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Buone notizie sul bosone di Higgs: decade come dovrebbe

Identificato il principale decadimento del bosone di Higgs, la nota particella che fornisce la massa alle altre. Higgs decade in due quark bottom. Un risultato che apre le porte a nuovi studi sull’assetto della fisica attuale

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Funziona bene, decade regolarmente. Stiamo parlando del bosone di Higgs, la particella che attraverso un complesso meccanismo conferisce la massa a tutte le altre, scoperta al Large Hadron Collider al Cern nel 2012. Dopo la misura della sua massa, importante proprietà che lo caratterizza, oggi arriva una prova che anche il suo comportamento, ovvero il modo in cui decade, producendo altre particelle, è conforme a quanto aspettato. Questo risultato arriva da una ricerca svolta presso l’Lhc e coordinata dalla Princeton University, che ne dà notizia.

Come tante altre particelle instabili per natura, il bosone di Higgs decade – ovvero si trasforma – dando vita a nuove particelle più leggere: in questo caso si tratta di due quark bottom (in generale i quark sono particelle che costituiscono il protone), scoperti nel 1977 al Fermilab a Chicago da un gruppo guidato da Leon Lederman (lo stesso scienziato che battezzerà il bosone di Higgs come la particella di Dio, l’espressione tanto ripresa dai giornalisti e poco amata dai fisici).

I quark bottom rappresentano uno dei sei diversi tipi di quark, le particelle elementari che rappresentano (insieme ad altre, in tutto ora sono 17) i mattoni del Modello standard, la teoria fisica che descrive tutte le particelle e le interazioni fisiche – ad eccezione di una, quella gravitazionale.

Ciò che accade esattamente all’Lhc, il il potentissimo acceleratore di particelle al Cern di Ginevra, è uno scontro fra protoni accelerati, che dà luogo in certi casi al bosone di Higgs, le cui tracce vengono rilevate dagli strati concentrici dei rivelatori di Lhc: questi strati somigliano a cipolle e le particelle sono come inchiostri di colore diverso, che si diffondono lasciando le loro tracce.

Il bosone ha una vita molto breve, pari a frazioni infinitesimali di un nanosecondo (un milionesimo di millesimo di secondo). Dopo questo tempo infinitesimo, è decaduto in due quark bottom. Qui di seguito la ricostruzione del decadimento del bosone di Higgs.

bosone Higgs

(foto: Image courtesy of the CMS Collaboration. In blu i jet dei quark bottom, prodotti del bosone di Higgs, e in rosso i getti di un’altra particella, il bosone Z, generata insieme all’Higgs)

 

Tuttavia, individuare questo decadimento, anche se meno raro di altri, non è facile. La difficoltà sta nel fatto che non solo il bosone di Higgs, ma anche numerose altre particelle, producono i quark bottom. Per districarsi in questo mare di quark, i ricercatori hanno utilizzato i grandi rivelatori Compact Muon Solenoid (Cms) e A Toroidal Lhc ApparatuS (Atlas), due dei principali esperimenti dell’Lhc, che hanno operato indipendentemente l’uno dall’altro, raggiungendo lo stesso risultato. Inoltre i quark non vengono rilevati come particelle libere, cioè da soli, dato che sono legati ad altri o decadono rapidamente e la loro presenza viene individuata indirettamente tramite la ricostruzione dei valori delle masse delle altre particelle.

Una volta prodotti, i quark bottom generano altre particelle, per cui gli scienziati hanno avuto bisogno di molti dati per ricostruire la loro provenienza. “Si tratta di un caos perché bisogna raccogliere tutti i getti delle particelle [raggruppate fra loro, una particella dà luogo ad un getto ndr], misurare le loro proprietà per calcolare la massa dell’oggetto che decade in questi getti”, spiega Olsen. Ma gli autori ci sono riusciti, grazie appunto alla particolare struttura a cipolla dei rivelatori, che consente di studiare tutti i passaggi delle particelle, seguendole dalla nascita al decadimento. In questo modo, sono stati in grado di rilevare sia la collisione protone-protone che ha dato luogo al bosone di Higgs, sia il decadimento di quest’ultimo in due quark bottom.

Questo decadimento è uno dei più frequenti, dato che secondo le previsioni teoriche avviene nel 60% dei casi, spiegano gli scienziati. “Abbiamo trovato esattamente ciò che ci attendevamo”, commenta James Olsen, che ha guidato lo studio. “E ora possiamo utilizzare questa nuova strada per studiare le proprietà dell’Higgs”“Il decadimento Higgs in quark bottom è importante perché è il più frequente”, aggiunge Christopher Palmer, ricercatore a Princeton, “dato che una misura precisa del tasso di decadimento ci fornisce informazioni sulla natura della particella”.

Studiare il tasso di questo decadimento (cioè quanto spesso avviene) è importante per i fisici perché in base al risultato possono osservare se la percentuale rispetta la previsione teorica ed è in linea con il Modello standard. Insomma, studiare il bosone di Higgs e il suo comportamento è uno strumento utile che può informazioni preziose anche per capire se le attuali teorie fisiche, che descrivono la materia e dunque il mondo come lo conosciamo, sono valide.

Crediti :

Detective presso Computer Crime Research Center. Investigazioni Roma. Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Seminario Analisi del Crimine Violento Università di Roma

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Come condividere il proprio computer per la ricerca contro il coronavirus

Il progetto di Ibm: raccogliere la potenza computazionale dei dispositivi nel mondo e concentrarla in un supercomputer virtuale per processare moli e moli di dati sanitari

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Ibm chiede l’aiuto di chiunque possieda un computer connesso a internet per partecipare al progetto OpenPandemics – Covid-19. Ogni utente avrà la possibilità di mettere a disposizione la potenza di calcolo della propria macchina per aiutare la ricerca di una cura al coronavirus.

Esattamente come avviene in Dragonball quando Goku chiede alle persone della terra di alzare le mani per donargli l’energia necessaria a sconfiggere MajinBu, Ibm, con il suo progetto OpenPandemics – Covid-19, chiede di mettere a disposizione la potenza computazionale dei loro personal computer. Più computer partecipano al progetto più aumenta la capacità di calcolo del supercomputer virtuale di Ibm.

World Community Grid come Goku, sfrutterà la potenza di calcolo dei computer degli utenti nel mondo per aiutare gli scienziati a sconfiggere il coronavirus


Il gigante dell’elettronica intende sfruttare la potenza di calcolo inutilizzata dai computer degli utenti, che decideranno di partecipare, per alimentare la sua World Community Grid. Grazie a questo supercomputer virtuale, gli scienziati che stanno cercando una cura per il virus, potranno elaborare l’immensa mole di dati raccolti in questi mesi d’emergenza.

La potenza di calcolo condivisa permetterà quindi alla World Community Grid di effettuare i milioni di calcoli al secondo necessari per le simulazioni dei composti bio-chimici necessari per debellare il virus.

Attualmente più di 770mila persone e 450 organizzazioni hanno già contribuito ad alimentare la World Community Grid fornendo quasi due milioni di anni di potenza di calcolo a sostegno di 30 progetti di ricerca, tra cui studi su cancro, Ebola, Zika, malaria e Aids.

Il progetto è stato ideato dall’istituto di ricerca Scripps Research e a dirigerne lo sviluppo c’è il ricercatore italiano Stefano Forli, assistente del dipartimento di Biologia integrativa strutturale e computazionale di Scripps Research.

Sfruttare la potenza di elaborazione inutilizzata su migliaia di dispositivi ci fornisce un’incredibile potenza di calcolo utile a selezionare virtualmente milioni di composti chimici”, spiega Forli in una nota: “Il nostro sforzo congiunto con i volontari di tutto il mondo promette di accelerare la nostra ricerca di nuovi, potenziali farmaci candidati ad affrontare le minacce biologiche emergenti presenti e future, sia che si tratti di Covid-19 o di un agente patogeno completamente diverso”.

Per mettere a disposizione la potenza di calcolo inutilizzata del proprio computer è sufficiente iscriversi al progetto e scaricarne l’applicazione. World Community Grid di Ibm opererà in background senza rallentare i sistemi degli utenti e garantendo la massima sicurezza della privacy proteggendone le informazioni personali.

 

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Aggirare le difese del cervello per curare i tumori

In topi di laboratorio è possibile trattare efficacemente un tumore cerebrale grave come il glioblastoma con l’immunoterapia, stimolando il drenaggio dei vasi linfatici del cervello e lasciando inalterata la barriera ematoencefalica

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Microfotografia di linfocita T (in rosa) all'attacco di una cellula tumorale (© Science Photo Library / AGF)

L’immunoterapia, una strategia terapeutica basata su farmaci in grado di stimolare il sistema immunitario ad attaccare i tumori, ha dimostrato enormi potenzialità negli ultimi anni, aumentando la sopravvivenza dei malati con diverse forme di neoplasie. Ma nel caso del glioblastoma, un tumore cerebrale mortale per il quale esistono pochi trattamenti efficaci, l’immunoterapia non ha avuto successo. Questo perché il cervello è protetto dalla barriera ematoencefalica, che impedisce l’accesso nel cervello agli agenti patogeni, interferendo però con le normali funzioni del sistema immunitario.

In uno studio su topi, ora pubblicato sulla rivista “Nature”, Akiko Iwasaki e colleghi della Yale University hanno trovato un nuovo modo di aggirare la barriera emato-encefalica, sfruttando l’estesa rete di vasi linfatici meningei che rivestono l’interno del cranio e hanno la funzione di raccogliere i rifiuti cellulari e di smaltirli attraverso il sistema linfatico del corpo.

Questi vasi si formano poco dopo la nascita, stimolati in parte dal gene che codifica per il fattore di crescita endoteliale vascolare C (VEGF-C). L’idea di Iwasaki e colleghi era verificare se si potesse sfruttare VEGF-C per aumentare il drenaggio linfatico e stimolare così la risposta immunitaria, valutando poi l’efficacia di questo intervento sui tumori cerebrali.

A questo scopo, i ricercatori hanno iniettato VEGF-C nel liquido cerebrospinale di topi di laboratorio affetti da glioblastoma e hanno osservato un aumento del livello di risposta dei linfociti T, un gruppo di cellule fondamentali del sistema immunitario, nei confronti delle cellule tumorali.
Il problema è però che alcuni tumori eludono l’attacco delle cellule tumorali stimolando i checkpoint immunitari, specifiche molecole che regolano il sistema immunitario, impedendo che esso attacchi le cellule dello stesso organismo. Una strategia dell’immunoterapia consiste quindi nel somministrare molecole denominate inibitori dei checkpoint immunitari, rendendo vana la strategia di difesa del tumore.

Iwasaki e colleghi hanno perciò provato a combinare la somministrazione di VEGF-C con inibitori del checkpoint comunemente usati in immunoterapia, aumentando in modo significativo la sopravvivenza dei topi. Ciò significa che l’introduzione del VEGF-C, in combinazione con i farmaci immunoterapici per il cancro, è una strategia efficace per colpire i tumori cerebrali.

“Questi risultati sono di grande interesse”, ha concluso Iwasaki. “Vorremmo portare questo trattamento ai pazienti con glioblastoma, che hanno una prognosi ancora molto scarsa con le attuali terapie di chirurgia e chemioterapia.”



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