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"Il cielo stellato sopra di me, la legge morale dentro di me'' I. Kant

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IL FUTURO DI LHC- INTERVISTA A NADIA PASTRONE

HI-LHC è un orizzonte che va ben oltre il semplice progetto scientifico.

Il futuro di LHC è radioso e va oltre il bosone di Higgs. Dal 2026 High Luminosity LHC osserverà le più inaccessibili particelle e potrebbe essere in grado di riscrivere la nostra comprensione dell’universo.

Abbiamo parlato di questo con Nadia Pastrone che attualmente è la coordinatrice nazionale dei fisici italiani che lavorano all’esperimento CMS dell’acceleratore di particelle LHC al Cern di Ginevra.

 

 
– Con quali accorgimenti tecnici si va a migliorare uno strumento incredibile come LHC?

Tutto il complesso di acceleratori del CERN è in un processo di ammodernamento per poter avviare la nuova fase di LHC ad alta luminosita’ (HiLumi LHC). In particolare lungo l’anello di 27 km di circonferenza, verranno inseriti nuovi magneti superconduttori più potenti sia per deflettere le traiettorie dei fasci circolanti nei due anelli, che per focalizzare i fasci nelle zone di collisione. Verranno installati nuovi collimatori e si utilizzeranno cavità a radio frequenza superconduttrici speciali.

I nuovi componenti della macchina sono il frutto di studi e prototipi preparati al CERN e in vari Paesi del mondo.

Sono già cominciati i lavori di ingegneria civile per ottimizzare la gestione degli apparati criogenici che permetteranno ai nuovi componenti di operare nella nuove condizioni di lavoro.

Il progetto ha complessivamente un costo di 950 MCHF in 10 anni.

– Come l’aggiornamento degli strumenti migliorerà la comprensione sul bosone di Higgs?

LHC ad alta luminosità produrrà  15 milioni di bosoni di Higgs per anno, cda confrontarsi con i 1.2 milioni prodotti nel  2011 e 2012, che hanno portato alla scoperta. In questo modo la misura di tutti i canali di decadimento e delle caratteristiche di questa particella potranno essere adeguatamente studiati.

– Cosa significa e in che modo è importante aumentare la luminosità di LHC?

La luminosità di un collisore di particelle come LHC è proporzionale al numero di collisioni al secondo. Maggiore è la luminosità e più dati vengono raccolti dagli esperimenti per studiare eventi rari. Ogni fascio e’ costituito da circa 3000 pacchetti equispaziati di 25 ns e contenenti ciascuno circa mille miliardi di protoni.

– Quali performance raggiungerà LHC?
LHC, dopo il 2025, raggiungerà una luminosità istantanea incrementata di un fattore 10 rispetto alle attuali
prestazioni. Questo permetterà di raccogliere ogni anno una quantita’ di dati pari a quanto ottenuto fino ad allora da LHC.
In un arco temporale di circa 10 anni i dati raccolti saranno 10 volte superiori.

– In che modo HiLumi LHC migliorerà lo studio delle collisioni?

HiLumi LHC, grazie alla mole di dati raccolti consentira’ di studiare con precisione i processi fisici piu’ rari, di esplorare i confini della Fisica delle particelle oltre il Modello Stnadard, di cercare la materia oscura, la supersimmetria e le extra-dimensioni. Ma soprattutto fornirà misure di precisione sulle caratteristiche del bosone di Higgs.

– Quali esperimenti sono in cantiere per l’upgrade dello strumento?

ATLAS e CMS, dopo aver scoperto il bosone di Higgs nel 2012, hanno continuato ad analizzare i dati raccolti per studiare con precisione il quark top e il bosone di Higgs, ma anche per studiare il Modello Standard e i decadimenti rari che indicherebbero la presenza di nuovi fenomeni non ancora previsti dalla teoria.

– In che modo sono usate le cavità a granchio e perché sono fondamentali?

Le cavità superconduttrici a granchio, ora in fase di test, consentiranno di manipolare i fasci di protoni, massimizzando l’area di sovrapposizione dei due pacchetti al momento della collisione, aumentando di fatto la luminosità.
La struttura dei fascio nell’area di collisione ricorda il movimento di un granchio.

Fonte foto: CERN

NON è VITA, MA CI SIAMO MOLTO VICINI: MOLECOLE ORGANICHE TROVATE SU MARTE

Appena poco sotto la superficie di Marte è stata fatta, dal Rover Curiosity della Nasa, una scoperta sensazionale: sono state trovate, in alcune rocce antiche, delle tracce di molecole organiche.
Le molecole rintracciate includono tiofeni ricchi di zolfo e idrocarburi, come benzene e propano.

La scoperta non ancora ci porta ad un’immediata dimostrazione dell’esistenza passata della vita sul pianeta rosso, ma fornisce una testimonianza importante del passato di Marte. Insomma non è vita eppure stiamo andando, a grandi passi, in quella direzione.

La scoperta è stata riportata, tramite un team di scienziati internazionali, sulla rivista Science.
Lo strumento chiave per decodificare tutti questi dati e stato SAM, Sample Analysis at Mars che ha analizzato i campioni raccolti intorno al cratere Gale.
Il trapano, che ha perforato la superficie del campione di 3,5 miliardi di anni fa, ha perforato solo 5 cm sotto la superficie, questo indica che probabilmente scavando più nel profondo, grazie a delle successive, si riusciranno ad avere ancora più dati.

Alcuni sicuramente ricordano come nel ‘96 una enorme attenzione si generò per quelle che si pensavano fossero tracce di vita su Marte, rinvenute su un meteorite ritrovato sulla Terra.

La scoperta del ‘96 non è mai stata verificata e anzi ci ha insegnato quanto è difficile testare l’effettiva esistenza della vita sul pianeta rosso e in generale nell’universo.

I composti rinvenuti su Marte, possono essere stati prodotti dalla vita dato che, indicatori del genere, indicano solitamente una fonte di cibo per gli organismi.

Il cratere in cui si è concentrata l’attività di ricerca, è stato oggetto di indagine dal 2005 e allora gli scienziati infatti avevano spiegato che il Gale Crater era un luogo in cui, un tempo, scorreva acqua liquida in gran quantità.

Il materiale trovato è simile al kerogene terrestre, ma questo non implica una diretta connessione con la vita.

Ad accendere ancora di più la curiosità degli scienziati è sicuramente l’abbondanza di metano nell’atmosfera, i principali produttori di questo gas sul nostro pianeta sono ad esempio i batteri nell’intestino dei bovini e altre forme di vita.

Noi sappiamo che c’è ancora molto da scoprire e una serie di missioni pianificate per i prossimi decenni aiuteranno a trovare finalmente la quadratura del cerchio di tutta questa serie di informazioni, che mano a mano otteniamo ma che purtroppo rimangono ancora difficili da connettere tra loro. Chissà, in futuro, unendo i punti, cosa verrà fuori. Vita?

CHEMMAPS- IL GOOGLE MAPS DEGLI ELEMENTI CHIMICI

ChemMaps è una rappresentazione creata dai ricercatori della North Carolina State University, utile a identificare oltre 8.000 farmaci e 47.000 composti ambientali in 3-D e direttamente sul tuo PC.

ChemMaps si offre come un novello Google Maps dei farmaci e dei composti, chiunque infatti tramite un semplice tablet può navigare in questo spazio chimico. L’interfaccia è estremamente semplice e utile per tutti quelli che vogliono immergersi nel mondo dei farmaci.

Le sostanze sono visualizzate come delle stelle e una volta cliccata ogni caratteristica della sostanza viene fuori: nome, struttura chimica, indicazione medica, identificatori esterni e altre proprietà chimiche fisiche.

Attualmente, ci sono due mappe principali disponibili. Il DrugMap comprende circa 8.000 farmaci (commercializzati, in sviluppo e ritirati) ed è stato preparato dal database DrugBank. La mappa ambientale, o EnvMap, comprende oltre 47.000 composti (come i pesticidi) di rilevanza per l’Istituto nazionale di studi sulla salute ambientale (NIEHS) e l’Agenzia di protezione ambientale degli Stati Uniti (EPA).

I ricercatori vogliono integrare sempre più novità, compresa la possibilità di progettare  insiemi di prodotti chimici su ChemMaps. La possibilità di rendere ancora più interattive le mappe affascina i ricercatori, rendere il sito compatabile con la VR sarà una vera sfida.

 

 

IL COLORI DELL’UNIVERSO, IL NUOVO NUMERO DI COELUM

L’Universo attraverso un prisma

Abbiamo ripetuto più volte in queste pagine come l’universo sia un luogo colmo di meraviglie al limite del concepibile ma, e questo forse è l’aspetto più affascinante e intrigante, ciò che possiamo vedere e conoscere di esso è in continua evoluzione. E non solo perché è l’universo stesso a essere in evoluzione, ma soprattutto perché i mezzi a nostra disposizione per indagare nelle profondità del cosmo si fanno via via più raffinati e ci consentono quindi di di osservarlo sempre con una prospettiva ogni volta diversa.

A volte non si tratta solo di tecnologia ma di modalità: è possibile infatti studiare l’universo con diversi strumenti e diverse metodologie, alcune delle quali risultano forse meno note. In questo numero parliamo di spettroscopia, una tecnica che ha cambiato totalmente il modo di fare astronomia. Approfittando del bicentenario, che cade proprio questo mese, della nascita di una importante figura per la scienza astronomica: l’astronomo italiano, padre gesuita e pioniere dell’astrofisica Angelo Secchi. Nel suo articolo, Rodolfo Calanca traccia un profilo completo di padre Secchi e riepiloga tutte le maggiori scoperte e ricerche compiute dall’astronomo anche grazie anche all’allora nuova tecnica della spettroscopia.

Con Fulvio Mete scopriremo però che l’analisi spettroscopica è qualcosa sì di molto complesso ma alla portata dell’astrofilo: dopo l’articolo sulla spettroscopia amatoriale applicata al Sole del numero scorso, inizia in questo numero una guida (che proporremo in più puntate) su tutto ciò che c’è da sapere sulla spettroscopia e su come utilizzarla, anche a livello amatoriale, per scrutare il cosmo e ottenere risultati che nulla hanno da invidiare a quelli professionali, e anzi, possono esserne prezioso complemento.

Non finisce qui, non perdete gli appuntamenti con Saturno e con l’Asteroid Day 2018, le nostre rubriche dedicate all’attualità, all’osservazione del cielo e all’astrofotografia.

Buona lettura

Articoli in Copertina Coelum Astronomia n. 223 di giugno 2018

(clicca qui per il sommario completo)

  • SPETTROSCOPIA l’Universo attraverso un prisma…
  • Angelo Secchi: il padre della spettroscopia astronomica.
  • Introduzione alla spettroscopia e alla spettroscopia amatoriale. Prima parte.
  • Asteroid Day 2018. Il contributo degli astrofili
  • CASSINI. Gli anelli e le lune di Saturno, tra montagne, tempeste, ombre e viste dal finestrino.
  • MISSIONE GAIA. Storia e Gloria della seconda release del catalogo ESA.
  • Novità dal Mercato Tutte le ultime novità dal NEAF 2018
  • CATCH THE IRIDIUM Chiamata alle armi per tutti gli astrofotografi, un progetto collettivo per la ripresa di iridium flare… prima che spariscano!
  • SATURNO in opposizione. Tutti i dettagli per l’osservazione e la ripresa
  • ASTROFOTOGRAFIA: Fotografiamo la Stazione Spaziale
  • Tutti gli appuntamenti con il CIELO di GIUGNO!
  • PHOTOCOELUM Sempre più pagine dedicate alle vostre immagini!
  • LA LUNA di giugno. Guida all’osservazione della
  • costellazione corvo

Coelum Astronomia è gratuito per la lettura digitale su PC, tablet e smartphone ed è disponibile anche per il download in PDF. Leggilo online gratis: https://goo.gl/XbeZhg

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LA LUNA E 200.000 STELLE PER TESS

Lanciato dalla stazione di Air Force di Cape Canaveral in Florida il 18 aprile, TESS è il prossimo passo della NASA alla ricerca di pianeti al di fuori del nostro Sistema Solare.

Il 17 maggio ha effettuato con successo un sorvolo della Luna, che gli ha fornito un assist gravitazionale per avviarsi verso l’ingresso nella sua orbita operativa finale. La sonda è passata a soli 8 mila chilometri dal nostro satellite, e il 30 maggio attiverà i suoi propulsori per l’ultima correzione che la porterà in un’orbita altamente ellittica attorno al sistema Terra-Luna. Da lì, punto di vista unico e privilegiato, avrà a disposizione un campo superiore a quello del suo predecessore Kepler, che le permetterà di monitorare senza interruzione sempre nuove strisce di cielo.

 

Il team scientifico ha infatti scattato un’immagine di prova, con una esposizione di due secondi, utilizzando una delle quattro camere a bordo. Quello che ne è uscito è questa straordinaria immagine di più di 200 mila stelle! Centrata nella costellazione del Centauro, nell’angolo in alto a destra vediamo il bordo della Nebulosa Sacco di Carbone (Coalsack), una nebulosa oscura del cielo australe, che si mostra come una grande toppa scura sulla brillante Via Lattea, mentre nel bordo inferiore, a sinistra, vediamo la brillante Beta Centauri. TESS con le sue quattro camere tutte operative, potrà coprire un’area 400 volte più grande di quella visibile in questa ripresa… e altrettante stelle.

La missione, infatti, osserverà quasi tutto il cielo per monitorare le stelle più vicine e luminose in cerca di transiti – cadute periodiche nella  curva di luminosità di una stella causate da un pianeta che le passa davanti. Ci si aspetta che TESS riesca in questo modo a trovare migliaia di candidati esopianeti tra i quali selezionare i più promettenti che, il prossimo James Webb Space Telescope della NASA, in programma per il lancio nel 2020, potrà seguire e analizzare consentendo agli scienziati di studiare le loro atmosfere.

Si prevede che la sonda inizi la sua prima missione scientifica, della durata di due anni, attorno alla metà di giugno, dopo aver raggiunto l’orbita finale e aver calibrato la sua strumentazione. E i test sullla sua strumentazione sono già iniziati!

Coelum Astronomia

L’ASTEROIDE MIGRANTE VENUTO DA LONTANO

La storia dell’asteroide ‘Oumuamua ha sconvolto e raccolto molto interesse alcuni mesi fa. Oggi però, uno studio presentato sulla rivista della Royal Astronomical Society, ha presentato l’eso asteroide  (514107) 2015 BZ509. Primo oggetto emigrato da un altro sistema stellare e ormai stabile residente del nostro sistema solare.

 

2015 BZ509 è diverso da molti altri corpi e si muove nella direzione opposta a quella che è conosciuta, questo particolare movimento è detta orbita retrograda.

Per capire al meglio la danza di questi corpi, abbiamo chiesto a Fathi Namouni dell’Université Côte d’Azur e membro del CNRS, di spiegarci a cosa ci troviamo dinanzi quando parliamo di eso-asteroidi: “Quando il sistema solare – ha spiegato il ricercatore- si era formato non era isolato perché le stelle nascono in gruppi che chiamiamo ammassi stellari. Pianeti e asteroidi si formano in torno alla maggior parte di queste stelle. Però la densità di stelle nel ammasso era molto più grande della densità attuale e questo facilita le interazioni gravitazionali che aiutano le stelle a rimuovere asteroidi e comete l’una dall’altra”.

La differenza principale con ‘Oumuamua è che questo asteroide è diventato membro, ormai perfettamente integrato, del nostro sistema solare.

Il team per capire e tracciare la posizione di 2015 BZ509 ha eseguito tutte le simulazioni che hanno mostrato come l’asteroide si è sempre mosso in un modo difficilmente conciliabile con i movimenti che hanno portato all’alba del nostro sistema solare. La conclusione è dunque che BZ509 sia stato catturato da un altro sistema stellare.

La ricerca, come ci ha spiegato Fathi: “Ci dice che c’è una nuova fonte di corpi che possono aver influenzato la formazione dei pianeti e forse anche l’esistenza della vita sulla Terra. Per ora non conosciamo la composizione chimica dell’asteroide. Però se la composizione isotopica dell’acqua dell’asteroide è simile a quella della Terra, sapremo che una parte dell’acqua, se non tutta, proviene da un altro sistema stellare”.

Crediti foto: NASA / Hubble Heritage Team (AURA / STScI)

IL BUCO NERO PIÙ ”GHIOTTO” DELL’UNIVERSO

Il buco nero con la crescita più rapida dell’universo: ecco l’oggetto studiato dall’ANU Research School of Astronomy.

Il paper degli scienziati sarà pubblicato su Publications of the Astronomical Society of Australia.

Gli astronomi del centro di ricerca australiano hanno portato il loro sguardo indietro più di 12 miliardi di anni, scrutando le prime oscure età dell’Universo.

Si calcola che questo buco nero super-massiccio abbia le dimensioni di circa 20 miliardi di soli e un tasso di crescita dell’uno per cento ogni milione di anni.

“Questo buco nero sta crescendo così rapidamente che splende migliaia di volte più intensamente di un’intera galassia, a causa di tutti i gas che succhia quotidianamente che riescono a causare molto attrito e calore”, ha detto il dott. Wolf della ANU Research School of Astronomy.

Gli scienziati pensano che avere un oggetto di tale voracità al centro della nostra Via Lattea potrebbe portare alla distruzione della vita sulla terra.

Il telescopio SkyMapper presso l’ANU Siding Siding Spring Observatory ha rilevato questa luce nel vicino infrarosso, notando come le onde luminose si erano spostate sul rosso.

“Questi buchi neri sono estremamente rari e li stiamo cercando da diversi mesi con SkyMapper. Il satellite Gaia dell’Agenzia spaziale europea, che misura i piccoli movimenti di oggetti celesti, ci sta aiutando a trovare questi buchi neri supermassicci.” ha spiegato lo studioso.

Gli scienziati possono vedere le ombre degli oggetti di fronte al buco nero supermassiccio, quindi tramite questo meraviglioso “mostro” possiamo scoprire di più su molti oggetti e situazioni esotiche nell’universo.

Fonte: ANU

Fonte immagine: NASA/ESA

VENT’ANNI DOPO LA SONDA GALILEO, LA CONFERMA DEI GEYSER SU EUROPA

 

Alla fine degli anni ’80, la sonda Galileo partì per un viaggio dedicato completamente, per la prima volta nella storia dell’esplorazione del sistema solare, a Giove, il gigante gassoso. Alla fine degli anni ’90, conclusa la missione primaria, iniziò una estensione che presentava maggiori rischi e che comprendeva una serie di sorvoli ravvicinati delle lune Europa e di Io, il più vicino dei quali portò la sonda a 180 km da Io il 15 dicembre 2001.

Ma è durante un suo flyby di Europa che non ci si era accorti di una sua scoperta straordinaria, o meglio, non era facile trovare qualcosa che non si stava cercando.

 

Le immagini ultraviolette di presunti getti d’acqua dalla superficie di Europa, luna di Giove, riprese dal telescopio spaziale Hubble della NASA nel 2012, hanno ispirato Xianzhe Jia (Università del Michigan, co-investigator di due strumenti a bordo della sonda Europa Clipper, la missione che studierà Europa da vicino nel prossimo decennio) e il suo team.

Dopo una relazione sulle immagini di Hubble di Melissa McGrath – del SETI Institute di Mountain View ma anche lei parte della missione Europa Clipper – Jia e il suo team hanno ripreso i dati raccolti dalla sonda Galileo 20 anni fa, rendendosi subito conto che la regione in cui Hubble aveva visto ripetute tracce di pennacchi era vicina a una delle regioni in cui Galileo era volata: Galileo avrebbe potuto passare attraverso uno di questi pennacchi senza che nessuno se ne fosse reso conto.
«Galileo, in effetti, ha fatto un sorvolo di quella posizione, ed è stato il più vicino che abbiamo mai avuto. Ci siamo resi conto che dovevamo tornare indietro», ha detto Jia. «Avevamo bisogno di vedere se nei dati ci fosse qualcosa che potesse dirci se in quel momento c’era o meno un pennacchio».

Galileo aveva fatto un totale di 11 voli ravvicinati di Europa, ma solo due si avvicinarono abbastanza da avere la possibilità di scoprire qualcosa di simile a un getto di vapore ghiacciato. Fu il primo di questi che si rivelò essere lo scrigno del tesoro.  La sonda Galileo stava volando entro 400 km dalla superficie di Europa, a 6 km/s, percorrendo 1.000 km in soli tre minuti nel momento del suo maggior avvicinamento, quando il suo magnetometro si è accorto di un cambio di direzione del campo magnetico misurato, con un improvviso calo e un seguente picco molto forte. Nel frattempo, il rilevatore di onde di plasma mostrava una concentrazione densa di particelle cariche che venivano altrettanto improvvisamente  rilasciate.

L’ipotesi è che quando un campo magnetico attraversa un getto d’acqua, può creare una corrente elettrica all’interno del getto. Quella corrente, a sua volta, genera un altro campo magnetico che neutralizza il primo, mentre il plasma si accumula in cima al getto, incapace di fluire attraverso di esso. Questo processo è lo stesso che la sonda Cassini ha visto in azione su Encelado, luna di Saturno, e ora i ricercatori pensano che sia esattamente lo stesso processo rilevato vent’anni fa dalla Galileo su Europa.

Ma il vero motore della scoperta è stato un sofisticato modello computazionale noto come 3D multi-fluid magnetohydrodynamic simulation, che ancora non esisteva quando Galileo raccoglieva i suoi dati. Il team lo ha applicato a quello che già si sapeva dalle osservazioni di Hubble sulla dimensione e la densità del potenziale pennacchio, creando così una simulazione perfettamente coerente con i dati raccolti dalla sonda Galileo.

«I dati erano lì, ma avevamo bisogno di una modellazione sofisticata per dare un senso all’osservazione», ha spiegato sempre Jia.

Le precedenti immagini ultraviolette di Hubble suggerivano la presenza di pennacchi, ma questa nuova analisi ha potuto utilizzare dati raccolti (anche se inconsapevolemnte) molto più vicini alla fonte ed è per questo che viene considerata un’evidenza forte e di supporto a quella di Hubble per confermare la presenza dei pennacchi.

«Sembra che ormai ci siano troppe evidenze per scartare l’esistenza di geyger anche su Europa», dichiara Robert Pappalardo, sempre del progetto Europa Clipper. «Questo risultato li fa sembrare smpre più veri e, per quanto mi riguarda, si tratta di un punto di svolta: non sono più solo incerti bagliori in un’immagine remota».

Galileo non avrebbe potuto vedere di più, il flusso di particelle in questo tipo di getti è molto diffuso e sottile, non è facile accorgersene pur passandoci in mezzo, soprattutto se non si sa cosa guardare. Ma ora che lo sappiamo, gli scienziati della NASA sperano che la missione Europa Clipper, che sarà lanciata a metà degli anni ’20, riesca a riprendere immagini dirette dei getti attraverso la luce solare dispersa dalle particelle sospese nello spazio.

«Non potremo darli definitivamente per reali finché non torneremo lì con una sonda e non li riprenderemo in una foto» aggiunge un altro membro del team Europa Clipper, Cynthia Phillips.

Inoltre Clipper arriverà molto più vicina alla luna ghiacciata: alcuni dei suoi 44 passaggi la porteranno a una distanza di soli 25 km in superficie. Avrà a bordo spettrometri di massa, per dedurre la composizione della superficie di Europa, dell’oceano sotterraneo e dei pennacchi, e – come Galileo – strumenti per misurare la densità del plasma e i campi magnetici. A differenza di Galileo, Clipper avrà anche sistemi di imaging a infrarossi e nel visibile, uno spettrografo ultravioletto e un radar che può penetrare nel ghiaccio fino a chilometri al di sotto della superficie ghiacciata di Europa.

Ma mentre gli strumenti sono ben noti, la traiettoria ancora non è decisa e questi nuovi risultati aiuteranno a definirla. Se i pennacchi stanno davvero emettendo vapore dall’oceano o dai laghi sotterranei di Europa, Europa Clipper potrà campionare il liquido congelato e le particelle di polvere. Il team della missione sta ora valutando potenziali percorsi orbitali proprio con questo scopo.
I getti emessi da questa gelida luna potrebbero infatti aiutarci a trovare segni di vita nel suo oceano sottosuperficiale. «Studiare il materiale di questi getti è un modo per accedere alla chimica dell’oceano di Europa, che potrebbe aiutarci a rivelare se è abitabile o addirittura abitato», spiega Kevin Hand, anch’esso nel team del JPL della missione Europa Clipper. Infatti se si tratta davvero di getti d’acqua provenienti dall’oceano sotto la superficie ghiacciata della luna, potendone raccogliere dei campioni possiamo anche vedere direttamente e “facilmente” se contengono o meno tracce degli ingredienti necessari alla vita, o tracce di vita microbica stessa.

Sia la NASA che le agenzie spaziali europee hanno missioni in cantiere per visitare Europa dopo il 2020, presto forse avremo quella foto e quelle risposte…

Lo studio è stato pubblicato su Nature Astronomy:

Immagine: NASA/ ESA / W. Sparks / USGS Astrogeology Science Center

COELUM ASTRONOMIA

L’entanglement “visibile” è la CHIAVE per il futuro delle COMUNICAZIONI QUANTISTICHE

Per il futuro della comunicazione e delle nuove tecnologie è fondamentale stabilire nuovi tipi di collegamenti e sfruttare le potenzialità dell’entanglement quantistico.


Due gruppi di ricercatori hanno pubblicato due nuove ricerche su Nature, con l’obiettivo di trasportare questa caratteristica della meccanica quantistica a strutture macroscopiche costruite dall’uomo, progettate magari per soddisfare particolari requisiti tecnologici.

L’entanglement è una caratteristica fondamentale della meccanica quantistica, che stabilisce come le proprietà di due oggetti riescano ad intrecciarsi anche se separati da una amplissima distanza.

Noi abbiamo parlato con il dottorando Sungkun Hong dell’ Università di Vienna, che ha redatto uno dei due paper usciti: “Noi viviamo in un’era in cui una grande quantità di dati sensibili viene trasmessa ogni secondo: è fondamentale per questo sviluppare un modo per proteggere tutta questa grande mole di dati durante una trasmissione. La comunicazione quantistica promette di affrontare il compito in maniera cruciale fornendo un metodo di crittografia basato su dei principi quantistici fondamentali”.

La sfida tecnica principale è quella di distribuire e creare tutti i collegamenti quantistici necessari su lunghe distanze. Nella comunicazione classica il problema di distribuzione è risolto attraverso fibre di vetro a bassa perdita o attraverso il silicio, sono infatti proprio questi meccanismi a garantirci l’onnipresente internet ad alta velocità.

La particolarità di queste ricerche è stata quella di riuscire ad applicare le regole della meccanica quantistica a oggetti molto più grandi. Il punto più complesso è stato quello di trovare una transizione intermedia che rendeva possibile questo nuovo meccanismo.

Il ricercatore ci ha infatti spiegato qual è l’impostazione sperimentale della ricerca: “Il nostro sistema è un dispositivo di silicio nanofabbricato che simultaneamente limita luce e vibrazioni. A settembre dello scorso anno abbiamo stabilito un nuovo livello di controllo quantistico proprio sul nostro strumento- ha inoltre continuato il ricercatore- tutto infatti è cambiato quando abbiamo usato impulsi di luce laser a lunghezze d’onda diverse per eccitare un singolo fotone. Il singolo quarto di vibrazione meccanica può durare abbastanza a lungo per essere visto e utilizzato come una vera e propria memoria meccanica”.

Dopo aver studiato questa impronta, una sorta di scatola nera che aiuta a capire da quale dispositivo proviene il fotone, è stato possibile dimostrare che lo stadio di entanglement riesce a durare pochi microsecondi ed è legato a singoli elementi meccanici.

I fasci di ciliegio usati da Hong e colleghi sono abbastanza grandi da essere visti addirittura con una lente di ingrandimento, l’obiettivo degli scienziati è quello di usare queste strutture all’interno di una rete quantistica volta a sfruttare informazioni quantiche.

Si dovrà cominciare a lavorare nel prossimo futuro a lavorare su reti lunghe centinaia e centinaia di metri, con ricerca e ricercatori del genere infatti si sta stabilendo il futuro delle comunicazioni criptate e non.

 

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