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Fisica

Goccioline di saliva e mascherine: cosa dice la fisica

Un modello teorico e prove di laboratorio basate su una tecnica di visualizzazione laser hanno calcolato come si disperdono le goccioline di saliva, dimostrando che la distanza è superiore a quella finora considerata di sicurezza. Testate anche le mascherine: le più efficaci sono quelle con diversi strati di tessuto o quelle a forma di cono acquistabili in farmacia

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Simulazione dell'espulsione di goccioline di saliva visualizzata con una tecnica laser (©Siddhartha Verma, Manhar R. Dhanak and John Frankenfield)

Mentre la pandemia di COVID-19 appare in calo in Europa, nel resto del mondo il problema di come evitare o rallentare il contagio è ancora attuale, anche in vista di possibili nuove ondate. La soluzione è in parte nella comprensione del meccanismo fisico di trasmissione del virus, che viene veicolato dalle goccioline di saliva espulse con la tosse, gli starnuti o semplicemente parlando o respirando. Due articoli apparsi sulla rivista “Physics of Fluids” fanno ora il punto sul comportamento di queste goccioline nell’aria e sull’efficacia delle mascherine.

Nel primo studio, Swetaprovo Chaudhuri e colleghi dell’American Institute of Physics hanno sviluppato un modello teorico, basato su principi basilari di fluidodinamica, per simulare le  prime fasi di una pandemia simile alla COVID-19.

Gli autori hanno tenuto conto delle caratteristiche aerodinamiche e di evaporazione delle goccioline respiratorie, confrontando la nube di goccioline espulsa da una persona infetta con quella espulsa da una persona sana. “La dimensione della gocciolina, la distanza che percorre e la sua persistenza sono tutti fattori importanti che abbiamo calcolato usando leggi fisiche fondamentali come la conservazione della massa, della quantità di moto e dell’energia”, dice Chaudhuri.

Secondo i ricercatori, il modello potrebbe essere utilizzato per stimare approssimativamente quanto a lungo le goccioline possono sopravvivere a seconda anche delle loro dimensioni, e quanto lontano possono viaggiare, anche se la situazione reale è spesso complicata dal vento, dalle turbolenze, dal ricircolo dell’aria o da molti altri effetti. “Senza vento e a seconda delle condizioni ambientali, abbiamo scoperto che le goccioline viaggiano tra gli 2,4 e i 3,9 metri prima di evaporare o disperdersi”, afferma Abhishek Saha, coautore dello studio.

Nel secondo studio, Siddhartha Verma e colleghi della Florida Atlantic University hanno caratterizzato l’efficacia di diversi tipi di mascherine di uso comune con una sperimentazione in laboratorio, utilizzando manichini che espellevano goccioline costituite da una miscela di acqua e glicerina. Hanno poi usato una tecnica laser per tracciare la traiettoria e la distanza raggiunta dai getti di goccioline quando i manichini erano privi di mascherina oppure quando ne indossavano una.

I test riguardavano diverse tipologie di mascherine, tra cui, in particolare, quelle prodotte con un tessuto monostrato in stile bandana, le mascherine fatte in casa cucendo diversi  strati di tessuto in cotone, e infine le mascherine a cono non sterili, del tipo disponibile nella maggior parte delle farmacie.

Dopo aver confermato che i colpi di tosse simulati non protetti da mascherina sono in grado di proiettare goccioline oltre la distanza considerata di sicurezza di 1,8 metri, i ricercatori hanno potuto dimostrare che le mascherine con pochi strati di tessuto o quelle tipo bandana hanno una capacità minima di intercettare le goccioline di saliva. Le mascherine a cono e quelle fatte in casa con diversi strati di cotone sono invece molto più efficaci, poiché attenuano sia la velocità sia la dispersione delle goccioline, anche se sono state rilevate alcune perdite lungo i bordi non perfettamente aderenti.

Più nello specifico, con un tessuto tipo bandana le goccioline possono arrivare lontano fino a 1,08 metri circa, con un fazzoletto a circa 38 centimetri; con una mascherina a cono a circa 20 centimetri e infine con una mascherina di cotone trapuntato a 6,3 centimetri.

Crediti e Fonti :

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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Fisica

Forse abbiamo scoperto un nuovo organo nella nostra testa

Sembrerebbe essere il quarto tipo di ghiandole salivari maggiori, posto nello spazio in cui la cavità nasale incontra la gola. Ma serviranno ulteriori studi per poter confermare la scoperta di un nuovo organo

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Dopo centinaia di studi sull’anatomia, il corpo umano sembra riservarci ancora tante sorprese. L’ultima, infatti, è la scoperta di un nuovo organo, rimasto finora nascosto all’interno della nostra testa. Ad accorgersene, per caso, sono stati i medici del Netherlands Cancer Institute, mentre stavano sottoponendo alcuni loro pazienti a un innovativo esame diagnostico che permette di visualizzare nel dettaglio i tumori. Come raccontano i ricercatori sulle pagine della rivista Radiotherapy and Oncology, dall’esame è emerso per caso un misterioso insieme di ghiandole salivari nascoste all’interno della testa dei pazienti, posizionato precisamente nello spazio in cui la cavità nasale incontra la gola.
Le ghiandole salivari, ricordiamo, sono addette alla produzione di saliva, essenziale per il corretto funzionamento del nostro sistema digerente. La maggior parte di questo fluido, come viene spiegato in tutti i manuali di anatomia, viene prodotto da tre principali tipi di ghiandole: la parotide, la sottomandibolare e la sottolinguale. A queste si aggiungono circa mille ghiandole salivari minori, sparse nelle labbra e nella mucosa interna dalla bocca alla faringe, talmente minuscole da essere difficilmente osservate senza un microscopio. Ma ora, secondo il nuovo studio, potrebbe esserci un organo in più, ovvero un quarto tipo di ghiandole salivari maggiori. “Abbiamo tre grandi ghiandole salivari, ma non lì”spiega Wouter Vogel, tra gli autori della scoperta. “Per quanto ne sappiamo, le uniche ghiandole salivari o mucose poste nella rinofaringe sono microscopicamente piccole. Quindi, potete immaginare la nostra sorpresa quando le abbiamo trovate”. Esaminando una serie di scansioni di 100 pazienti affetti dal tumore, i ricercatori hanno osservato, tramite l’innovativa tecnica di imaging Psma/Pet/Ct, che tutti presentavano una paio di ghiandole, finora mai documentate, molto simili alle quelle salivari: sono, infatti, collegate a grandi condotti di drenaggio, indizio che porta a pensare a un possibile incanalamento dei fluidi. Dati, perciò, che suggeriscono come queste ghiandole possano essere la quarta serie di ghiandole salivari, situata dietro il naso e sopra il palato, vicino al centro della nostra testa. “Le chiamiamo ghiandole tubariche, in riferimento alla loro posizione anatomica (sopra il torus tubarius)”, spiega Matthijs Valstar dell’Università di Amsterdam, co-autore dello studio. Il motivo per cui siano rimaste finora nascoste non è ancora del tutto chiaro, anche se i ricercatori ipotizzano che “la loro posizione è difficilmente accessibile e sono necessarie immagini molto sensibili per rilevarle”. Sebbene siano necessarie ulteriori ricerche su un campione di partecipanti molto più ampio per poter confermare questi risultati, la scoperta potrebbe aiutare a spiegare il perché i pazienti che si sottopongono alla radioterapia riportano spesso condizioni croniche, come la secchezza delle fauci (xerostomia) e problemi di deglutizione (disfagia). “Poiché queste misteriose ghiandole non erano note ai medici”, commentano gli autori, “nessuno ha mai cercato di risparmiarle da questi trattamenti. Ma c’è chi si è dimostrato scettico a etichettare queste nuove ghiandole come un nuovo organo. Per esempio, Alvand Hassankhani, radiologo dell’Università della Pennsylvania, ha riferito al New York Times che esistono oltre mille ghiandole minuscole, “così piccole da essere difficili da trovare. È possibile che i ricercatori olandesi, quindi, abbiano trovato un modo migliore per identificare una serie di ghiandole salivari minori”.

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Perché questo è il momento di andare su Marte

Una rassegna delle prossime avventure dirette verso il Pianeta rosso, in un video di Nature

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Saranno tre nei prossimi mesi le missioni dirette su Marte. Vedranno coinvolte Stati UnitiCina ed Emirati Arabi, saranno tutte caratterizzate dalla presenza di robot e mosse dalla curiosità di saperne di più sulla potenziale abitabilità pianeta rosso.

Gli Usa stanno per lanciare il loro quinto rover sviluppato ad hoc per Marte, Perseverance, che andrà a caccia di tracce di vita presente o remota tra le polveri e le rocce del pianeta. Gli scienziati cinesi sono invece alla loro prima volta con un rover marziano, mossi forse dal successo della loro ultima missione diretta sulla Luna. Gli Emirati Arabi, dal canto loro, si stanno preparando a sguinzagliare attorno a Marte un orbiter per investigarne l’atmosfera.

In questo video, diffuso da Nature, ecco le tre missioni in rassegna, e perché tutto questo sta succedendo proprio adesso.


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Fisica

Una corsa allo spazio per superare i conflitti mediorientali

Il prossimo 14 luglio, gli Emirati Arabi Uniti si preparano a lanciare la missione al-Amal per l’osservazione di Marte: è una testimonianza significativa delle aspirazioni scientifiche ed economiche del paese e della possibilità di uno sviluppo di tutta l’area mediorientale svincolato dal petrolio e dalle armi

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La sonda al-Amal (© Government of Dubai Media Office)

Tra i molti sviluppi inaspettati del 2020, potrebbe essere rassicurante notare che il nostro universo talvolta funziona con un certo grado di prevedibilità. Molti eventi astronomici possono essere previsti con certezza matematica. All’incirca ogni due anni, la Terra e Marte, percorrendo le rispettive orbite intorno al Sole, raggiungono la distanza minima tra loro. Questa vicinanza orbitale offre una finestra per l’invio di veicoli spaziali sul nostro vicino.

Quest’estate ci offre una di queste opportunità per l’esplorazione marziana: per il 2020 sono in programma quattro missioni sul Pianeta Rosso. Rosalind Franklin, una missione congiunta europea e russa basata su rover, è stata rinviata al 2022 a causa delle interruzioni per la pandemia di COVID-19. La missione al-Amal (speranza, in italiano) degli Emirati Arabi Uniti è prevista per il 14 luglio 2020. È la prima impresa di questo genere in Medio Oriente e promuove le ambizioni di Emirati.

Il nome della sonda degli Emirati riflette le grandi aspirazioni scientifiche ed economiche del paese come potenza spaziale emergente. L’orbiter senza equipaggio osserverà l’atmosfera marziana, compresi eventi atmosferici come le tempeste di polvere, che caratterizzano in modo rilevante il clima dell’Arabia. Più in generale, la missione marziana degli Emirati mira a far progredire le capacità tecnologiche del Paese e a spingere i giovani degli Emirati a intraprendere carriere scientifiche e ingegneristiche.

In questo senso, l’impresa fa anche parte di una strategia a lungo termine perseguita dalle nazioni del Golfo per svincolarsi dal petrolio e dal gas e costruire un’economia basata sulla conoscenza.

Tali ambizioni tecnologiche sono inseparabili da quelle politiche. La spinta a creare un’economia della conoscenza non consiste solo nel diversificare le fonti di reddito dello stato. Ampliando le opportunità di occupazione, gli Emirati Arabi Uniti sperano di creare posti di lavoro per i giovani, le cui frustrazioni potrebbero altrimenti causare instabilità. Inoltre, i grandi progetti scientifici sono una dimostrazione simbolica di leadership e di soft power. Un paese capace di progetti spaziali complessi è un paese proiettato al futuro.
La sonda dovrebbe raggiungere Marte nel 2021. Questo coinciderà con il cinquantesimo anniversario della formazione degli Emirati Arabi Uniti.

Se la missione marziana al-Amal riguarda tanto il potere quanto la scienza, potrebbe esacerbare le rivalità esistenti in Medio Oriente? Una corsa allo spazio potrebbe portare le corse agli armamenti regionali a un nuovo livello? I canali satellitari come Al Jazeera del Qatar sono già stati coinvolti in aspre dispute e i lanciatori iraniani hanno sollevato preoccupazioni sul potenziale militare del paese. Altri veicoli spaziali, come razzi, missili e droni, potrebbero alimentare una miscela esplosiva?

La sonda degli Emirati non trasporta armi. Tuttavia, non è troppo eccessivo chiedersi se i paesi del Medio Oriente potrebbero seguire gli Stati Uniti nell’aggiungere forze spaziali alle loro agenzie governative. I sistemi dual use, come i razzi della corsa allo spazio della Guerra Fredda tra Stati Uniti e Unione Sovietica, possono servire a scopi sia pacifici sia bellici. Ugualmente, i satelliti per l’osservazione della Terra possono essere usati sia per il monitoraggio ambientale sia per lo spionaggio.

I conflitti futuri non farebbero che riprodurre le dinamiche già esistenti in Medio Oriente. Tuttavia, si spera che la missione marziana degli Emirati Arabi Uniti si discosti da questo cammino e contribuisca alla pace. Proprio come la maggior parte dei grandi progetti scientifici, essa dipende dallo scambio e dalla collaborazione internazionale.

Le istituzioni americane, come l’Università del Colorado a Boulder, sono state partner essenziali del Centro spaziale Mohammed Bin Rashid di Dubai nella costruzione della sonda. La Mitsubishi Heavy Industries si occuperà del lancio da un sito in Giappone. Non è molto diverso da quanto fatto dagli Stati Uniti, che si sono affidati ai razzi russi per il volo spaziale umano tra la fine del programma Space Shuttle nel 2011 e il volo SpaceX Demo-2 verso la Stazione Spaziale Internazionale di quest’anno. La cooperazione scientifica potrebbe non risolvere i conflitti, ma come minimo l’interdipendenza tecnologica potrebbe evitare che diventino troppo distruttivi.

I governi del Medio Oriente dovrebbero estendere ai loro vicini le collaborazioni esistenti in campo spaziale con paesi lontani dell’Asia o del Nord America. La regione ha molte altre risorse oltre al petrolio e al denaro. Nonostante le sanzioni, l’Iran ha accumulato un’esperienza impressionante in materia di veicoli di lancio. Il Qatar sa come gestire canali satellitari di grande successo. Israele ha alcune delle principali università e società tecnologiche del Medio Oriente. Anche lo Yemen, per quanto devastato dalla guerra, potrebbe contribuire con le sue montagne, fornendo siti di osservazione. Tutti i Paesi hanno popolazioni ricche di molto fantasiose e creative che vorrebbero trascendere i conflitti sul territorio o sulla religione. Una visione della Terra dallo spazio fa scomparire all’istante i confini nazionali e le mappe delle opposte fazioni.

Lo scambio, la cooperazione e la comprensione reciproca in campo spaziale non devono necessariamente partire da zero. Esistono già diversi forum che dovrebbero essere ulteriormente valorizzati. Da molti decenni l’Unione Astronomica Internazionale e la Federazione Astronautica Internazionale organizzano incontri. A livello regionale, l’Unione Araba per l’astronomia e le scienze spaziali e la Società Astronomica Araba fanno lo stesso. L’ingegnere iraniano-americano e astronauta Anousheh Ansari, simbolo vivente del superamento delle divisioni, ha sostenuto organizzazioni come Astronomi senza frontiere. Dovremmo seguire il suo esempio.

L’autore
Jörg Matthias Determann è professore associato di storia alla Virginia Commonwealth University, in Qatar. È anche redattore associato della Review of Middle East Studies. I suoi interessi si concentrano sulla storia della scienza e delle ricerche e sulla storia del mondo musulmano. Ha pubblicato tre libri: Historiography in Saudi Arabia: Globalization and the State in the Middle EastResearching Biology and Evolution in the Gulf States: Networks of Science in the Middle East, e Space Science and the Arab World: Astronauts, Observatories and Nationalism in the Middle East. Attualmente sta completando un quarto libro dal titolo Islam, Science Fiction and Extraterrestrial Life: The Culture of Astrobiology in the Muslim World. È possibile seguirlo su Twitter @JMDetermann.

(L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Nature Middle East” il 30 giugno 2020.)


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positive review  di continuare così,oltretutto siete sempre più famosi e conosciuti. ciao.

Renato Dal Ponte Avatar Renato Dal Ponte
9 December 2018

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