Scienza

Creato un movimento quantistico da record

Creato un movimento quantistico da record

Mettendo in mostra un controllo preciso a livello quantistico, i fisici del National Institute of Standards and Technology (NIST) hanno sviluppato un metodo per fare in modo che un ione (atomo caricato elettricamente) mostri quantità esatte di movimento a livello quantico - qualsiasi quantità specifica fino a 100 pacchetti di energia o “quanti”, più di cinque volte il precedente massimo record di 17.

La meccanica quantistica, la teoria fondamentale del mondo atomico, afferma che l'energia viene rilasciata o assorbita in piccoli pacchi, o pacchetti, chiamati quanti. Gli atomi rilasciano energia luminosa irradiando fotoni o quanti di luce. Se catturati in una trappola dai ricercatori, l'energia motoria degli atomi viene trasportata dai fononi o quanti di movimento.

Oltre a creare singoli numeri di quanti, il team di scienziati del NIST ha controllato il movimento a pendolo del proprio ione per mostrare contemporaneamente due diverse quantità di quanti: zero (movimento minimo) più qualsiasi il numero fino a 18. Tale “sovrapposizione” di due stati è un segno distintivo del curioso mondo quantistico.

Pubblicati di recente su Nature, (1) i nuovi metodi potrebbero essere utilizzati con qualsiasi oscillatore meccanico quantistico, compresi i sistemi che oscillano come un semplice pendolo o vibrano come una molla. Le tecniche potrebbero portare a nuovi tipi di simulatori e sensori quantistici che utilizzano i fononi come vettori di informazioni.

Mappare un albero genealogico per un cibo migliore

Mappare un albero genealogico per un cibo migliore

I test genetici per mappare un albero genealogico, sviluppati dagli scienziati dall'Università del Missouri (MU), potrebbero aiutare a concepire nuove diete più sane.

I test genetici umani si sono evoluti negli ultimi decenni, consentendo alle persone di trovare i loro antenati e persino determinare percentuali specifiche del loro patrimonio. Come per i progressi nei test genetici umani, recentemente divulgati dalle organizzazioni commerciali, che hanno permesso alle persone di comprendere meglio i loro antenati, gli scienziati sono ora un passo avanti verso la determinazione di un albero genealogico genetico per le verdure collegando la biologia con l'informatica.

Makenzie Mabry, dottoranda in scienze biologiche, spiega: “l'addomesticamento delle piante - il processo di adattamento delle piante selvatiche per uso umano - è avvenuto molto tempo fa prima che venissimo a conoscenza della genetica. Inizialmente nelle piante selvatiche esiste un grande bacino di geni e l'addomesticamento utilizza solo alcuni di questi geni. Pertanto, spesso ci perdiamo altri possibili geni che potrebbero essere migliori di quelli attuali. Identificando gli antenati delle nostre piante domestiche, possiamo fare il salto evolutivo e tornare indietro nel tempo per determinare i geni che inizialmente non erano stati selezionati nell'addomesticamento - geni che potrebbero portare a piante più sane o più nutrienti o adattate a climi diversi – e aggiungerli alle nostre attuali piante.”

Nel nuovo studio, pubblicato si Nature Communications, (1) un team di scienziati guidati dall'Università del Missouri ha sfidato le teorie precedenti sulle origini di tre verdure - colza, rutabaga e cavolo siberiano - mappando l'albero genealogico genetico di queste verdure a foglia verde.

Particelle alfa nei plasmi a fusione elicoidale

Particelle alfa nei plasmi a fusione elicoidale

Dimostrazione della capacità di confinamento delle particelle alfa nei plasmi a fusione elicoidale

Un team di scienziati esperti sulla fusione è riuscito a dimostrare che gli ioni energetici con energia nella gamma dei mega volt di elettroni (MeV) sono per la prima volta limitati in un plasma nei sistemi elicoidali. Ciò promette il confinamento delle particelle alfa (ione elio) necessario per realizzare l'energia di fusione in un reattore elicoidale.

La reazione deuterio-trizio in un plasma ad alta temperatura verrà utilizzata in futuro nei reattori a fusione. Le particelle alfa con energia di 3,5 MeV sono generate dalla reazione di fusione. Le particelle alfa trasferiscono la loro energia al plasma e questo riscaldamento delle particelle alfa sostiene le condizioni del plasma ad alta temperatura richieste per la reazione di fusione. Per realizzare un tale plasma, che si chiama plasma che brucia (burning plasma), gli ioni energetici nell'intervallo MeV devono essere confinati in modo superiore nel plasma.

Le simulazioni numeriche hanno predetto i risultati favorevoli del confinamento di ioni MeV in un plasma in sistemi elicoidali che hanno il vantaggio di un funzionamento a regime stabile rispetto ai sistemi tokamak. Tuttavia, la dimostrazione del confinamento di ioni MeV mediante esperimento non era stata riportata.

Recentemente, lo studio, pubblicato su Nuclear Fusion, (1) è stato notevolmente avanzato dall'esperimento di confinamento ionico MeV eseguito nell'operazione al deuterio del dispositivo elicoidale grande ( Large Helical Device - LHD), di proprietà del National Institute for Fusion Science (NIFS), National Institutes of Natural Sciences (NINS), in Giappone.

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