Quantistica

Le cellule del corpo sono cablate come chip di computer per dirigere segnali che istruiscono il loro funzionamento.

Secondo a una ricerca, finanziata dalla British Heart Foundation e pubblicata su Nature Communications, (1) è emerso che: a differenza di un circuito fisso, le cellule del corpo possono cablare rapidamente le loro reti di comunicazione per cambiare il loro comportamento. La scoperta di questa rete cellulare fornisce una più ampia comprensione delle dinamiche di diffusione delle istruzioni indirizzate a una cellula.

Si pensava che i vari organi e strutture all'interno di una cella fluttuassero nel citoplasma.

I ricercatori dell'Università di Edimburgo hanno trovato informazioni veicolate attraverso una rete di fili guida che trasmettono segnali su distanze minuscole e su scala nanometrica. È il movimento di molecole cariche attraverso queste minuscole distanze che trasmettono informazioni, proprio come in un microprocessore informatico, affermano gli scienziati.

Questi segnali localizzati sono responsabili di orchestrare le attività della cellula, come istruire le cellule muscolari per rilassarsi o contrarsi. Quando questi segnali raggiungono il materiale genetico nel cuore della cellula, chiamato nucleo, istruiscono piccoli cambiamenti nella struttura che rilasciano geni specifici in modo che possano essere espressi. Questi cambiamenti nell'espressione genica alterano ulteriormente il comportamento della cellula. Quando, per esempio, la cellula si sposta da uno stato stazionario a una fase di crescita, il sistema viene completamente riconfigurato per trasmettere segnali che attivano i geni necessari per la crescita.

I ricercatori asseriscono che comprendere il codice che controlla questo sistema di cablaggio potrebbe aiutare a capire lo sviluppo di patologie come l'ipertensione polmonare e il cancro. Questa comprensione potrebbe un giorno permettere di scoprire nuove terapie.

Un team di ricercatori del Cnr e dell'Università di Firenze ha osservato nel laboratorio dell'Istituto nazionale di ottica di Pisa (Cnr-Ino) un nuovo stato della materia: il supersolido.

Esso ha la struttura di un solido, le proprietà di un superfluido e si comporta secondo le leggi della meccanica quantistica. Alla ricerca, pubblicata su Physical Review Letters, hanno collaborato anche ricercatori dell'Università di Hannover.

Questo nuovo stato della materia, che unisce le caratteristiche di un solido – particelle disposte in una struttura fissa, periodica - con quelle di un superfluido - assenza di viscosità e di attrito - presenta proprietà nuove e ancora largamente inesplorate.

I ricercatori dell'Istituto nazionale di ottica del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ino), del Dipartimento di fisica e astronomia dell'Università di Firenze e del Laboratorio europeo di spettroscopia non lineare (Lens), insieme al supporto teorico dell'Università di Hannover, lo hanno studiato in un gas di atomi magnetici ultrafreddi, realizzato in laboratorio con atomi di disprosio portati a temperature vicino allo zero assoluto (-273,15 °C). Lo studio è stato pubblicato su Physical Review Letters ("Observation of a dipolar quantum gas with metastable supersolid properties". (1)

Un team di ricerca del Cnr-Ino in collaborazione con il premio Nobel per la Fisica, Wolfgang Ketterle del MIT, ha osservato per la prima volta come una miscela di atomi con diversi spin, soggetta ad una forte interazione, formi uno stato simile alle emulsioni classiche.

Questo risultato rappresenta un traguardo per la comprensione dei fenomeni quantistici nella materia e per lo sviluppo di nuove tecnologie basate sulla meccanica quantistica.

Un team di ricercatori dell’Istituto nazionale di ottica del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ino) e del Laboratorio europeo di spettroscopie non lineari (Lens) dell’Università di Firenze, afferente al gruppo di ricerca “Quantum Gases” diretto da Massimo Inguscio ed in collaborazione con il premio Nobel per la Fisica nel 2001, Wolfgang Ketterle del Massachusetts Institute of Technology (MIT), ha osservato per la prima volta lo sviluppo di forti correlazioni quantistiche in un gas di atomi fermionici repulsivamente interagenti, raffreddato a temperature prossime allo zero assoluto.

I ricercatori sono così riusciti a rivelare come la presenza simultanea ed antagonista di correlazioni repulsive ed attrattive tra le particelle favorisca l’insorgere nel gas di uno nuovo stato di emulsione, analogo quantistico e gassoso di emulsioni classiche come la maionese. La ricerca è pubblicata sulla prestigiosa rivista internazionale Physical Review Letters ed è stata selezionata come Editors’ Suggestion e Viewpoint in Physics. (1)

“Abbiamo inizialmente creato una miscela ultrafredda di due tipi di atomi, caratterizzati da spin differenti. Mediante un rapido impulso di radiazione a radiofrequenza, abbiamo fatto sì che gli atomi reagissero improvvisamente, formando coppie legate molecolari”, spiega Ketterle. “Utilizzando tecniche spettroscopiche di alta precisione abbiamo però osservato, che prima di legarsi gli atomi si respingono fortemente, formando a tempi lunghi uno stato eterogeneo di atomi e molecole analogo ad un’emulsione classica. Ci ha stupito scoprire come un sistema apparentemente semplice esibisca un comportamento così ricco e complesso, conseguenza solamente delle correlazioni quantistiche tra le particelle”.