Il nuovo orologio atomico ottico Tweezer clock

Il nuovo orologio atomico ottico Tweezer clock

Il nuovo orologio atomico che misura le frequenze ottiche della luce è ancora più preciso e può eventualmente sostituire quello basato sulla radio.

Gli orologi atomici sono utilizzati in tutto il mondo per indicare con precisione l’ora. Ogni “tick” dell’orologio dipende dalle vibrazioni atomiche e dai loro effetti sui campi elettromagnetici circostanti. Gli orologi atomici standard attualmente in uso, basati sull’atomo cesio, indicano il tempo “contando” le frequenze radio. Questi orologi possono misurare il tempo con una precisione di un secondo ogni centinaia di milioni di anni. I nuovi orologi atomici che misurano le frequenze ottiche della luce sono ancora più precisi e possono eventualmente sostituire quelli basati sulla radio.

Ora, i ricercatori di Caltech e del Jet Propulsion Laboratory (JPL), gestito da Caltech per la NASA, hanno escogitato un nuovo design per un orologio atomico ottico che promette di essere il più accurato e preciso di sempre (l’accuratezza si riferisce alla capacità dell’orologio di fissare correttamente l’ora e precisione si riferisce alla sua capacità di dire l’ora nei minimi dettagli). Soprannominato ‘tweezer clock’, utilizza la tecnologia in cui le cosiddette pinzette laser sono utilizzate per manipolare singoli atomi.

Il dottor Manuel A. Endres, (1) un assistente professore di fisica presso Caltech che ha condotto un nuovo documento che descrive i risultati nella rivista Physical Review X. (2) spiega: “Uno degli obiettivi dei fisici è quello di essere in grado di dire l’ora nel modo più preciso possibile. Anche se gli orologi ultra precisi potrebbero non essere necessari per gli scopi quotidiani del conteggio del tempo, essi potrebbero portare a progressi nella ricerca fisica fondamentale nonché a nuove tecnologie che devono ancora essere immaginate.”

Il nuovo design dell’orologio si basa su due tipi di orologi atomici ottici già in uso. Il primo tipo si basa su un singolo atomo o ione carico intrappolato, mentre il secondo utilizza migliaia di atomi neutri intrappolati in quello che viene chiamato reticolo ottico. Nell’approccio degli ioni intrappolati, solo un atomo (lo ione) deve essere isolato e controllato con precisione, e ciò migliora la precisione dell’orologio. D’altra parte, l’approccio del reticolo ottico beneficia dell’avere più atomi – con più atomi ci sono meno incertezze che sorgono a causa delle fluttuazioni quantistiche casuali dei singoli atomi.

Il design dell’orologio atomico del gruppo Endres combina essenzialmente i vantaggi dei due design, raccogliendo i vantaggi di entrambi. Invece di utilizzare una raccolta di molti atomi, come nel caso dell’approccio del reticolo ottico, il nuovo design utilizza 40 atomi e questi atomi sono controllati con precisione con una pinzetta laser. A questo proposito, il nuovo design beneficia non solo di avere più atomi, ma anche di consentire ai ricercatori di controllare tali atomi.

“Questo approccio collega due branche della fisica: tecniche di controllo a singolo atomo e misurazione della precisione”, afferma Ivaylo Madjarov, (3) uno studente laureato Caltech e autore principale del nuovo studio. “Siamo pionieri di una nuova piattaforma per orologi atomici”.

Ivaylo Madjarov spiega che, in generale, gli atomi negli orologi atomici agiscono come diapason per aiutare a stabilizzare le frequenze elettromagnetiche o la luce laser. “Le oscillazioni della nostra luce laser agiscono come un pendolo che conta il passare del tempo. Gli atomi sono un riferimento molto affidabile che assicura la velocità costante del pendolo.”

Il team afferma che il nuovo sistema è ideale per le ricerche future sulle tecnologie quantistiche. Gli atomi in questi sistemi possono rimanere impigliati o collegati globalmente e questo stato impigliato può stabilizzare ulteriormente l’orologio. “Il nostro metodo può anche costituire un ponte per il calcolo quantistico e le architetture di comunicazione”, precisa il dottor Manuel A. Endres. “Unendo diverse tecniche in fisica, siamo entrati in una nuova frontiera”.

Altri autori includono: Alexandre Cooper-Roy, ex Caltech e ora all’Università di Waterloo; Adam Shaw, Jacob Covey e Tai Hyun Yoon di Caltech; Vladimir Schkolnik e Jason Williams di JPL.

Riferimenti:

(1) Manuel A. Endres

(2) An Atomic-Array Optical Clock with Single-Atom Readout

(3) Ivaylo Madjarov

(4) http://www.ecplanet.com

Descrizione foto: Adam Shaw, Ivaylo Madjarov e Manuel Endres lavorano sul loro apparecchio laser a Caltech. – Credit: Caltech.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: “Tweezer Clock” May Help Tell Time More Precisely

Non abbiamo motivo di credere che il 5G sia sicuro

Non abbiamo motivo di credere che il 5G sia sicuroScientific American divulga un articolo in cui si avverte che la tecnologia 5G sta arrivando, ma contrariamente a quanto dicono alcune persone, potrebbero esserci rischi per la salute.

L’industria delle telecomunicazioni e i loro esperti hanno accusato molti scienziati, che hanno studiato gli effetti delle radiazioni dei telefoni cellulari, di allarmismo sull’avvento del 5G e della tecnologia wireless. Poiché gran parte della nostra ricerca è finanziata con fondi pubblici, riteniamo che sia nostra responsabilità etica informare il pubblico su ciò che la letteratura scientifica peer-reviewed ci dice sui rischi per la salute derivanti dalle radiazioni wireless.

Il presidente della Federal Communications Commission (FCC) ha recentemente annunciato, attraverso un comunicato stampa, (1) che la Commissione ribadirà presto i limiti di esposizione alle radiazioni in radiofrequenza (RFR) adottati dalla FCC alla fine degli anni ’90. Questi limiti si basano su un cambiamento comportamentale nei ratti (2) esposti alle radiazioni a microonde e sono stati progettati per proteggerci dai rischi di riscaldamento a breve termine dovuti all’esposizione a RFR. (3)

Tuttavia, da quando la Federal Communications Commission (FCC) ha adottato questi limiti, in gran parte basati sulla ricerca degli anni ’80, la preponderanza della ricerca peer-reviewed, oltre 500 studi, (4) hanno individuato effetti biologici o sulla salute dannosi dall’esposizione alla RFR a intensità troppo basse per causare un riscaldamento significativo.

Citando questo vasto osservatorio di ricerche, oltre 240 scienziati, che hanno pubblicato ricerche peer-reviewed sugli effetti biologici e sulla salute dei campi elettromagnetici non ionizzanti (electromagnetic field – EMF), (5) hanno firmato l’International EMF Scientist Appeal, con cui si richiede limiti di esposizione più elevati.

L’appello fa le seguenti affermazioni:

“Numerose recenti pubblicazioni scientifiche hanno dimostrato che i campi elettromagnetici colpiscono gli organismi viventi a livelli ben al di sotto della maggior parte delle linee guida internazionali e nazionali. Gli effetti includono un aumento del rischio di cancro, stress cellulare, aumento dei radicali liberi dannosi, danni genetici, cambiamenti strutturali e funzionali del sistema riproduttivo, deficit di apprendimento e memoria, disturbi neurologici e impatti negativi sul benessere generale nell’uomo. Il danno va ben oltre la razza umana, in quanto vi sono prove crescenti di effetti dannosi sulla vita delle piante e degli animali.”

Gli scienziati che hanno firmato questo appello costituiscono probabilmente la maggior parte degli esperti sugli effetti delle radiazioni non ionizzanti. Essi hanno pubblicato più di 2000 articoli e lettere sulle electromagnetic field (EMF) su riviste professionali.

I limiti di esposizione RFR della FCC regolano l’intensità dell’esposizione, tenendo conto della frequenza delle onde portanti, ma ignorano le proprietà di segnalazione della RFR. Insieme allo schema e alla durata delle esposizioni, (6) alcune caratteristiche del segnale (ad es. pulsazioni, polarizzazione) aumentano gli impatti biologici e sulla salute. Sono necessari nuovi limiti di esposizione che spiegano questi effetti differenziali. Inoltre, questi limiti dovrebbero essere basati su un effetto biologico, (7) non su un cambiamento nel comportamento di un topo da laboratorio.

L’Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (IARC) dell’Organizzazione mondiale della sanità ha classificato le RFR (electromagnetic field) come “possibilmente cancerogene per l’uomo” nel 2011. (8) L’anno scorso, uno studio da 30 milioni di dollari, condotto dal National Toxicology Program (NTP) degli Stati Uniti, ha trovato “prove chiare” che due anni di esposizione al telefono cellulare RFR ha aumentato il cancro nei ratti maschi e ha danneggiato il DNA nei ratti (9) e nei topi (10) di entrambi i sessi. L’Istituto Ramazzini in Italia ha replicato la scoperta chiave dell’NTP utilizzando una frequenza portante diversa e un’esposizione molto più debole alle radiazioni dei telefoni cellulari durante la vita dei ratti.

Sulla base della ricerca pubblicata dal 2011, inclusi studi sull’uomo e sugli animali e dati meccanicistici, la IARC ha recentemente dato la priorità alla RFR da rivedere nei prossimi cinque anni. Poiché molti scienziati EMF credono che ora abbiamo prove sufficienti (11) per considerare la RFR come un agente cancerogeno umano probabile o noto, probabilmente lo IARC migliorerà il potenziale cancerogeno della RFR nel prossimo futuro.

Tuttavia, senza condurre una valutazione formale del rischio o una revisione sistematica della ricerca sugli effetti sulla salute delle RFR, la FDA ha recentemente ribadito i limiti di esposizione del FCC del 1996 in una lettera alla FCC, (12) affermando che l’agenzia aveva “concluso che nessuna modifica agli standard attuali rappresenta una garanzia in questo momento” e che “i risultati sperimentali del NTP (U.S. National Toxicology Program) non dovrebbero essere applicati all’utilizzo del telefono cellulare umano”. La lettera affermava che “le prove scientifiche disponibili fino ad oggi non supportano effetti negativi sulla salute nell’uomo dovuti a esposizioni entro o sotto i limiti attuali”.

L’ultima tecnologia cellulare, 5G, utilizzerà onde millimetriche per la prima volta oltre alle microonde che sono state utilizzate per le tecnologie cellulari più vecchie, da 2G a 4G. Data la portata limitata, il 5G richiederà antenne cellulari ogni 100-200 metri, esponendo molte persone alle radiazioni delle onde millimetriche. Il 5G impiega anche nuove tecnologie (ad es. Antenne attive in grado di formare fasci; array a fasi; enormi input e output multipli, noti come MIMO massiccio) che pongono sfide uniche per misurare le esposizioni.

Le onde millimetriche sono per lo più assorbite entro pochi millimetri dalla pelle umana e negli strati superficiali della cornea. L’esposizione a breve termine può avere effetti fisiologici negativi sul sistema nervoso periferico, sul sistema immunitario e sul sistema cardiovascolare. La ricerca suggerisce che l’esposizione a lungo termine può comportare rischi per la salute della pelle (ad es. Melanoma), degli occhi (ad es. Melanoma oculare) e dei testicoli (ad es. Sterilità).

Poiché il 5G è una nuova tecnologia, non ci sono ricerche sugli effetti sulla salute, quindi stiamo “andando alla cieca” per citare un senatore degli Stati Uniti. Tuttavia, abbiamo prove considerevoli sugli effetti dannosi di 2G e 3G. Non si conoscono gli effetti dell’esposizione al 4G, una tecnologia decennale, perché i governi non si sono molto impegnati nel finanziare questa ricerca. Nel frattempo, stiamo assistendo ad aumenti di alcuni tipi di tumori della testa e del collo nei registri dei tumori, che possono essere almeno in parte attribuibili alla proliferazione delle radiazioni dei telefoni cellulari. Questi incrementi sono coerenti con i risultati di studi ‘caso-controllo’ sul rischio di tumore degli utenti che utilizzano professionalmente i telefoni cellulari.

Il 5G non sostituirà il 4G: accompagnerà il 4G nel prossimo futuro e possibilmente nel lungo termine. Se ci sono effetti sinergici da esposizioni simultanee a più tipi di RFR (RADIO FREQUENCY ELECTROMAGNETIC RADIATION), il nostro rischio complessivo di danni da RFR può aumentare in modo sostanziale. Il cancro non è l’unico rischio in quanto esiste una notevole evidenza che la RFR provoca disturbi neurologici e danni riproduttivi, probabilmente a causa dello stress ossidativo.

Come società, dovremmo investire centinaia di miliardi di dollari usando il 5G, una tecnologia cellulare che richiede l’installazione di 800.000 o più di antenne cellulari negli Stati Uniti vicino a dove viviamo, lavoriamo e giochiamo?

Piuttosto, dovremmo sostenere le raccomandazioni dei 250 scienziati e medici che hanno firmato l’appello del 5G che richiede un’immediata moratoria sullo spiegamento del 5G e chiediamo al nostro governo di finanziare la ricerca necessaria per adottare limiti di esposizione a base biologica che proteggano la nostra salute e sicurezza.

Riferimenti:

(1) Chairman pai proposes to…

(2) Exposure limits: the underestimation of absorbed cell phone radiation, especially in children

(3) FDA nomination of NTP cell phone study 1999

(4) EMF Studies from Powerwatch

(5) U.N. Environment Programme Urged to Protect Nature and
Humankind from Electromagnetic Fields (EMF)

(6) Comparing DNA damage induced by mobile telephony and other types of man-made electromagnetic fields

(7) Electromagnetic fields and health: DNA-based dosimetry

(8) IARC CLASSIFIES RADIOFREQUENCY ELECTROMAGNETIC FIELDS AS POSSIBLY CARCINOGENIC TO HUMANS

(9) TOXICOLOGY AND CARCINOGENESISSTUDIES IN Hsd:SPRAGUE DAWLEY SD RATS EXPOSED TO WHOLE-BODY RADIO FREQUENCY RADIATION AT A FREQUENCY (900 MHz) AND MODULATIONS (GSM AND CDMA) USED BY CELL PHONES

(10) TOXICOLOGY AND CARCINOGENESISSTUDIES IN B6C3F1/N MICE EXPOSED TOWHOLE-BODY RADIO FREQUENCY RADIATIONAT A FREQUENCY (1,900 MHz) AND MODULATIONS(GSM AND CDMA) USED BY CELL PHONES

(11) Evaluation of Mobile Phone and Cordless Phone Use and Glioma Risk Using the Bradford Hill Viewpoints from 1965 on Association or Causation

(12) lettera alla FCC

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: We Have No Reason to Believe 5G Is Safe

Foto di pixabay.com        http://www.ecplanet.com

La cartilagine delle articolazioni umane può ripararsi

La cartilagine delle articolazioni umane può ripararsi

Gli esseri umani hanno la capacità di una salamandra di far ricrescere la cartilagine nelle articolazioni. Il processo potrebbe essere sfruttato come trattamento per l’osteoartrite.

I ricercatori di Duke Health sostengono che, contrariamente alla credenza popolare, la cartilagine delle articolazioni umane può ripararsi attraverso un processo simile a quello usato da creature come salamandre e pesce zebra per rigenerare gli arti.

In uno studio pubblicato sulla rivista Science Advances, (1) i ricercatori hanno identificato un meccanismo per la riparazione della cartilagine che sembra essere più efficace nelle articolazioni della caviglia e meno nei fianchi. La scoperta potrebbe potenzialmente portare a trattamenti per l’artrosi, il disturbo articolare più comune al mondo.

“Riteniamo che la comprensione di questa capacità rigenerativa, simile a una salamandra, nell’uomo, dei componenti criticamente mancanti di questo circuito regolatorio, potrebbe fornire le basi per nuovi approcci per riparare i tessuti articolari e possibilmente interi arti umani”, ha detto l’autore senior Virginia Byers Kraus, MD, Ph.D., (2) professore nei dipartimenti di Medicina, Patologia e Chirurgia Ortopedica presso Duke.

La dottoressa Virginia Byers Kraus e colleghi, tra cui l’autore principale Ming-Feng Hsueh, Ph.D., (3) hanno ideato un modo per determinare l’età delle proteine utilizzando orologi molecolari interni integrali agli aminoacidi, che convertono una forma in un’altra con regolarità prevedibile.

Le proteine di nuova creazione nei tessuti hanno poche o nessuna conversione di aminoacidi; le proteine più vecchie ne hanno molte. La comprensione di questo processo ha permesso ai ricercatori di utilizzare la spettrometria di massa sensibile per identificare quando le proteine chiave della cartilagine umana, compresi i collageni, erano giovani, di mezza età o anziane.

Gli scienziati hanno scoperto che l’età della cartilagine dipendeva in gran parte da dove risiedeva nel corpo. La cartilagine alle caviglie è giovane, è di mezza età al ginocchio e vecchia ai fianchi. Questa correlazione tra l’età della cartilagine umana e la sua posizione nel corpo si allinea con il modo in cui si verifica la riparazione degli arti in alcuni animali, che si rigenerano più facilmente sulle punte più lontane, comprese le estremità delle gambe o delle code.

La scoperta aiuta anche a spiegare perché le lesioni alle ginocchia delle persone e, in particolare, i fianchi impiegano molto tempo per riprendersi e spesso si sviluppano in artrite, mentre le lesioni alla caviglia guariscono più rapidamente e meno spesso diventano gravemente artritiche.

I ricercatori hanno inoltre appreso che molecole chiamate microRNA regolano questo processo. Non sorprende che queste microRNA siano più attive negli animali noti per la riparazione di arti, pinne o code, tra cui salamandre, zebrafish, pesci d’acqua dolce africani e lucertole.

Queste microRNA si trovano anche nell’uomo, un artefatto evolutivo che fornisce la capacità nell’essere umano di riparare i tessuti articolari. Come negli animali, l’attività delle microRNA varia significativamente in base alla loro posizione: erano più alte nelle caviglie rispetto alle ginocchia e ai fianchi e più alte nello strato superiore della cartilagine rispetto agli strati più profondi della cartilagine.

“Siamo rimasti entusiasti di apprendere che i regolatori della rigenerazione dell’arto della salamandra sembrano essere anche i controllori della riparazione dei tessuti articolari nell’arto umano”, ha detto il dottor Ming-Feng Hsueh. “Lo chiamiamo la nostra capacità di ìsalamandra interiore’.”

I ricercatori hanno affermato che le microRNA potrebbero essere sviluppate come medicinali per prevenire, rallentare o invertire l’artrite.

La dottoressa Virginia Byers Kraus afferma: “riteniamo di poter stimolare questi regolatori a rigenerare completamente la cartilagine degenerata di un’articolazione artritica. Se riusciamo a capire quali regolatori ci mancano rispetto alle salamandre, potremmo anche essere in grado di aggiungere nuovamente i componenti mancanti e in futuro sviluppare un modo per rigenerare parzialmente o totalmente un arto umano ferito. Riteniamo che questo sia un meccanismo fondamentale di riparazione che potrebbe essere applicato a molti tessuti, non solo alla cartilagine.”

Oltre a Kraus e Hsueh, gli autori dello studio includono Patrik Onnerfjord, Michael. P. Bolognesi e Mark. E. Easley. Lo studio ha ricevuto il sostegno di una borsa di studio collaborativa OARSI, un premio di scambio collaborativo da parte della Società di ricerca ortopedica e del National Institutes of Health (P30-AG-028716).

Riferimenti:

(1)Analysis of “old” proteins unmasks dynamic gradient of cartilage turnover in human limbs

(2)Virginia Byers Kraus

(3)Ming-Feng Hsueh

Descrizione foto: i ricercatori della Duke University hanno studiato la cartilagine dell’anca, del ginocchio e della caviglia e hanno scoperto un modello di rigenerazione guardando le proteine all’interno della cartilagine. – Credit: Alisa Weigandt for Duke Health.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Humans have salamander-like ability to regrow cartilage in joints / Foto della salamandra di pixabay.com       Fonte: http://www.ecplanet.com