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Relatività e meccanica quantistica, l’incontro proibito che cambia l’ordine del tempo

Gli scienziati hanno rotto la struttura classica in cui gli istanti scorrono dal passato al futuro. Di fatto, non hanno viaggiato nel tempo ma hanno mostrato che mischiando la relatività generale di Einstein con la meccanica quantistica si potrebbe ottenere una realtà temporale (a livello puramente teorico) del tutto diversa

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Sovvertire l’ordine del tempo, muovendosi nel passato o nel futuro, e potendo tornare nel presente, a piacimento. La possibilità di viaggiare nel tempo ispira da sempre l’immaginazione umana, dalla letteratura al cinema (basti ricordare Ritorno al futuro del 1985 e il più recente Interstellar) dove i protagonisti riescono a farlo attraverso vari artifici. Ma a farci sognare questa volta è lo studio di un gruppo di fisici dell’Università del Queensland che, seppure non ha viaggiato nel tempo, ha ottenuto, a livello teorico, una nuova concezione del tempo.

Gli scienziati hanno rotto la struttura classica in cui gli istanti scorrono dal passato al futuro. Di fatto, non hanno viaggiato nel tempo ma hanno mostrato che mischiando la relatività generale di Einstein con la meccanica quantistica – da sempre incompatibili – si potrebbe ottenere una realtà temporale (a livello puramente teorico) del tutto diversa da quella che conosciamo, una condizione in cui non si sa cosa viene prima e cosa dopo. I risultati dello studio sono pubblicati su Nature Communications.

Ordine del tempo, partire dalla relatività

Per capire l’esperimento bisogna partire proprio dalla relatività di Einstein. Secondo il grande fisico, quanto più un corpo si trova vicino a un oggetto dalla massa molto grande, come un pianeta o un buco nero, tanto più lentamente scorrerà il tempo misurato nel punto dove si trova il corpo. Questo fenomeno è stato verificato con orologi atomici posti a diverse altitudini, che hanno dimostrato tempi differenti – anche se si tratta di nanosecondi, alterazioni impercettibili per noi esseri umani. Confermando così la dilatazione gravitazionale del tempo teorizzata da Einstein.

Mettere un pianeta in mezzo

Ma cosa c’entra questo con l’esperimento odierno? I ricercatori hanno supposto di avere due navicelle spaziali che nello stesso istante devono spararsi per distruggersi a vicenda. “Nella teoria di Einstein, un nemico potente potrebbe usare il principio della relatività generale mettendo un oggetto di grande massa, come un pianeta, vicino a una delle navicelle per rallentare il trascorrere del tempo”, sottolinea Magdalena Zych, prima autrice del paper, fisica all’Università del Queensland, in Australia. “A causa del rallentamento del tempo, la navicella più lontana dall’oggetto massivo sparerebbe prima, distruggendo l’altra”. Insomma, Einstein potrebbe venire in aiuto in situazioni in cui anche un istante è determinante.

Cambiare l’ordine del tempo, con la relatività e la quantistica

Ma ora aggiungiamo un nuovo tassello. Se oltre alla relatività chiamassimo in gioco la meccanica quantistica? In altre parole, se l’oggetto massivo (il pianeta) che “rallenta il tempo” della navicella fosse, come il gatto di Schrödinger, in uno stato di sovrapposizione quantistica? Ricordiamo che il gatto di Schrödinger è un esperimento mentale in cui un gatto posto in una scatola è sia vivo sia morto (in una sovrapposizione degli stati di vita e di morte) fino a quando l’osservatore compie la misura, ovvero apre la scatola. Nello studio, i fisici hanno immaginato di rallentare la navicella con un pianeta che è contemporaneamente vicino e lontano (oppure presente e assente). Cosa succederebbe in questo caso?

“Si ribalterebbe il concetto di tempo”, risponde il fisico Fabio Costa, coautore del paper. “La sovrapposizione di oggetti massivi può risultare in un ordine degli eventi non definito, una condizione, in cui tra due eventi, non si sa quale sia avvenuto prima e quale dopo”, dice il fisico intervistato da Galileo.

Come si cambia l’ordine del tempo

“Immaginiamo due laboratori, spiega Costa, “ciascuno dei quali deve compiere una certa azione a un’ora prefissata, diciamo a mezzogiorno, e mettiamo un pianeta vicino al primo laboratorio: qui gli orologi saranno rallentati e quindi il mezzogiorno arriverà dopo. Ma se mettiamo il pianeta più vicino al secondo sarà questo ad avere il tempo rallentato, di conseguenza, un evento che accade qui a mezzogiorno è nel passato per il primo laboratorio. “Ma se mettiamo il pianeta in sovrapposizione delle due posizioni – continua Costa – ovvero sia vicino sia lontano a uno dei due laboratori avremo che l’ordine temporale tra i due eventi è genuinamente non definito. In questo caso non sarebbe possibile stabilire quale evento (quale segnale mandato dai laboratori) venga prima e quale dopo”.

Questo è di fatto quello che hanno calcolato i ricercatori, utilizzando la meccanica quantistica e la relatività per cambiare l’ordine del tempo e creare una scala del tutto nuova.

Invertire l’ordine del tempo, le considerazioni

“È bene precisare – sottolinea il ricercatore – che quello dei pianeti è solo un esempio illustrativo. In realtà per la situazione da noi considerata è più rilevante la densità della massa. Quindi sarebbe ‘sufficiente’ usare oggetti piccoli, ma di densità molto elevata, per causare il rallentamento degli orologi”. Insomma, l’esperimento potrebbe valere non solo con i pianeti nello spazio ma – sempre a livello teorico – anche sulla Terra se si avessero oggetti piccoli ma estremamente densi.

Computer quantistici: più veloci con i salti nel tempo

“L’esperimento resta comunque fuori della portata della nostra tecnologia – aggiunge Costa – e una sovrapposizione di pianeti come descritta nel paper non sarà mai possibile, dato che le tecnologie consentono una simulazione di come funziona il tempo nel mondo quantistico senza utilizzare la gravità”. Tuttavia, osserva il ricercatore, il risultato è interessante per studiare questo effetto a scale molto diverse e per lo sviluppo di nuove tecnologie. “Attualmente”, conclude Costa, “stiamo lavorando per realizzare computer quantistici che – parlando in maniera molto semplice – possano effettivamente fare salti nel tempo per migliorare le loro prestazioni e svolgere le operazioni in maniera molto più efficiente rispetto ai dispositivi che lavorano con una sequenza di tempo fissato, quella che conosciamo e che è propria del mondo normale”.



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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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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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