Il primo caffè nello spazio

Mancano poche settimane al suo rientro sulla Terra e Samantha Cristoforetti è ancora nel vivo della sua attività di ricerca sui nove esperimenti della missione Futura. Oggi alle 14.45 ora italiana, AstroSamantha ha messo in funzione ISSpresso una macchina a capsule multifunzione realizzata da Argotec e Lavazza in partnership pubblico-privata con l’Agenzia Spaziale Italiana, in grado di servire bevande calde tra le quali anche il tipico caffè espresso italiano.


L’esperimento, giunto sulla Iss a bordo di Dragon lo scorso 17 aprile,  consiste in una serie di cicli di erogazione di caffè, espresso o americano e in un flush di pulizia finale del sistema.

ISSpresso è stato progettato per servire numerose bevande calde e per rimanere a lungo operativo a bordo della Stazione, una volta approvato come sistema di bordo.

Gli obiettivi scientifici previsti si focalizzano principalmente sul miglioramento della conoscenza del comportamento dei fluidi e delle miscele in condizioni di microgravità, raccogliendo anche le opportune evidenze sperimentali sulla formazione della schiuma generata durante la preparazione del caffè. I numerosi benefici, tecnici e di supporto psicologico per gli astronauti, potranno essere fruibili per le future missioni di lunga permanenza nello spazio. Il sistema multifunzione della macchina è compatibile con il food-system della ISS, incluso il Potable Water Dispenser, pertanto fornisce anche la possibilità di reidratare il cibo della ISS con altri alimenti, incrementando l’apporto nutrizionale degli astronauti.

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DARKSIDE – AL VIA LA PRESA DATI CON L’ARGON RADIOPURO USA

darksideL’esperimento DarkSide che si trova ai Laboratorio Nazionali del Gran Sasso ha annunciato l’avvio della campagna di presa dati con lo speciale Argon radiopuro, estratto dal sottosuolo del Colorado e purificato al Fermilab. Proprio l’impiego di questo particolare gas è il tratto tecnologico distintivo di questo esperimento realizzato per cercare particelle di materia oscura, costituito da un rivelatore a cilindro riempito di 150 kg di argon liquido e tappezzato di fotomoltiplicatori.

Questo cuore tecnologico è caratterizzato dall’eccezionale radiopurezza dell’Argon utilizzato, proveniente da giacimenti sotterranei che, grazie allo strato di terreno sovrastante, garantiscono una protezione naturale dal bombardamento dei raggi cosmici che subiscono i gas in atmosfera. “La separazione dell’Argon da flussi sotterranei di gas estratti per scopi industriali di varia natura – spiega Gioacchino Ranucci, della sezione INFN di Milano, uno dei due coordinatori del progetto – ci mette a disposizione un’arma “segreta” dalle prestazioni assolutamente uniche per lo sviluppo ai Laboratori del Gran Sasso di un programma di ricerche di ampio respiro e assolutamente competitivo.”

“Il riempimento dell’apparato con un materiale così puro rappresenta una radicale innovazione, abbattendo il fondo radioattivo sperimentale di oltre due ordini di grandezza. Si aprono pertanto prospettive completamente nuove per lo sviluppo di rivelatori di grande massa, che possano arrivare ad una completa esplorazione della materia oscura” commenta Giuliana Fiorillo, dell’Università di Napoli e responsabile italiana di Darkside.

Le tecniche e metodologie estrattive e di purificazione messe a punto per la produzione dei 150 kg di Argon con cui è stato appena riempito DarkSide-50 costituiscono un autentico salto tecnologico che ha visto la collaborazione di gruppi del Fermilab, di Princeton e dei LNGS.

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L’anello mancante delle esplosioni stellari

sn_jetsOsservazioni nella banda radio hanno permesso di identificare una sorta di 'supernova intermedia', cioè a metà strada tra una supernova ordinaria e un lampo gamma. Si tratta di un risultato importante che fornisce nuovi indizi sul meccanismo che si cela dietro a questi fenomeni violenti ed esplosivi e che determina le loro proprietà fisiche. I risultati su Astrophysical Journal Continue reading

PROTONTERAPIA, FIRMATO ACCORDO DI RICERCA CON LA CINA

La ricerca nell’ambito della adroterapia oncologica è al centro del protocollo d’intesa siglato tra il TIFPA (Trento Institute for Fundamental Physics and Applications, il centro nazionale istituito da INFN, in collaborazione con Università di Trento, Fondazione Bruno Kessler FBK e Agenzia Provinciale per i Servizi Sanitari APSS di Trento) e il centro cinese SPHIC (Shanghai Proton and Heavy Ion Center). L’accordo, sottoscritto recentemente a Shanghai dal direttore del TIFPA, Marco Durante, e il presidente di SPHIC, segna così l’avvio di una stretta collaborazione tra Italia e Cina in questo promettente settore della terapia oncologica, che prevede l’utilizzo di protoni e ioni pesanti (adroni) accelerati come proiettili per colpire e distruggere le cellule tumorali. I vantaggi di questi “proiettili adronici” risiedono nella loro alta capacità di penetrare nel corpo umano, che li rende adatti a curare anche tumori profondi, e nella precisione con la quale è possibile indirizzarli sul bersaglio, colpendo quasi esclusivamente le cellule malate e risparmiando i tessuti sani circostanti.
“Il centro di Shaghai è destinato a essere il primo al mondo come numero di pazienti, e sarà lì che il beneficio clinico degli ioni in terapia verrà verificato”, spiega Marco Durante. “Per il TIFPA è una collaborazione importantissima, che ci consentirà di trasferire la ricerca più avanzata in fisica medica e radiobiologia nella clinica. Grande beneficio ne avrà il Centro di Protonterapia di Trento, tecnologicamente avanzatissimo e che necessita di collaborazioni ad alto livello. Con questo accordo l'Italia si conferma uno dei paesi più impegnati nel campo della ricerca in adroterapia, grazie alla proficua collaborazione fra fisici, medici e biologi”, conclude Durante.
L'accordo con SPHIC regola la cooperazione in fisica medica, biofisica, radiobiologia, ed è aperto a qualsiasi altra attività di reciproco interesse. L'accordo consente inoltre lo scambio di personale tra SPHIC e TIFPA per la formazione e le attività sperimentali comuni. Particolare interesse è rivolto alle metodologie per il trattamento dei tumori in movimento (come quello al polmone), e ai protocolli terapeutici combinati per i tumori a fegato e pancreas, due tumori maligni ad alta incidenza in Cina. I ricercatori del TIFPA potranno anche studiare al laboratorio SPHIC un modello biofisico per l'ottimizzazione dei regimi delle dosi.
Il Centro di Protonterapia dell’APSS a Trento ha già trattato 16 pazienti ed è dotato di una sala sperimentale per effettuare ricerche in fisica medica e radio-biofisica di grande interesse per l’istituto cinese.
SPHIC è una struttura, realizzata da SIEMENS, dotata di quattro sale di trattamento, che utilizza protoni e ioni carbonio nella terapia oncologica. Dopo le prime cure pilota nell’estate del 2014 e l'approvazione da parte delle autorità sanitarie cinesi, il centro è stato ufficialmente aperto nel mese di aprile. SHPIC inizierà con protocolli clinici per diversi tumori solidi e ha come obiettivo di arrivare a trattare oltre 1.000 pazienti all’anno. Inoltre, è dotato di un laboratorio per gli studi pre-clinici su modelli animali con protoni e ioni pesanti, e per la ricerca in fisica medica. Per avviare le attività di ricerca, SPHIC ha firmato protocolli d'intesa, oltre che con il TIFPA, anche con il centro Helmholtz GSI (Darmstadt, Germania) e il Montefiore Medical Center- Einstein College of Medicine (New York, USA).

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NUOVI CALCOLATORI CON EURETILE CHE IMITANO RETI NEURALI

Conclusa la prima fase del progetto “EURETILE” (EUropean REference TILed architecture Experiment), un innovativo sistema di programmazione multi-processo, nato per studiare nuove tecniche di supercalcolo finalizzate alla risoluzione di problemi d’interesse scientifico e industriale. Finanziato dalla Commissione Europea e coordinato dall’INFN, si basa sulla struttura del cervello. Include, infatti, la simulazione del funzionamento cerebrale per mezzo delle cosiddette “reti neurali”, modelli matematici di neuroni e sinapsi artificiali che imitano le interconnessioni delle cellule cerebrali e la loro plasticità.

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Ten things you might not know about antimatter

Antimatter has fueled many a supernatural tale. It's also fascinating all by itself.

Antimatter is the stuff of science fiction. In the book and film Angels and Demons, Professor Langdon tries to save Vatican City from an antimatter bomb. Star Trek’s starship Enterprise uses matter-antimatter annihilation propulsion for faster-than-light travel.

But antimatter is also the stuff of reality. Antimatter particles are almost identical to their matter counterparts except that they carry the opposite charge and spin. When antimatter meets matter, they immediately annihilate into energy.

While antimatter bombs and antimatter-powered spaceships are far-fetched, there are still many facts about antimatter that will tickle your brain cells.

 

1. Antimatter should have annihilated all of the matter in the universe after the big bang.

According to theory, the big bang should have created matter and antimatter in equal amounts. When matter and antimatter meet, they annihilate, leaving nothing but energy behind. So in principle, none of us should exist.

But we do. And as far as physicists can tell, it’s only because, in the end, there was one extra matter particle for every billion matter-antimatter pairs. Physicists are hard at work trying to explain this asymmetry.

 

2. Antimatter is closer to you than you think.

Small amounts of antimatter constantly rain down on the Earth in the form of cosmic rays, energetic particles from space. These antimatter particles reach our atmosphere at a rate ranging from less than one per square meter to more than 100 per square meter. Scientists have also seen evidence of antimatter production above thunderstorms.

But other antimatter sources are even closer to home. For example, bananas produce antimatter, releasing one positron—the antimatter equivalent of an electron—about every 75 minutes. This occurs because bananas contain a small amount of potassium-40, a naturally occurring isotope of potassium. As potassium-40 decays, it occasionally spits out a positron in the process.

Our bodies also contain potassium-40, which means positrons are being emitted from you, too. Antimatter annihilates immediately on contact with matter, so these antimatter particles are very short-lived.

 

3. Humans have created only a tiny amount of antimatter.

Antimatter-matter annihilations have the potential to release a huge amount of energy. A gram of antimatter could produce an explosion the size of a nuclear bomb. However, humans have produced only a minuscule amount of antimatter.

All of the antiprotons created at Fermilab’s Tevatron particle accelerator add up to only 15 nanograms. Those made at CERN amount to about 1 nanogram. At DESY in Germany, approximately 2 nanograms of positrons have been produced to date.

If all the antimatter ever made by humans were annihilated at once, the energy produced wouldn’t even be enough to boil a cup of tea.

The problem lies in the efficiency and cost of antimatter production and storage. Making 1 gram of antimatter would require approximately 25 million billion kilowatt-hours of energy and cost over a million billion dollars.

 

4. There is such a thing as an antimatter trap.

To study antimatter, you need to prevent it from annihilating with matter. Scientists have created ways to do just that.

Charged antimatter particles such as positrons and antiprotons can be held in devices called Penning traps. These are comparable to tiny accelerators. Inside, particles spiral around as the magnetic and electric fields keep them from colliding with the walls of the trap.

But Penning traps won’t work on neutral particles such as antihydrogen. Because they have no charge, these particles cannot be confined by electric fields. Instead, they are held in Ioffe traps, which work by creating a region of space where the magnetic field gets larger in all directions. The particle gets stuck in the area with the weakest magnetic field, much like a marble rolling around the bottom of a bowl.

Earth’s magnetic field can also act as a sort of antimatter trap. Antiprotons have been found in zones around the Earth called Van Allen radiation belts.

 

5.  Antimatter might fall up.

Antimatter and matter particles have the same mass but differ in properties such as electric charge and spin. The Standard Model predicts that gravity should have the same effect on matter and antimatter; however, this has yet to be seen. Experiments such as AEGIS, ALPHA and GBAR are hard at work trying to find out.

Observing gravity’s effect on antimatter is not quite as easy as watching an apple fall from a tree. These experiments need to hold antimatter in a trap or slow it down by cooling it to temperatures just above absolute zero. And because gravity is the weakest of the fundamental forces, physicists must use neutral antimatter particles in these experiments to prevent interference by the more powerful electrical force.

 

6. Antimatter is studied in particle decelerators.

You’ve heard of particle accelerators, but did you know there were also particle decelerators? CERN houses a machine called the Antiproton Decelerator, a storage ring that can capture and slow antiprotons to study their properties and behavior. 

In circular particle accelerators like the Large Hadron Collider, particles get a kick of energy each time they complete a rotation. Decelerators work in reverse; instead of an energy boost, particles get a kick backward to slow their speeds.

 

7. Neutrinos might be their own antiparticles.

A matter particle and its antimatter partner carry opposite charges, making them easy to distinguish. Neutrinos, nearly massless particles that rarely interact with matter, have no charge. Scientists believe that they may be Majorana particles, a hypothetical class of particles that are their own antiparticles.

Projects such as the Majorana Experiment and EXO-200 are aimed at determining whether neutrinos are Majorana particles by looking for a behavior called neutrinoless double-beta decay.

Some radioactive nuclei simultaneously decay, releasing two electrons and two neutrinos. If neutrinos were their own antiparticles, they would annihilate each other in the aftermath of the double decay, and scientists would observe only electrons.

Finding Majorana neutrinos could help explain why antimatter-matter asymmetry exists. Physicists hypothesize that Majorana neutrinos can either be heavy or light. The light ones exist today, and the heavy ones would have only existed right after the big bang. These heavy Majorana neutrinos would have decayed asymmetrically, leading to the tiny matter excess that allowed our universe to exist.

 

8. Antimatter is used in medicine.

PET (positron emission topography) uses positrons to produce high-resolution images of the body. Positron-emitting radioactive isotopes (like the ones found in bananas) are attached to chemical substances such as glucose that are used naturally by the body. These are injected into the bloodstream, where they are naturally broken down, releasing positrons that meet electrons in the body and annihilate. The annihilations produce gamma rays that are used to construct images.

Scientists on CERN’s ACE project have studied antimatter as a potential candidate for cancer therapy. Physicians have already discovered that they can target tumors with beams of particles that will release their energy only after safely passing through healthy tissue. Using antiprotons adds an extra burst of energy. The technique was found to be effective in hamster cells, but researchers have yet to conduct studies in human cells.

 

9.  The antimatter that should have prevented us from existing might still be lurking in space.

One way that scientists are trying to solve the antimatter-matter asymmetry problem is by looking for antimatter left over from the big bang.

The Alpha Magnetic Spectrometer is a particle detector that sits atop the International Space Station searching for these particles. AMS contains magnetic fields that bend the path of cosmic particles to separate matter from antimatter. Its detectors assess and identify the particles as they pass through.

Cosmic ray collisions routinely produce positrons and antiprotons, but the probability of creating an antihelium atom is extremely low because of the huge amount of energy it would require. This means the observation of even a single antihelium nucleus would be strong evidence for the existence a large amount of antimatter somewhere else in the universe.

 

10. People are actually studying how to fuel spacecraft with antimatter.

Just a handful of antimatter can produce a huge amount of power, making it a popular fuel for futuristic vehicles in science fiction.

Antimatter rocket propulsion is hypothetically possible; the major limitation is gathering enough antimatter to make it happen.

There is currently no technology available to mass-produce or collect antimatter in the volume needed for this application. However, a small number of researchers have conducted simulation studies on propulsion and storage. These include Ronan Keane and Wei-Ming Zhang, who did their work at Western Reserve Academy and Kent State University, respectively, and Marc Weber and his colleagues at Washington State University. One day, if we can figure out a way to create or collect large amounts of antimatter, their studies might help antimatter-propelled interstellar travel become a reality.

 

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FESTIVAL DELL’ASTRONOMIA- IL 30 APRILE A ORATINO (CB)

Si intitola “Il fascino dell’infinitamente piccolo. Cercando l’essenza dell’universo” la quinta conferenza scientifica del Festival dell’Astronomia e dell’Esplorazione del Molise a cui l’Infn partecipa con eventi di divulgazione e con l’installazione MEET LHC allestita per l’inaugurazione del Festival. La conferenza, che si terrà giovedì 30 nel suggestivo borgo medioevale di Oratino, vede la partecipazione di Pasquale di Nezza, fisico dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e Marco Oriunno, ingegnere nucleare del National Accelerator Laboratory di Stanford (Usa). Conduce i lavori Leonardo De Cosmo, giornalista di Ansa scienza. A serata procede poi con l’osservazione del cielo stellato, dalle 21 in poi presso il Belvedere.

www.festivaldellastronomia.it

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Migliore presentazione@IM2015

Jose Maria Gomez Ros vince il premio della Giuria Scientifica alla conferenza IM2015 (International Conference on Individual Monitoring of Ionizing Radiation) per la migliore presentazione orale assegnato in base ai contenuti scientifici, novità, qualità della presentazione, chiarezza e capacita’ di stare … Continue reading Continue reading