Rivoluzionario sensore di immagini al grafene

Un nuovo sensore basato sul grafene è in grado di rivelare la luce dal visibile al medio infrarosso, con elevata sensibilità. Ciò significa che è adatto per l’uso in tutti i tipi di macchine fotografiche, tra cui telecamere a infrarossi, telecamere ad alta velocità degli autovelox, riprese satellitari e altro ancora. Non solo, il sensore al grafene è 1.000 volte più sensibile alla luce rispetto ai sensori di immagini in uso nelle attuali fotocamere e utilizza 10 volte meno energia in quanto opera a tensioni più basse. Nella produzione di massa i costi sono stimati almeno cinque volte inferiori. Grafene è un milione di volte più sottile di un capello umano (un solo atomo di spessore) ed è fatto di atomi di carbonio puro disposti in una struttura a nido d’ape. È noto per avere una elevata conducibilità elettrica e altre proprietà, quali resistenza e flessibilità.

Il Prof. Wang Qijie, 34 anni, col dottorando Liu Tao, 29 anni, col loro nuovo sensore algrafene.  (Crediti: Nanyang Technological University)

Il Prof. Wang Qijie, 34 anni, col dottorando Liu Tao, 29 anni, col loro nuovo sensore algrafene. (Crediti: Nanyang Technological University)

L’inventore del sensore di grafene, il Prof. Wang Qijie, dalla Scuola di Ingegneria Elettrica ed Elettronica di NTU (Singapore), dice: “Abbiamo dimostrato che è ora possibile creare foto-sensori a basso costo, sensibili e flessibili dal grafene. Ci aspettiamo che la nostra innovazione abbia un grande impatto in tutti i settori dell’imaging,  consumer, immagini satellitari e industrie della comunicazione, così come nelle applicazioni del medio infrarosso”. Fatto importante, la ricerca è costata circa 200.000 dollari. Per saperne di più: Clear Photos in Dim Light: New Sensor a Thousand Times More Sensitive Than Current Camera Sensors

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Il pianeta di Einstein

Potrebbe essere dedicato ad Einstein il nuovo esopianeta, Kepler-76b, scoperto usando un effetto della relatività einsteiniana. È due volte più grande di Giove e orbita intorno alla sua stella ogni 1,5 giorni. Sono 808 i nuovi esopianeti (pianeti orbitanti intorno ad altre stelle)  scoperti fino ad oggi. La maggior parte sono stati trovati col satellite Kepler, che osserva le piccole diminuzioni di luminosità delle stelle causate dal transito dei pianeti che vi orbitano. Il satellite ha recentemente interrotto le sue operazioni a causa di un giroscopio difettoso, e quindi la sua missione potrebbe essere finita, ma ci resta un grande insieme di dati ancora da studiare. Nel frattempo, la NASA ha scelto una nuova missione per il prosieguo della ricerca: TESS (Transit Exoplanet Survey Satellite).

Il nuovo esopianeta, scoperto grazie a un effetto previsto dalla Relatività. Crediti: David A. Aguilar, CfA

Il nuovo esopianeta, scoperto grazie a un effetto previsto dalla Relatività. Crediti: David A. Aguilar, CfA

Intanto prosegue il lavoro sui dati rilevati da Kepler ed è stata annunciata una nuova scoperta, un pianeta gigante gassoso (due volte più massiccio di Giove) orbitante in soli 1,5 giorni attorno alla stella Kepler 76. Il pianeta è stato chiamato Kepler 76b ed è stato scoperto in virtù di un effetto relativistico: una infinitesima modulazione nella luminosità della stella provocata dal moto del pianeta.  Per saperne di più: Einstein’s exoplanet

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Materia oscura che emette luce oscura ?

Una piccola percentuale del materia oscura nel nostro universo potrebbe essere in grado di interagire con sé stessa attraverso una sconosciuta forza oscura, formando atomi oscuri e probabilmente anche emettere luce oscura. Non pensate che i fisici teorici siano andati completamente fuori di testa, perché questa forma di materia oscura, ha alcune conseguenze cosmologiche che gli astronomi possono osservare. Mentre la materia oscura tradizionale forma aloni sferici attorno alle galassie, questa forma più interattiva di materia oscura avrebbe “dinamiche simili alla materia ordinaria”, ha detto il fisico teorico Andrey Katz, che è un post-doc presso l’Università di Harvard e co-autore di un articolo è apparso 23 maggio su Physical Review Letters. “Può può formare un disco molto simile al disco galattico della Via Lattea.

La materia oscura costituisce circa il 23% della materia totale dell'Universo

La materia oscura costituisce circa il 21% della materia totale dell’Universo, quella ordinaria, che osserviamo e di cui siamo fatti, solo il 4%.

La novità che A.Katz e il suo team propongono è che alcuni tipi di materia oscura potrebbero avere interazioni complesse. Potrebbero essere soggetti a una forza oscura che colpisce solo la materia oscura. “Sarebbe simile alla nostra forza elettromagnetica”, ha detto Katz. E vorrebbe dire “la materia oscura può emettere questi fotoni oscuri” che permetterebbero che si raffreddi favorendo la formazione di un disco. “Sappiamo che la materia oscura è in gran parte sotto forma di alone sferico”, ha detto Reece. “Ma ci potrebbero essere diversi tipi di materia oscura, e forse il 10 per cento di essa fa dischi. Questo vincolo è compatibile con ciò che osserviamo”. L’ipotesi potrebbe essere confermata dalle osservazioni di Gaia, veicolo spaziale dell’Agenzia Spaziale Europea, che dovrà mappare i moti di un miliardo di stelle nella nostra galassia. Se esiste un disco di materia oscura, la sua influenza gravitazionale potrebbe essere rivelata attraverso una tale mappa. Per saperne di più: Strange Dark Matter Interactions Could Create Galactic Disks and Dark Light

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Un uovo bianco e liscio tra le lune di Saturno

Si chiama Metone, una piccola luna ovale osservata per la prima volta da vicino l’anno scorso dalla sonda Cassini della NASA. Metone è del tutto differente dalle altre piccole sfere di ghiaccio e roccia che costellano il sistema solare, profondamente segnate da impatti. È  liscia, non mostra alcun rilievo o rugosità.

La luna Methone ripresa dalla sonda Cassini. Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

La luna Methone ripresa dalla sonda Cassini. Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Ora gli astronomi hanno una spiegazione sul perché: Metone è fatta di lanugine leggera di ghiaccio, ha una lunghezza di soli 5 km e si trova all’interno di un tenue arco di anello. In base ad approfondite analisi risulta avere una densità di 300 kg/mc, meno di un terzo della densità del ghiaccio. Pare che lo strato superficiale sia ancora più leggero e fluido, tale che col suo lentissimo scorrimento potrebbe aver cancellato ogni traccia di crateri o rugosità. Per saperne di più:  Saturn’s egg moon Methone is made of fluff

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Johnny Depp immortalato in un fossile

Uno scienziato ha scoperto un’antica creatura estinta con artigli a ‘mani di forbice’ e gli ha dato il nome in onore del suo attore preferito. Il fossile, che è vecchio di 505 milioni di anni è stato chiamato Kooteninchela Deppi , è un lontano antenato di aragoste e scorpioni e gli è stato dato questo nome in virtù del famoso personaggio, “Edward mani di forbice”, del film visionario di Tim Burton. Kooteninchela Deppi arrichisce le informazioni sulla vita sulla Terra durante il periodo Cambriano, quando si posero le basi evolutive per quasi tutti i moderni tipi di animali. David Legg, che ha condotto la ricerca come parte del suo dottorato di ricerca presso il Dipartimento di Scienze della Terra e di Ingegneria  dell’Imperial College di Londra, dice: “Quando ho visto la prima volta la coppia di artigli nei fossili di questa specie non ho potuto fare a meno di pensare di Edward mani di forbice. Anche il nome del genere, Kootenichela, include il riferimento a questo film perchè ‘chela’ in latino significa artigli o forbici . In verità, io sono anche un pò di fan Depp e quindi quale modo migliore per immortalarlo se non con una creatura che tanto tempo fa vagava nel il mare?”.

La ricostruzione di Koonetichela Deppi, con le sue "mani di forbice"

La ricostruzione di Kooteninchela Deppi, con le sue “mani di forbice”

Kooteninchela Deppi viveva in mari poco profondi, simili ad ambienti costieri moderni, sulla costa della British Columbia in Canada, che si trovava molto più vicino all’equatore 500 milioni di anni fa, con una temperatura del mare molto più caldo di oggi. Il ricercatore ritiene che Kooteninchela Deppi fosse un cacciatore o uno spazzino. Le sue grandi “mani di forbice” sarebbero state utilizzate per catturare le prede, o avrebbero potuto aiutarlo a sondare il fondo del mare alla ricerca di creature nascoste nei sedimenti. Kooteninchela Deppi era lungo circa quattro centimetri con un tronco simile a quello di un millepiedi.  Aveva anche grandi occhi composti, come gli occhi di una mosca, posizionati in cima a steli mobili chiamati peduncoli, per facilitare la ricerca di cibo e guardarsi dai predatori.  Per saperne di più: Actor Johnny Depp immortalized in ancient fossil find

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Potenti getti emessi dal buco nero della galassia 4C 29.30

Si chiama 4C 29.30 ed è una lontana galassia che si trova a 850 milioni di anni luce da noi nella direzione del Cancro. L’immagine ottica non mostra alcunché di particolare, ma combinata con l’immagine ripresa ai raggi X dal satellite Chandra della NASA e con l’immagine radio ottenuta dal Very Large Array del NSF, si vede quanto di drammatico sta accadendo nel cuore della galassia. Un gigantesco buco nero nel suo centro sta generando due potenti getti di particelle che vengono scagliate a velocità di milioni di km all’ora. Grazie alla combinazione di raggi X (blu), ottici (oro), e dati radio (rosa), gli astronomi possono ottenere un quadro completo di ciò che sta accadendo. I raggi X rivelano il gas surriscaldato vorticoso attorno al buco nero, alcuni dei quali potrebbero essere consumato da esso. L’emissione radio proviene dai due getti di particelle, e le estremità dei getti mostrano grandi aree di emissione radio al di fuori della galassia.

La galassia 4C 29.30 ripresa nel visibile dal Telescopio Spaziale Hubble della NASA

La galassia 4C 29.30 ripresa nel visibile dal Telescopio Spaziale Hubble della NASA

L'immagine composita con le riprese ai raggi X di Chandra e i getti radio (in rosa)

L’immagine composita con le riprese ai raggi X di Chandra e i getti radio (in rosa)

Il buco nero al centro della 4C 29.30 è  circa 100 milioni di volte più massiccio del nostro Sole.  I dati a raggi X mostrano un aspetto diverso di questa galassia, tracciando il percorso del gas caldo. L’intensa emissione X nel centro dell’immagine dimostra che il gas attorno al buco nero ha una temperatura di milioni di gradi. Una parte di questo materiale può essere consumato dal buco nero, mentre un’altra parte forma un vortice attorno al campo magnetico e viene sparato via dai suoi poli innescando il getto radio. I punti luminosi nei raggi X e radio in prossimità delle estremità dei getti, sono causati da elettroni estremamente energetici che seguono traiettorie curve attorno alle linee del campo magnetico. Essi mostrano dove il getto generato dal buco nero investe la materia della galassia.  Per saperne di più: 4C+29.30: Black Hole Powered Jets Plow Into Galaxy

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Misurata al CERN una proprietà fondamentale dell’elemento più raro.

Un team internazionale di fisici presso il laboratorio ISOLDE del CERN ha per la prima volta misurato il potenziale di ionizzazione dell’astato, un raro elemento radioattivo. Il risultato, pubblicato sulla rivista Nature Communications, potrebbe aiutare i chimici a sviluppare applicazioni dell’elemento in radioterapia, e servirà come punto di riferimento per le teorie che predicono la struttura di elementi super-pesanti.  Il potenziale di ionizzazione di un elemento è l’energia necessaria per rimuovere un elettrone dall’atomo, trasformandosi quindi in uno ione. Questa misura è legata alla reattività chimica di un elemento e, indirettamente, alla stabilità dei suoi legami chimici nei composti. Per l’astato il potenziale di ionizzazione è risultato essere di 9.31751 elettronvolt.

L'astato è l'elemento più raro in natura. E' radioattivo e decade molto velocemente.

L’astato è l’elemento più raro in natura. E’ radioattivo e decade molto velocemente.

L’Astato esiste in natura solo in tracce ma fisici dell’esperimento ISOLDE possono ottenere isotopi artificiali dell’astato bombardando bersagli di uranio con fasci di protoni, e utilizzare lasers sintonizzabili  per studiare la loro struttura atomica.

La misura colma una lacuna di vecchia data nella tavola periodica, l’astato è infatti l’ultimo elemento presente in natura per il quale questa struttura fondamentale è rimasta sconosciuta. L’elemento è di particolare interesse perché isotopi dell’astato sono candidati per la produzione di radiofarmaci per il trattamento del cancro mediante terapia mirata alfa. Per saperne di più:  Physicists at CERN measure a fundamental property of the rarest element on Earth

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Atomi col nucleo a forma di pera ?

Pare proprio di sì, quando si parla di nuclei con numerosi protoni e neutroni. I ricercatori sono giunti a questa conclusione indagando su uno degli aspetti più misteriosi della evoluzione dell’Universo: perché nell’Universo primordiale l’equilibrio materia/antimateria ha visto prevalere la materia ?  Oggi si possono produrre piccole quantità di antimateria che si annichila in poco tempo con la materia, a meno che non venga confinata tramite campi magnetici come si fa negli acceleratori di particelle. I risultati potrebbero condurre alla ricerca di una nuova forza fondamentale della natura che potrebbe spiegare perché il Big Bang ha creato più materia di antimateria – uno squilibrio fondamentale nella storia dell’universo.

“Se fosse stata creata al momento del Big Bang la stessa quantità di materia e antimateria, tutto si sarebbe annichilito, e non ci sarebbero galassie, stelle, pianeti o persone”, ha detto Tim Chupp, professore di fisica e di ingegneria biomedica, presso l’Università del Michigan, e co -autore del lavoro pubblicato nel numero del 9 maggio di Nature.

Una rappresentazione grafica del nucleo a forma di pera di un atomo radioattivo. La forma del nucleo potrebbe dare indizi sul motivo per cui l'universo contiene più materia di antimateria. (Crediti: Liam Gaffney e Peter Butler, Università di Liverpool)

Una rappresentazione grafica del nucleo a forma di pera di un atomo radioattivo. La forma del nucleo potrebbe dare indizi sul motivo per cui l’universo contiene più materia di antimateria. (Crediti: Liam Gaffney e Peter Butler, Università di Liverpool)

Che cosa abbia causato lo squilibrio materia / antimateria è uno ‘grandi misteri della Fisica. Non lo prevede il modello standard, la teoria generale che descrive le leggi che governano la materia. Il Modello Standard descrive le quattro forze fondamentali o interazioni: la Gravità che genera l’attrazione tra corpi massicci. La forza elettromagnetica che agisce su corpi elettricamente carichi. Le forze nucleari forte e debole che operano nei nuclei degli atomi, legando insieme neutroni e protoni o causando decadimenti radioattivi. I fisici sono dunque alla ricerca di segni di una nuova forza o interazione che potrebbe spiegare la discrepanza materia-antimateria. La prova della sua esistenza sarebbe stata rivelata misurando la geometria dei nuclei radioattivi. I ricercatori hanno confermato che i nuclei di questi atomi sono a forma di pera, piuttosto che di forma sferica o ellittica. La forma di pera rende gli effetti della nuova interazione molto più forte e più facile da rilevare. Per saperne di più: Exotic Atoms Hold Clues to Unsolved Physics Puzzle at the Dawn of the Universe

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Primo spettacolare risultato di SRT: conferma la scoperta di una Magnetar

Il Sardinia Radio Telescope ottiene il suo primo spettacolare risultato nella caccia alle pulsar.  si tratta della magnetar PSR J1745-2900, scoperta inizialmente dal satellite Swift, ma necessitante di una conferma. Le magnetar sono una sottoclasse di stelle di neutroni con campo magnetico 100 volte superiore a quello tipico di questi oggetti. Si trova nella direzione della radiosorgente Sagittario A, il buco nero centrale della Via Lattea attorno al quale molto probabilmente orbita. “Si è trattato” – spiega Nichi D’Amico, Direttore del progetto SRT – “di un formidabile gioco di squadra fra chi si è offerto di andare a fare le osservazioni all’alba, in una situazione logistica ancora non perfettamente adeguata, e fra chi ha avuto la pazienza di effettuare alcune operazioni di filtraggio sui dati, necessarie per mettere in evidenza senza alcun dubbio il segnale che stavamo cercando.”

Il Sardinia Radio Telescope, con un paraboloide del diametro di 64 metri. Foto di G.N.Cabizza.

Il Sardinia Radio Telescope, con un paraboloide del diametro di 64 metri. Foto di G.N.Cabizza.

Nei giorni scorsi la pulsar era stata seguita da altri due radiotelescopi (Parkes e Gree Bank) ma il segnale non appariva sufficientemente pulito. Le osservazioni del Sardina Radio Telescope invece mostrano un segnale molto netto e con un ottimo rapporto segnale/rumore. Il risultato è importante perché l’SRT è ancora i fase di test e non pienamente operativo, ma lo strumento dimostra bene tutte le sue potenzialità. Per saperne di più: Battesimo con magnetar per SRT

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Scoperta una nuova vicina della Via Lattea

Mentre negli ultimi anni si sono moltiplicate le scoperte di galassie lontanissime, formatesi appena 400 milioni di anni dopo il Big Bang, ne è stata scoperta una vicina alle porte di casa, si fa per dire, ad appena 5-6 milioni di anni luce da noi. Si trova nella costellazione del Leone, da cui il suo nome: Leo P. È una galassia nana e sembra aver avuto una storia travagliata, segnata da diverse interazioni con altre galassie, per cui si ritiene possibile la scoperta di ulteriori nuove galassie nane nei nostri dintorni cosmici.   La scoperta è stata fatta alla Cornell University con i telescopi ottici di Kitt Peak, dopo una prima osservazione di una nube di idrogeno al radiotelescopio di Arecibo.

La galassia nana Leo P, piccola ma caratterizzata dalla presenza di numerose stelle giovani. Crediti: Katherine L. Rhode et al. in The Astronomical Journal, vol. 145, page 149; 2013.

La galassia nana Leo P, piccola ma caratterizzata dalla presenza di numerose stelle giovani. Crediti: Katherine L. Rhode et al. in The Astronomical Journal, vol. 145, page 149; 2013.

La presenza di numerose stelle giovani blu porta a pensare al suo passato di interazioni con altre galassie. Le ridotte dimensioni di Leo P non favoriscono la scoperta di oggetti simili, che sono molto deboli, ma si tratta di oggetti importanti perché ci permettono di ricostruire la storia della nostra galassia e delle sue vicine.  Per saperne di più: Astronomers Discover New Neighbor Galaxy to the Milky Way

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