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Scoperto a Porto Ulisse di Ragusa un altro relitto bizantino | ALLOSANFANE

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La materia oscura è fatta di buchi neri primordiali ?

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Immagini catturate dai moderni telescopi spaziali come Hubble e Spitzer

Telescopio spaziale di Spitzer

mostrano lo sfondo a infrarossi o la luce a infrarossi non associata a fonti note. Potrebbe essere stato lasciato dai primi oggetti luminosi dell’universo, comprese le stelle. La materia oscura – la sostanza elusiva che compone la maggior parte dell’universo materiale – potrebbe essere fatta di buchi neri?

Alcuni astronomi iniziano a pensare che quest’allettante possibilità sia sempre più probabile. Alexander Kashlinsky, astronomo (NASA Goddard Space Flight Center) Maryland, pensa che i buchi neri formatisi subito dopo il Big Bang, possano perfettamente spiegare le osservazioni delle onde gravitazionali, o quelle increspature nello spazio-tempo, fatte dall’interferometro laser Gravitational-Wave Osservatorio (LIGO)

Interferometro LIGO

, così come le precedenti osservazioni dell’universo primordiale.

Se l’ipotesi di Kashlinsky è corretta, allora la materia oscura potrebbe essere composta da questi buchi neri primordiali, e tutte le galassie potrebbero essere incorporate in una vasta sfera di buchi neri e l’universo primitivo potrebbe essersi evoluto in modo diverso rispetto a ciò che viene pensato dalla maggior parte degli scienziati. Nel 2005, Kashlinsky e colleghi hanno usato il telescopio spaziale Spitzer della NASA per esplorare il bagliore di fondo della luce a infrarossi che si trova nell’universo. Poiché la luce proveniente da oggetti cosmici richiede una quantità limitata di tempo per viaggiare nello spazio, gli astronomi sulla Terra vedono oggetti distanti nel modo in cui quegli oggetti guardavano nel passato. Kashlinsky e il suo gruppo volevano guardare verso l’universo primordiale, oltre il punto in cui i telescopi possono raccogliere singole galassie.”Se guardiamo New York da lontano,- ha detto Kashlinsky – non puoi vedere singoli lampioni o edifici, ma puoi vedere questa luce cumulativa diffusa che producono”.Quando i ricercatori avranno rimosso tutta la luce dalle galassie note in tutto l’universo, potrebbero ancora rilevare la luce in eccesso – il bagliore di fondo delle prime fonti per illuminare l’universo più di 13 miliardi di anni fa. Poi, nel 2013, Kashlinsky e colleghi usando l’Osservatorio a raggi X Chandra

osservatorio a raggi x Chandra

della NASA per esplorare il bagliore di fondo in una parte diversa dello spettro elettromagnetico: i raggi X. Con sorpresa, osservarono infrarossi e raggi X e le uniche fonti che sarebbero in grado di produrre questo sono i buchi neri, -ha rimarcato Kashlinsky – e non mi è venuto in mente in quel momento che questi potrebbero essere i buchi neri primordiali. “ Col rilevamento LIGO,  l’osservatorio che ha effettuato il primo rilevamento diretto delle onde gravitazionaliincrespature cosmiche nella struttura dello spazio-tempo stesso – prodotto da una coppia di buchi neri in collisione. Era l’inizio di nuove scoperte, e gli astronomi potevano raccogliere questi segnali unici creati da potenti eventi astronomici e, per la prima volta, rilevare direttamente i buchi neri (invece di vedere il materiale illuminato attorno ai buchi neri). Simeon Bird, astronomo (Johns Hopkins University), ha ipotizzato che la scoperta potrebbe essere ancora più significativa. Bird ha suggerito che i due buchi neri rilevati da LIGO potrebbero essere primordiali. I buchi neri primordiali non si formano dal collasso di una stella morta (il meccanismo più comunemente noto per la formazione del buco nero che si svolge relativamente tardi nella storia dell’universo). Invece, i buchi neri primordiali si sono formati subito dopo il Big Bang quando le onde sonore si sono irradiate in tutto l’universo. Le aree in cui quelle onde sonore sono più dense potrebbero essere crollate per formare i buchi neri.

“Un pensiero ci tormenta, – spiegava Kashlinsky – perchè questi buchi si vedono nella consistenza dell’impasto della pizza. È lo stesso con lo spazio-tempo, con la sola eccezione che quei buchi sono buchi neri primordiali. Per ora, questi buchi neri primordiali rimangono ipotetici.” Kashlinsky, colpito dal suggerimento di Bird, andando avanti, esaminò le conseguenze che questi buchi neri primordiali avrebbero avuto sull’evoluzione del cosmo. (Bird non è stato il primo scienziato a suggerire che la materia oscura potrebbe essere fatta di buchi neri, sebbene non tutte queste idee riguardino i buchi neri primordiali). Per i primi 500 milioni di anni della storia dell’universo, – ha detto poi Kashlinsky – la materia oscura collassò in grumi chiamati aloni, che fornivano i semi gravitazionali che avrebbero permesso alla materia di accumularsi e formare le prime stelle e galassie. Se quella materia oscura fosse composta da buchi neri primordiali, avrebbe creato questo processo che si cerca di indagare.  Per Kashlinsky questo processo può spiegare sia l’eccesso di sfondo cosmico dell’infrarosso

Eccesso di sfondo cosmico all’infrarosso

che l’eccesso di raggi X cosmici, osservato diversi anni fa coi suoi colleghi. Il bagliore infrarosso sarebbe venuto dalle prime stelle che si sono formate all’interno degli aloni. Anche se le stelle irradiano luce ottica e ultravioletta, l’espansione dell’universo tende naturalmente quella luce in modo che le prime stelle appaiano, agli astronomi sulla Terra, che emettono una luce infrarossa. Senza gli aloni in più, -ha aggiunto ulteriormente – le prime stelle potrebbero generare un bagliore infrarosso, ma non nella misura in cui Kashlinsky e colleghi l’hanno osservato. Il gas che ha creato quelle stelle sarebbe caduto anche sui buchi neri primordiali, riscaldandosi fino a temperature abbastanza elevate da far scoppiare i raggi X. Lo sfondo dell’infrarosso cosmico può essere spiegato – anche se in misura minore – senza l’aggiunta di buchi neri primordiali, mentre lo sfondo dei raggi X cosmici non può essere spiegato. I buchi neri primordiali collegano insieme le due osservazioni. “Tutto si combina notevolmente bene, -ha infine osservato Kashlinsky – perché occasionalmente, quei buchi neri primordiali si sarebbero avvicinati abbastanza da iniziare a orbitare l’uno accanto all’altro (il cosiddetto sistema binario). Nel corso del tempo, questi due buchi neri si unirebbero a spirale e irradierebbero le onde gravitazionali, potenzialmente simili a quelle rilevate da LIGO. Sono necessarie più osservazioni di buchi neri per determinare se questi oggetti sono primordiali o formati più tardi nella storia dell’universo.”

I nuovi orizzonti della batteria-litio-zolfo

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Nel 2014, il drone Zephyr 7 di Airbus
basato sulle batterie al litio-zolfo si è prodotto in un volo non-stop di 11 giorni. La nuova generazione di batterie al litio potrebbe potenziare i droni aerei ed anche, i robot subacquei

I motori di Oxis Energy, startup di Abingdon, nel Regno Unito, stanno costruendo batterie con una batteria di litio e zolfo che immagazzinano quasi il doppio dell’energia per chilogrammo delle attuali batterie agli ioni di litio delle auto elettriche. Le batterie non durano molto a lungo, e vanno eliminate dopo circa 100 cicli di ricarica. La piccola fabbrica pilota di Oxis punta a una produzione annua da 10.000 a 20.000 batterie, ma ancora non arriva a questa produttività.  David AinsworthChief Technology Officer, afferma che la società punta su un premio molto più grande: il mercato dei veicoli elettrici da $ 100 miliardi. “I prossimi anni, – afferma Ainsworth – saranno critici, perché insieme ad altri vediamo il litio-zolfo


Batterie litio-zolfo
, erede apparente agli ioni di litio e quindi come tecnologia dominante della batteria”. Sono incoraggiati da una serie di recenti rapporti e scoperte che lasciano intravvedere come molte delle sfide della tecnologia e della durata possono essere superate. “Si vedono progressi, – dice Brett Helms, chimico del Lawrence Berkeley National Laboratory -California- su una serie di fronti “. “È davvero un compito arduo creare batterie al litio-zolfo, -ha affermato Linda Nazar, (Università di Waterloo – Canada) chimico e pioniere al litio-zolfo ad alta capacità.  Sono economiche, leggere, piccole e sicure, ma rimane cauta. Migliorando un fattore, – poi aggiunge-, spesso viene a scapito degli altri. Non è possibile, adesso, ottimizzare tutti contemporaneamente.” Le batterie agli ioni di litio contengono due elettrodi, un anodo e un catodo separati da un elettrolita liquido che consente agli ioni di litio di muoversi avanti e indietro durante i cicli di carica. All’anodo, gli atomi di litio sono incuneati tra strati di grafite, un tipo di carbonio altamente conduttivo. Mentre la batteria si scarica, gli atomi di litio rilasciano elettroni e generano una corrente. Gli ioni di litio caricati positivamente si muovono nell’elettrolito. Dopo aver alimentato qualsiasi cosa, da un cellulare a un’automobile elettrico, tipo Tesla
, gli elettroni si riavvolgono al catodo, che è in genere costituito da un mix di diversi ossidi metallici. Qui, gli ioni di litio positivi nell’elettrolito si accovacciano accanto agli atomi di metallo che hanno assorbito gli elettroni in movimento. Il caricamento inverte questo rimescolamento molecolare mentre una tensione esterna spinge gli ioni di litioa liberare i loro ospiti metallici e ritornare all’anodo. I catodi di ossido di metallo sono affidabili. Ma i metalli, in genere una combinazione di cobalto, nichel e manganese, sono costosi. E servono due atomi di metallo che lavorano insieme per contenere un singolo elettrone, questi catodi sono pesanti, limitando la capacità di queste cellule a circa 200 wattora per chilogrammo (Wh / kg). Lo zolfo è molto più economico e ogni atomo di zolfo può contenere due elettroni. Teoricamente, una batteria con un catodo di zolfo può immagazzinare 500 Wh / kg o più.

 

Le parti costitutive secondo una ricerca cinese di una batteria litio-zolfo

La tecnologia delle batterie agli ioni di litio (LIBs) è una delle più importanti fonti di alimentazione mobile per laptopfotocamere e smartphone. L’attuale densità energetica delle LIB si avvicina al limite teorico, e sottolinea l’urgente necessità di nuovi sistemi di batterie ad alta densità energetica.Le batterie al litio-zolfo sono più piccole e più leggere delle batterie agli ioni di litio. Ma lo zolfo non è un materiale ideale per un elettrodo. È isolante: non passerà gli elettroni agli ioni di litio che attraversano l’anodo. Questo fino al 2009, quando i ricercatori di Nazar hanno dimostrato che lo zolfo poteva essere incorporato all’interno di un catodoche, come l’anodo, era fatto di carbonio conduttivo. Ha funzionato, ma ha portato altri problemi. Forme di carbonio come la grafite sono altamente porose. Ciò aumenta le dimensioni complessive della batteria senza aumentare la capacità di memorizzazionee significa che sono necessari più costosi elettroliti liquidi per riempire i pori. Ancora peggio, quando gli ioni di litio si legano agli atomi di zolfo del catodo, reagiscono formando molecole solubili chiamate polisolfuri che galleggiano via, via degradando il catodo e limitando il numero di cicli di carica. polisolfuri possono anche migrare verso l’anodo, dove possono devastare ulteriormente. Progressi stanno arrivando su tutti i fronti. Tre gruppi hanno fatto passi da gigante nel risolvere i problemi al catodo. I ricercatori guidati da Helms aggiungendo uno strato di polimero a un catodo di carbonio-zolfo, sigillano i polisolfuri e consentono alla batteria di sopravvivere a 100 cicli di carica. Un altro gruppo, guidato da Arumugam Manthiram (Università del Texas-Austin), sostituisce la grafite in un catodo con grafene. Il grafene è altamente conduttivo in fogli di uno spessore di un solo atomo. I catodi di grafene hanno una quantità di zolfo cinque volte superiore a quella di grafite tradizionale, aumentando così lo stoccaggio di energia.

Tra i sistemi di accumulo ad alta densità di energia, le batterie al litio-zolfo, con una densità energetica di 2600 Wh kg-1 (circa 3 ~ 5 volte quella delle tradizionali LIBs), hanno il potenziale per servire come prossima generazione di batterie ad alta energia. Lo zolfo possiede una conduttività elettrica molto bassa di 5×10-30 S cm-1 a temperatura ambiente. Pertanto, 30-70 wt. materiali conduttivi per cento, ad es. nanotubi di carbonio, grafene, carbonio poroso e polimeri conduttivi, devono essere aggiunti nell’elettrodo per l’alto utilizzo di zolfo con la tecnologia di elaborazione corrente. L’aggiunta di materiali di nanocarburi con bassa densità di impilamento neutralizza l’alta densità di energia, in particolare la densità volumetrica delle batterie al litio-zolfo.

I ricercatori del prof. Qiang Zhang (Tsinghua University -Pechino) hanno sviluppato una nuova strategia per aumentare la quantità di zolfo caricata fino al 90% in peso di materiali catodici basati su un impalcatura CNT / S
allineato, a vantaggio della densità di energia volumetrica ultraelevata di batterie allitio-zolfo. Una capacità volumetrica di 1116 m Ah · cm-3 e una densità di energia volumetrica di 434 Wh · L-1, due parametri che sono stati ottenuti in base al volume della cella totale, inclusi catodocollettore di correntemembranaanodo, ben oltre il litio sottile- batteria del film. “La progettazione di materiali a base di catodi di zolfo, -ha affermato Qiang– per batterie al litio con zolfo con elevata densità di energia volumetrica è fondamentale per le applicazioni pratiche. Hanno selezionato impalcatureCNT allineati come impalcature ultra-leggere perché dimostrano un’architettura porosa gerarchica, una conduttività elettrica estremamente elevata, bassa densità e basso costo.”

 In effetti, tali tipi di CNT allineati con una lunghezza di 20-200 μm sono stati prodotti in serie in un reattore a letto fluido a un costo inferiore a $ 100 per kg-1. “Questi CNT allineati possono essere facilmente dispersi in un polimero con una soglia di percolazione estremamente bassa conduttiva dello 0,0025% in peso, ma possono anche servire da impalcatura conduttrice ad alta efficienza per materiali di zolfo“. Il prof. Fei Wei aggiunge: “Abbiamo trovato un metodo scalabile, a temperatura ambiente, ad un passo per la fabbricazione di un catodo CNT / zolfo allineato. Il materiale composito del catodo possiede un contenuto di zolfo ultraelevato del 90% in peso e un’alta densità di 1,98 g cm-3, che è da 2 a 4 volte quello del catodo composito solfo carbonio di routine, pertanto la densità volumetrica di energia di questa ricerca è ben oltre il risultato riportato. “Il prof. Zhang, sottolinea che questo approccio incentiva la costruzione di batterie al litio-zolfo con un’elevata densità di energia volumetrica utilizzando un catodo composito ad alta densità con una quantità elevata di caricamento di zolfo. Il futuro sviluppo delle batterie al litio di zolfo potrebbe concentrarsi sulla strategia di alleviare l’effetto navetta e sopprimere i dendriti di litio e un ulteriore miglioramento della densità di energia gravimetrica e volumetrica dei sistemi elettrochimici al litio-zolfo.

Robot per allungare organi tubolari nell’uomo

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Riportano ricercatori del Boston Children’s Hospital che un robot medico impiantato e programmabile può allungare gradualmente gli organi tubolari applicando forze di trazionestimolando la crescita dei tessuti negli organi rachitici senza interferire con la funzione degli organi o causando apparente disagio.

Il sistema robotico ha indotto la proliferazione cellulare e la parte allungata dell’esofago in un grande animale di circa il 75%, mentre l’animale è rimasto sveglio e mobile.

robot medico per allungare organi tubolari

“Questo progetto è la dimostrazione del fatto che i robot in miniatura, – dice Russell Jennings, direttore chirurgico del centro per il trattamento delle vie aeree e esofagee del Boston Children’s Hospital – possono indurre la crescita di organi all’interno di un essere vivente per la riparazione o la sostituzione, evitando la sedazione e la paralisi attualmente necessarie. Ad esempio, nei casi più difficili di atresia esofagea, raro difetto alla nascita in cui parte dell’esofago è mancante. I potenziali usi di tali robot devono ancora essere esplorati a fondo, ma verranno sicuramente applicati a molti organi in futuro.”

Il dispositivo robotizzato motorizzato è collegato solo all’esofago, quindi consentirebbe al paziente di muoversi liberamente. Coperto da una “pelle” liscia, biocompatibile e impermeabile,

Il dispositivo di trazione

include due anelli di fissaggio, posti intorno all’esofago e cuciti con punti di sutura. Un’unità di controllo programmabile al di fuori del corpo applica forze di trazione regolabili agli anelli, tirando lentamente e costantemente il tessuto nella direzione desiderata.

Il dispositivo è stato testato negli esofagi dei maiali (cinque hanno ricevuto l’impianto e tre sono serviti da controllo). La distanza tra i due anelli (tirando l’esofago in direzioni opposte) è stata aumentata da piccoli incrementi di 2,5 millimetri ogni giorno per 8-9 giorni. Gli animali erano in grado di mangiare normalmente anche con il dispositivo che applicava trazione al suo esofago e non mostravano alcun segno di disagio.

Nel decimo giorno, il segmento dell’esofago era aumentato in lunghezza del 77% in media. L’esame del tessuto ha mostrato una proliferazione delle cellule che compongono l’esofago. L’organo ha anche mantenuto il suo diametro normale.

“Questo dimostra che non abbiamo semplicemente allungato l’esofago – dice Pierre Dupont, ricercatore e capo della Bioingegneria cardiaca pediatrica al Boston Children’s– ma si è allungato attraverso la crescita cellulare”.

Il team di ricerca ora inizia testare il sistema robotico in un grande modello animale per la sindrome dell’intestino corto. Mentre l’atresia esofagea è piuttosto rara, la prevalenza della sindrome dell’intestino corto è molto più alta nella popolazione umana. L’intestino corto può essere causato da enterocolite necrotizzante nel neonato, morbo di Crohn negli adulti o grave infezione o cancro che richiede la rimozione di un ampio segmento di intestino.

“La sindrome dell’intestino corto è una malattia devastante, – afferma il gastroenterologo Peter Ngo – che richiede ai pazienti di essere nutriti per via endovenosa. Questo, a sua volta, può portare a insufficienza epatica, a volte richiedendo un trapianto di fegato o multiviscerale (fegato-intestino), per esiti devastanti e costosi”.

Il team spera di ottenere supporto per continuare i test del dispositivo in modelli animali di grandi dimensioni e alla fine condurre prove cliniche. Verranno anche testate altre funzionalità.

“Nessuno conosce -spiega Dupont – la migliore quantità di forza da applicare a un organo per indurre la crescita. Oggi, infatti, non sappiamo nemmeno quali forze stiamo applicando clinicamente, è tutto basato sull’esperienza del chirurgo: un dispositivo robotico è in grado di individuare le forze migliori da applicare e quindi applicare precisamente quelle forze“.

 

Con un determinato probiotico si cura l’IBS e anche la depressione

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Con un determinato probiotico si cura l’IBS e anche la depressione

Alla McMaster University trovati probiotici che aiutano nei sintomi della depressione, e aiutano nei disturbi gastrointestinali.
All’ Health Research Institute Farncombe famiglia Digestive hanno scoperto che molti adulti con sindrome dell’intestino irritabile (IBS) riportano miglioramenti dalla co-esistente depressione prendendo uno specifico probiotico rispetto agli adulti con IBS che prendono solo un placebo. E’ un ulteriore prova, -ha detto Premysl Bercik, professore di medicina presso la McMaster e gastroenterologo per Hamilton Health Sciences – su come il microbiota negli intestini è in comunicazione diretta con il cervello.” Viene dimostrato, -ha detto inoltre- che il consumo di un probiotico specifico è in grado di migliorare i sintomi intestinali e problemi psicologici in IBS. Nuove strade non solo per il trattamento di pazienti con disturbi intestinali funzionali, ma anche per i pazienti con malattie psichiatriche primarie”. IBS è il disturbo gastrointestinale più comune nel mondo, molto diffuso in Canada: colpisce l’intestino crasso e i pazienti soffrono di dolore addominale e di alterate abitudini intestinali, come diarrea e costipazione. Inoltre, sono spesso colpiti da ansia cronica o da depressione. Lo studio ha coinvolto 44 adulti con IBS e da lieve a moderata ansia o depressione. Seguiti per 10 settimane e, la metà ha preso una dose giornaliera di probiotico Bifidobacterium longum NCC3001Bifido bacterium bifido, mentre gli altri assumevano solo un placebo. A sei settimane, 14 dei 22, o 64%, dei pazienti che hanno assunto il probiotico facevano registrare una diminuizione nei punteggi che testano lo stato di depressione, rispetto a 7 dei 22 (o 32%) dei pazienti trattati con placebo. “Una risonanza magnetica funzionale (fMRI) ha mostrato che il miglioramento nei punteggi di depressione, associati a cambiamenti in molteplici aree cerebrali coinvolte nel controllo dell’umore. Per identificare il probiotico, si è provato in modelli preclinici -ha detto Bercik – e indagando sui percorsi attraverso i quali i segnali provenienti dall’intestino raggiungono il cervello”. “I risultati, – ha detto Maria Pinto Sanchez, ricercatrice McMaster -.sono molto promettenti ma devono essere confermati in un futuro, con una prova su più larga scala”. Il probiotico è un batterio che è in grado di svolgere un effetto benefico e favorevole sulla salute. In particolare, i probiotici svolgono una salutare azione benefica sulla flora batterica intestinale – oggi denominata microbiota – essendo in grado di ripristinarne i delicati equilibri. Per essere efficaci, però, questi batteri devono essere assunti vivi e in questa forma devono raggiungere l’intestino.
Il microbiota è diverso da individuo a individuo, già dalla nascita: il parto naturale permette di acquisire parte dei batteri dalla madre, mentre chi nasce mediante il parto cesareo svilupperà una flora batterica differente. Il latte materno trasmette i batteri che colonizzano l’intestino, ma anche i composti che, arrivando nell’intestino del bambino, facilitano la crescita dei batteri a effetto più favorevole.
Un intestino sano è popolato da un grande numero di ceppi batterici differenti: una ricca flora intestinale salvaguardia da molti disturbi. In molte situazioni di malattia, invece, un ceppo batterico finisce per “dominare” sugli altri, e il numero di ceppi si riduce più o meno grandemente.
Spesso si fa confusione tra due termini molti simili ma che funzionano in modo diverso. l probiotici sono integratori composti da batteri vivi fisiologici che non danneggiano la salute e apportano benefici. I prebiotici invece non sono microrganismi vivi, rappresentano però il nutrimento per i probiotici. Ne sono un esempio i cibi ricchi di fibre. I batteri, infatti, nutrendosi delle fibre, crescono, si riproducono e colonizzano l’intestino. Questi sono importanti per:
• Stimolare il metabolismo
• Aumentare l’assorbimento dei sali minerali
• Aiutare il sistema immunitario
• Usufruire delle vitamine

 La recidiva di Poincarè dimostrata anche nella fisica quantistica

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Sorgente: Giuseppe Benanti: La recidiva di Poincarè dimostrata anche nella fisica quantistica

Si scopriranno tutti i segreti dei muoni

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Il Large Hadron Collider  (LHC) di 27 km è il più grande e potente acceleratore di particelle mai costruito. Accelera i protoni quasi alla velocità della luce, in senso orario e antiorario, per poi colliderli in quattro punti attorno al suo anello. In questi punti, l’energia delle collisioni tra particelle è  trasformata in particelle d’irrorazione di massa in tutte le direzioni.

Il rilevatore del solenoide compatto per i muoni (o CMS)

si trova in uno di questi quattro punti di collisione. È un rilevatore universale progettato per osservare qualsiasi nuovo fenomeno fisico che l’ LHC potrebbe rivelare. CMS agisce come una gigantesca telecamera ad alta velocità, prendendo “fotografie” 3D di collisioni di particelle da tutte le direzioni fino a 40 milioni di volte al secondo.

La maggior parte delle particelle prodotte nelle collisioni “instabili“, si trasformano rapidamente in particelle stabili che possono essere rilevate dal CMS. Identificando (quasi) tutte le particelle stabili prodotte in ciascuna collisione, misurando la loro quantità di energia, e quindi mettendo insieme le informazioni di tutte queste particelle , si mettono insieme i pezzi di un puzzle, il rilevatore può ricreare una “immagine” della collisione per ulteriori analisi.

Funzionamento del CMS

Il rivelatore da 14.000 tonnellate di 15 metri di altezza e 21 metri di lunghezza, è abbastanza compatto per tutto il materiale che contiene. Progettato per rilevare particelle come muoni in modo molto accurato ha il più potente magnete a solenoide mai creato. Il rivelatore CMS ha la forma di una cipolla cilindrica, con diversi strati concentrici di componenti. Questi componenti aiutano a preparare “fotografie” di ogni evento di collisione determinando le proprietà delle particelle prodotte in quella particolare collisione. E’ fatto da: particelle flettenti

Necessita un potente magnete per piegare le particelle cariche mentre volano verso l’esterno dal punto di collisione. Piegare le traiettorie delle particelle, aiuta a identificare la carica della particella e quelle caricate positivamente e negativamente si piegano in direzioni opposte nello stesso campo magnetico.

Ci consente di misurare la quantità di moto della particella: in un campo magnetico identico, le particelle ad alto momento si piegano meno rispetto a quelle a basso numero d’impulsi.

Il magnete a solenoide, dà il suo ultimo nome a CMS, ed è formato da una bobina cilindrica di fibre superconduttive. Quando l’elettricità (18.500 ampere!) viene fatta circolare in queste bobine, non incontra resistenza: la superconduttività

 


Identificazione delle tracce
– può generare un campo magnetico di circa 4 tesla, circa 100.000 volte la forza del campo magnetico terrestre. L’alto campo magnetico deve essere limitato al volume del rivelatore ed è fatto dal “giogo” in acciaio che costituisce gran parte della massa del rilevatore. Le bobine magnetiche e il loro giogo di ritorno pesano 12.500 tonnellate, e sono i componenti più pesanti del CMS. Il solenoide è il più grande magnete del suo tipo mai costruito. Il tracker e i calorimetri posizionati all’interno della bobina, formano un rilevatore complessivamente “compatto” rispetto ai rilevatori di peso simile.

Le particelle di curvatura non sono sufficienti: il CMS deve identificare con precisione molto elevata i percorsi di queste particelle cariche “piegate”. Il piegamento viene fatto da un tracker in silicio costituito da circa 75 milioni di singoli sensori elettronici disposti in strati concentrici. Quando una particella carica vola attraverso lo strato tracker, interagisce elettromagneticamente con il silicio e produce un colpo – i singoli colpi possono essere uniti per identificare la traccia della particella che attraversa.

 La misurazione dell’energia

Le informazioni sulle energie delle varie particelle prodotte in ogni collisione sono cruciali per capire cosa si è verificato nel punto di collisione. Queste informazioni sono raccolte da due tipi di “calorimetri” nel CMS. Il calorimetro elettromagnetico (ECAL)

è lo strato interno dei due e misura l’energia di elettroni e fotoni fermandoli completamente. Gli adroni, particelle composte da quark gluoni, volano attraverso l’ECAL e vengono fermati dallo strato esterno chiamato Hadron Calorimeter (HCAL).

La rilevazione dei muoni

La particella finale che CMS osserva direttamente è il muonemuoni appartengono alla stessa famiglia di particelle dell’elettrone, sebbene siano circa 200 volte più pesanti. Non sono fermati dai calorimetri, quindi per rilevarli devono essere costruiti speciali sotto-rivelatori mentre attraversano il CMS. Questi sub-rivelatori sono intercalati con il giogo di ritorno del solenoide. Il grande magnete del CMS consente anche di misurare il momento di ciascun muone sia all’interno della bobina superconduttiva (dai dispositivi di localizzazione) che all’esterno (dalle camere dei muoni).

LHC ad alta luminosità

Il progetto High-Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC)

 mira a potenziare le prestazioni dell’LHC al fine di aumentare il potenziale di scoperte dopo il 2025. L’obiettivo è aumentare la luminosità di 10 oltre il valore di progettazione dell’LHC.

La luminosità è un indicatore importante delle prestazioni di un acceleratore: è proporzionale al numero di collisioni verificati in un periodo di tempo. Maggiore è la luminosità, maggiori sono i dati che gli esperimenti possono raccogliere per consentire loro di osservare processi rari. L’LHC ad alta luminosità, che dovrebbe essere operativo entro il 2025, consentirà studi precisi delle nuove particelle osservate al LHC, come il bosone di Higgs. Permetterà di osservare processi rari inaccessibili al livello di sensibilità attuale dell’LHC.  Ad esempio, LHC ad alta luminosità produrrà fino a 15 milioni di bosoni di Higgs all’anno, rispetto agli 1,2 milioni prodotti nel 2011 e 2012.

Il progetto LHC ad alta luminosità è stato annunciato come la massima priorità della “strategia europea” per la fisica delle particelle nel 2013 e il suo finanziamento è sancito dal CERN.

Questo sviluppo dipende da diverse innovazioni tecnologiche. La prima fase del progetto è iniziata nel 2011 con lo studio di progettazione “HiLumi LHC”. La prima fase ha riunito molti laboratori degli stati membri del CERN e Russia, Giappone, Stati Uniti. Gli istituti negli Stati Uniti hanno preso parte al progetto grazie al supporto di LARP (programma LHC Accelerator Research Program).La progettazione si è conclusa nel 2015 con un rapporto di progettazione tecnica, segnando l’inizio della fase di costruzione del progetto al CERN e nell’industria. Il CERN destinerà 950 milioni di CHF del proprio budget per 10 anni allo sviluppo del LHC ad alta luminosità.

Il CERN openlab ha già tenuto il suo workshop tecnico annuale, con la partecipazione di rappresentanti del CERN openlab, società e organizzazioni che collaborano nella camera del consiglio del CERN, evidenziando i progressi compiuti dai progetti openlab del CERN attivo nell’ultimo anno.

Il 2018 segna l’inizio della sesta fase triennale del CERN openlab, e una parte del workshop è stata dedicata alla discussione delle future sfide ICT. Sono raggruppati in tre argomenti: tecnologie e infrastrutture del data centerprestazioni di calcolo e software e apprendimento automaticoanalisi dei datiLe sfide ITC identificate in questi argomenti sono alla base dei progressi in diversi campi di ricerca scientifica e contribuiranno a dare forma al futuro lavoro del CERN openlab.