti", commenta Brian Skinner, alla guida del gruppo. "Potreste trovare nelle automobili dei piccoli apparecchi in grado di sfruttare il calore disperso dal motore per ricaricare la batteria, oppure negli impianti elettrici l'energia che ora va sprecata potrebbe essere recuperata e reimmessa nella rete".

La capacità di un materiale di generare energia dal calore si basa sul comportamento dei suoi elettroni: quando un lato del materiale viene riscaldato, gli elettroni acquisiscono maggiore energia e si accumulano tutti sul lato più freddo, ma in genere la quantità di elettricità prodotta è molto scarsa. I ricercatori si sono concentrati su una particolare famiglia di materiali chiamati semimetalli topologici, la cui struttura unica permette agli elettroni di accumulare energia più facilmente, e hanno scoperto che riscaldandoli con potenti campi magnetici il procedimento diventa molto più efficiente: "Si potrebbe generare sempre più energia semplicemente aumentando la potenza del campo magnetico", aggiunge Skinner.