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Scienza

Scienziati russi creano elementi per il controllo della radiazione laser terahertz

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Le caratteristiche dei fasci terahertz ad alta potenza nei nuovi sistemi laser possono essere controllate utilizzando elementi ottici in silicio e diamante creati presso l’Università di Samara.

 

I ricercatori hanno creato un’ampia gamma di elementi ottici che consentono la manipolazione della radiazione laser terahertz.

 

Secondo gli scienziati, sono stati creati per la prima volta elementi ottici diffrattivi in ​​silicio e diamante per la gamma terahertz, il che rende possibile formare fasci potenti con caratteristiche specifiche (inclusi i cosiddetti «fasci rotanti») e focalizzare la radiazione in aree specifiche dello spazio.

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La radiazione terahertz ha proprietà uniche per l’optoelettronica, hanno detto alla testata governativa russa Sputnik gli scienziati della Samara National Research University che prende il nome dall’accademico capo progettista del programma di razzi sovietico Sergej Pavlovič Korolëv (1907-1966).

 

I ricercatori hanno sviluppato metodi efficienti per calcolare e creare elementi ottici che operano nella gamma terahertz dello spettro elettromagnetico, situata tra le gamme infrarossa e microonde.

 

Secondo gli autori della ricerca, lo sviluppo può essere applicato nella lavorazione dei materiali, nella creazione di dispositivi optoelettronici per l’elaborazione delle informazioni, nonché nelle telecomunicazioni. I risultati della ricerca sono stati pubblicati nella monografia collettiva dell’Accademia russa delle scienze Terahertz Photonics.

 

Per studiare le proprietà dell’atmosfera si utilizzano fasci rotanti e la sostituzione della scansione punto per punto con la focalizzazione su aree uniformi consente di aumentare l’efficienza dei sistemi di scansione.

 

I nuovi elementi consentiranno di sfruttare in modo efficace le potenzialità delle radiazioni terahertz, ha affermato Vladimir Paveljev, capo del Dipartimento di Ingegneria chimica presso l’Università di Samara.

 

«La radiazione terahertz ha proprietà uniche che aprono nuovi orizzonti per la ricerca scientifica e lo sviluppo tecnologico. La capacità di penetrare molti materiali senza danneggiarli rende la radiazione terahertz uno strumento indispensabile per il controllo non distruttivo. Grazie alla sua elevata sensibilità a varie sostanze, questo tipo di radiazione è ampiamente utilizzato nella spettroscopia per identificare i materiali», ha affermato.

 

Lo scienziato ha osservato che la radiazione terahertz viene utilizzata nella ricerca atmosferica, nello studio della sua composizione e dinamica. Lo sviluppo delle tecnologie terahertz apre nuovi orizzonti in settori quali la lavorazione dei materiali, la creazione di dispositivi optoelettronici terahertz per l’elaborazione delle informazioni e le telecomunicazioni.

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Gli sviluppi sono stati il ​​risultato di ricerche condotte per oltre 10 anni su apparecchiature specializzate. Tra queste, il Novosibirsk Free Electron Laser (NFEL) presso l’Istituto di fisica nucleare SB RAS, che consente di ottenere potenti radiazioni terahertz coerenti a una data lunghezza d’onda e di condurre ricerche fondamentali e applicate.

 

Per creare elementi di ottica terahertz, gli scienziati hanno utilizzato metodi per calcolare elementi ottici diffrattivi sviluppati presso la Samara University e l’Institute of Image Processing Systems dell’Accademia russa delle scienze e precedentemente utilizzati nella gamma ottica. Per strutturare piastre di diamante policristallino, sono state utilizzate tecnologie sviluppate presso l’Istituto di Fisica Generale dell’Accademia Russa delle Scienze di Mosca).

 

Presso l’Università di Samara sono state sviluppate tecnologie litografiche per la produzione di elementi ottici in silicio nell’ordine dei terahertz .

 

Nel prossimo futuro, gli scienziati inizieranno a creare elementi fotonici in una gamma di lunghezze d’onda più lunga, scrive Sputnik.

 

Come riportato da Renovatio 21, la Russia – come altri Paesi (gli USA, la Cina, Israele) –  sta implementando sempre più apertamente l’uso di laser anche come armi belliche. Armi laser russe sarebbero in preparazione anche in funzione ASAT, ossia per distruggere i satelliti spia nemici.

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Scienza

Gli scienziati scoprono un fossile di 245 milioni di anni con organi interi ancora conservati

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Gli scienziati hanno individuato in Cina un fossile di un rettile marino dal collo allungato datato a 245 milioni di anni fa, conservato in modo talmente eccezionale da mostrare stomaco, fegato e intestino dell’animale, offrendo uno sguardo inedito sull’anatomia interna dei rettili precedenti all’epoca dei dinosauri.   I ricercatori hanno dichiarato che il fossile della creatura del Triassico Austronaga minuta è stato ritrovato nella provincia dello Yunnan, nella Cina meridionale, in un’area che ha restituito numerosi resti ben preservati appartenenti a un periodo di notevole innovazione evolutiva successivo alla più grave estinzione di massa del pianeta.   Il fossile indica che questo esemplare di Austronaga misurava circa 60 cm di lunghezza, presentava una testa relativamente piccola e un muso stretto munito di denti simili a zanne, adatti a catturare pesci scivolosi, un collo e un torso allungati e una coda ancora più estesa, con pinne anteriori ampie e pinne posteriori ridotte.

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L’animale, discendente di rettili terrestri, appare essere stato un nuotatore agile, che si affidava principalmente alla coda per la propulsione, alle pinne anteriori per orientarsi e al lungo collo per afferrare i pesci.   L’Austronaga risultava strettamente imparentato con una linea evolutiva di rettili denominata arcosauri, che include coccodrilli, dinosauri, i rettili volanti noti come pterosauri e gli uccelli. Pochissimi animali di questa linea hanno sviluppato uno stile di vita marino: l’*Austronaga* ha raggiunto il massimo grado di adattamento acquatico tra tutti loro, sebbene esistessero numerose altre specie di rettili marini.   Gran parte dello scheletro si è preservata con le ossa nella disposizione che avrebbero avuto in vita. Ciò che rende questo fossile particolarmente informativo è però la conservazione degli organi interni, un’evenienza rara, che mostra l’intero apparato gastrointestinale.   «A nostra conoscenza, questo rappresenta il tratto digerente più antico e ben conservato di qualsiasi rettile», ha dichiarato il paleontologo Stephan Spiekman del Museo Statale di Storia Naturale di Stoccarda e dell’Università di Hohenheim in Germania, uno degli autori dello studio pubblicato sulla rivista Science Advances.   Il fossile ha evidenziato che l’Austronaga possedeva uno stomaco a forma di sacco con una sola camera, a differenza delle doppie camere presenti negli uccelli, nei coccodrilli e in alcuni dinosauri. Ciò indica che l’Austronaga presentava una struttura più semplice, con un unico compartimento destinato alla digestione.   «Ci dice che lo stomaco a doppia camera probabilmente non si è evoluto all’inizio dell’evoluzione degli arcosauri basali, ma in una fase successiva, più vicina all’origine degli uccelli e dei coccodrilli», ha spiegato Spiekman.

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Dietro lo stomaco si trovava il fegato dell’animale, l’organo che elabora i nutrienti, regola l’energia e filtra le scorie, e che conservava ancora la sua colorazione rossa.   «La sua posizione posteriore allo stomaco non è una sorpresa. La cosa più sorprendente per me è stata la conservazione: il fatto che residui di emoglobina, con un elevato contenuto di ferro, fossero ancora distinguibili in un fossile di 245 milioni di anni», ha affermato Spiekman.   L’emoglobina è una proteina contenuta nei globuli rossi che trasporta l’ossigeno dai polmoni al resto dell’organismo e restituisce l’anidride carbonica. È grazie al ferro presente nella proteina che il sangue assume la tipica colorazione rossa.   Dietro il fegato si trovava un lungo tubo che costituiva l’intestino tenue e crasso, a conferma della semplicità strutturale del suo apparato digerente.   «La forma dell’intestino in particolare corrisponde a ciò che ci aspetteremmo da un rettile predatore, che ha un intestino molto più semplice di un erbivoro, poiché la carne, compreso il pesce, è più facile da digerire rispetto alle piante», ha dichiarato Spiekman. «Negli arcosauri successivi, compresi i dinosauri, osserviamo intestini più complessi, più lunghi e più ripiegati su se stessi, mentre nell’Austronaga vediamo principalmente un tubo dritto.»   Secondo le teorie scientifiche mainstream, i dinosauri sarebbero apparsi per la prima volta circa 230 milioni di anni fa. Nell’intestino dell’esemplare di Austronaga sono stati ritrovati resti di cibo riconoscibili: scaglie di pesce.   L’Austronaga viveva in un mare equatoriale caldo e poco profondo, ricco di vita, popolato da numerosi pesci e rettili marini. Tra i predatori al vertice della catena alimentare figuravano i notosauri, caratterizzati da mascelle temibili, che potevano raggiungere i 5 metri di lunghezza.   I ricercatori non sono nemmeno certi che l’individuo di Austronaga fosse adulto.   «Non siamo certi che questo animale avesse raggiunto la piena maturità al momento della morte, quindi è possibile che la specie potesse crescere ulteriormente. Ma probabilmente si trattava di un piccolo rettile marino e non raggiungeva i metri di lunghezza», ha concluso lo Spiekman.   Non tutti credono alla linea temporale del consenso scientifico sui dinosauri, né alla teria dell’evoluzione ad essa soggiacente.

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Tra le varie teorie dissidenti, vi è il cosiddetto «creazionismo della Terra giovane»: sostiene che la Terra abbia solo 6.000-10.000 anni. I dinosauri sarebbero stati creati insieme a tutte le altre specie durante i sei giorni della creazione biblica e avrebbero convissuto con gli esseri umani. Alcuni sostenitori citano presunte raffigurazioni antiche (petroglifi, sculture) come prova che gli uomini abbiano visto dinosauri viventi, interpretati come i «behemoth» e «leviatano» biblici, o i draghi presenti in varie culture umane.   Secondo alcuni la causa dei fossili non è la fossilizzazione ma il diluvio universale : secondo il «diluvianismo» (flood geology), gli strati sedimentari e i fossili di dinosauri non si sarebbero formati in milioni di anni, ma durante il Diluvio di Noè, un evento catastrofico che avrebbe sepolto rapidamente gli animali, spiegando così la loro fossilizzazione.   Alcuni autori sostengono che certuni dinosauri sarebbero saliti sull’Arcae si sarebbero estinti dopo il Diluvio a causa del cambiamento climatico o della caccia da parte dell’uomo.   Una variante meno radicale è il «creazionismo della Terra vecchia», che accetta un’età della Terra di miliardi di anni ma nega comunque l’evoluzione darwiniana, sostenendo che le specie, dinosauri inclusi, siano state create separatamente da un disegno intelligente.  

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Scienza

Nuove immagini del Sole mostrano dettagli mai visti prima

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Gli scienziati sono riusciti a ottenere immagini della superficie solare con la massima precisione mai raggiunta finora, svelando un aspetto insolito e in continuo movimento.

 

I ricercatori hanno potuto esaminare da vicino la sua superficie incandescente grazie al telescopio solare Daniel K. Inouye della National Science Foundation, installato sull’isola di Maui, alle Hawaii.

 

In un primo momento le fotografie erano state scattate per uno scopo diverso: calibrare e verificare i limiti operativi del telescopio. Solo dopo aver analizzato i risultati gli scienziati si sono accorti di aver immortalato lo strato esterno luminoso del Sole con una definizione senza precedenti.

 

Gli astronomi hanno inoltre individuato particolari strutture a forma di piume che si muovevano ondulate sulla superficie.

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I ricercatori hanno rilevato increspature di instabilità sulla superficie solare, generate da porzioni di plasma magnetizzato che si spostano l’una rispetto all’altra a velocità differenti, in maniera analoga alle onde prodotte da una raffica di vento sull’acqua. Si tratta di un meccanismo già conosciuto che governa il comportamento dei fluidi.

 

Questo stesso fenomeno era già stato individuato sulla Terra e su altri pianeti come Giove e Saturno, ma «non è mai stato osservato a quel livello sulla superficie solare», ha spiegato Friedrich Wöger, coautore della ricerca e scienziato presso l’Osservatorio Solare Nazionale.

 

I risultati sono apparsi mercoledì sulla rivista Nature.

 

Gli scienziati intendono approfondire i processi interni del Sole per riuscire a prevedere con maggiore accuratezza le grandi eruzioni energetiche note come espulsioni di massa coronale, che possono raggiungere la Terra. Quando queste giungono, possono provocare tempeste solari capaci di interferire con i sistemi di comunicazione GPS e di generare aurore boreali dai colori intensi.

 

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Scienza

Gli scienziati inventano ologrammi che si possono toccare

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Grazie a un ingegnoso sistema di elastici e alla proiezione rapida di immagini, un team di ricercatori spagnoli ha creato oggetti virtuali tridimensionali che è possibile manipolare fisicamente, permettendo di toccarli e manipolarli senza bisogno di controller. Lo riporta Futurism.   Questa pionieristica innovazione funziona con gesti intuitivi della mano, familiari alla maggior parte delle persone grazie all’utilizzo di touchscreen, come il gesto del pizzicare per ingrandire e rimpicciolire, o il tocco e lo scorrimento. È persino possibile attraversare un paesaggio digitale eseguendo un movimento di camminata con due dita, come si vede in una dimostrazione video.   «Siamo abituati a interagire direttamente con i nostri telefoni, toccando un pulsante o trascinando un documento sullo schermo con il dito: è un gesto naturale e intuitivo per gli esseri umani», ha dichiarato in un comunicato Asier Marzo, coautore del progetto e docente presso l’Università Pubblica di Navarra (UPNA). «Questo progetto ci permette di sfruttare questa interazione naturale con la grafica 3D per valorizzare le nostre innate capacità di visione e manipolazione tridimensionale».

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Il prototipo rappresenta l’ultima frontiera della tecnologia di visualizzazione volumetrica, che tecnicamente non è la stessa cosa di un ologramma. Infatti, secondo l’autrice principale Elodie Bouzbib dell’UPNA, gli «ologrammi» che si vedono nei film di fantascienza sono quasi sempre più correttamente descritti come display volumetrici. In breve, si tratta di immagini che sembrano occupare spazio e fluttuare a mezz’aria, ma con la differenza fondamentale di apparire tridimensionali se viste da diverse angolazioni, spiega Bouzbib. Gli ologrammi, al contrario, hanno angoli di visione molto limitati entro i quali viene mantenuta l’illusione della tridimensionalità.   Tradizionalmente, i display volumetrici utilizzano un diffusore rigido per mostrare le immagini, un po’ come in una palla di neve. L’effetto è convincente, ma non consente interazioni tattili. Abbandonando i materiali rigidi, i ricercatori hanno optato per un diffusore elastico, dopo aver sperimentato con sei diversi materiali flessibili. La loro scelta doveva garantire la giusta elasticità senza deformarsi in modo irreversibile. Altrettanto importanti erano le proprietà ottiche: le fasce di silicone, ad esempio, riflettevano troppa luce, sovraesponendo l’immagine.   Alla fine, il team ha optato per gli elastici. Disposte in strisce affiancate, queste bande flessibili oscillano rapidamente a una velocità che corrisponde alle immagini, proiettate a diverse altezze 2.880 volte al secondo. Gli spazi tra le strisce offrono punti di presa naturali, o addirittura punti in cui infilare la mano.   Si tratta di una soluzione alquanto ingegnosa e i ricercatori ritengono che aprirà la strada alla creazione di esperienze di realtà virtuale condivisa più naturali. Con un dispositivo del genere si potrebbe interagire con gli oggetti virtuali senza bisogno di un visore.   «Questi display potrebbero essere particolarmente utili nei musei, ad esempio, dove i visitatori possono semplicemente avvicinarsi e interagire con i contenuti», ha sostenuto il team nel proprio comunicato.  

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