L'evoluzione del campo geomagnetico - Documentario di Discovery Channel.

Un computer quantistico nel diamante.

Fonte: Le Scienze

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E' il primo computer quantistico a stato solido - e quindi facilmente scalabile - dotato di un sistema di protezione contro la decoerenza, il fenomeno che ostacola il corretto funzionamento delle apparecchiature quantistiche. Per quanto minuscolo, il prototipo, che al momento è in grado di trattare due qubit, ha dimostrato di avvicinarsi moltissimo alle prestazioni di una macchina quantistica perfetta.

Un gruppo di ricercatori è riuscito a costruire un embrione di computer quantistico in un diamante, dotato per di più di un sistema di protezione contro il fenomeno della decoerenza, che per questo tipo di apparecchiatura può essere paragonato a un rumore di fondo che impedisce al computer di funzionare correttamente.
Il risultato, ottenuto da ricercatori del Politecnico di Delft, nei Paesi Bassi, della Iowa State University e dell’Università della California a Santa Barbara, che lo decrivono in un articolo pubblicato su “Nature”, appare particolarmente interessante perché dimostra la fattibilità di computer quantistici allo stato solido, che, a differenza dei precedenti sistemi a stato gassoso-liquido, potrebbero rappresentare il futuro della computazione quantistica poiché sono facilmente scalabili. Gli attuali computer quantistici sono molto piccoli e non possono ancora competere con la velocità dei computer tradizionali di grande potenza.
Il computer quantistico di diamante lavora con due bit quantistici, o qubit, rappresentati da due particelle subatomiche. Un nucleo di azoto (o, per la precisione il suo spin) codifica il primo qubit, mentre il secondo è rappresentato dallo spin di un elettrone presente in un altro difetto del diamante.

Gli elettroni, molto più piccoli nuclei, permettono di eseguire i calcoli molto più rapidamente, ma sono anche più rapidamente vittima della "decoerenza". Un qubit basato su un nucleo, è più lento ma anche molto più stabile. "Un nucleo ha un tempo di decoerenza lungo, dell’ordine dei millisecondi che si può considerare molto lento", ha detto Daniel Lidar, che ha partecipato allo studio. Come protezione dalla decoerenza, i ricercatori hanno utilizzato

impulsi di microonde per invertire continuamente il senso di rotazione dell'elettrone.
Com’è noto, a differenza dei bit tradizionali, che possono codificare un uno o uno zero, un qubit può codificare un uno e uno zero allo stesso tempo. Questa proprietà, detta sovrapposizione, insieme con la capacità degli stati quantici di passare a "tunnel" attraverso barriere di energia, potrà permettere ai computer quantistici di eseguire calcoli di ottimizzazione molto più velocemente rispetto ai computer tradizionali.
I ricercatori sono riusciti a dimostrare che il loro sistema di diamante è effettivamente in grado di operare operare controllando quanto le sue prestazioni si avvicinassero a quelle del cosiddetto “algoritmo di Grover", un algortitmo per computer quantistici ideato da Lov Grover dei Bell Labs nel 1996. Il test consiste in una ricerca in un database indifferenziato, simile alla ricerca di un nome in un elenco telefonico disponendo del solo numero di telefono. Con un computer classico non si può trovare il nome se non dopo aver cercato attraverso metà dell’elenco. L’algoritmo di Grover, progettato per sfruttare le proprietà di sovrapposizione dei qubit, può trovare la risposta corretta molto più rapidamente. Così, mentre un computer classico, di fronte a quattro scelte possibili, trova quella corretta in media dopo due tentativi, uno quantistico sempre al primo tentativo.

Il nuovo computer di diamante è riuscito a fare la scelta giusta al primo tentativo circa il 95 per cento delle volte, un risultato non perfetto, ma sufficiente a dimostrare che opera in modo quantistico.

Lhc, nuovo record di energia.

Fonte: Daily Wired

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Alle 00.38 di stanotte, 5 aprile 2012, una nuova collisione di due raggi di protoni da 4 Teraelettronvolt (TeV) è avvenuta al Large Hadron Collider di Ginevra. La collisione, dalla potenza complessiva di 8 TeV, è un nuovo record mondiale e ha dato il via alla raccolta dati all'Lhc per l'anno 2012.

" Dopo due anni di esperienza con entrambi i raggi a 3,5 TeV, ci siamo sentiti in grado di aumentare l'energia senza introdurre rischi significativi per le nostre apparecchiature" ha spiegato il responsabile tecnologico dell'acceleratore Cern Steve Myers: " Ora si apre la strada a sperimentazioni che possono sfruttare un potenziale energetico ancora maggiore!".

Nonostante l'aumento dell'energia di collisione sia piuttosto modesto, si tratta sempre di miliardi di volt. Per i ricercatori del Cern, questo significa capacità di sperimentazione e scoperta per gli esperimenti che riguardano le particelle ipotetiche, come per esempio quelle previste dalla teoria della Supersimmetria. Queste particelle potrebbero essere prodotte in quantità molto superiore alle alte energie, così come per il bosone di Higgs, la sfuggente particella ipotetica su cui si concentrano da sempre gli sforzi di Lhc (e a cui si potrebbe presto cambiare nome). Tuttavia, questa potenza superiore porterà anche molto rumore di fondo, cioè segnali che sembrano essere associati a quelli delle particelle del modello Standard, ma che in realtà non lo sono. Questo significa che ci vorrà più tempo per analizzare i dati, e che per confermare gli indizi sul Bosone di Higg o per affermare con certezza la sua inesistenza ci vorrà almeno un anno di esperimenti.

" L'aumento di energia ci permetterà di massimizzare le nostre possibilità di scoperta scientifica", ha dichiarato il direttore di ricerca del Cern Sergio Bertolucci. " Il 2012 si preannuncia come un anno importante per la fisica delle particelle". Lhc funzionerà a pieno ritmo fino alla fine dell'anno, per poi essere disattivato per un lungo periodo per prepararsi a girare ad una potenza di 6,5 TeV per raggio di protoni verso la fine del 2014. L'obiettivo finale è di raggiungere una potenza massima di 7 TeV per raggio, una potenza quasi doppia a quella attuale.

La storia di Lhc, la più grande macchina mai costruita dall'uomo (e anche una delle più costose, con un budget stimato di 7,5 miliardi di euro), è stata spesso funestata di incidenti e inconvenienti. Il tunnel di 27 chilometri si trova a 100 metri sotto il confine tra Francia e Svizzera. Dopo aver inaugurato le operazioni nel 2008, un gruppo di scienziati tentò di fermare gli esperimenti perché convinti che avrebbero causato un buco nero capace di distruggere la Terra. Una serie di incidenti (tra cui il più bizzarro è sicuramente quello dell' uccello e della baguette) ha costretto Lhc a riparazioni massicce per l'intero 2009, ed è quindi solo nel 2010 che sono cominciati gli esperimenti. Da allora, numerosi falsi allarmi non hanno ancora portato alla scoperta del famigerato bosone.

Nuova tecnica di microscopia con il calore laser.

Fonte: Sci-x

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Due studenti di dottorato dell'Università di Lipsia sono riusciti a compiere un passo avanti significativo nella ricerca di nuove tecniche di microscopia.

Markus Selmke e Marco Braun, rispettivamente del Gruppo di Ricerca 877 dell’Unione Tedesca di Ricerca (DFG) e della Scuola di Specializzazione post-laurea BuildMoNa, hanno gettato le basi per l'individuazione delle cosiddette nanoparticelle calde. La loro nuova tecnica microscopica permette di rendere visibili le minuscole particelle al di sotto del limite di risoluzione ottica, riscaldandole lievemente con un laser. Questa cosiddetta microscopia fototermica di singole nanoparticelle apre un ampio campo di nuove applicazioni della Chimica, attraverso la elaborazione ottica dei dati, fino alla terapia dei tumori. Ambedue i dottorandi hanno pubblicato i risultati della loro ricerca nell’autorevole rivista “ACS Nano".

La microscopia fototermica utilizza piccole quantità di calore, che le singole molecole o le nanoparticelle emettono attorno ad esse, dopo l’assorbimento della luce. “Il calore produce una piccola lente, una nano-lente, come noi abbiamo dimostrato attraverso le nostre misurazioni e il confronto con una precisa teoria da noi sviluppata”, spiega Mark Selmke.
I ricercatori sono riusciti non soltanto a misurare le nanoparticelle assorbenti estattamente nelle loro proprietà ottiche, ma hanno potuto controllare anche la crescita della temperatura intorno alle particelle. “In tal modo, noi sappiamo come far modificare termicamente di pochi nanometri, materiali mirati oppure come poter accelerare, con l’aiuto del calore, piccolissime particelle o molecole”, chiarisce Braun. Funziona come noto il mulino a luce. Brown si occupa dell’impiego di queste nano-fonti di calore per trappole molecolari. Selmke lavora a un progetto all'interno del gruppo di ricerca sassone 877, finanziato dalla DFG.

Testo originario integrale e immagini:
http://www.zv.uni-leipzig.de/service/presse/pressemeldungen.html?ifab_modus=detail&ifab_uid=5cb22b6ada20120307215359&ifab_id=4436

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Immagine: Markus Selme

Neuroimpianti a base di carbonio: le nuove biointerfacce.

Fonte: Sci-x

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I ciechi vedono, gli zoppi camminano, i sordi sentono: in futuro, impianti neurali potrebbero sostituire nell’occhio o nell’orecchio le cellule sensoriali distrutte.

Una delle maggiori sfide da affrontare sta nel progettare l'interfaccia tra la tecnologia medica e tessuti umani. Allo scopo di superare i limiti dei modelli esistenti, scienziati provenienti del centro di Ricerca Jülich e altre undici istituzioni, coinvolte nel progetto NeuroCare iniziato il 1° marzo 2012, svilupperanno nuove biointerfacce fatte di carbonio.
Per diversi anni, i ricercatori biomedici hanno lavorato su impianti per compensare i danni al sistema nervoso, causati da un incidente o una malattia. Loro si concentrano fondamentalmente su strumenti che correggono i problemi con le capacità cognitive di base, come una perdita o forte diminuzione della vista o della capacità di sentire. Inoltre, questi strumenti possono anche essere utilizzati per trattare lesioni traumatiche alla colonna vertebrale, l’epilessia resistenti ai farmaci, disturbi psichiatrici e malattie neurodegenerative croniche.
Tuttavia, la tecnologia è ancora in una fase di evoluzione. Ciò che rende così difficile l’implementazione di nuovi sistemi è la connessione tra i tessuti vivi e i circuiti elettrici, attraverso strutture cellulari flessibili contenenti acqua da un lato e rigidi elettrodi solidi sull'altro lato. Il NeuroCare, pertanto, utilizza materiali a base di carbonio, poiché sono più adatti a scopi medici, rispetto ai metalli o al silicio, convenzionalmente usati.

"Ci concentriamo sullo sviluppo di nuove biointerfacce a base di carbonio, che sono accettate con meno difficoltà dal tessuto vivo e causano anche meno problemi dovuti all’inquinamento biologico, la contaminazione batterica", dice il professor Andreas Offenhäusser, direttore del settore di Bioelettronica all’Istituto dei Sistemi Complessi (ICS-8) e dell’Istituto Peter Grünberg (PGI-8) del Centro di Ricerca Jülich. I materiali a base di carbonio sono economici, biologicamente inerti, robusti e dotati di molte proprietà elettriche, da quelle simili ai metalli, a quelle dei semiconduttori o isolanti.
Per ottimizzare il contatto con il tessuto biologico, i ricercatori hanno pianificato di eseguire sperimenti con materiali flessibili e testare le diverse strutture superficiali, su scala nanometrica. Entro i prossimi tre anni, all’interno del progetto, dovranno nascere prototipi per impiantati della retina, della corteccia e della coclea, che possano essere sviluppati e messi sul mercato nei successivi dieci anni.
I ricercatori dello Jülich hanno già usato con successo materiali per implantati basati sul carbonio, alla fine del 2011, prima del lancio del progetto NeuroCare. Insieme con gli scienziati di Monaco, hanno cresciuto cellule cardiache su un chip biocompatibile fatto di grafene. Questo materiale è stato studiato a fondo soltanto dal 2004 ed è costituito da molecole grandi, tipo tappeto, di carbonio puro. "Abbiamo scoperto che le cellule cardiache si comportano molto bene sul chip di grafene e che sviluppano una eccellente pulsazione", dice il biologo Dr. Jülich Vanessa Maybeck. In confronto a componenti di silicio, il rumore nei chip di garfene è molto inferiore.

Testo originario integrale e immagini:
http://www.fz-juelich.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/UK/DE/2012/12-03-01NeuroCare.html;jsessionid=9B8191322D8F96054A16388C52F804B8

Prof. Andreas Offenhäusser
Tel.: 0049-2461 61-2330
email : a.offenhaeusser@fz-juelich.de Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. E' necessario abilitare JavaScript per vederlo.

Dr. Vanessa Maybeck
Tel.: 0049-2461 61-3895
email : v.maybeck@fz-juelich.de Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. E' necessario abilitare JavaScript per vederlo.

Contatto stampa:
Tobias Schlößer
Tel.: 0049-2461 61-4771
email : t.schloesser@fz-juelich.de Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. E' necessario abilitare JavaScript per vederlo.

Foto: Forschungszentrum Jülich

La clonazione esiste in natura: lo dimostrano i coralli.

Fonte: ADUC

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La clonazione esiste in natura: lo dimostrano i coralli. Quando i loro embrioni, fragilissimi, vengono distrutti dalle onde, ognuno dei loro frammenti e' in grado di generare un nuovo individuo. La scoperta, pubblicata sulla rivista Science, dimostra per la prima volta che degli organismi pluricellulari sono capaci di riprodursi spontaneamente grazie a dei cloni. I ricercatori dell'Istituto Australiano di Scienze Marine hanno osservato per la prima volta in laboratorio questa capacita' dei coralli, unica nel regno animale, di produrre cloni (ossia individui con lo stesso corredo genetico) a partire dall'embrione. I coralli sono delle strutture marine 'edificate' da piccoli polipi che creano delle complesse colonie al cui interno vengono ospitate anche microscopiche alghe che vivono in simbiosi con loro. E' noto da tempo che all'interno delle barriere coralline, nonostante si riproducano in maniera sessuata attraverso il rilascio di uova, una gran parte dei polipi sono 'gemelli', possiedono cioe' lo stesso corredo genetico. I ricercatori australiani hanno osservato in laboratorio che le onde, anche deboli, sono in grado di rompere facilmente il delicatissimo involucro che ospita l'embrione, costituito da piu' cellule, dei polipi; sorprendentemente le cellule disperse non portano alla morte dell'individuo in formazione, ma riprendono a moltiplicarsi generando cosi' nuove copie dell'individuo iniziale.

Comprimere i polimeri produce energia chimica, ma solleva dubbi sulla sicurezza per la salute.

Fonte: Sci-x

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Un polimero è una maglia di catene, che si rompono lentamente nel tempo a causa delle normali pressione e usura. Quando un polimero viene schiacciato, la pressione rompe i legami chimici e produce radicali liberi: ioni con elettroni spaiati, pieni di energia.

Queste molecole sono responsabili dell’invecchiamento, di danni al DNA e del cancro nel corpo umano.

In un nuovo studio, gli scienziati della Northwestern University di sono orientati verso i polimeri schiacciati e i radicali liberi, alla ricerca di nuove fonti energetiche. Hanno scoperto cose incredibili e promettenti, ma anche alcuni problemi reali. Il loro rapporto è pubblicato dalla rivista Angewandte Chemie .
I ricercatori hanno dimostrato che i radicali provenienti da polimeri compressi, generano quantità significative di energia che può essere usata per reazioni chimiche di potenza, in acqua. Questa energia, in genere, è rimasta finora inutilizzata, ma ora può essere sfruttata quando i polimeri sono sotto stress in circostanze ordinarie, come nelle suole delle calzature, negli pneumatici d’auto o quando si compattano sacchetti di plastica.
Essi hanno anche scoperto, durante lo studio, che un polimero siliconico, comunemente utilizzato in impianti di certi procedimenti cosmetici, rilascia una grande quantità di radicali liberi nocivi, quando il polimero è sottoposto anche solo a una moderata pressione. Questi risultati suggeriscono che la sicurezza di alcuni impianti medicali a base di polimeri dovrebbero essere esaminati e tenuti sotto controllo più da vicino.
"Abbiamo appurato che i polimeri in condizioni di stress creano radicali liberi, con efficienze complessive fino al 30 per cento ed emettono radicali nei mezzi circostanti, dove possono dar luogo a reazioni chimiche", ha dichiarato Bartosz A. Grzybowski, un autore dell’articolo Professore di Chimica Fisica e Ingegneria Chimica dei Sistemi. "Questi radicali possono essere utili o possono essere nocivi, a seconda della situazione."
Grzybowski e il suo team sono i primi ad usare questa energia per guidare le reazioni chimiche, semplicemente circondando il polimero compressi, con acqua contenente i reagenti desiderati.
I radicali liberi creati nel polimero migrano verso l’interfaccia polimero/acqua, dove producono perossido di idrogeno, che poi può guidare processi chimici.
"Noi siamo interessati a nuove fonti di energia chimica: questa energia che nasce dalla semplice rottura dei legami dei polimeri non viene utilizzata", ha detto. "Circondando il polimero con un mezzo, come l'acqua, siamo in grado di produrre energia chimica rispettosa dell'ambiente. Una direzione che stiamo perseguendo è quella di utilizzare questa energia per disinfettare l'acqua nei paesi in via di sviluppo. Questo è possibile perché il perossido di idrogeno prodotto da polimeri spremuti uccide i batteri . "
I ricercatori hanno confermato che la deformazione meccanica, uno schiacciamento moderato, ha creato radicali liberi nei polimeri. Essi inoltre hanno determinato il numero di radicali prodotti in un polimero sotto pressione: circa 10 alla sedicesima potenza, per centimetro cubo di polimero: una quantità molto rilevante.
Come prima cosa hanno riempito tubi polimerici con acqua, poi hanno spremuto i tubi e misurato il numero totale di radicali che sono migrati nella soluzione circostante. Hanno scoperto che quasi l'80 per cento dei radicali è fuoriuscito, compiendo un certo percorso.
I ricercatori hanno studiato sette diversi polimeri, tra cui un certo numero di particolare interesse pubblico. Il polidimetilsilossano, un materiale a base di silicio, comunemente utilizzato nelle implantazioni è uno di questi. Negli esperimenti di laboratorio, il mezzo che circondava il polimero e l’entità della pressione esercitata sul materiale era simile a quelli che si trovano nel corpo umano, ha sottolineato Grzybowski.
“I nostri risultati sono un po 'preoccupanti dal momento che ogni impianto polimerico del corpo umano ha a che fare con sollecitazioni meccaniche e, come ora sappiamo, può produrre radicali liberi nocivi e diffonderli nei tessuti circostanti, contribuendo, talvolta, a gererare malattie come cancro, ictus, infarto del miocardio, diabete e altri disturbi importanti ", ha detto Grzybowski. "Sapendo questo, sono molto felice di avere un impianto metallico al ginocchio, piuttosto che un impianto polimerico. Da un punto di vista scientifico, il nostro lavoro dimostra ancora una volta che un fenomeno può essere utile o dannoso a seconda di come viene impiegato", ha detto. "Lo stesso polimero può essere una utile una fonte di energia al di fuori di un corpo umano, ma un potenziale rischio quando è implantato in esso."

http://www.northwestern.edu/newscenter/

Contatto:
Megan Fellman
fellman@northwestern.edu Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. E' necessario abilitare JavaScript per vederlo.
tel. 001-847-491-3115
Northwestern University