Dispositivi ad alta efficienza energetica, telescopi di nuova generazione e vernice sostenibile dalle squame degli scarafaggi 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: Dalla tecnologia alle applicazioni

Le tecnologie sviluppate per il Large Hadron Collider (LHC) hanno molte applicazioni al di fuori del mondo della fisica delle alte energie. Un esempio sono i chip sensori d’immagine, utilizzati nei rilevatori dell’LHC per seguire i tracciati delle particelle cariche elettricamente. Alla fine degli anni ’90, gli scienziati hanno capito che potevano adattare i chip per utilizzarli nell’imaging medico, e così è nato il chip ‘Medipix2’. Un recente simposio al CERN ha commemorato i due decenni trascorsi da quando nel 1999 è stata istituita la collaborazione Medipix2. Negli ultimi 20 anni, i chip si sono evoluti, grazie alla collaborazione Medipix e alla successiva Timepix.

I chip sono stati utilizzati per una varietà di applicazioni, sia nella medicina che in altri campi, dalla misurazione dell’esposizione alle radiazioni alla ricerca di falsi nel mondo dell’arte. I chip Timepix sono utilizzati a bordo della Stazione Spaziale Internazionale dal 2012 per misurare la dose di radiazioni a cui sono esposti gli astronauti e il chip Medipix3 è stato recentemente utilizzato per confermare l’autenticità di un presunto dipinto di Van Gogh.

Scopri di più sui chip Medipix e Timepix 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.

Pixel-sensor chip developed for use in X-ray imaging and particle detection
Il chip sensore d’immagine sviluppato per l’uso nell’imaging a raggi X e nel tracciamento di particelle
CERN

EMBL: Una mappa dell’educazione scientifica

SySTEM 2020 map: each red dot represents an organisation that offers out-of-classroom STEAM learning activities
Mappa SySTEM 2020: ogni
punto rosso rappresenta
un’organizzazione che offre
attività di apprendimento
STEAM al di fuori della
scuola. Clicca sull’immagine
per ingrandire.

SySTEM2020

Impegnarsi con attività ed esperienze al di fuori della scuola è un aspetto importante dello sviluppo di uno studente. Per consentire agli studenti di accedere meglio a tali esperienze nell’ambito STEAM (scienza, tecnologia, ingegneria, arti e matematica), il Laboratorio Europeo di Biologia Molecolare (European Molecular Biology Laboratory, EMBL) è in missione per mappare le iniziative STEAM nell’ambito del progetto europeo SySTEM 2020.

Il progetto mira a valutare l’impatto dell’educazione scientifica al di fuori della scuola. Finora, SySTEM 2020 ha messo insieme 20 organizzazioni in 22 paesi europei, aggiungendo oltre 2200 voci alla mappa. Oltre a consentire agli utenti di trovare attività STEAM in tutta Europa, le informazioni raccolte dal progetto verranno utilizzate nella ricerca che potrebbe poi influenzare la politica dell’istruzione a livello sia regionale che europeo.

Scopri di più sul progetto SySTEM 2020 sul sito web del progetto, e guarda la mappa interattiva delle attività di apprendimento STEAM al di fuori della scuola in tutta Europa.

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

ESA: Come caratterizzare un esopianeta

La scienza degli esopianeti è un campo in rapida evoluzione (vedi anche questo articolo). Dalla prima scoperta, nel 1995, di un esopianeta in orbita attorno a una stella simile al Sole, sono stati trovati oltre 4000 esopianeti. L’Agenzia spaziale europea (European Space Agency, ESA) sta ora portando avanti il suo prossimo progetto in questo ambito: la missione Characterizing Exoplanet Satellite (CHEOPS), che dovrebbe essere lanciata a metà dicembre 2019.

CHEOPS osserverà le vicine stelle luminose che sono note ospitare esopianeti. Lo scopo della missione è quello di caratterizzare alcuni di questi mondi alieni, concentrandosi su esopianeti con dimensioni tra quelle della Terra e di Nettuno. Il satellite utilizza la ‘fotometria di transito ad altissima precisione’ per misurare con precisione il diametro dell’esopianeta. Questa informazione, combinata con le misurazioni esistenti della massa dell’esopianeta, fornisce la densità apparente del pianeta, che a sua volta stabilisce vincoli sulla sua composizione e struttura interna. Ciò indicherà, ad esempio, se un pianeta è prevalentemente roccioso o gassoso la possibilità che abbia oceani.

Questa caratterizzazione iniziale fornisce informazioni chiave sulla formazione ed evoluzione di questi piccoli pianeti, un passo fondamentale nella nostra ricerca della vita oltre il Sistema Solare.

Scopri di più su CHEOPS e ricevi aggiornamenti sulle missioni visitando il sito web dell’ESA.

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

Artist’s impression of CHEOPS, with an exoplanet system in the background
Rappresentazione artistica di CHEOPS, con un sistema di esopianeti sullo sfondo
ESA/ATG MediaLab

ESO: La costruzione dell’ELT inizia su un terreno solido

Gli scienziati di tutto il mondo stanno aspettando con entusiasmo la costruzione della prossima generazione di telescopi. Attualmente, i più grandi telescopi terrestri possono raccogliere 1,5 milioni di volte più luce dell’occhio umano e sono in grado di osservare oggetti molto deboli e lontani nell’Universo. Tuttavia, la loro risoluzione non è abbastanza elevata da trovare esopianeti simili alla Terra o fornire informazioni sulle origini dell’Universo. Per superare questa sfida, sono ora in costruzione telescopi più grossi dotata di specchi più grandi. Saranno in grado di raccogliere più luce e produrre immagini con maggiore risoluzione.

Uno di questi telescopi è l’Extremely Large Telescope (ELT) dell’Osservatorio Europeo Australe (European Southern Observatory, ESO). È ora in corso la costruzione della base del telescopio. Finora sono stati prodotti diciotto dei 798 segmenti per lo specchio primario – ora in fase di lucidatura – che si combineranno per formare uno specchio di 39 m di diametro. L’ELT, che dovrebbe essere completato nel 2025, sarà il più grande telescopio sulla Terra.

Scopri di più sull’ELT sul 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.

Construction is now underway for the foundations of the ELT in the remote Chilean Atacama Desert.
È ora in corso la costruzione della base dell’ELT nel remoto deserto cileno di Atacama.
ESO

ESRF: Le squame di scarafaggio potrebbero essere la chiave per creare vernici sostenibili

Le squame dello scarafaggio Cyphochilus sono una delle sostanze più bianche che si possano trovare in natura. Fino ad ora, non era noto il motivo del loro aspetto ultra-bianco, ma recenti esperimenti a raggi X effettuati presso l’European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) hanno trovato la risposta.

I ricercatori dell’Università di Sheffield, nel Regno Unito, hanno utilizzato le apparecchiature di imaging a raggi X dell’ESRF per dimostrare che è la nanostruttura interna delle squame – e non pigmenti o coloranti – che produce questa colorazione ultra-bianca. Le squame hanno la giusta proporzione di spazi vuoti in una nano-rete altamente interconnessa e questi spazi ottimizzano la dispersione della luce, creando l’aspetto ultra-bianco.

Il team è riuscito a ricreare la struttura delle squame in laboratorio con un polimero, che potrebbe essere utilizzato per creare vernici bianche in futuro. Tali prodotti potrebbero fornire un’alternativa sostenibile al biossido di titanio utilizzato nella vernice bianca convenzionale, che è dannoso per l’ambiente.

Approfondisci questo studio sul sito web dell’ESRF.

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

Close-up of the Cyphochilus beetle, showing its white scales
Primo piano dello scarafaggio Cyphochilus, che mostra le sue squame bianche
Andy Parnell/Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

EUROfusion: “Perché la fusione?”

The summer 2019 issue of EUROfusion’s magazine, Fusion in Europe
Il numero estivo del 2019
della rivista dell’EUROfusion,
Fusion in Europe

EUROfusion

Gli scienziati stimano che, se tutto andrà bene, l’energia di fusione inizierà ad alimentare la rete elettrica dopo il 2060. Dato che molte persone in vita oggi non saranno testimoni dell’elettricità da fusione durante la loro vita, perché dovremmo continuare a investire denaro e tempo dei fisici nella ricerca e nella realizzazione dell’energia di fusione? Per esplorare la risposta, la rivista dell’EUROfusion, Fusion in Europe, ha contattato responsabili politici, studenti, insegnanti, ricercatori sulla fusione e pubblico in generale per porre la domanda “Perché la fusione?”

Sono arrivate svariate risposte che hanno espresso sostegno per la ricerca sulla fusione. Il vantaggio della ricerca sulla fusione e la promessa dell’energia di fusione – anche se a distanza di decenni – varranno l’investimento. Una raccolta di risposte è stata descritta nel numero estivo di Fusion in Europe e l’EUROfusion spera di continuare a raccogliere più opinioni e prospettive sull’argomento attraverso un sondaggio online.

Esprimi la tua opinione su “Perché la fusione?” rispondendo al sondaggio dell‘EUROfusion.

Leggi Fusion in Europe sul sito web dell’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: La più veloce telecamera a raggi X morbidi al mondo è stata installata

I flash di raggi X prodotti presso l’European X-ray Free-Electron Laser  (European XFEL) consentono ai ricercatori di studiare una varietà di campioni a livello atomico. I raggi X vengono emessi su un campione per produrre un pattern specifico che viene registrato da un rilevatore. I flash arrivano in rapida successione, con una differenza di tempo di 220 nanosecondi, quindi il rilevatore acquisisce molte immagini una dopo l’altra, consentendo agli scienziati di monitorare i processi molecolari ad alta velocità.

L’European XFEL ha recentemente installato e testato un nuovo rilevatore di raggi X appositamente progettato per gli strumenti a raggi X morbidi dell’ente, che utilizzano raggi X a bassa energia e lunghe lunghezze d’onda. A piena capacità, il nuovo rilevatore DSSC è in grado di acquisire immagini a una velocità di 4,5 milioni di immagini al secondo, utilizzando ogni flash a raggi X. Ciò rende il DSSC il rilevatore di raggi X morbidi più veloce al mondo, consentendo studi ultraveloci della struttura atomica su scala nanometrica.

Scopri di più sul rilevatore DSSC 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.

The DSSC detector, a new soft X-ray camera installed at European XFEL
Il rilevatore DSSC, una nuova telecamera a raggi X morbidi installata presso l’European XFEL
Karsten Hansen/DESY

ILL: Soddisfare la necessità di dispositivi ad alta efficienza energetica

Gli scienziati sono costantemente alla ricerca di nuovi materiali per contribuire a creare dispositivi elettrici più efficienti dal punto di vista energetico. Una di queste classi di materiali sono i conduttori a ioni ossido, ossidi solidi che contengono ioni ossido altamente mobili. Per comprendere meglio le proprietà di questi conduttori, gli scienziati dell’Institut Laue-Langevin (ILL) e della Durham University, nel Regno Unito, hanno recentemente utilizzato tecniche di scattering di neutroni per osservare le dinamiche degli ioni ossido a livello atomico.

Una delle applicazioni più promettenti dei conduttori a ioni ossido sono le pile a combustibile ad ossido solido (solid oxide fuel cells, SOFC). Questi dispositivi convertono l’energia chimica in elettricità senza creare sottoprodotti dannosi per l’ambiente. Il principale svantaggio dei conduttori attualmente utilizzati nelle SOFC è che il raggiungimento del livello necessario di conduttività richiede temperature molto elevate (750-800°C). Esiste tuttavia un conduttore a ioni ossido con notevole conduttività a temperature relativamente basse: il vanadato di bismuto.

Studiando il vanadato di bismuto su scala atomica, i ricercatori hanno rivelato che due meccanismi principali contribuiscono alla sua conduttività. Usando queste scoperte, gli scienziati possono trovare modi per modificare chimicamente il vanadato di bismuto, così come altri conduttori simili, per migliorare ulteriormente le loro proprietà.

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.

Crystal structure of bismuth vanadate. Two main mechanisms contribute to the conductor’s favourable dynamics: one in the Bi-O sub-lattice (green) and the other in the V-O sub-lattice (brown)
Struttura cristallina del vanadato di bismuto. Due meccanismi principali contribuiscono alla dinamica favorevole del conduttore: uno nel sottoreticolo Bi-O (verde) e l’altro nel sottoreticolo V-O (marrone).
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 altre notizie dell’EIRO.

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Institution

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

License

CC-BY