Magnetismo nel mantello terrestre, impressionanti osservazioni di asteroidi e nuove scoperte sull’influenza Understand article

Tradotto da: Cristina Benedetti. Science in School è pubblicato da EIROforum, una collaborazione fra otto delle più grandi organizzazioni di ricerca scientifica intergovernativa d'Europa (EIROs). Questo articolo passa in rassegna alcune tra le più recenti notizie provenienti dagli istituti…

CERN: Gli studenti indagano la fisica fondamentale nella competizione per la beamline

All’inizio di quest’anno, il CERN ha invitato gli studenti delle scuole superiori di tutto il mondo a presentare proposte per la sesta competizione Beamline for Schools, che offre agli studenti l’opportunità di condurre il proprio esperimento utilizzando una linea di luce (beamline) completamente attrezzata. Più di 60 esperti del CERN e del centro di ricerca Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) hanno valutato le 178 proposte. I due gruppi vincitori – uno di Groningen, in Olanda, e uno di Salt Lake City, negli Stati Uniti – sono stati annunciati a giugno.

Al momento non ci sono beamline in uso al CERN, a causa dell’arresto degli acceleratori di particelle del CERN per manutenzione e aggiornamenti, quindi i due team sono stati invitati al DESY di Amburgo, in Germania. Eseguiranno i loro esperimenti, entrambi sullo studio delle differenze fondamentali tra materia e antimateria, sulla beamline del DESY.

Scopri di più sui team vincitori del 2019 e sulle loro proposte di esperimenti sul sito web del CERN.

Il laboratorio del CERN si trova a cavallo del confine franco-svizzero vicino a Ginevra, in Svizzera. È il più grande laboratorio di fisica delle particelle al mondo.

The 2019 Beamline for Schools winning teams
I team vincitori di Beamline for Schools 2019 da Salt Lake City, USA (a sinistra) e Groningen, Paesi Bassi (a destra)
Immagine a sinistra: Kara Budge/CERN; Immagine a destra: Martin Mug/CERN

EMBL: Sulla strada verso nuovi farmaci antinfluenzali

Depiction of influenza polymerase
Polimerasi dell’influenza
(azzurro) nel processo di
sintesi dell’RNA messaggero
(viola) copiando l’RNA virale
(giallo)

Stephen Cusack/EMBL

Fino a 500.000 persone in tutto il mondo muoiono di influenza ogni anno e i tassi di mortalità sono potenzialmente molto più alti quando emerge un nuovo ceppo pandemico di influenza. La vaccinazione non è sempre efficace e sono necessari farmaci antinfluenzali come opzione di trattamento complementare.

Per progettare la prossima generazione di farmaci antinfluenzali, gli scienziati devono comprendere i processi genetici di trascrizione e replicazione del genoma virale. Questi processi sono eseguiti da un enzima chiamato polimerasi. Tali enzimi sono cruciali per la propagazione del virus, in quanto fanno in modo che la cellula ospite sia raggirata e produca proteine virali e copie del genoma virale, generando così più virus per infettare nuovi ospiti.

Per la prima volta, alcuni scienziati dell’European Molecular Biology Laboratory (EMBL, laboratorio europeo di biologia molecolare) di Grenoble, in Francia, hanno osservato i diversi stati della polimerasi del virus dell’influenza in azione. Un farmaco che interrompe il funzionamento della polimerasi avrebbe molte meno probabilità di essere influenzato dalle mutazioni del virus, un problema per i farmaci esistenti.

Per ulteriori informazioni sullo studio, visita il sito web dell’EMBL.

L’EMBL è il principale laboratorio europeo per la ricerca di base nel campo della biologia molecolare, con sede a Heidelberg, in Germania

ESA: Sfide scientifiche spaziali per il nuovo anno scolastico

Ogni anno accademico, l’Agenzia spaziale europea (European Space Agency, ESA) lancia una serie di sfide entusiasmanti per le scuole. Le sfide riguardano una vasta gamma di materie scolastiche e sono adatte a varie fasce d’età. Nell’anno accademico 2019/2020, l’ESA offrirà cinque sfide in cui gli studenti saranno coinvolti.

Tra questi progetti ci sono European CanSat Competition e Mission X. European CanSat Competition invita gli studenti a costruire e testare un CanSat – una simulazione di un vero satellite che non è più grande di una lattina di una bibita e viene lanciato ad un’altitudine di alcune centinaia metri usando un razzo o un pallone. Mission X è una sfida educativa internazionale incentrata sulla salute e l’alimentazione che incoraggia gli studenti ad allenarsi come un astronauta. Gli studenti si esercitano con ragionamenti scientifici e lavoro di squadra mentre partecipano a missioni pratiche di training.

Inoltre, sono disponibili le sfide European Astro Pi Challenge, Moon Camp Challenge e Climate Detectives. Puoi scoprire di più su tutte le sfide e su come i tuoi studenti possono partecipare visitando la pagina web ESA Education.

Informazioni per tutti i programmi ESA Education sono disponibili sul sito web dell’ESA.

L’ESA è il portale europeo verso lo spazio, con sede a Parigi, Francia.

ESA will offer five challenges for the 2019/2020 academic year
Nell’anno accademico 2019/2020, l’ESA offre cinque sfide per gli studenti.
ESA

ESO: Tracciamento degli asteroidi con il Very Large Telescope

Observation of the asteroid 1999 KW4
Confronto fra una
osservazione (a sinistra) e
un’impressione artistica (a
destra) dell’asteroide 1999
KW4

ESO

I più grandi telescopi sulla Terra di solito osservano oggetti astronomici a milioni di anni luce di distanza. Ma il 25 maggio 2019, il Very Large Telescope (VLT) dell’Osservatorio Europeo Australe (European Southern Observatory, ESO) si è concentrato su un oggetto molto più vicino alla Terra: un doppio asteroide che volava a soli 17 secondi luce di distanza, a circa 5,2 milioni di chilometri dalla Terra (circa il 7% della distanza minima tra Terra e Marte).

Le immagini del VLT sono le più nitide mai ottenute di un doppio asteroide. Questo grazie alle capacità uniche del potente rivelatore del VLT, che utilizza un sistema ottico adattivo per correggere gli effetti di distorsione causati dall’atmosfera turbolenta della Terra.

Sebbene il doppio asteroide, chiamato 1999 KW4, non costituisse una minaccia per la Terra, gli scienziati hanno sfruttato questa opportunità per testare la capacità del VLT di seguire un tale oggetto che viaggia a una velocità di 70.000 km/h. Il successo di questo test mostra che i telescopi terrestri dotati di rivelatori sofisticati potrebbero essere fondamentali nell’individuare gli asteroidi vicini in futuro, per mantenere la Terra al sicuro.

Scopri di più sull’osservazione del 1999 KW4 visitando il sito web dell’ESO.

L’ESO è la principale organizzazione intergovernativa di astronomia in Europa e l’osservatorio astronomico più produttivo al mondo, con sede a Garching, vicino a Monaco di Baviera in Germania, e telescopi in Cile.

ESRF: Gli scienziati scoprono il magnetismo nel mantello terrestre

Sappiamo che il campo magnetico terrestre deriva dal suo nucleo e dalla sua crosta, ma si pensava anche che il mantello terrestre (50–2500 m sotto la superficie) non fosse magnetico. Questo perché si pensava che le condizioni di calore e pressione estreme all’interno del mantello facessero perdere al minerale ematite (un ossido di ferro che si trova comunemente nel mantello) il suo magnetismo. Tuttavia, i recenti dati satellitari magnetici suggeriscono che parti del mantello sono magnetiche, in particolare intorno ad aree più fredde come i confini della placca tettonica.

Ora, un team di ricercatori ha contribuito a spiegare queste anomalie magnetiche esponendo un campione di ematite a condizioni simili a quelle del mantello stesso. Utilizzando la beamline ID18 presso l’European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), i ricercatori sono stati sorpresi di scoprire che l’ematite rimane magnetica fino alle temperature e pressioni trovate nella zona di transizione tra il mantello superiore e inferiore. Gli scienziati stanno ora valutando se le anomalie magnetiche, in particolare quelle che si trovano sotto l’Oceano Pacifico occidentale, potrebbero essere dovute alla presenza di ossido di ferro magnetico nel mantello in tali luoghi.

Per ulteriori informazioni sullo studio, visita il sito web dell’ESRF.

Situato a Grenoble, Francia, l’ESRF fa funzionare la più potente sorgente di radiazione di sincrotrone in Europa.

The beamline ID18 at ESRF
La ricerca condotta utilizzando la beamline ID18 all’ESRF mostra che il mantello terrestre potrebbe essere una fonte di magnetismo.
Pierre Jayet/ESRF

EUROfusion: Spin-off dalla fusione per la diagnosi del cancro

The multispectral imaging system developed by Dr Wouter Vijvers
Illustrazione del sistema di
imaging sviluppato dal
dott. Wouter Vijvers presso
DIFFER, che sarà adattato
da Chromodynamics per
diagnosticare e rimuovere i
tumori maligni

DIFFER

Quando si tratta di cancro, migliorare la diagnosi precoce è la chiave per salvare vite umane. Per raggiungere questo obiettivo, un ex ricercatore sulla fusione ha recentemente fondato una società spin-off per esplorare il potenziale dell’imaging multispettrale nella diagnosi del cancro.

La tecnica di imaging si basa sulla ricerca del fondatore e CEO dell’azienda, Wouter Vijvers, presso due strutture del consorzio EUROfusion: il Dutch Institute for Fundamental Energy Research (DIFFER) e il Swiss Plasma Center (SPC). Wouter ha sviluppato il suo nuovo sistema di imaging multispettrale e diagnosi per studiare parti dei plasmi di fusione. Ora, punta ad adattare questa tecnica per applicazioni mediche e industriali. Uno dei principali obiettivi a lungo termine della nuova società, Chromodynamics, è quello di fornire una soluzione in un solo passaggio per la diagnosi e la rimozione dei tumori maligni.

I tessuti sani e maligni hanno diversi profili chimici e l’imaging multispettrale sarà in grado di catturare questa differenza in tempo reale. I chirurghi potranno quindi utilizzare l’immagine multispettrale durante le operazioni per assicurarsi che un tumore sia completamente rimosso.

Ulteriori informazioni sul sistema di imaging multispettrale sul sito web di EUROfusion.

L’EUROfusion gestisce e finanzia le attività di ricerca sulla fusione in Europa, con l’obiettivo di realizzare l’elettricità da fusione. Il consorzio comprende 30 membri provenienti da 26 paesi dell’Unione Europea, dalla Svizzera e dall’Ucraina.

European XFEL: Ottenere i tempi giusti per i film molecolari

Scientists measuring the jitter of the SPB/SFX experiment station at European XFEL
Scienziati misurano il jitter
della stazione sperimentale
SPB/SFX all’European XFEL

Jan Hosan/European XFEL

Le reazioni chimiche sono estremamente veloci. Per vederle accadere, gli scienziati usano intensi impulsi di luce laser in strutture a raggi X come l’European X-ray Free-Electron Laser (European XFEL). I ricercatori danno il via alla reazione colpendo il campione con un laser ottico, prima di utilizzare gli impulsi laser a raggi X ultracorti per acquisire una sequenza di immagini che mostrano il processo molecolare. Le immagini vengono quindi unite per creare un film.

Per avere la durata esatta delle singole istantanee del film, gli scienziati devono capire la variazione del tempo, o “jitter”, dei due raggi laser utilizzati per acquisire le immagini. Anche il minimo ritardo o variazione nell’impostazione dell’esperimento può vanificare i vantaggi dell’utilizzo degli impulsi a raggi X ultracorti.

In un recente esperimento, gli scienziati dell’European XFEL hanno misurato il jitter dello strumento SPB/SFX e hanno trovato un valore di 308 femtosecondi (10-15 s) per questo effetto indesiderato. Gli scienziati ora si aspettano di ridurre significativamente il ritardo man mano che vengono apportati aggiornamenti allo strumento.

Maggiori informazioni su questa misurazione sul sito web dell’European XFEL.

L’European XFEL è un centro di ricerca nella zona di Amburgo in Germania. I suoi flash a raggi X estremamente intensi sono utilizzati dai ricercatori di tutto il mondo.

ILL: determinato il potenziale di ionizzazione del promezio dopo 75 anni

Una caratteristica importante di qualsiasi elemento chimico è il suo potenziale di ionizzazione, che rappresenta l’energia necessaria per rimuovere un elettrone da un atomo neutro. Nel corso degli anni, sono stati determinati sperimentalmente i potenziali di ionizzazione di tutti gli elementi chimici dall’idrogeno (elemento 1) al laurenzio (elemento 103), con un’eccezione: il promezio (elemento 61).

Ora, quasi 75 anni dopo la sua scoperta, una collaborazione europea di chimici e fisici ha pubblicato il potenziale di ionizzazione per questo elemento, colmando così l’ultimo spazio residuo nella tavola periodica per questa proprietà fondamentale.

Uno dei motivi per cui questo compito è stato particolarmente difficile è che il promezio è un elemento molto raro senza isotopi stabili. Per affrontare questa sfida, gli scienziati hanno utilizzato il reattore ad alto flusso presso l’Institut Laue-Langevin (ILL) per produrre artificialmente un isotopo a lunga durata del promezio, Pm-147. Usando la spettroscopia atomica, gli scienziati hanno determinato che il potenziale di ionizzazione del prometio è 5,58188 elettronvolt (eV).

Maggiori informazioni su questo studio sul sito web dell’ILL.

Con sede a Grenoble, in Francia, l’ILL è un centro di ricerca internazionale all’avanguardia nella scienza e tecnologia dei neutroni.

The high-flux reactor at ILL used to artificially produce Pm-147
Il reattore ad alto flusso dell’ILL è stato utilizzato per produrre artificialmente il Pm-147, un isotopo a lunga durata del promezio.
Jean-Luc Baudet/ILL

EIROforum

L’EIROforum unisce le risorse, le strutture e le competenze delle sue organizzazioni per aiutare la scienza europea a raggiungere il suo pieno potenziale.

Per ulteriori informazioni, consulta un elenco di articoli relativi all’EIROforum su Science in School o cerca le altri notizie dell’EIRO.

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Institution

EMBL, EIROforum, CERN, EUROfusion, ESA, ESO, ESRF, European XFEL, ILL

License

CC-BY