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Le sfide vinte e perse dalla scienza nel 2018

Esseri umani modificati, scienza aperta, voli privati e cambiamento climatico alle porte: un 2018 di passaggio per la scienza

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Un anno di transizione, questo 2018 scientifico. Alcuni timori, finora all’orizzonte, per cambiamento climatico e ingegneria genetica umana sono diventati realtà, che dall’anno prossimo dovremo essere capaci di affrontare. L’esplorazione spaziale sembra passare lentamente in mano ai soggetti privati. Ai successi in fisica e medicina si accompagnano zone oscure. Ma in generale la ricerca scientifica sembra diventare più apertaconsapevole dei propri problemi e intenzionata a risolverli. Ecco alcune delle vittorie e sconfitte della scienza in un anno, come ormai sempre accade, complicato.

Il clima: con l’acqua alla gola

Partecipanti lasciano la conferenza Cop24 di Katowice. (Photo by Beata Zawrzel/NurPhoto)

 

Partiamo con una sfida persa, non tanto dalla scienza ma dall’umanità nel suo complesso. Il report Ipcc uscito lo scorso ottobre non è più un grido di allarme, è la presa d’atto a occhi sbarrati che non possiamo più tornare indietro: se pensate quel report sia allarmistico, sappiate che molti scienziati lo hanno criticato in quanto troppo cauto. Il pianeta si scalderàdi almeno un grado e mezzo in media, quasi sicuramente due o più: sembra poco, ma essendo una quantità di energia enorme in più nell’atmosfera, avrà un impatto tragico su clima, economia e salute.

Possiamo ormai solo tentare di moderare il riscaldamento globale in corso, ma anche questo obiettivo sarà durissimo: richiederà uno sforzo enorme in una dozzina di anni, e richiederà tra l’altro strategie di cattura del carbonioche al momento non abbiamo neanche iniziato a implementare.

Peccato che stiamo facendo esattamente il contrarioNon è il momento di arrendersi, perché ogni frazione di grado centigrado che riusciremo a strappare all’effetto serra vorrà dire meno danni all’agricoltura, alle città e a milioni di persone, ma dovremo comunque adattarci a un mondo che presto non sarà più quello che conosciamo. Specie se la politica continua follemente a spingerci verso il precipizio: se non è una novità che a Trumpla questione non interessi e che stia smantellando i controlli sulle emissioni, altrove non va meglio. La Cop24 di Katowice è stata un fallimento a causa non solo degli Usa ma anche di Russia, Kuwait e Arabia Saudita, mentre in Australia si eliminano le politiche di riduzione delle emissioni. In Italia, intanto, la politica dà la colpa a Satana. Che dire, di certo si vedono parecchie forze del Male di questi tempi.

 

Superconduttori verso la temperatura ambiente?

 

(foto: Science Source/Getty Images)

 

A proposito di cambiamento climatico ed energia, una cosa farebbe comodo: un superconduttore a temperatura ambiente. Sprechiamo circa il 6-7% dell’energia elettrica a causa delle perdite nella trasmissione della corrente, spreco che un superconduttore, ovvero un materiale senza resistenza elettrica, potrebbe abbattere a zero. Il problema è che i superconduttori noti funzionano a temperature troppo basse per essere pratiche, spesso oltre i 100 gradi sotto zero, e per questo trovano poche applicazioni specifiche.

Quest’anno è stato scoperto un superconduttore capace di lavorare alla bollente temperatura di 23 gradi sotto zero. Ancora freschino, ma ben più accessibile delle precedenti: per la prima volta, un superconduttore funzionerebbe davvero all’aperto in qualche luogo della Terra (ok, ai poli o durante un inverno molto rigido). L’unico problema è che, se la temperatura è mite, serve invece una pressione immane: 170 gigaPascal, che in parole povere è metà della pressione al centro della Terra. Ma intanto un superconduttore a temperatura ambiente non sembra più una fantasia irraggiungibile.

 

Due bambine, molti errori

 

He Jiankui, lo scienziato che ha guidato il progetto delle gemelle geneticamente modificate con Crispr (Wikimedia Commons)

 

Non era questione di se, ma di quando: le due bambine geneticamente modificate con Crispr dal ricercatore cinese He Jiankui concretizzano finalmente un timore di lunga data, l’avvento di esseri umani il cui genoma è stato riscritto a piacimento prima della nascita. A nulla è servita dunque la moratoria del 2015, del resto interamente volontaria. Di per sé l’editing di esseri umani è una questione delicatissima su cui c’è un ventaglio di pareri possibili, ma di certo c’è che Jiankui ha realizzato questo traguardo nel modo peggiore. Agendo in segreto (perfino il suo istituto era apparentemente all’oscuro degli esperimenti), affrontando problemi tecnici con estrema leggerezza, ottenendo un consenso informato in malafede, scegliendo un gene del sistema immunitario che non era essenziale modificare e che ora, alterato, potrebbe rendere le bambine più suscettibili a infezioni.

Al di là del destino delle gemelle, l’esperimento di Jiankui è la prova che non ci sono etiche condivise, moratorie e appelli che tengano per fermare situazioni del genere. L’Occidente non ha più il monopolio delle frontiere della medicina e non è detto che la Cina o altri paesi ragionino come Europa e Stati Uniti. Ma anche in Occidente il genio è ben fuori dalla lampada. Abbiamo parlato in occasione della morte di Aaron Traywick di come esista una parte spregiudicata della comunità biohacker, che sembra avere più interesse in exploit pubblicitari che altro.

 

Una materia sempre più oscura

 

Osservando le galassie abbiamo dedotto per la prima volta l’esistenza della materia oscura, ma la sua natura continua a sfuggirci (foto: Corbis Images)

 

Forse quando l’hanno chiamata materia oscura non immaginavano che sarebbe stato un nome così appropriato. Sono decenni che sappiamo che manca qualcosa alla nostra descrizione dell’universo, e tutto fa pensare si tratti di una forma di materia invisibile. Eppure tutti i tentativi di afferrarne l’identità sono falliti – primo fra tutti Lhc, che non ha mai fornito indizi dell’esistenza di nuove particelle che possano far parte della materia oscura. Finora l’unica speranza a cui appigliarsi era un esperimento italiano, Dama, che a differenza degli altri afferma da quasi vent’anni di aver identificato un segnale attribuibile alla materia oscura. L’esperimento Cosine 100 ora ha cercato di replicare i risultati di Dama e non ha trovato assolutamente niente, mettendo in dubbio i già discussi risultati del gruppo italiano e affondando la materia oscura in un buio ancora più fitto.

 

Cambia l’esplorazione spaziale

 

L’ultima immagine di Starman alla guida della Tesla Roadster di Musk, mentre si lascia la Terra alle spalle (SpaceX)

 

È stato un anno di transizione per l’esplorazione spaziale. Si sono chiuse missioni importanti: come Dawn, che ci ha rivelato il volto delle regine della fascia degli asteroidi, Vesta e Cerereconclusa a novembre come previsto. Abbiamo dovuto dire addio, dopo quasi dieci anni, anche a Kepler, il telescopio spaziale che ha fatto la storia scoprendo migliaia di pianeti extrasolari. Ma lo spazio continua a essere affollato come non mai: non lanciavamo più di 100 voli orbitali dal 1990.

I pianeti del nostro Sistema solare continuano a ricevere attenzione da missioni come InSight, che studierà l’interno di Marte, e BepiColombo, la missione europea (e giapponese) diretta verso Mercurio, che sfrutta innovativi motori a propulsione ionica.

Gli asteroidi però stanno diventando i veri protagonisti dell’esplorazione spaziale, sia perché preservano la storia del Sistema Solare, sia per le possibilità future di sfruttamento economico: quest’anno è la volta di Osiris-Rex che ha appena incontrato il piccolo asteroide Bennu, sperando di riportarne campioni a Terra. E se vogliamo sforare di un giorno questo riassunto dell’anno passato, New Horizons il primo gennaio 2019 ci farà incontrare per la prima volta un piccolo corpo della fascia di Kuiper, ovvero 2014 MU69, soprannominato Ultima Thule, portando l’esplorazione spaziale ai confini remoti del Sistema Solare.

Più complicata la situazione del volo umano: gli Stati Uniti non sono ancora tornati a portare astronauti nello Spazio, ma anche le Soyuz russe sembrano alla fine del loro ciclo, come suggeriscono il misterioso buco trovato a settembre e uno spaventoso atterraggio di emergenza a ottobre. È il volo spaziale privato invece a decollare, a partire dal successo di Falcon Heavy di SpaceX, il razzo più potente attualmente disponibile all’umanità oggi e che ha portato la Tesla Roadster di Musk e la mascotte Starman oltre l’orbita di Marte (finché non si disintegrerà). Ma non è da sottovalutare anche il successo di Virgin Galactic, che potrebbe essere il primo passo verso il turismo spaziale.

 

Un nuovo chilogrammo

 

Il campione di platino-iridio che fino a quest’anno definiva il chilogrammo (foto: Thatree Thitivongvaroon)

Una sfida che sembra noiosa e insignificante ma che per gli scienziati voleva dire moltissimo: abbiamo finalmente una definizione esatta del chilogrammo, l’unità di massa. Le unità di misura sono le fondamentadella ricerca scientifica, senza una definizione rigorosa crolla tutto il castello di misure e dati. Eppure il chilogrammo finora aveva resistito ai tentativi di darne una definizione ineccepibile, a causa delle difficoltà tecniche: era ancora definito come la massa di un campione conservato a Parigi, con le imprecisioni del caso (ad esempio il campione perdeva massa). Avere finalmente definizioni oggettive e rigorose del chilogrammo e di altre unità di misura base significa aprire la porta a misure più precise e solide in fisica.

 

Ebola e hiv fanno meno paura

 

Infermiere dell’Oms somministrano il vaccino per l’ebola a un medico locale nella città di Mbandaka, in Congo. (foto: Junior D. KANNAH / AFP / Getty Images)

Poche sfide sono così terribili come quelle di epidemie letali, ma pare che la scienza stia finalmente vincendo contro due nemici sanguinari, ebola e hiv. Ebola continua a scatenare epidemie, fortunatamente tamponate: ma sembra che il vaccino sperimentale Vsv-Zebov effettivamente funzioni (l’Oms lo definisce ora “sicuro e protettivo“). Contro l’hiv non abbiamo ancora vinto definitivamente, ma si guadagna terreno palmo a palmo: abbiamo nuovi vaccini promettenti, e si studia un vaccino terapeutico per bambini, da usare quindi su individui già infetti per tenere sotto controllo la malattia. Risultati che rendono ancora più sconcertanti le posizioni scettiche dell’Ordine dei biologi in materia di vaccini.

 

Scienza più aperta e più umana?

 

(foto: matejmo/Getty Images)

 

Da anni si discute di open access, l’accesso aperto alla letteratura scientifica, finora in mano saldamente agli editori delle riviste scientifiche. Con ben pochi vantaggi e molti svantaggi per scienziati e pubblico. Una situazione che ormai è giunta a rottura in vari paesi europei come la Germania. Undici paesi europei hanno deciso, a settembre, di cambiare la situazionetramite il cosiddetto piano S, che dal 2020 obbligherà la ricerca pubblicaeuropea a pubblicare i propri risultati in modo aperto, libero e immediatamente disponibile. Una decisione che però ha sollevato molte polemiche, dove è difficile districare i giusti timori per una rivoluzione così radicale alle inerzie di un sistema accademico che fatica molto ad abbandonare i propri riti.

Di buono c’è che la comunità scientifica sta facendo finalmente i conti con un’altra serie di questioni interne. Il caso Strumia ha duramente ricordato che il sessismo continua a esistere nella scienza, ma la reazione che ne è seguita potrebbe voler dire che finalmente certi comportamenti sono diventati intollerabili. E finalmente sembra che sia emerso il fenomeno del bullismo nella ricerca scientifica, dove i bulli sembrano finalmente, almeno a volte, pagare le conseguenze. Episodi che confermano come siamo in cammino, sia pure precariamente, verso una scienza forse più aperta e umana.





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Wired

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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Si prepara la prima pioggia di stelle cadenti artificiali

Le accenderà un satellite giapponese

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“Stelle cadenti su ordinazione: lascia che il cielo diventi la tua tela”: è con questo slogan pubblicitario che verrà lanciato fra poche ore dal Giappone un piccolo satellite di prova progettato per accendere la prima pioggia di stelle cadenti artificiali della storia. L’inizio dell’esperimento è previsto venerdì 18 gennaio intorno alle 9:50 ora locale (01:50 in Italia), quando il satellite realizzato dalla Astro Live Experiences (Ale) di Tokyo partirà a bordo del razzo Epsilon-4, lanciato dall’agenzia spaziale giapponese Jaxa dalla base di Uchinoura.

Una volta che il satellite sarà nell’orbita terrestre bassa, a circa 400 chilometri di altezza, rilascerà una pioggia di piccole palline del diametro di un centimetro e del peso di pochi grammi che durante il lento attraversamento dell’atmosfera dovrebbero ‘accendersi’ dando una pioggia multicolore. Non è stato rivelato il materiale di cui sono fatte, ma l’azienda giapponese assicura che si tratta di materiale non tossico che brucerà in sicurezza prima di arrivare a 60 chilometri dal suolo.

Durante la discesa delle meteore artificiali, il satellite raccoglierà informazioni per capire come la loro traiettoria viene influenzata da fattori come la densità e la direzione del vento nella parte più alta dell’atmosfera. I test serviranno a preparare la prima vera pioggia di meteore artificiali, che dovrebbe illuminare il cielo del Giappone vicino Hiroshima nella primavera del 2020: nelle intenzioni dell’azienda, lo spettacolo dovrebbe risultare visibile nel raggio di 200 chilometri, per lasciare senza fiato oltre sei milioni di persone.





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Mini placente ricreate in laboratorio

La creazione di organoidi di placenta permetterà di studiare in dettaglio i processi che si verificano all’interno di un organo per il quale i ricercatori attualmente non hanno un modello animale adeguato, chiarendo così anche i meccanismi all’origine dei gravi problemi che possono presentarsi durante la gravidanza, dagli aborti spontanei alla preeclampsia

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Micrografia elettronica in falsi colori di un frammento di placenta. Sono chiaramente visibili i villi coriali e in rosso i vasi sanguigni. (© Science Photo Library / AGF)

Per la prima volta un gruppo di ricercatori è riuscito a ricreare in laboratorio lo sviluppo della placenta, ottenendo diverse “mini placente”  – propriamente, organoidi di placenta – in grado di sopravvivere a lungo. L’impresa è stata portata a termine da biologi dell’Università di Cambridge, in Gran Bretagna, con la collaborazione del Wellcome Trust e del Centre for Trophoblast Research ed è descritta in un articolo su “Nature”. Il risultato consentirà nuovi passi in avanti nella comprensione dei meccanismi all’origine di gravi problemi che possono verificarsi nel corso della gravidanza, dalla preeclampsia agli aborti spontanei.

Poiché i meccanismi di sviluppo della placenta e di impianto dell’ovulo fecondato variano molto da specie a specie, non esistono modelli animali che aiutino a chiarire in dettaglio i processi in atto durante quelle fasi negli esseri umani. Negli ultimi anni, i ricercatori hanno quindi tentato di creare organoidi di placenta a partire da staminali embrionali, senza però riuscire a ottenere colture in grado di differenziarsi in tutte le strutture placentari e/o di sopravvivere per un tempo sufficiente agli studi.

Ashley Moffett e colleghi sono ora riusciti nell’impresa partendo da trofoblasti – le cellule embrionali che danno origine alla placenta – prelevati dai villi placentari di donatrici e messi in un adeguato mezzo di coltura. I trofoblasti si sono poi correttamente differenziati sia nelle cellule della parte più interna della placenta sia in quelle della parte più esterna, dalla quale emergono i villi coriali, le strutture che penetrano nell’endometrio uterino assicurando il collegamento fra la madre e l’embrione. Lo studio è completa un’altra ricerca condotta dallo stesso gruppo e pubblicata poche settimane fa  sempre su “Nature”, relativa alle interazioni fra cellule dell’endometrio e cellule dei villi coriali. Insieme, i risultati ottenuti permetteranno di capire perché, per esempio, la placenta è in grado di impedire che alcune infezioni passino dal sangue materno al feto, mentre altre, come il virus Zika, riescono a superare questa barriera.

Gli organoidi di placenta potranno inoltre essere usati per testare la sicurezza di farmaci da somministrare nel corso dei primi mesi di gravidanza, per controllare in che modo le anomalie cromosomiche possono perturbare il normale sviluppo e, in prospettiva, sperimentare terapie con cellule staminali per i casi in cui si verificano ripetuti aborti spontanei precoci.





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Un segnale allettante di materia oscura

Un esperimento ai Laboratori nazionali del Gran Sasso continua a osservare fluttuazioni nei dati che secondo alcuni ricercatori potrebbero essere segnali di materia oscura. Ma altri scienziati sono scettici e il mistero ormai ventennale di queste fluttuazioni si infittisce sempre di più

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Tecnici alle prese con il rivelatore dell'esperimento DAMA/LIBRA. (Credit: DAMA-LIBRA Collab./LNGS-INFN)

Un gruppo di fisici ha dichiarato che sta ancora rilevando la presenza di materia oscura – la sostanza misteriosa che si ritiene costituisca l’85 per cento della materia nell’universo – vent’anni dopo aver visto i primi indizi di un segnale del genere.
DAMA, una collaborazione di ricercatori italiani e cinesi, ha annunciato i risultati tanto attesi di sei anni di raccolta dati, seguiti a un aggiornamento dell’esperimento nel 2010. I risultati sono di stimolo per i vari gruppi che tentano di riprodurre i controversi risultati di DAMA, che contraddicono quelli di altri esperimenti. Ma la maggiore sensibilità di DAMA rende i suoi risultati ancora più difficili da spiegare, dicono i fisici.

Le osservazioni delle galassie e della radiazione primordiale dell’universo implicano che la stragrande maggioranza della materia sia di tipo invisibile e che interagisca quasi esclusivamente attraverso la gravità. Esistono molte teorie per spiegare la natura di questa materia oscura, e molti esperimenti hanno tentato di rilevarla ipotizzando sottili interazioni con la materia ordinaria.

Rita Bernabei, fisica dell’Università di Roma-Tor Vergata che ha guidato DAMA sin dai primi giorni, ha presentato gli ultimi risultati il 26 marzo in un incontro ai Laboratori nazionali del Gran Sasso dell’Istituto nazionale di fisica nucleare, dove l’esperimento si trova in una caverna nel cuore di montagna. Le diapositive del suo intervento sono disponibili on line e Bernabei ha dichiarato a “Nature” che il suo gruppo non farà commenti finché non sarà completato il suo articolo sui risultati. I fisici che cercano la materia oscura sperano di misurare la piccola quantità di energia emessa quando le particelle in un “alone” di materia oscura che si pensa avvolga la Via Lattea interagiscono con gli atomi di materia ordinaria sulla Terra. Registrando brevi lampi di luce che compaiono in cristalli di ioduro di sodio quando particelle subatomiche colpiscono il nucleo di un atomo di sodio o di iodio. Alcuni lampi compaiono in seguito a collisioni di neutroni vaganti e altra radioattività di fondo. Ma un segnale dalla materia oscura nella Via Lattea si distinguerebbe, perché apparirebbe con una caratteristica modulazione annuale.

Questo perché mentre il Sole si muove attorno alla galassia, l’alone dovrebbe investire il sistema solare come un vento frontale, che visto dalla Terra potrebbe variare leggermente in velocità mentre la Terra orbita attorno al Sole. Più la Terra si muove velocemente, più numerose dovrebbero essere le rilevazioni di materia oscura, e quindi il numero di lampi rilevati dovrebbe variare nel corso dell’anno. I segnali dovrebbero raggiungere il picco a inizio giugno e il minimo a inizio dicembre, dice Katherine Freese, fisica teorica astroparticellare dell’Università del Michigan ad Ann Arbor, che faceva parte del gruppo che per primo propose di cercare simili fluttuazioni nel 1986.

Un alone di dubbio
Ma quando DAMA ha annunciato per la prima volta di aver osservato fluttuazioni del genere, poco dopo l’attivazione della prima versione dell’esperimento nel 1997, la comunità dei fisici è stata scettica. I critici dubitavano che questo effetto fosse un vero segno di materia oscura. Le fonti terrestri o gli artefatti dell’apparecchio – dicevano – avrebbero potuto simulare un segnale reale. C’era anche la possibilità che il segnale svanisse dopo la sostituzione di parti del rivelatore con una nuova tecnologia. Ma non è successo. “La modulazione è ancora lì, forte e chiara”, dice Freese.

Anche una serie di esperimenti sempre più sofisticati che dovrebbero vedere la materia oscura – sebbene con tecniche diverse – finora non ha trovato nulla. Ma il gruppo DAMA ha continuato a vedere una fluttuazione. Il gruppo ha confermato di aver visto il segnale l’ultima volta nel 2013, con una precedente versione dell’esperimento, chiamata fase 1 di DAMA/LIBRA. Le scoperte più recenti, quelle della fase 2 dell’aggiornamento di DAMA/LIBRA, arrivano mentre altri esperimenti stanno cercando, per la prima volta, di confermare o smentire l’annuncio usando lo stesso tipo di cristalli di ioduro di sodio di DAMA.

Il principale è COSINE-100, esperimento statunitense e sudcoreano presso il laboratorio sotterraneo di Yangyang in Corea del Sud. Hyunsu Lee, fisico dell’Institute for Basic Science di Daejeon, afferma che se il segnale di DAMA fosse scomparso nei nuovi dati, avrebbe attenuato la motivazione per ulteriori esperimenti basati su ioduro di sodio.

“Per noi, questi risultati sono molto incoraggianti”, dice Susana Cebrian, fisica dell’Università di Saragozza, in Spagna, che lavora a un altro tentativo di replica, chiamato ANAIS, nel Laboratorio sotterraneo Canfranc nei Pirenei.

Una deviazione inattesa
Ma gli ultimi risultati di DAMA hanno portato a un colpo di scena. L’aggiornamento ha reso l’esperimento sensibile alle collisioni a energia più bassa: segnali da particelle che si muovono più lentamente. Per i tipici modelli di materia oscura, i tempi delle fluttuazioni, visti dalla Terra, dovrebbero invertirsi al di sotto di determinate energie: “Dovrebbe raggiungere il picco a dicembre e il minimo a giugno”, dice Freese. Ma gli ultimi risultati non mostrano questo andamento. La deviazione “è stimolante, dà nuovi spunti di riflessione”, afferma Juan Collar, fisico sperimentale dell’Università di Chicago, nell’Illinois, che si occupa di rilevazione della materia oscura. “Chi elabora modelli farà festa”, aggiunge. “Potrebbe indicare un’origine banale della materia oscura oppure richiedere un’interpretazione estremamente complessa”.

Molti fisici però esprimono ancora scetticismo. Il 26 marzo Dan Hooper, fisico del Fermi National Accelerator Laboratory di Batavia, Illinois, ha twittato: “Sono un costruttore di modelli di materia oscura molto creativo (se posso dirmelo da solo) e non riesco a trovare un modello valido che possa produrre questo segnale”.
Freese, che non fa parte della collaborazione DAMA, è più ottimista. Dice che i dati a basse energie sono ancora provvisori, e potrebbero ancora essere compatibili con un flip.

“È più urgente che mai che un esperimento indipendente basato sulla stessa tecnica, come ANAIS, possa riprodurre l’effetto”, afferma Cebrian. Il suo gruppo concluderà il primo anno di raccolta dati ad agosto, afferma, e intende pubblicare i risultati entro la fine dell’anno.

A quel punto, COSINE-100 avrà accumulato due anni di dati e probabilmente pubblicherà i suoi primi risultati. Altri esperimenti sono previsti in Australia e Giappone; Il rivelatore PICO-LON, che i ricercatori giapponesi sperano di installare nel Kamioka Underground Observatory, sarà particolarmente sensibile a quegli eventi a bassa energia significativi, afferma Kenichi Fushimi, che sta guidando il progetto per l’Università di Tokushima. Anche se gli ultimi aggiornamenti di DAMA hanno eliminato alcune preoccupazioni potenziali che l’effetto potesse essere generato all’interno del rivelatore, Collar afferma: “Resta però il mistero del perché il loro risultato è incompatibile con qualsiasi altro risultato ottenuto in questo campo”.

(L’originale di questo articolo è stato pubblicato su Nature





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Crediti :

le Scienze, Nature

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8/13/2017

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