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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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le Scienze, Nature

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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Coronavirus, 5 nuove scoperte da tenere a mente su Covid-19

La ricerca sul nuovo coronavirus è fervente. Ecco cinque delle ultime scoperte e notizie scientifiche relative al virus, dalla permanenza sulle superfici ai rischi per i più piccoli fino a sintomi a volte trascurati

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(oto: NIAID-RML CC via Flickr)

Ricercatori di tutto il mondo continuano a studiare il nuovo coronavirus Sars-CoV-2. E online, ad esempio sulla banca dati di Pubmed, si rintracciano ormai migliaia di studi pubblicati. Analizzare sempre di più la malattia Covid-19 ci permetterà di conoscere e poter affrontare al meglio l’infezione e la pandemia. A questo proposito ecco cinque delle scoperte più recenti, da quando e come avviene il contagio, alle categorie più colpite fino all’attenzione ai sintomi nei bambini.

1. Coronavirus, quanto resta sulle superfici

Le più recenti prove scientifiche mostrano che il coronavirus Sars-CoV-2 può resistere sicuramente alcune ore e probabilmente anche qualche giorno – secondo una ricerca fino a 3 giorni, secondo un’altra anche fino a 9 – su superfici come plastica e acciaio, meno sul cartone. Ma quando è rintracciato sugli oggetti sembra essere meno infettante, dato che in questo caso il suo titolo virale risulta molto ridotto. Per questo l’Oms non ha posto alcun veto alla circolazione delle merci, che è sicura. Riguardo a vestiti e scarpe, è in generale buona norma toglierli e riporli quando si rientra in casa, ma anche questi oggetti non rientrano fra le principali vie di trasmissione, a differenza del contatto con particelle di saliva (vicinanza con le persone e strette di mano).

2. Bambini: neonati e bimbi piccoli più vulnerabili

Bambini e adolescenti e giovanissimi sono molto poco colpiti dal nuovo coronavirus, basti pensare che in Italia non ci sono decessi sotto i 30 anni. E anche i piccoli colpiti hanno i sintomi meno gravi rispetto agli adulti. Tuttavia, anche se le manifestazioni cliniche nei bambini risultano più moderate, soprattutto neonati e bimbi in età prescolare sono risultati suscettibili all’infezione. Ad affermarlo è un nuovo studio su duemila bambini e ragazzi cinesi, in via di pubblicazione su Pediatrics e attualmente in preprint. La ricerca mostra che nella maggior parte dei casi i disturbi sono leggeri o medi, tuttavia all’interno della categoria dei più giovani, in circa il 6% dei bambini ci sono state manifestazioni cliniche gravi.

3. Sintomi, quelli gastrointestinali spesso trascurati

Uno studio in via di pubblicazione sull’American Journal of Gastroenterology (qui in preprint) mette in luce che quasi la metà dei pazienti con Covid-19 nella provincia di Hubei ha presentato sintomi gastrointestinali, come diarrea o anoressia – intesa come sintomo legato al rifiuto del cibo e non come la malattia dell’anoressia nervosa. Inoltre lo studio rivela che peri pazienti con problemi digestivi e in assenza di problemi respiratori il tempo fra la comparsa dei sintomi e il ricovero era più lungo, mentre la probabilità di essere curati e dimessi più bassa. Insomma, è bene che chi ha manifestazioni gastrointestinali presti attenzione ai sintomi e non si escluda la possibilità che si tratti di Covid-19.

4. Due vittime su tre sono di sesso maschile

Alla data del 17 marzo l’Istituto superiore di sanità fornisce una fotografia delle persone colpite dal nuovo coronavirus in Italia. Parlando di numeri, 6 pazienti su 10 sono di sesso maschile e 2 vittime su 3 sono uomini. Un dato che però non deve far abbassare la guardia alle donne. I deceduti con meno di 50 anni sono solo 17, tutti con altre patologie precedenti – elemento informativo che non vuole sminuire la gravità del problema. L’età media dei contagiati è di 63 anni, quella dei deceduti di 80 anni.

5. Non ci sono prove che l’ibuprofene faccia male

Si discute da tempo del fatto che assumere antinfiammatori, fra cui l’ibuprofene, possa aumentare il rischio di Covid-19 o peggiorare i sintomi. Il ministro della Sanità francese aveva invitato i cittadini a non assumere questi farmaci in caso di Covid-19 perché potrebbero peggiorare l’infezione. Fermo restando che l’automedicazione è sempre da evitare, tanto più nel caso del nuovo coronavirus, questa è per ora soltanto un’ipotesi e il ministero della Salute italiano ha rimarcato che non ci sono prove che l’ibuprofene faccia male.



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Le piante comunicano tra loro usando reti sotterranee

È quanto ha rivelato uno studio condotto da un gruppo di scienziati dell’Università svedese di scienze agrarie, appena pubblicato su Plos One

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Le piante hanno sviluppato reti di comunicazione sorprendentemente complesse che consentono loro di comunicare su ciò che sta accadendo in superficie.

È quanto ha rivelato uno studio condotto da un gruppo di scienziati dell’Università svedese di scienze agrarie, appena pubblicato su Plos One. Nonostante il loro stile di vita “immobile”, in realtà le piante sono quindi più attive di quanto si possa pensare: sono in grado di comunicare sottoterra tra di loro, inviando messaggi complessi che arrivano dalla superficie.

Il merito è di alcune sostanze chimiche secrete dalle radici nel terreno, che vengono poi rilevate attraverso le radici delle piante vicine.In questo modo arrivano a sapere se le loro vicine sono parenti o estranee. E persino a dirigere la loro crescita di conseguenza. Man mano che crescono in prossimità di altre piante, controllano costantemente ogni segnale che si verifica in superficie, e fanno lo stesso anche sottoterra.

Come lo hanno scoperto? Per comprendere meglio come ciò possa avvenire e per saperne su come i fattori al di sopra del suolo influenzino ciò che accade al di sotto della superficie, gli studiosi hanno analizzato il comportamento di alcune piantine di mais, monitorando la reazione ai cambiamenti nella crescita in base alla vicinanza con altre piante.

Simulando il tocco con una foglia di una pianta vicina hanno scopeto le sostanze chimiche prodotte dalla radice della pianta. Il team ha quindi preso queste sostanze chimiche e le ha trasferite in altre piante, per vedere le reazioni. Hanno così scoperto che le piante esposte alle sostanze chimiche rispondevano indirizzando le loro risorse a far crescere più foglie e meno radici.

In pratica, il team ha dimostrato che ciò che accade al di sopra del suolo influenza ciò che accade sotto la superficie, e anche che il modo in cui le piante comunicano questo è più complesso di quanto pensassimo. Questo ha davvero molta importanza, dal momento che la capacità delle piante di rilevare i cambiamenti dell’ambiente circostante (e reagire di conseguenza) è essenziale per determinarne la sopravvivenza.



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Greenme

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Reti sociali: un modello per studiare gli effetti della propagazione virale

Pubblicati su “Plos One” i risultati di una ricerca dell’Università Statale di Milano che ha messo a punto un software per la simulazione di fenomeni di propagazione virale all’interno di reti sociali e dei loro effetti sulla conoscenza che gli individui maturano riguardo al tema al centro dell’epidemia

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© Science Photo Library RF

Lo studio pubblicato su Plos One propone un modello per descrivere come la diffusione di un fenomeno virale in una rete sociale (per cui si usa spesso il termine di epidemia, riferito non solo a malattie ma anche a dipendenze e alla diffusione di opinioni) influenzi la conoscenza che di esso hanno gli individui, determinando comportamenti differenti, volti in alcuni casi a prevenire il contagio, in altri a favorirlo. La ricerca evidenzia come il risultato delle modifiche nei comportamenti vada a cambiare la diffusione virale.

Il lavoro si inserisce nell’ambito degli studi di coevoluzione di sistemi complessi in presenza di fenomeni epidemici: una rete sociale (digitale o non digitale) ha caratteristiche tipiche dei sistemi complessi e le due dinamiche, la diffusione virale e i comportamenti degli individui, si influenzano vicendevolmente, coevolvono.

Definire dei meccanismi di variazione della conoscenza sufficientemente semplici da poter essere modellati e simulati con un tool software appositamente sviluppato è stato lo scopo dello studio.

Il modello è stato ideato e coordinato da Marco Cremonini dell’Università di Milano e sviluppato insieme a Samira Maghool, dottoranda in Fisica dell’Alzhara University di Teheran (Iran) e visiting researcher presso il dipartimento di Informatica dell’ateneo milanese da settembre 2018.

Per il modello e il simulatore è stato usato un approccio multi-agente, nel quale gli individui vengono rappresentati da componenti software (agenti) che eseguono azioni sulla base delle informazioni che ricavano dalla rete sociale di agenti; come il linguaggio di programmazione è stato scelto Python.

Per gli autori è stato importante lavorare in particolare su alcuni aspetti caratterizzanti e nuovi:
–  definire la conoscenza acquisita dagli agenti come prodotto di componenti distinte: la conoscenza pregressa individuale, l’osservazione del contesto locale ed eventuali stimoli provenienti da agenti connessi;
–  adottare l’imitazione come il meccanismo fondamentale per adattare la conoscenza, prevedendo scenari diversi, dalla pura osservazione del contesto locale e adozione di precauzioni, tipico del caso di epidemie biologiche, all’imitazione del comportamento di gruppi sociali di riferimento, tipico nel caso di dipendenze o la diffusione di idee;
–  prevedere che le variazioni di conoscenza avrebbero potuto comportare sia una riduzione sia un’accelerazione della propagazione del fenomeno virale.

Lo studio ha introdotto elementi di novità nell’ambito dei modelli di coevoluzione dinamica per fenomeni epidemici complessi.

Scenari riconducibili al modello studiato sono molteplici, non solo i casi biologici tradizionalmente considerati dall’epidemiologia, ma soprattutto le molteplici varianti di propagazione di idee, opinioni, rumor, fake news e false credenze all’interno di reti sociali, digitali e non digitali. Un altro scenario interessante e ancora poco studiato riguarda la propagazione di malware in reti di computer, per le quali esiste una coevoluzione tra azioni guidate esclusivamente da tecnologie e reti sociali con le azioni di operatori e utenti.

“Nonostante i limiti dovuto alla modellazione dei fenomeni e all’utilizzo di un modello di rete sociale e di dati artificiali, lo studio fornisce spunti innovativi per l’interpretazione di sistemi complessi che, come la rete, presentano caratteristiche di coevoluzione, ovvero dinamiche che si influenzano vicendevolmente. Capire gli effetti della percezione e della conoscenza che le persone hanno di un fenomeno epidemico è importante per comprendere la dinamica di un sistema sociale complesso, per migliorare.



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