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L’Osiris Rex ha già ricercato gli asteroidi troiani della Terra

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Un veicolo spaziale della NASA ha iniziato la sua ricerca per una classe enigmatica di oggetti vicini alla Terra noti come asteroidi troian. OSIRISRex, questo è il nome di questa particolare sonda spaziale,ora in un viaggio di andata di due anni verso l’asteroide Bennu, spenderà quasi due settimane alla ricerca di prove concrete su questi piccoli corpi.

La sonda OSIRISRex

The OSIRIS-REx spacecraft being lifted into the thermal vacuum chamber at Lockheed Martin for environmental testing.

ha già ricercato nel territorio degli asteroidi troian. La ricerca è avviata, appena la navicella transita nella regione lagrangiana [L4] della Terra.
Gli asteroidi troian, sono intrappolati in pozzi gravitazionali stabili, chiamati punti di Lagrange, che precedono o seguono un pianeta. OSIRIS-Rex ora è in viaggio verso il quarto punto di Lagrange della Terra, che si trova a 60° davanti in orbita della Terra intorno al Sole, circa a 150 milioni di chilometri dal nostro pianeta. Il team della missione avrà l’occasione di prendere più immagini della zona con fotocamera MapCam della sonda, nella speranza di individuare nella regione asteroidi Terra-Trojan .
Anche se gli scienziati hanno scoperto migliaia di asteroidi troian che accompagnano altri pianeti, solo un asteroide trojan è stato identificato fino ad oggi, l’asteroide 2010 tk7. Gli scienziati prevedono che ci dovrebbero essere più Trojan che condividono l’orbita della Terra, ma sono difficili da individuare dalla Terra, appena appaiono nei pressi del Sole sull’orizzonte della Terra.
“Poiché il quarto punto di Lagrange terrestre è relativamente stabile,-ha detto Dante Lauretta– è possibile che resti del materiale che ha costruito Terra intrappolato all’interno.Quindi questa ricerca offre l’opportunità unica di esplorare i mattoni primordiali della Terra.”
La ricerca è già iniziata e proseguirà. Ogni giorno di osservazione, la fotocamera MapCam della sonda, proporrà 135 immagini d’indagine che saranno elaborate ed esaminati dagli scienziati d’imaging della missione presso l’Università di Arizona-Tucson. Il piano di studi prevede anche l’opportunità per MapCam di ricavare un’immagine di Giove, diverse galassie, e gli asteroidi della fascia principale 55 Pandora, 47 Aglaja e 12 Victoria.
• Se la squadra scopre eventuali nuovi asteroidi, la ricerca sarà un esercizio utile. Le operazioni necessarie per la ricerca di asteroidi trojan sono molto simili a quelli richiesti per la ricerca dei satelliti naturali e altri potenziali pericoli intorno a Bennu quando la sonda si avvicinerà al suo obiettivo, nel 2018. Essere in grado di praticare queste operazioni mission-critical in anticipo aiuterà la squadra di Osiride-Rex a ridurre i rischi della missione, una volta che il veicolo spaziale arriva a Bennu.
Punto di Lagrange L4
• 2010 TK7
2010 TK7 è il primo asteroide troiano della Terra conosciuto.
• L’oggetto è stato scoperto nell’ottobre del 2010 attraverso il Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), un telescopio orbitante della NASA per l’osservazione nell’infrarosso, in prossimità del punto di Lagrange L4, che precede la Terra nella sua orbita attorno al Sole. Un telescopio spaziale è un satellite oppure una sonda spaziale lanciata con l’espresso scopo di osservare pianeti, stelle, galassie e altri oggetti celesti, esattamente come un telescopio basato a terra. Sono stati lanciati numerosi telescopi spaziali, che hanno contribuito enormemente alla nostra conoscenza del cosmo. Successive osservazioni nel visibile hanno permesso di stabilire che l’asteroide segue una traiettoria complessa (indicata come librazione) attorno a tale punto di equilibrio, confermandone la natura di asteroide troiano della Terra.
• Per 2010 TK7 è stato stimato un diametro di circa 300 m.

Punto di Lagrange L5
• Allo stato attuale, nessun oggetto è stato confermato, né sono stati individuati potenziali oggetti orbitanti in corrispondenza di L5.
Nel 2017 la sonda OSIRISREx ha sorvolato il punto di Lagrange L5 e ha effettuato delle osservazioni per cercare eventuali asteroidi troiani. I dati del sorvolo devo essere ancora esaminati.
Un oggetto particolare legato alla Terra è l’asteroide 3753 Cruithne, un oggetto di 5 km posto in una particolare orbita detta a ferro di cavallo; si tratterebbe con probabilità di un legame temporaneo. Diversi altri oggetti scoperti presentano orbite simili, tuttavia benché siano in risonanza 1:1 con l’orbita terrestre, non sono considerabili troiani in quanto non librano attorno ai punti di Lagrange L4 ed L5.

Il Goddard Space Flight Center della NASA gestisce globalmente la missione, ingegneria dei sistemi e la garanzia della sicurezza e della missione per OSIRIS-Rex. Dante Lauretta (University of Arizona,_Tucson), è il principale ricercatore, e l’Università dell’Arizona porta anche il team scientifico e la pianificazione di osservazione della missione e la trasformazione. Lockheed Martin Space Systems di Denver ha costruito il veicolo spaziale e sta fornendo il controllo e le operazioni di volo. Goddard e KinetX Aerospace sono responsabili per la navigazione del veicolo spaziale OSIRIS-Rex. OSIRIS-Rex è la terza missione programmata da New Frontiers della NASA. Marshall Space Flight Center della NASA a Huntsville, Alabama, gestisce il programma New Frontiers dell’agenzia per la Science Mission Directorate a Washington.
OSIRISRex è stato lanciato nel 2016 da Cape Canaveral, per un viaggio di andata e ritorno da Bennu. Durante la missione che si sviluppa nell’arco temporale di 7 anni, la nave spaziale andrà su Bennu, mappando in dettaglio l’asteroide e restituendo un campione di materiale di superficie sulla Terra. Appena OSIRISRex farà uno stretto passaggio della Terra il 22 settembre 2017, e potrà “prendere in prestito” una piccola quantità di energia orbitale del pianeta per aumentare l’inclinazione del veicolo spaziale e fiondarsi nello spazio per un incontro ravvicinato con Bennu. Nel mese di marzo, OSIRISRex ha anche raggiunto la sua distanza più lontana dal nostro pianeta prima di arrivare nel luogo dello spazio detto “Terra Gravity Assist”. Il veicolo spaziale viene tenuto sotto controllo mentre si dirige verso la Terra per il suo sorvolo.

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Con i PIP (Proton Imploved Plan) nuova produzione di neutrini

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Con i PIP (Proton Imploved Plan) nuova produzione di neutrini

La divisione neutrino è  di casa per gli scienziati del Fermilab e per il personale e gli utenti provenienti da istituzioni accademiche di tutto il mondo, che si occupano di funzionamento e di esperimenti sui neutrini, di analisi e progettazione di nuove ricerche.

La missione

  • Ospitare un programma leader mondiale di esperimenti sui neutrini
    • Far funzionare il programma in corso: Nova,

      Una parte della struttura del NOVA

    • MicroBooNE,
    • Minerva

      Raffronta i neutrini con cinque tipi diversi di atomi

      , MINOS +,

      Per cercare di spiegare una parte dei misteri del sapore dei neutrini

    • Lariat
    • Coordinare ed eseguire un nuovo programma internazionale di esperimenti sui neutrini a breve e lungo basali
  • Fornire supporto alla comunità di utenti neutrino di partecipare a tutti gli aspetti di questo programma
    • Variare le competenze tecniche nella progettazione, direzione lavori, le operazioni, ecc per organizzare uffici e spazi di incontro

Lo studio dei neutrini

Le particelle subatomiche chiamate neutrini sono tra i più sfuggenti nel particolare regno delle particelle. Gli scienziati hanno costruito rivelatori sotterranei, sottomarini, e al Polo Sud per misurare queste particelle spettrali che provengono dal Sole, da Supernovae e da molti altri oggetti celesti.

I neutrini riempire l’intero universo, con circa 10 milioni di loro per 28,32 dm 3, e la maggior parte di loro passa direttamente attraverso la terra, e attraverso rivelatori di particelle, senza lasciare traccia. Quasi mai interagiscono con la materia, solo esperimenti massicci e sofisticati possono catturare e misurare le proprietà dei neutrini.

Oltre a misurare i neutrini dal cielo, i fisici sulla Terra usando potenti acceleratori  producono fasci di neutrini contenenti miliardi di neutrini, di cui una frazione molto piccola può essere misurata da rilevatori disposti in linea di fascio. Al Fermilab, l’esperimento di neutrini a base di acceleratore disposto a forma di Ciambella ha portato nel 2000 alla scoperta del neutrino tau , il terzo dei tre tipi noti di neutrini.

Il Numi linea di luce ed il Booster Neutrino linea

Una parte del complesso meccamismo del Booster

di luce garantiscono fasci di neutrini ad alta intensità per esperimenti del Fermilab, come MINOS + e Minerva

Raffronta i neutribni con cinque tipi diversi di atomi

, e due nuovi esperimenti sui neutrini MicroBooNE e Nova .

L’importanza dei neutrini

  • La fisica delle particelle ha fatto grandi progressi nell’ultimo mezzo secolo sondando la metà  con la modalità quark (una qualsiasi delle particelle subatomiche che trasportano una carica elettrica frazionata, postulata come elementi costitutivi degli adroni. I quark non sono stati osservati direttamente, ma le previsioni teoriche basate sulla loro esistenza sono state confermate sperimentalmente) delle particelle fondamentali. Ora si propone un meccanismo simile per i neutrini. La miscelazione tra le 3 generazioni di neutrini sta cominciando a sembrare molto diverso alla sua controparte quark. Non sappiamo perché, ma probabilmente è importante. I neutrini potrebbe essere la chiave per comprendere il motivo per cui le particelle fondamentali esistono in 3 generazioni.
  • I neutrini sono le vere stranezze delle particelle fondamentali ( non solo interagiscono debolmente, sono ultra piccoli, ma hanno masse non-zero). La scienza avanza spesso quando si studia le stranezze ( per esempio Comprensione dei processi di vita in generale, studiando la vita attorno ai fori di acque profonde)
  • I neutrini interagiscono solo debolmente può, ma sono la particella più abbondante nell’universo con un ruolo fondamentale nell’evoluzione del nostro universo
  • Una differenza tra come i tipi di neutrini si mescolano e come il mix di tipi antineutrini si ritiene che siano la ragione per cui la materia domina anti-materia nel nostro universo (cioè perché esiste il mondo sulla Terra come lo conosciamo)

MINERvA è il primo esperimento del neutrino nel mondo ad usare un fascio ad alta intensità per studiare le reazioni dei neutrini con cinque nuclei differenti, creando il primo confronto autonomo delle interazioni in diversi elementi. Mentre questo tipo di studio è stato precedentemente fatto utilizzando fasci di elettroni, questo è il primo per i neutrini.MINERvA fornisce le migliori misure di precisione a livello mondiale di interazioni neutrino su vari nuclei, nell’ambito della gamma di energia da 1 a 10-GeV. I risultati di MINERvA vengono usati come input per gli esperimenti attuali e futuri, cercando di studiare oscillazioni al neutrino o la capacità dei neutrini di cambiare il loro tipo.Le misurazioni dell’interazione di neutrino di MINERvA forniscono anche informazioni sulla struttura dei protoni e dei neutroni e sulle dinamiche forti della forza che influenzano le interazioni del neutrino nucleone. Questa ricerca nucleare completa gli sforzi in corso in laboratori che stanno studiando come gli elettroni interagiscono con i nuclei.MINERvA è unica nel campo degli esperimenti di neutrino, grazie alla combinazione del suo compatto rivelatore, all’utilizzo di uno dei fasci neutrini ad alta intensità del mondo e alla vicinanza del rivelatore al fascio. Questo meccanismo fornisce un ampio campione di interazioni di neutrino, consentendo alla collaborazione di eseguire misure di interazione di elevata precisione in una vasta gamma di energie a neutrino e di materiali target.La comprensione delle proprietà dei neutrini e delle forze che regolano il loro comportamento permettono ai fisici di utilizzarli come strumenti per comprendere i nucleoni di funzionamento interiore e per potenzialmente aiutare a sbloccare i misteri della materia oscura, dell’energia oscura e  su come la materia ha dominato l’antimateria nell’universo, la formazione di pianeti e persone.

Il MINOS

Per cercare di spiegare una parte dei misteri del sapore dei neutrini

(Main Injector Nuetrino Oscillation Search) spedisce un raggio di neutrini dal Fermilab, in superficie, fino ad una lontana miniera nel nord della Minnesota, chiamata Soudan mine. Esattamente come OPERA al CERN, il motivo della ricerca è quello di scoprire qualcosa in più riguardo ai cambiamenti di sapore dei neutrini (in fisica quantistica il sapore è un numero quantico delle particelle elementari correlato alle loro interazioni deboli). Ma può essere usato anche per misurare con incredibile precisione la velocità delle particelle che percorrono questa distanza.Quello che cercherà di fare il team di MINOS sarà replicare i loro risultati usando un sistema GPS più sofisticato e più orologi atomici, oltre a luci LED per rilevare il raggio di neutrini. Questi aggiornamenti sono già in fase di allestimento secondo i fisici di “Symmetry Breaking”, un blog pubblicato dal Fermilab e dal SLAC National Accelerator Laboratory.

NOVA

L’esperimento di oscillazione neutrino basata su base Fermilab.
L’esperimento di NOvA è l’esperimento di Fermilab per l’oscillazione di neutrino, utilizzando un fascio intenso di neutrini muoni  prodotti a Fermilab. I neutrini sono diretti al rilevatore lontano da 14 kton liquido-scintillatori situato a 810 km di distanza nel Minnesota settentrionale (fiume di cenere) dopo aver attraversato i 300 ton presso il rivelatore vicino all’origine del fascio. Il rivelatore lontano è stato completato all’inizio del 2014 e attualmente sta prendendo dati. NOvA tenterà di scoprire la gerarchia di massa del neutrino e l’angolo di fase violente CP insieme a molte altre misurazioni interessanti. La prima esecuzione di NOvA dovrebbe durare 6 anni.
Il contributo del gruppo CSU si concentrerà sul funzionamento del rilevatore vicino, nonché sulle misurazioni effettuate con questo rilevatore. Matt Judah spenderà l’estate al laboratorio per sviluppare le competenze in operazioni e manutenzione vicino al rilevatore, mentre inizierà l’analisi dei dati.

PIP-II

Il progetto PIP II

Parte dello schema del Pip II

consentirà un grande aumento del potere die fasci di protoni del Fermilab. Questo, a sua volta produrrà più potenti fasci di neutrini.

Con l’esperimento neutrino NOVA  è stato osservato il primo antineutrino, solo due ore dopo il complesso acceleratore del Fermilab ha saputo commutare l’antineutrino, in modalità di consegna. La collaborazione Nova ha visto la produzione dell’antineutrino nel rivelatore di gran lunga più lontano dell’esperimento, che si trova nel nord del Minnesota. Si  spera su Nova per saperne di più su come e perché il cambiamento neutrini tra un tipo e l’altro. I tre tipi, chiamati sapori, sono il muone, elettrone e neutrino tau. Sulle lunghe distanze, i neutrini possono cambiare fra questi sapori. Nova è stato  specificamente progettato per studiare i neutrini muonici  che cambiano in neutrini elettronici. Svelare il mistero può aiutare gli scienziati a capire il motivo per cui l’universo è composto di materia e perché che la materia non è stato annientato dalla antimateria dopo il Big Bang.

Il microbiota intestinale risulta condizionante nell’ipertensione

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I ricercatori hanno scoperto che i microrganismi residenti nell’intestino (microbiota) svolgono un ruolo importante nello sviluppo di alta pressione sanguigna nei ratti. Gli scienziati hanno studiato due gruppi di ratti, uno con alta pressione sanguigna (“ipertensivo”) e uno con pressione sanguigna normale (“normale”). Il gruppo di ricerca ha rimosso una porzione del materiale biologico dal crasso di ciascun gruppo. A tutti gli animali, poi, sono stati dati antibiotici per 10 giorni allo scopo di ridurre la loro microflora naturale intestinale

Distribuzione dei batteri tra i villi intestinali

Distribuzione dei batteri tra i villi intestinali

. Dopo il ciclo di antibiotici, i ricercatori hanno trapiantato un microbiota ipertensivo in topi con pressione arteriosa normale e un microbiota normale al gruppo dei topi ipertensivi . Hanno scoperto che il gruppo trattato con microbiota ipertensivo sviluppa un’ elevata pressione sanguigna. Il risultato più sorprendente è che i ratti trattati con un microbiota normale non hanno avuto un calo significativo della pressione arteriosa, anche se seguendo l’andamento delle letture della pressione sanguigna, queste ultime sono leggermente diminuite. Questa scoperta è “l’ulteriore prova” – indicano i ricercatori- sulla necessità di continuare lo studio del microbiota nello sviluppo dell’ipertensione nell’uomo e supportare la possibile veridicità di un ruolo potenziale dei probiotici come trattamento per l’ipertensione. Questi studi hanno mostrato anche come l’integrazione della dieta con probiotici (microrganismi benefici presenti nell’intestino) possa avere effetti relativamente modesti sulla pressione sanguigna, soprattutto negli ipertesi. Una scoperta che fa luce sulle cause dell’ipertensione viene anche da un gruppo di ricerca del Dipartimento di Cardiologia, del Beijing ChaoYang Hospital, in Cina; gli scienziati hanno condotto un’analisi del microbiota (sui geni e sui metaboliti, sostanze della flora batterica intestinale) in 41 pazienti sani, 56 pre-ipertesi e 99 ipertesi. I pazienti pre-ipertesi e ipertesi presentavano un profilo simile del microbiota intestinale e una minore diversità di batteri rispetto ai soggetti sani. Risultavano dominanti, in particolare, i batteri gram-negativi come Prevotella e Klebsiella

I batteri che dovrebbero essere presenti  normalmente nell'apparato digerente

I batteri che dovrebbero essere presenti normalmente nell’apparato digerente

, produttori di endotossine batteriche ad azione infiammatoria per i tessuti; inoltre, quando è stato trapiantato il microbiota degli individui ipertesi nei topi germ free (privi di germi e ipo-tesi), questi ultimi sono diventati ipertesi. L’alterazione del microbiota intestinale (disbiosi) contribuisce, quindi, alla patogenesi dell’ipertensione. Il ripristino dell’omeostasi del microbiota (eubiosi), mediante dieta e stile di vita corretti (riduzione del peso, esercizio fisico e buona idratazione) è una strategia vincente ancor prima dell’intervento farmacologico, già nei soggetti pre-ipertesi. E’ stato dimostrato inoltre che nutrienti come vitamine del gruppo B (semi oleosi, tuorlo d’uovo, ortaggi verdi, fegato), colina (tuorlo d’uovo, fegato), vitamina A (fegato, uova, ortaggi e frutta), resveratrolo (uva, prugne, frutti di bosco, frutta secca), curcumina (curcuma), sulforafano (broccoli, cavolfiori) e polifenoli del tè verde, sono modulatori epigenetici (modificano, cioè, la capacità di replicare il DNA cellulare); hanno tutte proprietà antiinfiammatorie che contrastano l’azione del cancro e delle malattie metaboliche che possono essere provocate dall’alterazione della normale flora batterica intestinale.

 

Le radiazioni cosmiche pericolose per la missione su Marte

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Le radiazioni cosmiche pericolose per la missione su Marte

La missione Marte si tradurrà in un’esposizione inevitabile alle radiazioni cosmiche che hanno dimostrato di causare disturbi cognitivi in modelli di roditori, e possibilmente lo stesso provocheranno in astronauti impegnati in viaggi nello spazio profondo.  Di particolare interesse è il rischio di esposizione alle radiazioni cosmiche, che sono tali da compromettere il processo decisionale critico durante le normali operazioni o in condizioni di emergenza nello spazio profondo.                                                I roditori esposti a radiazioni cosmiche mostrano disturbi persistenti dell’ippocampo e diminuzioni di prestazioni corticali, basali, utilizzando sei compiti, comportamentali indipendenti, somministrati tra coorti separate, sino a 12 e 24 settimane dopo l’irradiazione.Le menomazioni indotte da radiazioni spaziali influiscono sulla memoria episodica e il riconoscimento temporalmente coincidente con deficit nella funzione esecutiva e aliquote ridotte di paura di estinzione e ansia elevata.                           L’irradiazione ha causato una rilevante riduzione della complessità dendritica, densità delle spine e alterata la morfologia della colonna vertebrale lungo la zona prefrontale mediale, quindi dei neuroni corticali noti per mediare la neurotrasmissione, una volta interrogati dai nostri compiti comportamentali.

Le aree cognitive del cervello

Le aree cognitive del cervello

La radiazione cosmica ha anche perturbato l’integrità sinaptica e determinato una maggiore neuro infiammazione che persisteva più di 6 mesi, dopo l’esposizione. I deficit comportamentali per i singoli animali sono correlati, in modo significativo, alla ridotta densità delle spine e una maggiore punta sinaptica, fornendo misure quantitative di rischio per lo sviluppo del decadimento cognitivo. Questi dati forniscono altre prove che i viaggi nello spazio profondo rappresentano una vera e unica minaccia per l’integrità dei circuiti neurali nel cervello.

L’esplorazione dello spazio presenta innumerevoli sfide per l’ingegnosità del genere umano. Sono distanze vaste quelle che separano il nostro pianeta da quelli all’interno e al di là del nostro sistema solare e vi è la necessità di altri progressi in ingegneria, per ridurre al minimo il tempo di viaggi nello spazio profondo, che possono influire nella biologia degli astronauti, tutta tesa a migliorare il maggior numero di effetti negativi possibili, a seguito di un prolungato viaggio spaziale. Mentre molte minacce per il successo di tali missioni extraterrestri sono state popolari nelle industrie dei media e dell’intrattenimento, un settore che non ha ricevuto tanta attenzione è quello chiamato a valutare i rischi per la salute umana, connessi con l’esposizione alle radiazioni cosmiche.                                                                                                                                   La NASA prevede che per una missione su Marte, gli astronauti saranno inevitabilmente esposti a bassi flussi di nuclei altamente energetici e completamente ionizzati che definiscono lo spettro dei raggi cosmici galattici (GCR) 1,2,3. Le particelle cariche che rappresentano il GCR sono una componente della radiazione cosmica, deviata dalla superficie della Terra, solo grazie alla sua magnetosfera

La magnetosfera terrestre

La magnetosfera terrestre

protettiva. A causa della loro alta energia, più specie di particelle cariche possono penetrare lo scafo di una nave spaziale e nei tessuti del corpo, depositando una scia di ionizzazioni dense lungo le traiettorie di queste particelle. Nel corpo, gli eventi di ionizzazione risultanti da queste interazioni danneggiano vari bersagli molecolari critici, producendo lesioni complesse che compromettono i processi di riparazione cellulare e protraggono il recupero dei tessuti irradiati. Il recupero da un infortunio da radiazione cosmica è ulteriormente condizionato da ionizzazioni secondarie, causate dai raggi delta che sono emanate dalle tracce delle particelle elementari, aumentando considerevolmente la gamma e la quantità di danno cellulare, sino a livello 4,5.

La NASA e le agenzie spaziali internazionali hanno riconosciuto i potenziali problemi di salute associati con esposizione a livello 6 di radiazione cosmica, e sulla base di recenti evidenze derivate da modelli su roditori, si ha oggi una maggiore consapevolezza delle potenziali complicazioni neuro cognitive che possono compromettere le attività critiche della missione o a lungo termine, la salute cognitiva. Nonostante la nostra lunga conoscenza che i pazienti sottoposti a radioterapia cranica per il controllo dei tumori cerebrali sviluppano una grave e progressiva deficienza cognitiva, le dosi totali e tipi di radiazioni utilizzati in clinica differiscono notevolmente da quelli incontrate nello spazio.                                                                             Prove convincenti ora hanno dimostrato gli effetti negativi delle influenze spaziali rilevanti di particelle cariche in cognizioni segnalate come 7,10,11,12,13,14,15, e questi studi, hanno collegato diminuzioni comportamentali funzionali, dovuti all’erosione della struttura neuronale e dell’integrità sinaptica in regioni specifiche del cervello.      È importante sottolineare che questi cambiamenti sono stati trovati a persistere 6 settimane dopo l’esposizione acuta dei roditori a particelle cariche, e ha mostrato poco o nessun segnale di ripresa, la rigenerazione o la riparazione.                                        Estendendo questi studi a più lungo termine si dimostra in modo convincente che dosi molto basse di particelle cariche possono compromettere le prestazioni cognitive non solo per 12, ma sino a 24 settimane dopo l’esposizione acuta, effetti che sono associati alla riduzione delle complessità dendritiche, cambiamenti nei livelli di proteine sinaptiche e l’innalzamento della neuro infiammazione.

I ritardi nella costruzione della ISS russa

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I ritardi nella costruzione della ISS russa

Il primo di due veicoli spaziali fratelli – modulo di controllo Zarya FGB

Il modulo FGB

Il modulo FGB

– costruito nel ‘90 a Mosca nella base GKNPTs Khrunichev per un contratto con la società Boeing, finanziava un solo veicolo.

Khrunichev però utilizzando parti di ricambio e fondi propri costruì un modulo di backup, nel caso in cui il veicolo spaziale originale venisse distrutto o reso inutilizzabile da un incidente di lancio. L’originale Zarya FGB-1 ha attraccato con successo al modulo di servizio Zvezda

Il modulo di servizio Zvedza

Il modulo di servizio Zvedza

nel luglio 2000, mentre il suo modulo di backup era pronto circa al 65 %, secondo GKNPTs Khrunichev. A quel punto, si pensa a diversi potenziali nuovi ruoli per il veicolo spaziale che rimane nel programma ISS, tra cui l’uso come nave di approvvigionamento pesante per il segmento russo della stazione. A metà del 2000, la Boeing annunciava una partnership con Khrunichev per “commercializzare” l’FGB-2.

La squadra Khrunichev / Boeing va in rotta di collisione con RKK Energia e Spacehab, perchè a fine del 1999 sostenevano di volere utilizzare, la stessa porta-docking, cioè di attracco sulla ISS, per il loro modulo commerciale Enterprise. Alla fine, nessuno dei due progetti si materializzava.

Nuovo impiego per FGB-2                                                                                                                                                                        Nel 2001, tentando di risparmiare denaro sullo sviluppo, in fase di stallo, del segmento russo della Stazione Spaziale Internazionale, GKNPTs Khrunichev proponeva di utilizzare il veicolo spaziale FGB-2 come base per il modulo di aggancio universale, USM.

L’USM servirebbe come hub per un massimo di tre moduli di ricerca russi; tuttavia, il lavoro su tutti i moduli USM, s’interrompe per mancanza di fondi. Si voleva usare la FGB-2 come modulo di aggancio universale, ma il lavoro necessario per modificare il modulo per quest’attività non avrebbe giustificato lo sforzo. Il vano trasferimento FGB-2 doveva essere riposizionato e dotato di tre porte di aggancio supplementari, idonee a ricevere moduli scientifici futuri. Nel 2001, al Khrunichev si sosteneva che per la situazione finanziaria, la Russia non aveva alcuna possibilità di costruire uno qualsiasi dei suoi moduli scientifici, durante la vita della stazione spaziale. Per Khrunichev, era sufficiente aggiungere una singola porta di aggancio alla FGB-2 perchè servisse come modulo di aggancio universale. Nell’agosto 2001, Khrunichev e RKK Energia – approvano l’uso della FGB-2 come modulo di aggancio universale. Il modulo FGB-2 attraccherebbe al porto di aggancio rivolto verso la Terra (Nadir) sul modulo di servizio Zvezda, la stessa porta prevista per l’attracco del modulo UDM . Tale configurazione potrebbe lasciare il porto “Nadir” sul modulo Zarya per l’utilizzo del modulo Enterprise  della RKK Energia .In aggiunta alla nuova porta-docking, pannelli solari della FGB-2 e, una serie di altri sistemi da modificare, potevano consentire l’uso della sonda come sostituzione dell’UDM. Per il gruppo Khrunichev la FGB-2 poteva essere lanciata entro due anni e il lancio del modulo verso l’ISS era programmato per il 2007.

Il modulo laboratorio multifunzionale, MLM

Nel 2006, RKK Energia e l’agenzia spaziale russa, Roskosmos, firmano un contratto per lo sviluppo del modulo di Laboratorio Multipurpose, MLM. Nella nuova configurazione, il modulo MLM doveva ospitare sistemi di servizio per il segmento russo della ISS e utili carichi scientifici. Il manipolatore ERA di costruzione europea e il computer multifunzione DMS-R da installare a bordo. Una camera di compensazione automatizzata speciale, sposterebbe carichi dall’interno della stazione al vuoto dello spazio, installata sulla parte inferiore di MLM. Da lanciare nello spazio col razzo Proton  e, nel modulo, otto metri cubi sarebbero disponibili per la memorizzazione carica e lo stesso volume consentirebbe, sul lato sinistro, l’installazione dei payload scientifici. Il modulo disporrebbe di 12 postazioni di lavoro per vari strumenti ed esperimenti, con incubatori speciali e pedane vibranti protette per la ricerca sensibile di materiale-scientifico, disponibili. Nell’ MLM, il compartimento-1 del porto, la porta-docking

Una porta docking

Una porta docking

del modulo di servizio Zvezda , doveva essere scartato e diretto, in seguito, verso l’atmosfera terrestre a bruciare. L’ MLM avrebbe utilizzato propri motori per incontrarsi con la stazione e agganciarsi alla porta Nadir, liberata su Zvezda. Dopo l’arrivo di MLM alla stazione, il cosiddetto modulo Nodo sarebbe stato agganciato alla estremità esterna del MLM. Nel programma NASA sino ad ottobre 2009, la missione era per il lancio nel dicembre 2011. Vladimir Nesterov, direttore generale della GKNPTs Khrunichev, ,nell’agosto 2011 dice che un prototipo del modulo MLM progettato per test elettrici sarebbe stato presto consegnato a RKK Energia , nonostante problemi tecnici connessi ai cambiamenti nella documentazione di progettazione del modulo. Nel 2012, il lancio slitta ulteriormente al 2014. Alla fine agosto 2012, GKNPTs Khrunichev completa l’installazione del braccio robotico SER e le linee di bordo, sul modulo MLM. La società annuncia l’installazione il 3 settembre del controllo termico, l’idraulica e dei sistemi pneumatici testati con i pannelli solari. Il 21 settembre, GKNPTs Khrunichev completa il montaggio della sezione payload per la missione MLM, compreso il modulo stesso, la sua carenatura protettiva e un anello adattatore progettato per servire da interfaccia tra la sonda ed il veicolo di lancio Proton.

il razzo Proton

il razzo Proton

GKNPTs Khrunichev, poi, comunica che una versione completamente assemblata per il volo del modulo sarebbe stata spedita alla RKK Energia per ulteriori test elettrici. Solo dal 7 dicembre al 14 dicembre, un team congiunto di specialisti di GKNPTs Khrunichev e RKK Energia scaricano il modulo dal vagone ferroviario e l’installano presso il sito di trasformazione, nella sala principale di RKK Energia e, avviano i test di costruzione, KIS. Secondo RKK Energia, Il lavoro include prove autonome e integrate del modulo, comprese prove congiunte con gli equivalenti di terra di altri moduli della ISS russi come Progress e le navi da trasporto Soyuz . Il modulo MLM è battezzato Nauka termine russo per indicare “la scienza, ma non poteva decollare prima del 2014 .

Ritardi del modulo MLM                                                                                                                                                                               Nel 2013, il lancio del modulo MLM viene riprogrammato più volte. Nel frattempo, i test su MLM a RKK Energia, rivelavano problemi nella valvola di alimentazione nel sistema di propulsione del veicolo spaziale. Ulteriori controlli su MLM a RKK Energia trovano contaminazioni all’interno del sistema di propulsione. Si restituisce poi MLM al GKNPTs Khrunichev per le riparazioni.  Secondo gli ultimi piani il lancio del modulo MLM sarebbe dovuto avvenire nel settembre 2015. L’Agenzia Spaziale Europea, ESA, responsabile per il braccio meccanico SER a bordo del modulo MLM intima di mettere fine a tutti i ritardi e di superare le difficolta dei costi.  A gennaio 2014, Vitaly Lopota capo della RKK Energia dice che il modulo MLM era stato restituito al GKNPTs Khrunichev il 31 dicembre del 2013. MLM da GKNPTs Khrunichev viene spedito direttamente al sito di lancio, lasciando RKK Energia a condurre tutti i test finali del veicolo spaziale da Baikonur, invece che nel suo impianto di prova a Korolev. Occupando una posizione centrale nell’architettura del segmento russo , i problemi dell’ MLM saranno da stallo per il lancio di tutti i successivi componenti russi della stazione, compreso il modulo Nodo , UM, (già in costruzione) e il modulo NEM laboratorio e di alimentazione ,

Il modulo NM

Il modulo NM

iniziato a sviluppare nel 2012. Questo ritardo, combinato al peggioramento delle relazioni politiche tra la Russia e i suoi partner del progetto ISS, significa per il modulo MLM e le componenti successive del segmento russo potrebbero essere messi a terra ,fino a quando, si avvierà il montaggio della nuova stazione tutta russa, nell’era post-ISS. Il veicolo spaziale potrebbe essere un hub in anticipo per il futuro avamposto orbitale.

2015: qualche certezza.

A novembre 2014, viene indicato il lancio del modulo MLM alla ISS nel primo trimestre del 2017. Nell’ aprile 2015 il lancio slitta a metà del 2017. Da quel momento, il programma spaziale russo riacquistava nuova attenzione, dopo diversi mesi di incertezza.

2016: nuovo ritardo per il modulo MLM.

Nel 2016, il lancio del modulo MLM scivola di nuovo a dicembre 2017.  RKK Energia, a giugno, informa di aver completato la produzione e collaudo di apparecchiature non identificate per l’interno del modulo. Al contempo, dichiara anche lo sviluppo della documentazione e l’installazione di grandi pezzi di hardware sulla parte esterna del veicolo spaziale . Il modulo identificato come MLM-U, dove “U” stava per “usovershenstvovanny” o “aggiornato” ma con “aggiornamenti” mai dettagliati: la nuova denominazione è un espediente per spiegare infiniti ritardi e il bilancio con una spesa montante del progetto. Denota aggiornamenti ancora da identificare per adattare il modulo per il funzionamento come parte della futura stazione spaziale russa . Nel 2015, Roskosmos  continua a valutare vari regimi di separazione dell’

MLM insieme all’ UM e NEM-1, moduli della ISS che al termine del suo funzionamento, formeranno il nuovo avamposto in bassa orbita terrestre.

 

L’ultima missione di Rosetta prima dell’accometaggio

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L’ultima missione di Rosetta prima dell’accometaggio
Tutta la strumentazione della sonda dell'ESA, Rosetta

Tutta la strumentazione della sonda dell’ESA, Rosetta

Rosetta raccoglierà dati scientifici fino alla fine della sua discesa venerdì, sulla superficie della cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko L’opportunità di studiare una cometa a tale vicinanza rende la fase di discesa uno dei più emozionanti di tutta la missione. Una sintesi degli obiettivi degli strumenti che operano durante la discesa è il seguente: OSIRIDE   Durante la discesa al piccolo lobo cometa da un punto di partenza iniziale di una quota di circa 19 km, le telecamere denominate OSIRIS (sia quella stretta che il grandangolo) proporranno la prima immagine delle regioni del grande lobo che passa sopra. Mentre la sonda si avvicina al piccolo lobo, le telecamere si rivolgeranno verso le pareti dei pozzi Ma’at. I dati ad altissima risoluzione di queste funzionalità forniranno informazioni importanti per la nostra comprensione su come l’attività è guidata sulla cometa e forse come, in primo luogo, la cometa si è formata. Per avere il downlink del maggior numero possibile d’immagini nel tempo disponibile prima che gli impatti spaziali superficie, specialmente nelle fasi finali della discesa, le immagini saranno molto compresse, fino a 20 volte rispetto alle immagini “normali”. All’inizio della compressione, le immagini saranno ridimensionate, tale che invece di un po’ di full-frame 2048 x 2048 pixel immagini, saranno in grado di ricevere immagini molto più piccole nella regione di 1000 x 1000 pixel fino a 480 x 480 pixel. E ‘anche importante ricordare che le telecamere non sono state progettate per fare immagine sulla cometa da questa vicinanza: NAC diventa fuori fuoco da un’altitudine di circa 1 km e meno, e WAC dal basso 200-300 m. Di seguito a 200-300 m le immagini saranno sempre più confuse e quindi non come siamo stati abituati a riceverle. Selezionare le immagini OSIRIS della discesa sarà compito del Principal Investigator, Holger Sierks, in vari punti durante la nostra trasmissione in diretta, e pubblicate in parallelo sui nostri canali ESA. Ciò dovrebbe includere l’ultima immagine scaricata dalla navicella, atteso che saranno disponibili entro circa 10 minuti dalla conferma della fine della missione. Il sito d’impatto previsto di Rosetta è, all’interno di un ~ 700 x 500 m ellisse.                                                                                                                                                                                                                                                   ROSINA raccoglierà dati unici dalla densità del gas intorno alla cometa e la sua composizione. Si prevede di fornire letture fino al livello Knudsen, in cui la sublimazione dei gas avviene effettivamente.                                                                                                                                                                           MIRO integrerà le misurazioni con OSIRIS e Rosina misurando la temperatura della superficie. GIADA misurerà la densità della polvere e il modo in cui i grani di polvere sono accelerati dalla cometa.                                                                                                                                                                              La suite di strumenti di RPC monitorerà l’ambiente del plasma, e anche le più piccole particelle di polvere. Questo darà un aspetto unico primo piano l’interazione tra il vento solare e la superficie della cometa, e campionerà levitazione grani carica.                                                                        Alice avrà la sua massima risoluzione con gli spettri ultravioletti della superficie dell’intera missione e fornirà misure complementari ad alcuni dei dati RPC.

RSI otterrà le misure più accurate del campo di gravità durante la discesa.

Camera di navigazione

Camera di navigazione del veicolo spaziale svolgerà un ruolo nella sequenza finale dei dati raccolti, anche se nella discesa molto presto. Poco dopo la sonda è stata impostata in rotta di collisione per la cometa, il NavCam avrà cinque immagini. Queste dovranno essere scaricate nelle prime ore del 30 settembre, e saranno utilizzate dal team di volo per prevedere il tempo d’impatto all’interno di una finestra di quattro minuti.

La quantità di dati?

Molti degli strumenti scientifici sono tenuti a restituire i loro ultimi dati, tra 20 m e 5 m, sopra la superficie. Il bit rate per la stazione di terra di Madrid Deep Space Network durante la discesa sono 45760 bps e i dati previsti  in downlink tra la fine della manovra di collisione il 29 settembre e l’impatto, il 30 settembre sono di 1558 Mbit (che equivale a 195 MB dati scientifici e strumento -related dati house-keeping). La ripartizione per strumento è prevista come segue:

Alice: 37 Mbit

GIADA: 3 Mbit

MIRO: 6 Mbit

NavCam: 64 Mbit

OSIRIS: 1177 Mbit

ROSINA: 49 Mbit

RPC: 128 Mbit

Strumento House Keeping: 93 Mbit

Perché non sono in funzione tutti gli strumenti? Poiché Rosetta è ora così lontana dal Sole, non può generare abbastanza dai suoi pannelli solari per tenere tutto in funzione, quindi non tutti gli strumenti potranno operare nella fase finale della missione. Infatti, dopo un attento esame, le operazioni di trasmissione dei dati scientifici va correlata al bilanciamento dei vincoli – alcuni strumenti richiedono un po’di tempo per ottenere le loro misure – e il potenziale di rendimento scientifico, la linea temporale preparata dal team operazioni scientifiche a ESAC, con il team di lavoro di Rosetta per i dati scientifici, vede MIDAS, COSIMA e VIRTIS spento. Il SREM  non sarà in funzione. Dopo Rosetta ha toccato la cometa, non sarà possibile ritirare o restituire i dati aggiuntivi. Le uniche misure ottenute durante questa discesa finale saranno un capitolo di chiusura raccordato al tempo trascorso da Rosetta, vivendo con questa cometa.

Il doppio gatto di Schrödinger

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I fisici di Yale hanno dato al famoso gatto di Schrödinger una seconda scatola  e il risultato può aiutare ulteriormente una ricerca affidabile sulla computazione quantistica.

Il gatto di Schrödinger è un paradosso ben noto che applica il concetto di sovrapposizione nella fisica quantistica di oggetti che si incontrano nella vita di tutti i giorni. L’idea è che un gatto è posto in una scatola sigillata con una sorgente radioattiva e un veleno che verrà attivato se un atomo della sostanza radioattiva decade. La fisica quantistica suggerisce che il gatto sia vivo e al contempo morto (una sovrapposizione di stati), fino a quando qualcuno apre la scatola e, così facendo, cambia lo stato quantico.

Questo ipotetico esperimento, previsto da uno dei padri fondatori della meccanica quantistica nel 1935, ha trovato, negli ultimi anni, analogie vivaci nei laboratori. Gli scienziati possono ora disporre di un pacchetto d’onda di luce composta da centinaia di particelle, contemporaneamente in due stati nettamente diversi. Ogni stato corrisponde a una forma ordinaria (classica) di luce abbondante in natura.


Un team di scienziati di Yale ha creato un tipo più esotico di stato come gatto di Schrödinger che è stato proposto per gli esperimenti per più di 20 anni. Questo gatto vive o muore in due scatole in una sola volta: è un matrimonio dell’idea di gatto di Schrödinger e un altro concetto centrale della fisica quantistica:  il cosiddetto entanglement. Entanglement permette un’osservazione locale per cambiare lo stato di un oggetto distante istantaneamente. Einstein una volta ha definito “azione spettrale a distanza”, e in questo caso si permette uno stato al gatto da distribuire in diverse modalità spaziali.

La squadra Yale ha costruito un dispositivo costituito da due cavità, 3D microonde e una porta di monitoraggio aggiuntiva – tutti collegati da un superconduttore, che è un atomo artificiale. Il “cat” è fatto di luce a microonde confinato in entrambe le cavità.

“Questo gatto è grande e intelligente. Non rimane in una scatola, –ha detto Chen Wang,  post-dottorato a Yale e primo autore di uno studio che descrive la ricerca- perché lo stato quantistico è condiviso tra le due cavità e non può essere descritto separatamente . Si può anche prendere una visione alternativa, dove abbiamo due piccoli e semplici gatti di Schrodinger, uno in ogni scatola, che sono impigliati.”


La ricerca ha anche potenziali applicazioni nella computazione quantistica.Un computer quantistico sarebbe in grado di risolvere alcuni problemi molto più velocemente rispetto ai computer classici sfruttando sovrapposizione e entanglement. Ma uno dei problemi principali nello sviluppo di un computer quantistico affidabile è come correggere gli errori, senza disturbare le informazioni.

“Si scopre che gli stati ‘gatto’ sono un approccio molto efficace per la memorizzazione delle informazioni quantistiche ridondanti e, per l’attuazione della correzione degli errori quantistici. La generazione di un gatto in due scatole-ha detto il co-autore Robert Schoelkopf, Sterling professore di Fisica applicata e Fisica,direttore del Yale Quantum Institute- è il primo passo verso il funzionamento logico tra due bit quantistici in modo che l’errore  sia correggibile .


Schoelkopf e i suoi collaboratori , Michel Devoret e Steve Girvin, hanno aperto la strada al campo dell’elettrodinamica quantistica su circuito (cQED), che fornisce uno dei quadri più utilizzati per la ricerca sulla  computazione quantistica. Devoret, Beinecke professore di fisica di Yale, e Girvin, Eugene Higgins professore di Fisica di Yale e Fisica Applicata, sono co-autori della carta.
La ricerca si basa su più di un decennio di sviluppo in architettura cQED. La squadra Yale ha progettato una serie di nuove funzioni, tra cui cavità 3D cilindriche con tempo di registrazione dell’informazione quantistica, con un record di più di 1 millisecondo nei circuiti superconduttori, e un sistema di misura che controlla alcuni aspetti di uno stato quantistico in modo preciso, non distruttivo. “Abbiamo combinato qui -ha detto Wang un bel po ‘di recenti tecnologie “.

Gli incredibili crateri di Cerere

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Immagini della sonda Alba rivelano nuovi dettagli sul nanoplaneta Cerere                                                 L’Alba è la prima missione per visitare un pianeta nano, e la prima missione al di fuori del sistema Terra-Luna in orbita su due obiettivi distinti del sistema solare. Dopo aver orbitato Vesta per 14 mesi nel 2011 e nel 2012, è arrivato attorno a Cerere  il 6 marzo del 2015.

 

 

Questa immagine da aAba della NASA mostra Kupalo Crater

Il cratere Kupalo su Cerere

Il cratere Kupalo su Cerere

, uno dei crateri più giovani su Ceres. Il cratere ha materiale chiaro esposto sul suo bordo e pareti, che potrebbe essere sali. Il suo pavimento piatto probabilmente formata da urti fusione e detriti. Credits: NASA

Nuove immagini di Alba della NASA rivelano le caratteristiche della superficie del pianeta nano Cerere nei minimi dettagli.

L’”Alba” ha preso queste immagini ravvicinate dalla sua attuale quota di 385 chilometri da Cerere

Cerere visto a breve distanza dalla sonda Alba

Cerere visto a breve distanza dalla sonda Alba

, tra dicembre il 19 e 23 del 2015.

Il cratere Kupalo , uno dei crateri più giovani di Ceres, mette in mostra molti attributi affascinanti alla risoluzione di immagine di 35 metri per pixel. Il cratere ha materiale chiaro esposto sul suo bordo, che potrebbe essere sali, e il suo pavimento piano probabile formata da urti melt e detriti. I ricercatori cercheranno attentamente se questo materiale è legato ai “punti luminosi” del cratere Occator  . Kupalo, misura 26 chilometri di diametro e si trova a sud medie latitudini, è chiamato come il dio slavo della vegetazione e del raccolto.

“Questo cratere e dei suoi depositi di recente formazione,- ha detto Paul Schenk,  membro del team di scienzati di Alba (Lunar and Planetary Institute di Houston) -. sarà un obiettivo primario di studio per la squadra datosi che Alba continua ad esplorare Cerere nella sua fase di mappatura finale”

L’attuale punto di vista,ravvicinato, di Dawn  ha catturato anche la fitta rete di fratture sul pavimento di 126 chilometri di larghezza, denominate cratere Dantu

Il cratere fessurato Dantu

Il cratere fessurato Dantu

. Uno dei più giovani grandi crateri sulla Luna della Terra, chiamata Tycho, ha fratture simili. Questo fessurazione può essere il risultato di raffreddamento dell’impatto e relativa fusione, o quando il pavimento cratere è stato sollevato dopo che si è formato il cratere.

L’ Alba della NASA  ha visto il 23 dicembre 2015 questo cratere Cereano, coperto di creste e ripidi pendii e, scarpate. Queste funzioni probabilmente si debbono al periodo quando il cratere in parte  è crollato durante la sua formazione. La natura curvilinea del scarpate ricorda quelli sul pavimento del cratere Rheasilvia, il gigantesco cratere d’ impatto su Vesta, attorno al quale orbitava Alba tra il 2011 e il 2012.

 

Il piano fratturato del cratere Dantu  su Cerere è visto in questa immagine da Alba della NASA.

 

Fratture simili sono visti in Tycho, uno dei più giovani grandi crateri sulla Luna della Terra. Questo fessurazione può essere il risultato di raffreddamento dell’impatto e successiva fusione o quando il pavimento cratere è stato sollevato dopo che si è formato il cratere.

Questa immagine da Alba della NASA mostra una parte del cratere Messor

Il cratere Messor

Il cratere Messor

(25 chilometri, di larghezza), che si trova a nord, alle medie latitudini su Cerere.La scena mostra un cratere più vecchio in cui un grande flusso a forma di lobo copre in parte la (in alto) parte settentrionale del fondo del cratere. Il flusso è una massa di materiale espulso quando un cratere più giovane formata a nord del cerchio.

Altri strumenti di Dawn  hanno anche iniziato a studiare intensamente Cerere a metà dicembre. La mappatura con lo spettrometro visibile e dell’infrarosso sta esaminando come si riflettono da Cerere diverse lunghezze d’onda della luce, un procedimento che aiuterà a identificare i minerali presenti sulla sua superficie.

Raggi gamma e neutroni, del rilevatore (Grand)  di Dawn seguono inoltre con gli scienziati, l’altro suolo occupato. I dati provenienti da ricercatori  sono di grande aiuto a capire le abbondanze degli elementi di superficie  su Cerere, insieme ai dettagli della composizione del pianeta nano che detengono importanti indizi su come si è evoluto.

La sonda rimarrà all’altitudine corrente per il resto della sua missione, a tempo indeterminato e anche dopo. La fine della prima missione sarà alla data del 30 giugno 2016.

“Quando si salpa per Cerere dopo aver completato la nostra esplorazione su Vesta,- ha detto Chris Russell, ricercatore principale della missione Alba, (Università della California, Los Angeles) – ci aspettavamo di essere sorpresi da ciò che poi nel concreto abbiamo trovato,su questa nostra prossima tappa. Cerere non ha deluso. Ovunque guardiamo a queste nuove osservazioni quota bassa, vediamo morfologie incredibili che parlano al carattere unico di questo mondo, ancora più incredibile.”

 

La nascita di un buco nero

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La nascita di un buco nero

La nascita di un buco nero (utilizzo di DUNE)

 

Gli scienziati sperano di utilizzare esperimenti sui neutrini, per guardare una forma possibile di buco nero.

 

Lauren Biron

 

I buchi neri ci affascinano. Possiamo facilmente evocare immagini di loro, mentre inghiottono astronavi, ma sappiamo pochissimo di questi strani oggetti. In realtà, non abbiamo mai nemmeno visto una forma di buco nero. Con gli esperimenti sui neutrini, come l’imminente profondo metropolitano Experiment Neutrino,  si spera di cambiare la situazione.

“Devi essere un po’fortunato, – afferma Mark Thomson, portavoce di DUNE – ma sarebbe una delle maggiori scoperte della scienza. Sarebbe assolutamente incredibile. ”

 

I buchi neri a volte nascono quando una stella massiccia, in genere più di otto volte la massa del nostro Sole, crolla o meglio implode. Ci sono un sacco di domande su ciò che accade esattamente durante il processo: con quale frequenza queste stelle collassano e danno luogo a buchi neri? Quando, nel crollo, opera in realtà lo sviluppo del buco nero?

Ciò che gli scienziati sanno è che in profondità nel nucleo denso della stella, protoni ed elettroni sono compressi insieme per formare i neutroni e, l’invio di particelle fantasma chiamate neutrini che sgorgano via. Altra materia rientra verso l’interno. Nel caso da manuale, la materia rimbalza e scoppia, lasciando una stella di neutroni. A volte, la supernova ha esito negativo, e non c’è nessuna esplosione; si tratta di una falsa percezione, invece, è appena  nato un buco nero.

 

I giganteschi rivelatori di DUNE, pieni di argon liquido,

Il rivelatore di neutrini ad argon liquido
Il rivelatore di neutrini ad argon liquido

saranno collocati un miglio sotto la superficie cioè saranno riproposti all’interno di una miniera d’oro. Mentre gran parte del loro tempo sarà speso alla ricerca di neutrini inviati dal Fermi National Accelerator Laboratory

Il F E R M I     L A B
Il   F E R M I    L A B

a 800 miglia di distanza, i rivelatori avranno anche la rara capacità di prendere il collasso del nucleo di una supernova nella nostra galassia (Via Lattea) – o meno e, che porta a un nuovo buco nero.

L’unica supernova mai registrata da un rivelatori di neutrini è stata verificata nel 1987, quando gli scienziati hanno visto un totale di 19 neutrini. Gli scienziati ancora non sanno se questa supernova ha formato un buco nero o semplicemente una stella a neutroni: non c’erano abbastanza dati. Thomson dice che se una supernova si spegne relativamente vicina, DUNE

Le tappe dell'esperimento DUNE
Le tappe dell’esperimento DUNE

potrà vedere fino a 10.000 neutrini.

DUNE cercherà una firma particolare nei neutrini raccolti dal rivelatore. E ‘previsto che un buco nero si forma relativamente presto in una supernova. I neutrini saranno in grado di lasciare il crollo della supernova, in gran numero, fino a quando emerge il buco nero, che cattura-tutto, compreso la luce e i neutrini. In termini di dati, questo significa che si otterrebbe un grande scoppio di neutrini con un improvviso taglio.

I neutrini sono di tre tipi, chiamati gusti: elettroni, muoni e tau. Quando una stella esplode, emette tutti i vari tipi di neutrini, così come le loro antiparticelle.

Sono difficili da catturare. Questi neutrini arrivano con 100 volte meno energia di quelli che arrivano da un acceleratore per esperimenti, e questo rende meno probabile che avvenga l’interazione in un rivelatore.

La maggior parte dei rivelatori di particelle in questo periodo in esecuzione, sono di grandi dimensioni e, in grado di vedere i neutrini di una supernova. Sono i migliori a rilevare antineutrini e elettroni non grandi, oltre che a individuare i loro equivalenti in materia, cioè i neutrini elettronici.

“Sarebbe una tragedia di non essere pronto a rilevare i neutrini in dettaglio in pieno, per rispondere alle domande fondamentali, – dice John Beacom, direttore del Centro per la cosmologia e la fisica delle astro-particelle all’Ohio State University – per fortuna, DUNE è unico”.                     “L’unico strumento sensibile a un enorme sorso di elettroni e di neutrini è DUNE, – dice Kate Scholberg, professore di fisica alla Duke University – e questo avviene in funzione dell’utilizzo di argon [come fluido rilevatore]”.

Ci vorrà, però, più di un semplice DUNE per avere il quadro completo. “Ottenere una suite completa di grandi e potenti rilevatori di tipo diverso, -dice Beacom -, installati e funzionanti è il modo migliore per capire la vita dei buchi neri”.

C’è un grande rivelatore di scintillatore, JUNO

Lo scintillatore JUNO
    Lo scintillatore JUNO

, che adesso opera in Cina, e piani per realizzare un enorme rivelatore a base d’acqua, Hyper-K,

Hypko il grande rilevatore ad acqua                                                               Hypk-1 il grande rilevatore ad acqua

che sarà avviato in Giappone. Rivelatori di onde gravitazionali come LIGO potrebbero, raccogliendo nuove informazioni sulla densità di materia e di ciò che sta accadendo nella fase del crollo implosoniale di una supernova.

“Il mio sogno -afferma Scholberg – è quello di avere una supernova con JUNO, Hyper-K e DUNE tutti online. Certamente costituirebbe il meglio nel mio decennio”.

La velocità con cui i neutrini arrivano dopo il collasso di una supernova, informerà gli scienziati su quello che sta accadendo al centro del nucleo in collasso, ma fornirà anche informazioni sul misterioso neutrino, compreso il modo in cui interagiscono tra di loro e potenziali approfondimenti su quanto, queste piccole particelle, pesano realmente.

Entro i prossimi tre anni, la rapida crescita della collaborazione sul progetto DUNE costruirà e iniziare a provare un prototipo del rivelatore argon liquido di 40.000 tonnellate. La versione di 400 tonnellate, sarà il secondo più grande esperimento di argon-liquido mai costruito finora . E ‘previsto che il test, si eseguirà al CERN, a partire nel 2018.

Per DUNE si prevede, che si possa avviare l’installazione del primo dei suoi quattro rivelatori, Facility Sanford, con una ricerca metropolitana, nel 2021.

 

L’alba di DUNE                                                                                                                                L’esperimento neutrino prima noto come LBNE è stato trasformato. Ha guadagnato la collaborazione circa 50 nuovi istituti membri, ha eletto due nuovi portavoce ed ha scelto un nuovo nome: Neutrino Experiment in profondità, o DUNE.

L’esperimento proposto sarà con lo strumento più potente del mondo per lo studio delle particelle difficili da catturare, chiamati neutrini. Avrà uno sviluppo su 800 miglia. Si inizierà con un quasi rivelatore e un intenso fascio di neutrini prodotti al Fermi National Accelerator Laboratory in Illinois. Finirà con un rivelatore lontano, di 10 kilotoni, situato sottoterra in un laboratorio presso l’impianto metropolitano di ricerca a Sanford nel Sud Dakota. La distanza tra i due rivelatori permetterà agli scienziati di studiare il cambiamento dei neutrini che viaggiano quasi alla velocità della luce, dritto attraverso la Terra.

“Questo sarà l’esperimento fiore all’occhiello per la fisica delle particelle ospitato negli Stati Uniti, – afferma Jim Siegrist, direttore associato di fisica delle alte energie (Dipartimento dell’Energia Office of Science degli Stati Uniti) – e sarà un momento emozionante per la scienza dei neutrini e la fisica delle particelle in generale.”

Nel 2014, la fisica delle particelle Progetto Prioritization Pannello ha identificato l’esperimento come una priorità assoluta per gli Stati Uniti nello studio della fisica delle particelle. Allo stesso tempo, ha raccomandato la collaborazione e quindi invitare alla partecipazione, quanto più possibile internazionale, nel processo di pianificazione.

Il fisico Sergio Bertolucci, direttore di ricerca e calcolo scientifico del CERN, ha preso il timone di un comitato esecutivo messo insieme per espandere la collaborazione e organizzare l’elezione di nuovi portavoce.

DUNE ora include scienziati di 148 istituzioni in 23 paesi. Sarà il primo grande progetto internazionale ospitato dagli Stati Uniti per essere supervisionato, congiuntamente, da agenzie esterne.

La collaborazione ha eletto di recente due nuovi portavoce: André Rubbia, professore di fisica all’ETH di Zurigo e, Mark Thomson, professore di fisica all’Università di Cambridge. Uno servirà da portavoce per due anni e l’altro per tre anni, proprio per dare continuità nella leadership.  Rubbia ha cominciato con la ricerca dei neutrini come membro dell’esperimento NOMAD al CERN negli anni ’90. Più di recente è stato una parte di LAGUNA-LBNO, una collaborazione che stava lavorando per un esperimento lungo una linea di base in Europa. Thomson ha un impegno a lungo termine nel campo sotterraneo statunitense, della fisica dei neutrini, ed è il principale investigatore DUNE, per il Regno Unito.

Gli scienziati si riuniscono per studiare i neutrini, particelle che raramente interagiscono costantemente e che fluiscono attraverso la Terra, ma sinora non sono stati ben compresi. Sono disponibili in tre tipologie e oscillano, o cambiano da tipo a tipo, mentre viaggiano su lunghe distanze. Hanno minuscole masse inspiegabili. I neutrini potrebbero contenere indizi su come l’universo ha cominciato e perché la materia oltrepassa notevolmente l’antimateria, che ci permette di esistere.

“La scienza è ciò che ci spinge, -dice Rubbia – e siamo al punto in cui la prossima generazione di esperimenti sta per affrontare il mistero delle oscillazioni dei neutrini. E ‘un momento unico. ”

Gli scienziati sperano di iniziare l’installazione del rilevatore lontano DUNE entro il 2021. ” Siamo tutti coinvolti- dice Thomson – che sta spingendo in questa direzione, anche se è difficile prevedere che questo progetto, possa avvenire il più presto possibile”.

 

Il pentaquark aprirà la strada verso la materia oscura

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Large Hadron Collider scopre una nuova particella

 

Lo stanno chiamando pentaquark

Il pentaquark aprirà la strada verso la materia oscura

. Cosa c’è da sapere sull’ultima scoperta delle minuscole particelle che compongono il nostro mondo.

Gavin Hesketh , UCL

 

Il Large Hadron Collider, famoso per aver trovato il bosone di Higgs, ora ha rivelato un’altra particella nuova e piuttosto insolita. Squadre al LHC, il più grande acceleratore di particelle del mondo, hanno recentemente iniziato una seconda serie di esperimenti che utilizzano molta più energia di quelli che hanno trovato la particella di Higgs nel 2012 . Ma un altro dei gruppi, LHCb, ha anche spulciato tra i dati provenienti dai miliardi di collisioni di particelle operati nella fase della prima esecuzione del LHC, e ora pensano di aver centrato qualcosa di nuovo : il pentaquark, una forma esotica di materia prima prevista nel 1979 . Tutto intorno a noi è fatto di atomi, cioè una nube di elettroni che orbitano intorno ad un nucleo pesante fatta di protoni e neutroni. Ma dal 1960 , abbiamo saputo anche che i protoni e i neutroni sono costituiti da ancora più piccole particelle chiamate “quark “, tenute insieme da qualcosa chiamato ” forza forte “, la forza più forte, in realtà, conosciuta in natura.

Gli esperimenti nel 1968 hanno fornito le prove per il modello a quark. Se i protoni sono colpiti con grande energia, la forza forte può essere superata e il protone sarà fracassato. Il modello a quark in realtà spiega l’esistenza di più di 100 particelle, tutte conosciute come “adroni” (come nel Large Hadron Collider) e composte da diverse combinazioni di quark. Ad esempio il protone è fatto di tre quark.

Tutti gli adroni sembrano essere costituiti da una combinazione di due o tre quark, ma non vi è alcun motivo evidente per i quali, più quark non potevano stare insieme per formare altri tipi di adroni. Inserito allora il pentaquark : cinque quark legati insieme per formare un nuovo tipo di particella . Ma finora, nessuno sapeva con certezza se effettivamente i pentaquark esistevano – e, anche se ci sono state diverse scoperte rivendicate negli ultimi 20 anni, nessuno ha resistito alla prova del tempo.

I pentaquark sono incredibilmente difficili da vedere; sono molto rari e molto instabili. Ciò significa che, se è possibile attaccare cinque quark insieme,  non stanno insieme per molto tempo. La squadra sull’ esperimento LHCb hanno fatto la loro scoperta, cercando in dettaglio in altri adroni esotici, prodotti nelle collisioni, e  studiano il modo in cui questi si rompono. In particolare, hanno cercato Lambda b particella, che può decadere in tre altri adroni: un Kaon, un J / psi, e un protone.

La J / psi è costituito da due quark e il protone è fatto di treGli scienziati hanno scoperto che per un breve periodo di tempo questi cinque quark erano legati insieme in una singola particella: un pentaquark. Infatti, attraverso l’analisi dettagliata dei dati, in realtà hanno scoperto due pentaquark e hanno dato loro il nome orecchiabile Pc (4450) + e Pc (4380) +.

Perché è importante questa scoperta?

La scoperta risponde a una domanda vecchia di decenni in fisica delle particelle e mette in luce un’altra parte della missione di LHC. La scoperta di nuove particelle fondamentali come il bosone di Higgs ci dicono qualcosa di completamente nuovo sull’universo. Ma scoperte come quella del pentaquark ci danno una comprensione più completa delle ricche possibilità che si trovano nell’universo che già conosciamo.                                                                                                                                               Sviluppando questa comprensione, possiamo ottenere alcuni suggerimenti su come si presentava l’universo, sviluppatosi dopo il Big Bang e come abbiamo finito con i protoni e i neutroni, invece di pentaquark che costituiscono la materia di tutti i giorni.

Con l’LHC ora si possono ottenere collisione di protoni con energia raddoppiata a quasi due volte , gli scienziati sono pronti ad affrontare alcune delle altre questioni aperte in fisica delle particelle . Uno dei principali bersagli con i nuovi dati è la materia oscura , una particella strana che sembra essere in tutto l’universo, ma non è mai stato vista. Testare l’attuale comprensione dei quark, forza forte e di tutte le particelle conosciute con questa nuova energia è un passo essenziale per arrivare a nuove  scoperte.

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