domenica 4 dicembre 2016

Osservate le particelle bizzarre previste da Ettore Majorana: Sono contemporaneamente la loro antiparticella.

Fonte: ANSA Scienze
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Sono finalmente un po' meno misteriose le elusive e bizzarre particelle teorizzate dal fisico Ettore Majorana negli anni '30, che sono contemporaneamente anche la loro antiparticella. Per la prima volta è stato possibile infatti dargli un'occhiata da vicino. A riuscirci i fisici guidati da Ernst Meyer, dell'università di Basilea, il cui lavoro è pubblicato sulla rivista npj Quantum Information.

Come Giano, l'antica divinità romana, i fermioni sono particelle bifronti perchè sono contemporaneamente la loro antiparticella, ossia la loro particella speculare nel mondo dell'antimateria, e potrebbero essere utili per trasportare informazioni nei computer quantistici. I fisici svizzeri, con il loro esperimento, hanno confermato la teoria secondo cui le particelle di Majorana possono essere generate e misurate, in un superconduttore, alla fine di filamenti fatti di singoli atomi di ferro. Sono inoltre riusciti a rendere visibile per la prima volta il loro interno.

In un superconduttore hanno fatto evaporare singoli atomi di ferro, che si sono organizzati in una fila fatta di singoli atomi, che ha raggiunto la sorprendente lunghezza di 70 nanometri. I ricercatori hanno poi esaminato queste catene mono-atomiche, e servendosi delle immagini e misure ricavate al microscopio, hanno avuto chiare indicazioni dell'esistenza dei singoli fermioni alla fine di questi fili, sotto certe condizioni e ad una determinata lunghezza. E nonostante la distanza tra le due particelle alla fine della catena, queste risultavano ancora collegate. Insieme formano un nuovo stato esteso attorno a cui l'intero filamento può essere occupato o meno da un elettrone. Una proprietà, conclude lo studio, che può essere adoperata per realizzare i computer quantistici.

Stelle di neutroni aiutano a studiare la fisica quantistica: Visto fenomeno inedito teorizzato 80 anni fa.

Rappresentazione artistica della luce emessa da una stella dei neutroni (a sinistra) viene polarizzata mentre viaggia nel vuoto (fonte: ESO/L. Calçada)
Fonte: ANSA Scienze
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Per capire meglio la fisica quantistica bisogna farsi guidare dalle stelle: quelle di neutroni, per l'esattezza. Questi oggetti celesti estremamente densi, residui di stelle massicce esplose come supernovae, sono infatti dotati di un fortissimo campo magnetico e permettono di osservare fenomeni altrimenti non riproducibili in laboratorio. Ne e' un esempio la stella di neutroni RX J1856.5-3754, distante 400 anni luce dalla Terra, che ha consentito di osservare per la prima volta gli indizi di un effetto quantistico previsto da circa 80 anni e mai rilevato finora, che prende il nome di birifrangenza del vuoto.

La scoperta si deve al gruppo di ricerca internazionale guidato dall'italiano Roberto Mignani, dell'Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) di Milano, che lavora anche presso l'Università polacca di Zielona Gora. Lo studio, in pubblicazione sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, dimostra che lo spazio vuoto attorno alla stella di neutroni risente cosi' tanto del fortissimo campo magnetico del corpo celeste da comportarsi come un prisma, influenzando la polarizzazione della luce che lo attraversa. Il gruppo di Mignani e' giunto a questa conclusione usando le osservazioni della stella di neutroni RX J1856.5-3754 fatte con lo strumento Fors2 del Very Large Telescope (Vlt) dell'Osservatorio europeo meridionale (Eso) in Cile.

''Questo e' l'oggetto piu' debole per cui sia stata mai misurata la polarizzazione'', ricorda Vincenzo Testa, ricercatore dell'Inaf di Roma che ha partecipato all'indagine. ''Questo effetto puo' essere rilevata solo in presenza di forti campi magnetici davvero potenti, come quelli che circondano le stelle di neutroni - aggiunge Roberto Turolla, dell'Universita' di Padova e associato Inaf, che ha partecipato allo studio -. Cio' dimostra, ancora una volta, che le stelle di neutroni sono laboratori preziosi dove studiare le leggi fondamentali della natura''.

martedì 22 novembre 2016

Pochi secondi per caricare lo smartphone, ora diventa possibile: Con super condensatori.

Fonte: ANSA Scienze
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Ricaricare lo smartphone meno di una volta alla settimana impiegando soltanto pochi secondi: il sogno potrebbe diventare realtà grazie ai nuovi super condensatori flessibili sviluppati dagli esperti di nanotecnologie dell'Università della Florida Centrale.

Immagazzinare più energia e più a lungo
Questi dispositivi sono capaci di immagazzinare rapidamente più energia rispetto alle tradizionali batterie al litio, mantenendo la propria stabilità per oltre 30.000 cicli di ricarica: descritti sulla rivista ACS Nano, potrebbero rivoluzionare anche il settore delle tecnologie indossabili e delle auto elettriche.

Super-condensatori
Il segreto di questi super condensatori sta nell'impiego di nuovi materiali bidimensionali con lo spessore di un solo atomo. Molti gruppi di ricerca avevano già provato ad utilizzarli in passato, impiegando ad esempio il grafene, ma nessuno era riuscito a sfruttare il loro incredibile potenziale incorporandoli nei sistemi esistenti fatti con materiali tradizionali.

Milioni di microscopici fili
Il gruppo statunitense guidato da Yeonwoong 'Eric' Jung ha vinto questa sfida tecnologica sfruttando un nuovo approccio di sintesi chimica, che ha consentito di realizzare super condensatori composti da milioni di microscopici fili (con un diametro dell'ordine dei milionesimi di millimetro) rivestiti da materiali bidimensionali: in questo modo, il 'cuore' ad alta conduttività facilita il trasferimento degli elettroni per velocizzare la carica, mentre il rivestimento con i nuovi nanomateriali consente di avere maggiore densità di energia e di potenza.

Più di 30.000 cicli di ricarica E i vantaggi non finiscono qui: se le batterie al litio di un comune smartphone iniziano a 'perdere i colpi' dopo circa 1.500 cicli di ricarica, i nuovi super conduttori mantengono la loro stabilità per più di 30.000 cicli.

Una prova di principio
Il processo produttivo di questi dispositivi, che sarà presto brevettato, ''non è ancora pronto per la commercializzazione - ammette Jung - ma rappresenta un'importante prova di principio: il nostro studio dimostra il forte impatto che potrà avere su molte tecnologie''.

lunedì 14 novembre 2016

Un computer legge il pensiero e lo traduce in testi: Potra' rendere ancora piu' facile dialogare con Google o con Siri.

Fonte: ANSA Scienze
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Il computer 'legge nel pensiero' e traduce quello che abbiamo in mente in testi. E' possibile grazie a una speciale interfaccia che in futuro potrebbe aiutare le persone che non riescono a parlare a causa di malattie o che potra' rendere ancora piu' facile dialogare con Google o con Siri. L'interfaccia e' descritta sulla rivista Frontiers in Neurosciences da Christian Hertf e Tanja Schultz, dell'universita' tedesca di Brema. Per adesso funziona solo grazie a elettrodi impiantati nel cervello, ma e' un primo passo verso future interfacce cervello-computer da utilizzare nella vita di tutti i giorni.

L'esperimento condotto su pazienti con epilessia
''Per la prima volta abbiamo dimostrato che l'attivita' cerebrale puo' essere decodificata e utilizzata per le tecnologie di riconoscimento vocale automatico'', ha detto Hertf. Tuttavia, ha aggiunto ''l'attuale necessita' di impiantare elettrodi nel cervello rende il sistema ancora lontano dal suo utilizzo nella vita quotidiana''. I ricercatori hanno condotto un esperimento su pazienti con epilessia che avevano elettrodi impiantati nel cervello per trattare la loro condizione. I volontari hanno letto un testo mentre la loro attivita' cerebrale e' stata registrata grazie all'elettrocorticografia (Ecog), la tecnica che con degli elettrodi misurato i segnali elettrici delle cellule nervose direttamente sulla superficie del cervello. Nello stesso momento e' stato anche registrato l'audio del testo letto dai partecipanti e questo, grazie a un software, ha permesso di calibrare la cadenza di vocali e consonanti.

Un algoritmo traduce i segnali delle cellule in testo
Queste informazioni sono state utilizzate per mettere a punto e calibrare un algoritmo in grado di decodificare con molta precisione i segnali delle cellule del cervello e trasformarli in un testo. L'esperimento ha dimostrato inoltre che l'elettrocorticografia, per il momento, e' la tecnica piu' utile per mettere a punto questo tecnologia perche', a differenza delle altre tecniche che misurano l'attivita' cerebrale, cattura i segnali direttamente sulla superficie del cervello. Di conseguenza questi ultimi sono piu' 'puri' perche' non filtrati dal cuoio capelluto e dalla pelle.

giovedì 10 novembre 2016

Scimmie paralizzate camminano grazie a chip wireless: Entro 5 anni la sperimentazione sull'uomo.

L'interfaccia cervello-midollo spinale sperimentata con successo sulle scimmie paralizzate e applicata nella foto a un modello di cervello realizzato in silicone (fonte: Alain Herzog / EPFL)
Fonte: ANSA Scienze
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Due scimmie sono tornare a camminare dopo una lesione spinale: è stato possibile grazie a un by-pass wireless capace di raccogliere gli impulsi elettrici nel cervello e inviarli a un chip impiantato nel midollo spinale, 'scavalcando' il tratto interrotto. Coordinata da Grégoire Courtine, del Politecnico di Losanna (Epfl), erealizzata con il contributo degli italiani Silvestro Micera, della Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa e Epfl, e Marco Capogrosso, di Epfl, la ricerca è stato pubblicata sulla rivista Nature e potrebbe portare entro 5 anni alle sperimentazioni sull'uomo.
"Quando camminiamo il nostro cervello invia, attraverso il midollo spinale, dei comandi per attivare i muscoli. Ma se c'è una lesione nel midollo la trasmissione si interrompe e le indicazioni dal cervello non raggiungono i muscoli. Quello che siamo riusciti a fare è stato ripristinare il collegamento in modo artificiale", ha spiegato Micera.

L'esperimento:
Per farlo i ricercatori hanno impiantato, nella regione della corteccia cerebrale del coordinamento motorio, degli elettrodi capaci di inviare a un computer gli impulsi prodotti dal cervello. I dati in arrivo vengono elaborati e inviati a un altro dispositivo impiantato nel midollo spinale, a valle della lesione, permettendo così l'arrivo dei segnali ai muscoli. Il successo, il primo a farlo inviando i segnali cerebrali attraverso un chip impiantato nel midollo, è stato ottenuto su due scimmie paralizzate che hanno ripreso a camminare in pochi giorni.

Le ricadute per l'uomo:
Un lavoro pionieristico che promette di avere presto importantissime ricadute sull'uomo perché uno dei punti di forza dell'esperimento è quello di aver usato tutti dispositivi già approvati, a quasi, per l'utilizzo sull'uomo. "Impiantare elettrodi direttamente nel cervello e nel midollo spinale richiede attenzioni extra che sono allo studio - ha aggiunto Micera - ma in linea di principio traslare sull'uomo il lavoro già fatto non richiederà molto tempo. Già sono stati autorizzati studi clinici per alcuni aspetti del lavoro". Dal 2006, anno del primo esperimento pensato per registrare con elettrodi l'attività cerebrale per muovere un braccio robot, i progressi nel settore sono stati rapidissimi tanto anche secondo esperti estranei allo studio, come Andrew Jackson, dell'istituto di neuroscienze dell'università britannica di Newcastle, i primi dispositivi sull'uomo potrebbero arrivare già entro 5 anni.
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VIDEO

Pronta la carta del futuro, riscrivibile fino a 40 volte: E' una membrana sensibile alla luce.

Fonte: ANSA Scienze
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La carta cambia look: quella del futuro e' una membrana riscrivibile, che puo' essere stampata e cancellata fino a 40 volte mantenendo una buona risoluzione. L'ha ottenuta in Cina il gruppo dell'universita' di Shandong guidato da Ting Wang e Dairong Chen. Descritta sulla rivista Applied Materials & Interfaces e ripresa dal sito della rivista Science, la membrana ha un aspetto simile a quello della carta, ma e' qualcosa di diverso.

Una membrana flessibile:
I media digitali possono essere prevalenti nella societa' di oggi, ma a volte uno schermo elettronico non basta. La carta resiste ancora in molti campi, per esempio grandi manifesti e striscioni rimangono la norma in occasione di conferenze e fiere. Nel tentativo di ridurre l'impatto ambientale, i ricercatori hanno ottenuto una membrana flessibile a partire da un polimero solubile in acqua e impregnato di ossido di tungsteno: lo stesso materiale utilizzato nelle 'finestre intelligenti' per modulare la quantita' di luce e calore che vi passa.

Stampare con la luce:

La superficie della membrana viene stampata grazie alla luce: viene prima coperta con una matrice sulla quale e' stato intagliato il modello da stampare e poi viene esposta ai raggi ultravioletti, che fanno diventare l'ossido di tungsteno da incolore a blu solo nella parte da stampare. Il cambiamento di colore richiede solo pochi secondi, molto meno rispetto ai precedenti esperimenti con superfici riscrivibili. Inoltre, il modello stampato svanisce naturalmente nel tempo in presenza di ossigeno, ma rimane visibile per diversi giorni in condizioni atmosferiche normali. Le membrane possono anche essere sbiancate in meno di mezz'ora, esponendole all'ozono o al calore. Secondo gli autori la commercializzazione di questa tecnologia sarebbe relativamente semplice, perche' le materie prime necessarie sono tutte gia' disponibili a livello industriale.

martedì 8 novembre 2016

Valvole 'di luce' rendono vicino l'addio al silicio: Primo dispositivo microelettronico senza semiconduttori.

Fonte: ANSA Scienze
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Sempre più vicino il 'pensionamento' del silicio: grazie ai nuovi materiali capaci di 'giocare' con la luce si aprono le porte a una nuova era dell'elettronica con il superamento dei tradizionali semiconduttori e il ritorno delle vecchie valvole, ma in formato micro. E' quanto si prospetta grazie al successo ottenuto da Dan Sievenpiper, dell'università della California a San Diego, e pubblicato su Nature Communications, con il primo dispositivo microelettronico controllato dalla luce.

La 'corsa' alla riduzione delle dimensioni:
Grazie all'introduzione dei transistor, fatti con materiali semiconduttori come il silicio, l'elettronica ha potuto fare in questi decenni un enorme salto verso la miniaturizzazione che sarebbe stato impossibile con le tecnologie precedenti, ossia le valvole. La corsa alla riduzione delle dimensioni, e quindi della potenza degli strumenti a parità di dimensione, ha però ormai raggiunto un limite fisico di fatto invalicabile, limitandone sempre più i progressi. Uno dei maggiori limite è dovuto al fatto che i semiconduttori non permettono alle cariche elettriche di muoversi liberamente ma le sottopongono, nel loro tragitto, a continui 'blocchi stradali'. Una caratteristica necessaria ma che riduce le prestazioni.

'Microvalvole', tecnologia del futuro:
Una rivoluzione potrebbe arrivare però dal 'restyling' di una vecchia tecnologia, le valvole. Sfruttando le caratteristiche dei cosiddetti metamateriali, materiali capaci di manipolare fotoni e elettroni in modi finora impensabili, i ricercatori sono riusciti per la prima volta a costruire un dispositivo simile alle valvole ma miniaturizzato e soprattutto a farlo funzionare usando pochissima energia. Un successo che potrebbe portare nel futuro a sostituire i semiconduttori con queste 'microvalvole' e rivoluzionare il mondo della microelettronica.