Archive for 31 Agosto 2015

Le ultime elaborazioni di Rosetta sulla cometa 67 /P

Elaborazioni  di  ROSETTA  adesso che la cometa 67/ PLa cometa 67 P in perielio La cometa 67 P in perielio La cometa 67 P CG Potenti getti di gas dalla cometa 67 Pe’ piu’vicina al sole

 

Rosetta dell’ESA ha testimoniato come si comporta la cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko mentre sta facendo il suo massimo avvicinamento al Sole. Il momento esatto del perielio si è verificato quando la cometa è rientrata nella distanza di  186 milioni di km dal Sole.

Le nuove immagini della cometa 67P / CG sono state scattate con fotocamera OSIRIS il 12 agosto 2015, poche ore prima che la cometa raggiungesse il perielio, circa 330 km.  Nell’anno che è passato da quando è arrivata Rosetta, la cometa ha percorso circa 750 milioni di chilometri lungo la sua orbita verso il Sole, per cui la crescente radiazione solare riscalda il nucleo e provoca effetti  ai suoi gelidi liquidi surgelati, che quindi sfuggono come gas e flusso nello spazio ad una sempre maggior tasso . Questi gas e le particelle di polvere che trascinano, si accumulano nell’atmosfera della cometa – chioma – e la coda. L’attività raggiunge il suo picco intorno alla maggiore intensità del perielio e nelle settimane che seguono – com’è chiaramente visibile nelle immagini spettacolari restituite dal veicolo spaziale negli ultimi mesi. Un’immagine ripresa dalla telecamera di navigazione di Rosetta è stata acquisita, appena un’ora prima del momento del perielio, da una distanza di circa 327 km. Rosetta ha fatto pervenire anche un’immagine del fotogramma NAVCAM, unico pervenuto dalla cometa il 13 agosto 2015, appena un’ora prima del perielio. L’immagine è stata scattata intorno a 327 km dalla cometa. E’ stata elaborata per far risaltare i dettagli dell’attività della cometa. La fotocamera scientifica mentre sta prendendo immagini – e quella più recente disponibile è stata presa il 12 agosto-, solo poche ore prima del perielio. L’attività della cometa è chiaramente visibile nelle immagini, con una moltitudine di getti derivanti dal nucleo, compreso uno sfogo catturato da una bella immagine scattata. E’ anche pervenuta una sequenza d’immagini OSIRIS (telecamera ad angolo stretto) dal 12 agosto 2015, poche ore prima che la cometa  raggiungesse il perielio.  “L’attività rimarrà così alta per molte settimane, e, – dice Nicolas Altobelli, scienziato del progetto Rosetta– siamo certamente impazienti di vedere quanti più getti ed eventi sfogo cogliamo sul fatto, come abbiamo già assistito nelle ultime settimane. L’ambiente formato dalle polveri attorno alla cometa, fornisce un ambiente avvincente per il veicolo spaziale da analizzare, attraverso le immagini catturate il 6 luglio 2015, sempre con la fotocamera grandangolare OSIRIS. Le misure elaborate da Rosetta suggeriscono che la cometa è impegnata a vomitare fino a 300 kg di vapore acqueo – pressapoco l’equivalente di due vasche – ogni secondo. Questo è mille volte più di quanto osservato in questa circostanza, lo scorso anno, quando Rosetta per la prima volta si avvicinò alla cometa. Poi, si registra un tasso di deflusso di appena 300 g per secondo , equivalente a due piccoli bicchieri di acqua. Insieme con il gas, il nucleo si stima che debba essere impegnato nello spargimento fino a 1000 kg di polvere al secondo, creando condizioni di lavoro pericolose per Rosetta.                             “Nei giorni scorsi, siamo stati costretti a muoverci ancora più lontano dalla cometa. Si lavora adesso a una distanza compresa tra 325 km e 340 km, – commenta Sylvain Lodiot, direttore delle operazioni veicoli spaziali ESA -, in una regione, dove gli star trackers di Rosetta possono operare senza essere confusi con i livelli di polvere eccessivi –  e senza  questa polvere funziona correttamente, anche se Rosetta non può posizionarsi nello spazio “. Sequenze d’immagini  ravvicinate mostrano un oggetto vicino a un masso di dimensioni al nucleo sempre riprese con la telecamera ad angolo stretto OSIRIS il 30 luglio 2015. Il monitoraggio del contesto in evoluzione della cometa in testa fino a, durante e dopo il perielio è uno degli obiettivi primari della scienza a lungo termine della missione. Nel corso degli ultimi mesi, le stagioni sulla cometa sono cambiate, gettando il suo emisfero sud in breve – circa 10 mesi – come se fosse estate dopo di più di cinque anni e mezzo nelle tenebre. Questo ha rivelato parti della superficie ,precedentemente espresse solo in ombra durante il soggiorno di Rosetta alla cometa, permettendo agli scienziati di riempire alcuni dei pezzi mancanti della sua carta regionale . Ora hanno identificato quattro nuove regioni geologiche sul sud di questo piccolo mondo, che comprende parti di entrambi i lobi delle comete, portando il numero totale di regioni a 23. I nomi delle nuove regioni seguono la convenzione di denominazione di divinità egizie e dee adottati per la cometa: Anhur, Khonsu, Sobek e Wosret. Nuove regioni sono state identificate nell’emisfero meridionale di 67P.La temperatura media della cometa è anche in aumento. Non molto tempo dopo il suo arrivo, la temperatura della superficie di circa -70 ° C venne registrata. Entro aprile-maggio 2015, questo era salito a solo pochi gradi sotto lo zero centigrado, e ora picchi di poche decine di gradi sopra lo zero sono previsti per il prossimo immediato futuro.

Nel frattempo, gli astronomi sulla Terra hanno seguito l’evoluzione della cometa da lontano. Rosetta è troppo vicino alla cometa per vedere la sua coda in crescita, ma le immagini raccolte nel corso degli ultimi mesi, con i telescopi in tutto il mondo dimostrano che si estende già più di 120 000 km. Un chioma , con una regione ad alta densità a notevole distanza dalla coda principale, è stato rivelata in varie immagini, tra cui alcuni presi la scorsa settimana dalla Gemini-Nord telescopio sul Mauna Kea, nelle Hawaii. Con immagini basate su osservazioni da terra della cometa prese dell’osservatorio Gemini nel corso dell’ultimo anno, è mostrata una versione ingrandita e migliorata, che rivela alcune asimmetrie nella coda della cometa. 

Interessante l’analisi della cometa 67P / CG in base ai dati OSIRIS. La mappa elaborata utilizza una proiezione cilindrica, con il piccolo lobo mostrato al centro della mappa e porzioni di grande lobo a sinistra e a destra. I punti blu si intendono possibili origini, sulla superficie della cometa, di alcuni dei getti polvere recentemente osservate da OSIRIS, mentre la linea gialla indica la linea sub-solare.  “La combinazione di questi punti di vista, -aggiunge Nicolas – cioè le grandi immagini da telescopi a terra con lo studio del primo piano di Rosetta dei singoli getti e scoppi ci aiuterà a capire i processi in atto sulla superficie della cometa mentre si avvicina al Sole. Puntiamo a tornare in molto più vicino dopo i sussidi di attività e di fare un sondaggio su com’è cambiata la cometa. Continuiamo inoltre a sperare che Philae sarà in grado di riprendere le sue attività scientifiche in superficie che ci daranno uno sguardo dettagliato alle modifiche eventualmente sopravvenute, verificando immediatamente tutto l’ambiente circostante, il sito di atterraggio.             “E ‘interessante per raggiungere il traguardo del perielio, – dichiara infine, Patrick Martin, direttore osservazioni di Rosetta, missione dell’ESA- e non vediamo l’ora di registrare come quest’ incredibile cometa si comporta come ci si allontana dal Sole con essa per il prossimo anno.”

 

 

Spettrometro con i quantum dot

I ricercatori del MIT hanno progettato uno spettrometro quantum-dot abbastanza piccolo da funzionare all’interno di uno smartphone, consentendo l’analisi della luce con questo portatile.

Il dispositivo spettrometro a Quantum Dot

Come si rappresenta un punto quantico

Come si rappresenta un punto quantico

(QD) riesce a stampare filtri QD,che costituiscono una fase chiave di fabbricazione. Altri approcci degli spettrometri hanno sistemi complicati per creare le strutture ottiche necessarie. Nell’approccio della costruzione dello spettrometro QD, la struttura ottica – filtri QD – viene generata stampando goccioline liquide,un approccio unico e vantaggioso in termini di flessibilità, semplicità e riduzione dei costi.

Gli strumenti che misurano le proprietà della luce, noti come spettrometri, sono ampiamente utilizzati in fisica, chimica e ricerca biologica. Dispositivi in genere troppo grandi perché siano portatili, ma gli scienziati del MIT hanno creato spettrometri

Un minispettrometro a quantum dot

Un minispettrometro a quantum dot

abbastanza piccoli da stare in una telecamera di smartphone, utilizzando piccole nanoparticelle di semiconduttori , i cosiddetti punti quantici.
Tali dispositivi potrebbero essere utilizzati per diagnosticare le malattie, in particolare le condizioni della pelle, o per rilevare inquinanti ambientali e le condizioni alimentari,- dice Jie Bao, ex postdoc MIT e autore principale- della ricerca che descrive gli spettrometri quantum dot .
Rappresentano anche una nuova applicazione per i punti quantici, utilizzati principalmente per etichettatura di cellule e molecole biologiche, come pure negli schermi televisivi e dei computer.
“L’utilizzo di punti quantici per spettrometri -dice Moungi Bawendi, professore di Chimica al MIT e alla Lester Wolfe – è un’applicazione così semplice rispetto a tutto il resto che abbiamo cercato di fare, e penso che sia molto interessante”.
Spettrometri shrinking
I primi spettrometri consistevano in prismi che separavano luce nelle sue costituenti lunghezze d’onda, mentre i modelli attuali usano strumenti ottici quali i reticoli di diffrazione per ottenere lo stesso effetto. Gli spettrometri sono utilizzati in un’ampia varietà di applicazioni, come studiare processi atomici e livelli di energia in fisica, o analizzare campioni di tessuto per la ricerca e la diagnostica biomedica.
La sostituzione delle apparecchiature ottiche ingombranti, con punti quantici, ha permesso al team del MIT di ridurre gli spettrometri a circa le dimensioni di un quarto, e di approfittare di alcune delle proprietà intrinseche e quindi utili dei punti quantici.
I quantum dots, sono un tipo di nanocristalli scoperti nei primi anni 1980 e, realizzati combinando metalli come piombo o cadmio con altri elementi, tra cui zolfo, selenio, o arsenico. Controllando il rapporto di questi materiali di partenza, la temperatura e il tempo di reazione, gli scienziati possono generare,in sostanza, un numero illimitato di punti, con differenze nella proprietà elettronica, denominato band-gap, che determina le lunghezze d’onda della luce che, ogni punto, assorbirà.
Tuttavia, la maggior parte delle applicazioni esistenti di punti quantici non prendono vantaggio da questa vasta gamma di assorbanza della luce. Invece, la maggior parte delle applicazioni, come le cellule di etichettatura o nuovi tipi di schermi televisivi, sfruttano la fluorescenza di punti quantici – dice Bawendi – una proprietà molto più difficile da controllare. E ‘molto difficile fare qualcosa che reagisce molto brillantemente, perché in questo modo si proteggono i punti, ma devi fare tutto con questa ingegneria”.
Gli scienziati stanno anche lavorando su cellule solari basate su punti quantici,

Cellule solari a punti quantici

Cellule solari a punti quantici

che utilizzano la capacità dei punti di convertire la luce in elettroni. Tuttavia, questo fenomeno non è ben compreso, e quindi difficile da manipolare.
D’altra parte, le proprietà di assorbimento per i punti quantici , sono ben note e molto stabili. “Se -dice Bao -siamo in grado di fare affidamento su queste proprietà, è possibile creare applicazioni che avranno un maggiore impatto, relativamente, entro poco tempo “.
Ampio spettro
Il nuovo spettrometro a quantum dot distribuisce centinaia di materiali a punti quantici che, ogni filtro organizza, secondo uno specifico insieme di lunghezze d’onda della luce. I filtri a punti quantici sono stampati in un film sottile e posti sulla cima di una cellula fotoelettrica, come i dispositivi ad accoppiamento di carica (CCD) nelle telecamere dei cellulari.
I ricercatori hanno creato un algoritmo che analizza la percentuale di fotoni assorbiti da ogni filtro, quindi ricombina le informazioni da ciascuno, riuscendo a calcolare l’intensità e lunghezza d’onda dei raggi di luce originali.
I materiali a punti quantici che ne posseggono di più , possono riuscire a coprire più lunghezze d’onda e permettono di ottenere la più alta risoluzione. In questo caso, i ricercatori hanno utilizzato circa 200 tipi di punti quantici, sviluppati su una gamma di circa 300 nanometri. Con un maggior numero di punti, tali spettrometri potrebbe essere progettati per coprire una più ampia gamma di frequenze di luce.
Bawendi e Bao hanno mostrato un bel modo di sfruttare l’assorbimento ottico, controllato da punti quantici di semiconduttori, per spettrometri miniaturizzati. Dimostrano -spiega Feng Wang, professore associato di fisica (Università di California), non coinvolto nella ricerca- la struttura di uno spettrometro che non solo è piccolo, ma anche con un throughput elevato e un alta risoluzione spettrale, mai raggiunta prima”. “Se inserito in piccoli dispositivi palmari, -dice Bao – questo tipo di spettrometro potrebbe essere usato per diagnosticare le condizioni della pelle o analizzare campioni di urina. Potrebbero anche essere utilizzati per monitorare i segni vitali come impulso e il livello di ossigeno, o per misurare l’esposizione a diverse frequenze di luce ultravioletta, che variano notevolmente nella loro capacità di danneggiare la pelle”.
“Il componente centrale di tali spettrometri – la matrice del filtro quantum dot – aggiunge Bao – è fabbricato con elaborazione a base di soluzione e di stampa, consentendo in tal modo un notevole potenziale di riduzione dei costi”.

Con la navicella IXV passo in avanti della scienza spaziale italiana

La capsula di rientro IXV (Intermediate eXperimental Vehicle) dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), realizzata in gran parte in Italia, è stata anche esposta nella reggia di Caserta per un‘iniziativa che si deve al Centro di Ricerche Aerospaziali di Capua (Cira), che ha partecipato al progetto dell’ESA. Costata 150 milioni di euro, di cui quasi la metà italiani, la capsula e’ stata realizzata a Torino presso la Thales Alenia Space ed e’ stata lanciata l’11 febbraio scorso con il razzo Vega, altro gioiello ingegneristico italiano, da cui si e’ separata alla quota di 340 chilometri per proseguire in modo autonomo fino a raggiungere 412 chilometri. Quindi ha iniziato la sua discesa dal vettore a una velocità di 27.000 chilometri orari ed ha concluso il suo viaggio con un ammaraggio nell’oceano Pacifico. L’attraversamento dell’atmosfera è, infatti, uno degli aspetti più critici dei viaggi nel cosmo: le navicelle raggiungono velocità di poco inferiori agli 8 km/secondo e, a causa dell’attrito, devono sopportare temperature fino a 1600°C. A metà strada tra una capsula tipo Soyuz e uno Shuttle, IXV è una grande ala piatta lunga circa 5 metri, dotata di razzi che le consentono una certa manovrabilità. Il primo test della navicella previsto per la fine di ottobre, ha collocato il veicolo a 412 km di altezza da un razzo Vega, per tuffarsi verso il Pacifico a più di 4500 km orari di velocità. 300 sensori hanno registrato parametri critici del volo, come temperatura e pressione sulla superficie esterna e una telecamera all’infrarosso ha tenuto sotto controllo i flussi di calore su tutta la superficie della navicella. Per ora IXV può rientrare solo nell’acqua: per motivi di costo non è stata equipaggiata per atterraggi al suolo come gli Shuttle o le Soyuz. Il Cira, ha fornito assistenza tecnica in materia di aero-termo-dinamica ed ha curato anche un test in Sardegna con un prototipo dell’IXV lanciato da un’altezza di 3.000 metri grazie ad un elicottero allo scopo di analizzare il sistema di paracadute. L’ultima parte della discesa di IXV viene frenata da un grande paracadute per garantire un ammaraggio dolce e senza traumi. “Lo scopo di IXV – ha spiegato Giuseppe Rufolo, ricercatore del Cira – era di verificare in volo tecnologie che potranno aprire all’Europa importanti opportunità relative ai sistemi di trasporto spaziali, su cui l’Europa e’ indietro rispetto per esempio agli Stati Uniti. Il prossimo passo, già avviato con il progetto dell’Esa ‘Pride’, al quale il Cira partecipa attivamente, sarà di creare un veicolo che possa restare in orbita ed essere utilizzato per posizionare piccoli satelliti. La nuova navicella potrebbe volare nel 2020″.

 

La navicella spaziale automatica italiana

La navicella spaziale automatica italiana

Il pentaquark apre la strada verso la materia oscura

Large Hadron Collider scopre una nuova particella

 

Lo stanno chiamando pentaquark. Cosa c’è da sapere sull’ultima scoperta delle minuscole particelle che compongono il nostro mondo.

Gavin Hesketh , UCL

 

Il Large Hadron Collider, famoso per aver trovato il bosone di Higgs, ora ha rivelato un’altra particella nuova e piuttosto insolita. Squadre al LHC, il più grande acceleratore di particelle del mondo, hanno recentemente iniziato una seconda serie di esperimenti che utilizzano molta più energia di quelli che hanno trovato la particella di Higgs nel 2012 . Ma un altro dei gruppi, LHCb, ha anche spulciato tra i dati provenienti dai miliardi di collisioni di particelle operati nella fase della prima esecuzione del LHC, e ora pensano di aver centrato qualcosa di nuovo : il pentaquark, una forma esotica di materia prima prevista nel 1979 . Tutto intorno a noi è fatto di atomi, cioè una nube di elettroni che orbitano intorno ad un nucleo pesante fatta di protoni e neutroni. Ma dal 1960 , abbiamo saputo anche che i protoni e i neutroni sono costituiti da ancora più piccole particelle chiamate “quark “, tenute insieme da qualcosa chiamato ” forza forte “, la forza più forte, in realtà, conosciuta in natura.

Gli esperimenti nel 1968 hanno fornito le prove per il modello a quark. Se i protoni sono colpiti con grande energia, la forza forte può essere superata e il protone sarà fracassato. Il modello a quark in realtà spiega l’esistenza di più di 100 particelle, tutte conosciute come “adroni” (come nel Large Hadron Collider) e composte da diverse combinazioni di quark. Ad esempio il protone è fatto di tre quark.

Tutti gli adroni sembrano essere costituiti da una combinazione di due o tre quark, ma non vi è alcun motivo evidente per i quali, più quark non potevano stare insieme per formare altri tipi di adroni. Inserito allora il pentaquark : cinque quark legati insieme per formare un nuovo tipo di particella . Ma finora, nessuno sapeva con certezza se effettivamente i pentaquark esistevano – e, anche se ci sono state diverse scoperte rivendicate negli ultimi 20 anni, nessuno ha resistito alla prova del tempo.

I pentaquark sono incredibilmente difficili da vedere; sono molto rari e molto instabili. Ciò significa che, se è possibile attaccare cinque quark insieme,  non stanno insieme per molto tempo. La squadra sull’ esperimento LHCb hanno fatto la loro scoperta, cercando in dettaglio in altri adroni esotici, prodotti nelle collisioni, e  studiano il modo in cui questi si rompono. In particolare, hanno cercato Lambda b particella, che può decadere in tre altri adroni: un Kaon, un J / psi, e un protone.

La J / psi è costituito da due quark e il protone è fatto di treGli scienziati hanno scoperto che per un breve periodo di tempo questi cinque quark erano legati insieme in una singola particella: un pentaquark. Infatti, attraverso l’analisi dettagliata dei dati, in realtà hanno scoperto due pentaquark e hanno dato loro il nome orecchiabile Pc (4450) + e Pc (4380) +.

Perché è importante questa scoperta?

La scoperta risponde a una domanda vecchia di decenni in fisica delle particelle e mette in luce un’altra parte della missione di LHC. La scoperta di nuove particelle fondamentali come il bosone di Higgs ci dicono qualcosa di completamente nuovo sull’universo. Ma scoperte come quella del pentaquark ci danno una comprensione più completa delle ricche possibilità che si trovano nell’universo che già conosciamo.                                                                                                       Sviluppando questa comprensione, possiamo ottenere alcuni suggerimenti su come si presentava l’universo, sviluppatosi dopo il Big Bang e come abbiamo finito con i protoni e i neutroni, invece di pentaquark che costituiscono la materia di tutti i giorni.

Con l’LHC ora si possono ottenere collisione di protoni con energia raddoppiata a quasi due volte , gli scienziati sono pronti ad affrontare alcune delle altre questioni aperte in fisica delle particelle . Uno dei principali bersagli con i nuovi dati è la materia oscura , una particella strana che sembra essere in tutto l’universo, ma non è mai stato vista. Testare l’attuale comprensione dei quark, forza forte e di tutte le particelle conosciute con questa nuova energia è un passo essenziale per arrivare a nuove  scoperte.

Probabile struttura del pentaquark