Misteri di Mercurio, educazione astronomica e una nuova generazione di scienza dei raggi X 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: Polvere di cannella catturata in una trappola per particelle

Il CERN è sinonimo di acceleratori progettati per spingere le particelle subatomiche a velocità prossime a quella della luce. Ma per studiare una particella in dettaglio, gli scienziati devono intrappolarla e trattenerla per il tempo necessario a farlo. Per ottenere ciò, gli esperimenti del CERN utilizzano dispositivi chiamati trappole per particelle, che sospendono le particelle usando campi elettromagnetici.

Ora, grazie alla tecnologia di stampa 3D, è possibile costruire la propria trappola per particelle che funziona in modo simile – sebbene non proprio per le particelle subatomiche – utilizzando un progetto open source sviluppato dal gruppo S’Cool LAB del CERN. Questa trappola per particelle su scala domestica è più adatta a sospendere particelle come la polvere di cannella macinata, che sono leggermente cariche. I principi su cui si basa la sua progettazione, tuttavia, sono molto simili a quelli dei dispositivi più grandi utilizzati nei laboratori di fisica delle particelle.

Alla base del suo progetto c’è un quadrupolo elettrico, una configurazione di elettrodi carichi positivamente e negativamente. I campi elettromagnetici vengono generati collegando questi elettrodi a una fonte di alimentazione elettrica. I campi limitano la direzione in cui le particelle elettricamente cariche possono viaggiare, intrappolandole nel mezzo.

Visita il sito web S’Cool LAB per saperne di più sulle loro attività.

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.

Particles suspended in a 3D-printed particle trp
Particelle sospese in una trappola per particelle stampata in 3D
Janna Zoe Vischer/Julia Woithe/CERN

EMBL: La mappa interattiva delle proteine dà vita alla divisione cellulare

Uno dei processi fondamentali della vita è la mitosi, in cui una cellula si divide per formare due cellule figlie identiche. È un processo complicato che coinvolge centinaia di proteine all’interno della cellula. Affinché la mitosi avvenga con successo, le attività di tutte queste proteine devono essere strettamente coordinate. Quando il processo non funziona bene, può portare a difetti come l’infertilità e il cancro.

Grazie a una nuova mappa interattiva sviluppata dagli scienziati dell’European Molecular Biology Laboratory (EMBL, laboratorio europeo di biologia molecolare) è ora possibile monitorare queste proteine mitotiche in tempo reale. “Fino ad ora, i singoli laboratori hanno esaminato principalmente singole proteine nelle cellule viventi”, afferma Jan Ellenberg, che ha guidato il progetto. “Ora siamo in grado di adottare un approccio sistemico e guardare al quadro più ampio studiando le reti dinamiche che molte proteine formano.”

Il Mitotic Cell Atlas (atlante delle cellule mitotiche), accessibile al pubblico, consente agli utenti di selezionare qualsiasi combinazione di proteine e vedere come lavorano insieme nei processi della divisione cellulare.

Utilizza il Mitotic Cell Atlas per osservare le proteine coinvolte nella mitosi.

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

A dynamic protein atlas of a human cell
Il Mitotic Cell Atlas fornisce agli utenti una visione interattiva delle proteine coinvolte nella divisione cellulare.
Aleksandra Krolik/EMBL

ESA: Una nuova missione spaziale indagherà i misteri di Mercurio

An artist's impression of BepiColombo orbiting Mercury
Una resa artistica di
BepiColombo che orbita
intorno a Mercurio

Spacecraft: ATG medialab/ESA;
Mercury: NASA/Johns Hopkins
University Applied Physics
Laboratory/Carnegie Institution
of Washington

Mercurio è il pianeta più piccolo e meno esplorato del Sistema Solare interno. La sua vicinanza al Sole rende difficile mettere un veicolo spaziale in orbita attorno ad esso, a causa della sua temperatura estrema e dell’enorme gravità del Sole. Nell’ottobre 2018, tuttavia, l’Agenzia spaziale europea (European Space Agency, ESA) e quella giapponese (Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA) hanno lanciato una nuova missione congiunta per svelare i misteri di questo enigmatico pianeta.

La missione BepiColombo è la prima missione europea verso Mercurio. Il suo primo sorvolo sarà della Terra, seguito da due di Venere e sei di Mercurio, prima di entrare in orbita attorno a Mercurio verso la fine del 2025.

Le due navicelle spaziali della missione BepiColombo studieranno in dettaglio Mercurio, inclusa la struttura e la composizione del suo interno e della sua esosfera, e la composizione chimica della superficie del pianeta. La navicella spaziale scatterà anche foto della superficie, per comprendere meglio i processi geologici che si sono verificati e come la superficie è stata modificata nel tempo.

Segui la missione e scopri di più sul sito web dell’ESA.

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

ESO: Ispirare le scuole con l’astronomia

Sin dalla sua apertura nell’aprile 2018, il Planetario e Centro Visite Supernova presso l’Osservatorio Europeo Australe (European Southern Observatory, ESO) ha accolto oltre 60.000 visitatori. Di questi, oltre 6.000 sono stati studenti di tutte le età provenienti da Austria, Danimarca, Germania, Italia, Svizzera e Regno Unito.

Il programma educativo del centro è gratuito per le scuole e comprende attività adatte alle varie età, tra cui un tour della mostra interattiva, uno spettacolo al planetario e un seminario pratico. Una mostra temporanea intitolata “Lasers, Light, Life” (laser, luce, vita) durerà fino all’estate 2019. Tutti i materiali e le attività sono disponibili in tedesco e inglese. Inoltre, poiché lo staff dell’ESO proviene da più di 40 paesi, a volte i programmi possono essere offerti in altre lingue.

Il Planetario e Centro Visite Supernova sta inoltre sviluppando un programma di formazione per insegnanti, che accoglierà il suo secondo gruppo di insegnanti di scienze nel 2019.

Scopri di più sul programma di formazione e su come effettuare una prenotazione visitando il sito web di Supernova.

Se sei interessato a organizzare un seminario di formazione per insegnanti, invia un’e-mail a education@eso.org

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.

Inside the ESO Supernova Planetarium and Visitor Centre
Una vista dall’interno del planetario presso il Planetario e Centro Visite Supernova
P Horálek/ESO

ESRF: Il sincrotrone di nuova generazione si accenderà nel 2020

Nel 1988, 11 paesi europei hanno unito le forze per creare la prima sorgente di luce di sincrotrone di terza generazione presso il nuovo istituto europeo di radiazione di sincrotrone, l’European Synchrotron Radiation Facility (ESRF). Ora, più di 30 anni dopo, il raggio è stato spento per l’ultima volta, e il suo principale anello di accumulazione verrà smantellato per far posto a un nuovo sincrotrone: l’Extremely Brilliant Source (EBS), letteralmente “sorgente estremamente brillante”.

Fin dalla sua costituzione, l’ESRF ha battuto record con la sua produzione scientifica, pubblicando oltre 32.000 articoli scientifici e portando alla vincita di quattro premi Nobel. E con l’EBS, la prima sorgente di luce di quarta generazione ad alta energia al mondo, l’ESRF continuerà a fare da guida.

L’EBS è un progetto da 150 milioni di euro finanziato dai 22 paesi partner dell’ESRF. Con apertura agli utenti nel 2020, la nuova sorgente di raggi X sarà 100 volte più luminosa di prima e consentirà agli scienziati di sondare più dettagliatamente i materiali complessi a livello atomico.

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

Disassembly of the current synchrontron storage ring
L’ESRF ha iniziato a smontare l’attuale anello di accumulazione del sincrotrone per far posto all’Extremely Brilliant Source.
Stef Candé/ESRF

EUROfusion: Verso uno stato stazionario di fusione del plasma

Uno stellarator è un dispositivo di fusione che confina il plasma caldo utilizzando una complessa configurazione di campi magnetici. Proprio come suo cugino, il tokamak, uno stellarator è progettato per sfruttare l’energia della fusione, lo stesso processo che alimenta il Sole e le stelle. Lo stellarator più grande del mondo è il Wendelstein 7-X, ospitato al Max Planck Institute for Plasma Physics (IPP) di Greifswald, in Germania.

Attualmente, i ricercatori sulla fusione stanno conducendo esperimenti per vedere se il progetto del Wendelstein 7-X potrà essere utilizzato nelle centrali elettriche a fusione del futuro. Una caratteristica importante dello stellarator è che è progettato per mantenere il plasma di fusione in uno stato stazionario per un tempo più lungo di un tokamak. I ricercatori mirano a mantenere il plasma per 30 minuti nel Wendelstein 7-X, e una serie di esperimenti condotti nel 2018 indicano che il dispositivo è ben avviato verso questo obiettivo.

L’IPP è un membro del consorzio dell’EUROfusion. Visita il loro sito web per ulteriori informazioni sugli esperimenti condotti nel 2018.

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.

Inside the Wendelstein 7-X
Una vista all’interno del condotto del plasma nel dispositivo di fusione Wendelstein 7-X
Bernhard Ludewig/IPP

European XFEL: Nuove stazioni sperimentali portate alla luce a raggi X

Scienziati, ingegneri e tecnici dell’European X-ray Free-Electron Laser (European XFEL) stanno lavorando duramente per aprire più stazioni sperimentali nella struttura, dove i ricercatori possono utilizzare nuovi strumenti per eseguire esperimenti utilizzando impulsi di luce laser a raggi X.

Nel novembre e dicembre 2018, due nuove stazioni sperimentali – SCS e SQS – hanno ospitato i loro primi utenti. Questi strumenti utilizzano raggi X “morbidi” a lunghezza d’onda maggiore per sondare i campioni, consentendo agli scienziati di studiare caratteristiche come il magnetismo e i fondamenti della formazione dei legami chimici. Si uniscono ad altre due stazioni operative (SPB/SFX e FXE), che sono state aperte nella sala degli eperimenti sotterranea a fine 2017.

Gli scienziati sono ora impegnati a preparare le ultime due delle sei stazioni sperimentali inizialmente pianificate per l’inizio del 2019. Queste stazioni includeranno strumenti per studiare la scienza dei materiali e gli stati estremi della materia. Una volta che tutte e sei le stazioni saranno state installate, gli scienziati continueranno a discutere della costruzione di ulteriori stazioni nella sala degli esperimenti.

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.

X-ray laser beam at the FXE instrument
Una lunga esposizione mostra il fascio laser a raggi X all’aria aperta allo strumento FXE. Le molecole di azoto nell’aria sono eccitate dai flash a raggi X, emettendo un debole colore blu.
Jan Hosan/European XFEL

ILL: I neutroni rivelano i segreti del limoncello

Se stai cercando un liquido da studiare con lo scattering di neutroni, il liquore al limone probabilmente non è il tuo primo pensiero. Ma per il dott. Leonardo Chiappisi, ricercatore siciliano, è stata una scelta ovvia.

Il limoncello fa parte di un gruppo di liquori che mostrano una reazione nota come “effetto ouzo”. Questi liquori sono normalmente trasparenti, ma diventano lattiginosi e opachi quando viene aggiunta acqua. Il motivo è dovuto al loro mix di alcol, olio e acqua. Per comprendere questo effetto, il dott. Chiappisi ha usato lo scattering di neutroni all’Institut Laue Langevin (ILL) per osservare la struttura molecolare di questo famoso liquore italiano.

I risultati hanno mostrato che il limoncello è formato da minuscole goccioline di olio, circa 100 nanometri di raggio, sospese in un miscuglio di acqua e alcool. Sebbene l’olio e l’acqua normalmente si respingano l’un l’altro, l’alcol nel limoncello mantiene l’olio e l’acqua insieme in un’emulsione. È questa proprietà che interessa l’industria chimica e il dott. Chiappisi spera che il suo studio contribuisca allo sviluppo di emulsioni prive di tensioattivi in futuro.

Per ulteriori informazioni sullo studio, visita il 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 D11 neutron scattering instrument
Lo strumento di scattering di neutroni D11, che è stato utilizzato per studiare la struttura molecolare del limoncello
A Chezière/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 guarda gli altri articoli di notizie dell’EIRO.

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Institution

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

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CC-BY