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Fisica

CUORE mette nuovi limiti all’insolito comportamento dei neutrini

By ScientifiCult 6 Aprile 2022

CUORE METTE NUOVI LIMITI ALL’INSOLITO COMPORTAMENTO DEI NEUTRINI

Le ricercatrici e i ricercatori dell’esperimento CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events) situato ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) hanno pubblicato oggi, 6 aprile, su Nature i nuovi risultati sulla natura del neutrino, che dimostrano inoltre l’eccezionalità della tecnologia sviluppata, in grado di mantenere un rivelatore di oltre 700 kg a temperature vicine allo zero assoluto, per più di tre anni.

CUORE, che opera nel silenzio cosmico delle sale sperimentali sotterranee dei Laboratori del Gran Sasso, protetto da 1.400 metri di roccia, è tra gli esperimenti più sensibili al mondo per lo studio di un processo nucleare, chiamato doppio decadimento beta senza emissione di neutrini, possibile solo se neutrino e antineutrino sono la stessa particella. Questo decadimento, se osservato, chiarirebbe per la prima volta il mistero della natura di Majorana del neutrino. I risultati di CUORE si basano su una quantità di dati, raccolta negli ultimi tre anni, dieci volte più grande di qualsiasi altra ricerca con tecnica sperimentale simile. Nonostante la sua fenomenale sensibilità, l’esperimento non ha ancora osservato prove di eventi di questo tipo. Da questo risultato è possibile stabilire che un atomo di tellurio impiega più di 22 milioni di miliardi di miliardi di anni per decadere. I nuovi limiti di CUORE sul comportamento dei neutrini sono cruciali nella ricerca di una possibile nuova scoperta della fisica delle particelle, che sarebbe rivoluzionaria perché aiuterebbe a comprendere le nostre stesse origini.

“L’obiettivo è capire come ha avuto origine la materia”, spiega Carlo Bucci, ricercatore dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso e responsabile internazionale dell’esperimento CUORE.

“Stiamo cercando un processo che violi una simmetria fondamentale della natura”, aggiunge Roger Huang, giovane ricercatore del Lawrence Berkeley National Laboratory del Department of Energy degli Stati Uniti e uno degli autori del nuovo studio. “L’asimmetria tra materia e antimateria nell’universo è ancora un rebus”, dice Huang. “Se i neutrini sono le loro stesse antiparticelle, questo potrebbe aiutare a risolverlo”.

“Il doppio decadimento beta senza emissione di neutrini, se sarà misurato, sarà il processo più raro mai osservato in natura, con un tempo di decadimento di oltre un milione di miliardi di volte superiore all’età dell’universo”, afferma Danielle Speller, professoressa alla Johns Hopkins University e componente del Physics Board di CUORE.

CUORE è un vero trionfo scientifico e tecnologico, non solo per i suoi nuovi risultati, ma anche per aver dimostrato con successo il funzionamento del suo criostato in condizioni veramente estreme, alla temperatura di 10 millesimi di grado sopra lo zero assoluto (10 milliKelvin). La temperatura nel rivelatore CUORE viene attentamente monitorata con sensori in grado di rilevare una variazione di appena un decimillesimo di grado Celsius. Il doppio decadimento beta senza emissione di neutrini ha una firma energetica specifica e aumenterebbe la temperatura di un singolo cristallo di una quantità ben definita e riconoscibile.

“È il più grande refrigeratore del suo genere al mondo”, sottolinea Paolo Gorla, ricercatore dei Laboratori del Gran Sasso e Technical Coordinator di CUORE. “Capace di mantenere la temperatura di 10 milliKelvin ininterrottamente per circa tre anni”. Una tale tecnologia ha applicazioni ben oltre la fisica delle particelle fondamentali. In particolare, può trovare impiego nella realizzazione dei computer quantistici, dove una delle principali difficoltà dal punto di vista tecnologico è mantenerli sufficientemente freddi e schermati dalle radiazioni ambientali.

“Lo straordinario funzionamento del criostato di CUORE è il coronamento di una lunga sfida tecnologica iniziata a metà degli anni ‘80 dal gruppo di Ettore Fiorini a Milano, che ha visto l’evoluzione dei rivelatori criogenici, da cristalli di pochi grammi agli oltre 700 kg degli attuali”, aggiunge Oliviero Cremonesi, Presidente della Commissione Scientifica Nazionale per la fisica astroparticellare dell’INFN.

“La sensibilità del rivelatore è davvero fenomenale,” afferma Laura Marini, ricercatrice presso il Gran Sasso Science Institute e Run Coordinator di CUORE, “al punto che osserviamo segnali generati da vibrazioni microscopiche della crosta terrestre.” “Abbiamo visto effetti dovuti a terremoti in Cile e Nuova Zelanda”, continua Marini “misuriamo costantemente il segnale delle onde che si infrangono sulla riva del mare Adriatico, a 60 chilometri di distanza, che diventa più forte in inverno, quando c’è tempesta”.

CUORE sta facendo da apripista per la prossima generazione di esperimenti: il suo successore, CUPID (CUORE Upgrade with Particle Identification), è già in avanzata fase di sviluppo e sarà oltre dieci volte più sensibile di CUORE. Nel frattempo, CUORE non ha ancora finito.

“Saremo operativi fino al 2024 – aggiunge Bucci – e sono impaziente di vedere che cosa troveremo”.

CUORE è gestito da una collaborazione di ricerca internazionale, guidata dall’INFN in Italia e dal Berkeley National Laboratory negli Stati Uniti.

APPROFONDIMENTI

Particelle particolari

I neutrini sono ovunque: ci sono quasi mille miliardi di neutrini che passano attraverso l’unghia di un tuo dito mentre leggi questa frase. Non sentono l’effetto delle due forze più intense dell’universo, l’elettromagnetismo e la forza nucleare forte, e questo consente loro di passare attraverso la materia, quindi anche attraverso tutta la Terra, senza interagire. Nonostante il numero enorme, la loro natura così elusiva li rende molto difficili da studiare, sono un vero grattacapo per i fisici. L’esistenza di queste particelle è stata postulata per la prima volta oltre 90 anni fa, ma fino alla fine degli anni ’90 non si sapeva nemmeno se i neutrini avessero una massa, ora sappiamo di sì ma è davvero molto piccola.

Una delle tante domande ancore aperte sui neutrini è se siano le loro stesse antiparticelle. Tutte le altre particelle hanno delle corrispondenti antiparticelle, la loro controparte di antimateria: agli elettroni corrispondono gli antielettroni (positroni), ai quark gli antiquark, ai neutroni e ai protoni (che sono i costituenti dei nuclei atomici) gli antineutroni e gli antiprotoni. A differenza di tutte le altre particelle, è possibile che i neutrini siano le loro stesse antiparticelle. Un tale scenario è stato teorizzato per la prima volta dal fisico Ettore Majorana nel 1937 e le particelle che mostrano questa proprietà sono conosciute come fermioni di Majorana.

Se i neutrini fossero davvero fermioni di Majorana potremmo forse rispondere a una domanda che è alla base della nostra stessa esistenza: perché c’è così tanta più materia che antimateria nell’universo?

Un dispositivo raro per decadimenti rari

Determinare se i neutrini siano le loro stesse antiparticelle è difficile, proprio perché essi non interagiscono molto spesso. Il miglior strumento dei fisici per cercare i neutrini di Majorana è un ipotetico tipo di decadimento naturale radioattivo chiamato decadimento doppio beta senza neutrini. Il decadimento beta è una forma abbastanza comune di decadimento in alcuni atomi, che trasforma un neutrone di un nucleo atomico in un protone, mutando l’elemento chimico dell’atomo ed emettendo un elettrone e un antineutrino come conseguenza del processo. Il doppio decadimento beta è più raro: invece di un solo neutrone, due di essi si trasformano in due protoni allo stesso tempo, emettendo due elettroni e due antineutrini. Ma se il neutrino è un fermione di Majorana, allora teoricamente un singolo neutrino “virtuale”, che funge da antiparticella di sé stesso, potrebbe prendere il posto di entrambi gli antineutrini e solo i due elettroni sarebbero emessi dal nucleo atomico, da qui il nome del processo. Il decadimento doppio beta senza neutrini è stato teorizzato per decenni, ma non è mai stato osservato.

L’esperimento CUORE è impegnato a rivelare negli atomi di tellurio un decadimento doppio beta senza neutrini. L’esperimento utilizza quasi mille cristalli di ossido di tellurio purissimo, del peso complessivo di oltre 700 kg. Questa grande quantità di tellurio è necessaria perché, in media, ci vuole più di un miliardo di volte l’età dell’Universo perché un singolo atomo instabile di tellurio subisca un normale doppio decadimento beta. Ma ci sono milioni di miliardi di miliardi di atomi di tellurio in ciascuno dei cristalli utilizzati da CUORE, il che significa che il doppio decadimento beta standard (con emissione di due neutrini) avviene abbastanza regolarmente nel rivelatore, circa alcune volte al giorno in ciascun cristallo. Il doppio decadimento beta senza neutrini, ammesso che si verifichi, è estremamente più raro, e quindi la Collaborazione di CUORE deve impegnarsi per rimuovere quante più fonti di interferenza possibile che potrebbero nascondere l’evento cercato. Per schermare il rivelatore dai raggi cosmici, l’intero sistema si trova nelle sale sperimentali sotterranee dei Laboratori del Gran Sasso, dove i 1400 metri di roccia sovrastanti proteggono gli esperimenti dai raggi cosmici che piovono incessantemente sulla Terra. Una ulteriore schermatura è fornita da diverse tonnellate di piombo. Il piombo appena prodotto è leggermente radioattivo a causa della contaminazione naturale da uranio e altri elementi. Questo livello di radioattività è assolutamente trascurabile per qualsiasi tipo di utilizzo del piombo, eccetto per un rivelatore così sensibile come CUORE. Poiché la radioattività diminuisce nel tempo, il piombo utilizzato per circondare i rivelatori di CUORE è principalmente piombo recuperato da un’antica nave romana affondata quasi 2000 anni fa al largo delle coste della Sardegna.

CUORE è finanziato negli Stati Uniti dal Department of Energy (DoE) e dalla National Science Foundation (NSF) e in Italia dall’INFN, l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. La Collaborazione CUORE include in Italia i Laboratori Nazionali del Gran Sasso, i Laboratori Nazionali di Frascati e i Laboratori Nazionali di Legnaro dell’INFN e le Sezioni INFN e Università di Bologna, Università di Genova, Università di Milano Bicocca, Sapienza Università di Roma e il Gran Sasso Science Institute; negli Stati Uniti: California Polytechnic State University, San Luis Obispo; Lawrence Berkeley National Laboratory; Johns Hopkins University; Lawrence Livermore National Laboratory; Massachusetts Institute of Technology; University of California, Berkeley; University of California, Los Angeles; University of South Carolina; Virginia Polytechnic Institute and State University; Yale University; in Francia: Saclay Nuclear Research Center (CEA) e Irène Joliot-Curie Laboratory (CNRS/IN2P3, Paris Saclay University); in Cina: Fudan University e Shanghai Jiao Tong University.

Testo e immagini dall’Ufficio Stampa INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare

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Medicina

Ricerca medica, nuovi risultati in Epatologia con l’intelligenza artificiale

By ScientifiCult 16 Marzo 2022

Ricerca medica, nuovi risultati in Epatologia con l’intelligenza artificiale

Grazie ad uno studio sui dati clinici di 12mila pazienti di tutto il mondo identificati quattro sottogruppi di Colangite Biliare Primitiva, classificati in ordine di gravità crescente.

Colangite Biliare Primitiva epatologia intelligenza artificiale — Foto di Gerd Altmann

Milano, 16 marzo 2022 – L’intelligenza artificiale al servizio della ricerca medica in Epatologia. Una ricerca condotta dal Centro delle Malattie Autoimmuni del Fegato dell’Università di Milano-Bicocca presso l’Ospedale San Gerardo di Monza, e dal team di Data Science di Rulex a Genova, ha permesso di individuare quattro nuovi sottotipi di Colangite Biliare Primitiva (CBP) basandosi sui dati clinici di più di 12mila soggetti provenienti da tutto il mondo. Il nuovo algoritmo si unisce agli esistenti score prognostici e consente di migliorare la valutazione prognostica dei pazienti già al momento della diagnosi.

«Per noi pazienti questo studio è molto importante considerato il grande numero di pazienti italiani inclusi e le potenzialità di innovazione portate dall’intelligenza artificiale – commenta Davide Salvioni, presidente di AMAF Onlus, l’associazione italiana di pazienti dedicata alle malattie autoimmuni del fegato –. Una migliore conoscenza di queste patologie avrà sicuramente delle ricadute positive sulla capacità dei medici di gestirle in modo più efficace».

La CBP è una malattia del fegato che, benché rara, in Italia colpisce più di 10.000 persone, soprattutto donne oltre i 40 anni di età. Nell’ultimo decennio vi è stato un progressivo miglioramento della stratificazione prognostica dei pazienti con CBP, grazie anche allo sviluppo di score e calcolatori.

Di recente l’intelligenza artificiale e il machine learning sono stati applicati con beneficio nello studio di malattie comuni, dalle infezioni alle malattie cardiovascolari, dal tumore alla mammella a quello del colon-retto. Nel contesto delle malattie rare, e della CBP nello specifico, mancavano tuttavia evidenze sperimentali in relazione a queste nuove tecnologie e alle loro applicazioni.

Il team del Centro Malattie Autoimmuni del Fegato di Monza guidato dal professor Pietro Invernizzi, ha utilizzato Rulex, uno strumento innovativo di analisi dati che impiega un sofisticato algoritmo di intelligenza artificiale sviluppato dal team di ricerca e sviluppo di Rulex, coordinato dall’amministratore delegato Marco Muselli, e basato su un modello teorico messo a punto all’interno dell’Istituto di Elettronica, di Ingegneria dell’Informazione e delle Telecomunicazioni del CNR di Genova.

Lo studio, pubblicato sulla rivista Liver International, ha raccolto la più grande coorte mai esplorata di pazienti con CBP a livello internazionale, includendo pazienti dall’Europa, dal Giappone e dal Nord America (DOI: 10.1111/liv.15141). L’obiettivo del lavoro è stato quello di sfruttare questa enorme mole di dati al fine di migliorare la stratificazione del rischio in questa patologia rara. Sono stati identificati quattro sottogruppi di malattia, in ordine di gravità clinica crescente, basandosi solamente su tre valori di laboratorio: albumina, bilirubina e fosfatasi alcalina.

«Il team di Rulex guidato da Damiano Verda ha raggruppato i pazienti affetti con CBP in modo completamente nuovo e ha creato delle regole molto facili da applicare in clinica per classificare i nuovi pazienti già alla diagnosi», spiega il dottor Alessio Gerussi, primo nome dello studio e ricercatore presso il Centro Malattie Autoimmuni del Fegato di Monza.

«Il nostro lavoro non finisce qui: gli studi futuri saranno mirati alla integrazione dei dati clinici con i dati provenienti dal sequenziamento genetico, dalle tecniche di imaging radiologiche e dalle scansioni digitali dei vetrini dei campioni istologici – sottolinea Gerussi –. Lo scopo finale è descrivere la eterogeneità della malattia in modo più raffinato di quanto fatto fino ad ora per offrire cure personalizzate ai pazienti, scopo ultimo della Medicina di Precisione».

Testo dall’Ufficio Stampa Università di Milano-Bicocca

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Biologia

Ritrovato a Roma il fossile del primo lupo d’Europa

By ScientifiCult 25 Febbraio 2022

Ritrovato a Roma il fossile del primo lupo d’Europa

L’enigmatico fossile ritrovato nei pressi di Ponte Galeria (Roma) è stato analizzato da un gruppo di paleontologi e geologi del Dipartimento di Scienze della Terra della Sapienza Università di Roma e dell’Università Statale di Milano. La ricostruzione 3D dei resti ha permesso di identificare il fossile come il più antico esemplare adulto di lupo (Canis lupus) in Europa, databile a circa 400.000 anni fa. I risultati dello studio, che gettano nuova luce sulle dinamiche di diffusione del lupo nel nostro continente, sono stati pubblicati sulla rivista Scientific Reports.

Il lupo è una delle specie più emblematiche della biodiversità europea, animale simbolo delle foreste del nostro continente, così radicato nel nostro immaginario da entrare a far parte della cultura, del folklore e della tradizione di tutti i popoli europei. Sebbene l’uomo conviva con il lupo da migliaia di anni, la storia evolutiva di questo predatore iconico è ancora fonte di dibattito nella comunità scientifica, con punti interrogativi sul momento in cui questo animale si è diffuso nel nostro continente.

Un gruppo di paleontologi e geologi del Dipartimento di Scienze della Terra della Sapienza Università di Roma e del Dipartimento di Scienze della Terra “Ardito Desio” dell’Università Statale di Milano, ha esaminato un enigmatico cranio fossile di canide di grandi dimensioni sono stati ritrovati nei pressi di Roma, più precisamente a Ponte Galeria. La scansione 3D dei resti frammentari ha permesso di identificare il cranio fossile come il più antico esemplare adulto di lupo (Canis lupus), risalente a circa 400.000 anni fa (Pleistocene Medio). I risultati dello studio sono stati pubblicati su Scientific Reports, rivista scientifica internazionale del gruppo Nature.

“In particolare i frammenti fossili sono stati scansionati tramite TAC e poi uniti digitalmente per ricreare l’assetto originale del cranio, il quale è stato poi analizzato, misurato e comparato con altre scansioni di canidi moderni come lo sciacallo, o il lupo appenninico che popola attualmente la penisola italiana”, spiega Dawid A. Iurino, primo autore dello studio.

Poiché l’area di Ponte Galeria è ricca di giacimenti di diverse datazioni, il gruppo di ricerca ha analizzato il sedimento vulcanico che ricopriva e riempiva i frammenti fossili per stabilire l’età precisa del reperto.

“Prima di questa ricerca i resti fossili più antichi di lupo erano quelli datati intorno ai 300.000 anni ritrovati in Francia (Lunel-Viel) e in Italia (Polledrara di Cecanibbio, di cui però manca una descrizione formale del reperto) – commenta Raffaele Sardella, coordinatore dello studio. “Questo nuovo studio ha permesso quindi di individuare nel lupo di Ponte Galeria il resto fossile di questa specie più antico rinvenuta fino ad ora in Europa”.

Le nuove analisi hanno dimostrato come la dispersione del lupo sia avvenuta durante il “Mid-Brunhes Event”, una fase del Pleistocene caratterizzata dall’aumento dell’ampiezza dei cicli/interglaciali, che diventano più lunghi e più intensi. Questo cambiamento climatico ebbe una forte ripercussione sugli ecosistemi terrestri favorendo probabilmente la diffusione di nuove specie in Europa tra cui il lupo.

Riferimenti:

A Middle Pleistocene wolf from central Italy provides insights on the first occurrence of Canis lupus in Europe – Dawid A. Iurino, Beniamino Mecozzi, Alessio Iannucci, Alfio Moscarella, Flavia Strani, Fabio Bona, Mario Gaeta & Raffaele Sardella – Scientific Reports https://doi.org/10.1038/s41598-022-06812-5

Testo e immagini dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma

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Biologia

Il cane può provare dolore per la morte di un altro cane

By ScientifiCult 25 Febbraio 2022

Il cane può provare dolore per la morte di un altro cane

La ricerca, coordinata dall’Università degli Studi di Milano e condotta con Università degli Studi di Padova, suggerisce che i cani soffrano per la perdita di un altro cane che vive nella stessa famiglia. Lo studio, condotto su oltre quattrocento proprietari di cani, è stato pubblicato su Scientific Reports.( https://www.nature.com/articles/s41598-022-05669-y).

cane dolore morte — Il cane può provare dolore per la morte di un altro cane

Un cane può provare dolore per la morte di un altro cane che vive nella stessa famiglia dimostrando comportamenti negativi, ricerca di attenzioni e apatia: questo suggeriscono i cambiamenti del comportamento e delle emozioni riportati da 426 proprietari di cani italiani coinvolti in uno studio dell’Università degli Studi di Milano condotto con l’Università di Padova e pubblicato su Scientific Reports (https://www.nature.com/articles/s41598-022-05669-y).

Sebbene siano stati segnalati comportamenti di lutto in alcune specie animali, inclusi gli uccelli e gli elefanti, non è ancora chiaro se i cani domestici soffrano per la morte di un conspecifico. Il gruppo di studio coordinato da Federica Pirrone, ricercatrice di Etologia Veterinaria dell’Università degli Studi di Milano, ha intervistato oltre quattrocento persone a cui era morto un cane, mentre in casa ve n’era almeno un altro. L’86% ha osservato cambiamenti negativi nel comportamento del cane sopravvissuto dopo la morte dell’altro cane, ma solo quando i due cani erano legati da una relazione particolarmente amichevole o addirittura genitore-figlio. Questi animali erano più alla ricerca di attenzioni, mangiavano e giocavano meno ed erano, in generale, meno attivi del solito.

“Da un punto di vista ecologico, sia i legami di affiliazione che quelli parentali sono componenti importanti della naturale organizzazione sociale dei cani liberi e questo vale anche per i cani di casa”, spiega Federica Pirrone. “Gli animali sociali come i cani domestici hanno una forte tendenza a cooperare e sincronizzare i loro comportamenti per mantenere la coesione e poter beneficiare dei vantaggi derivanti dal vivere insieme. Questo coordinamento può essere interrotto quando muore un membro del gruppo. Dunque, l’interruzione di una routine sociale che, in virtù della forte affiliazione, si era creata tra le coppie di cani del nostro studio, quando entrambi gli animali erano in vita, potrebbe spiegare i cambiamenti osservati in quello sopravvissuto dopo l’evento fatale”.

Ines Testoni

Come sottolinea Ines Testoni, direttrice del Master Death Studies & The End of Life dell’Università di Padova, “Siamo abituati a pensare che gli animali non abbiano una coscienza e non provino sentimenti, quindi non possano né mentalizzare la morte né provare dolore per la perdita. Le nostre ricerche hanno già mostrato come tra caregiver e animale da compagnia si instauri un legame di attaccamento e che questo può influenzare il comportamento del cane che sopravvive alla perdita del conspecifico.

È importante sottolineare che il nostro studio, per la prima volta nel panorama scientifico, indaga contemporaneamente i comportamenti assimilabili al lutto nel cane e il lutto dei proprietari. Sorprendentemente, abbiamo notato che i diversi modi di relazionarsi agli animali e di rappresentarsi la loro vita/morte da parte del proprietario non sono apparsi correlati alle variazioni del comportamento dei cani dopo la morte del conspecifico. Questo è importante perché indica che il proprietario, nel descrivere queste variazioni, non stava semplicemente proiettando il proprio dolore sul suo cane, ed è quindi più probabile che le modifiche riportate siano reali”.

I cani sopravvissuti sono apparsi più impauriti dopo la morte del conspecifico, e su questo cambiamento emotivo potrebbe invece aver pesato lo stato emotivo del proprietario. Il livello di paura era infatti maggiore nei cani sopravvissuti i cui proprietari mostravano segni più evidenti di sofferenza, rabbia e trauma psicologico in seguito alla morte del proprio pet.

Ulteriori studi, già in corso presso il gruppo di ricerca, dimostreranno se attraverso queste reazioni i cani stanno davvero rispondendo alla morte di un compagno della propria specie, o se esse siano solo scatenate dalla perdita, ossia dalla semplice separazione da quest’ultimo.

“È un obiettivo che ci siamo riproposti di raggiungere in fretta” – conclude Pirrone. “Oggi come oggi milioni di famiglie nel mondo vivono con più di un cane. Conoscere le reazioni comportamentali e le emozioni suscitate dalla morte di un consimile è quindi fondamentale perché ci permetterà di riconoscere i bisogni emotivi di tantissimi animali, che sono effettivamente a rischio di soffrire per la perdita di un compagno canino”.

Testo e foto dall’Ufficio Stampa Università degli Studi di Padova

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Biologia

Sulle tracce della foca monaca: mappare il suo ritorno col DNA ambientale

By ScientifiCult 22 Febbraio 2022

Mediterraneo, Milano-Bicocca sulle tracce della foca monaca: mappare il suo ritorno grazie al DNA ambientale

Attraverso il prelievo e il rilevamento di campioni molecolari dal mare, i ricercatori dell’ateneo milanese rilevano il passaggio del pinnipede lungo le coste italiane e in alto mare. Il metodo, descritto in un articolo appena pubblicato su “Biodiversity and Conservation”, favorirà il monitoraggio e la salvaguardia della specie.

foca monaca DNA — Foca adulta nuota in superficie. È molto raro osservare una foca monaca perché questi animali trascorrono gran parte del tempo in immersione. In alcune specie affini alla foca monaca è stato calcolato che circa l’80% tempo è trascorso in immersione. Infatti in apnea le foche mangiano, si accoppiano e dormono profondamente. Foto: E. Coppola/GFM

Milano, 22 febbraio 2022 – Da decenni la foca monaca, tra i pinnipedi più rari al mondo e l’unico presente nel Mar Mediterraneo, era considerata estinta nelle acque dei mari italiani, fino ai recenti avvistamenti nel Mar Tirreno e Ionio, che hanno fatto ipotizzare un suo ritorno. Per mapparne la presenza, i ricercatori dell’Università di Milano-Bicocca hanno realizzato un metodo di rilevazione innovativo e non invasivo, basato sul recupero e analisi del DNA ambientale (eDNA) dai campioni di acqua prelevati nel Mare Nostrum. I primi test e i risultati delle azioni di monitoraggio hanno dato riscontro positivo, anticipando alcune delle recenti segnalazioni del mammifero marino al largo delle coste toscane e siciliane, in tratti di mare poco frequentati.

Il metodo è stato descritto in un articolo dal titolo “A species-specific qPCR assay provides novel insight into range expansion of the Mediterranean monk seal (Monachus monachus) by means of eDNA analysis”, appena pubblicato dalla rivista scientifica “Biodiversity and Conservation” (DOI: https://doi.org/10.1007/s10531-022-02382-0). Prima autrice Elena Valsecchi, ecologa molecolare del dipartimento di Scienze dell’ambiente e della terra dell’Università di Milano-Bicocca e docente di Marine Vertebrate Zoology.

Alla base del metodo, un assunto: ogni organismo vivente lascia una traccia del proprio passaggio e questa viene rivelata dal suo DNA rimasto nell’ambiente. Per esempio per la foca monaca, dal DNA che resta nella massa d’acqua in cui si muove. Elena Valsecchi coordina il gruppo di DNA ambientale marino (Marine eDna Group) dell’ateneo milanese, che da due anni ha promosso il progetto “MeD for Med – Marine environmental DNA for the Mediterranean”, sistema di monitoraggio della biodiversità marina basato proprio sull’analisi del DNA ambientale contenuto in campioni d’acqua raccolti da traghetti lungo le rotte commerciali. Un progetto nato grazie al cofinanziamento del programma Bicocca Università del Crowdfunding dell’Università di Milano-Bicocca e descritto in un articolo pubblicato lo scorso agosto su “Frontiers in Marine Science” (DOI: https://doi.org/10.3389/fmars.2021.704786).

Per mettere a punto una strategia molecolare in grado di intercettare, dall’analisi di semplici campioni d’acqua marina, la presenza della foca monaca, una volta diffusa in tutto il bacino centro-orientale del Mediterraneo ma oggi concentrata principalmente nel Mar Egeo, Elena Valsecchi ha identificato regioni “informative” del DNA mitocondriale del pinnipede, ovvero sequenze target che si trovano solo in questa specie. I ricercatori hanno così potuto sviluppare sonde specifiche per poter “pescare” all’interno di un miscuglio di milioni di molecole di DNA provenienti dagli animali più disparati – come quello presente all’interno di un campione di DNA ambientale prelevato dal mare – il DNA della foca monaca: una sorta di “calamita molecolare”.

Foche. La presenza delle foche viene immortalata dal sistema automatizzato di monitoraggio fotografico che scatta una foto ogni ora in punti frequentati dalle foto. Questa foto è stata scattata alla stessa data ed ora in cui un campione è stato prelevato in mare, a 70 metri dalla battigia

In collaborazione con Antonia Bruno, microbiologa del dipartimento di Biotecnologie e bioscienze, si è passati allo screening di “veri” campioni ambientali. Le sonde molecolari sono quindi state testate sul campo, attraverso il confronto con un ampio spettro di campioni, alcuni dei quali (campioni positivi) contenenti il DNA della foca monaca, come quelli prelevati nelle acque dell’Oceano Atlantico intorno dell’arcipelago portoghese di Madera, dove si trova una piccola popolazione stanziale di una trentina di esemplari di foca monaca, grazie alla collaborazione dell’Instituto das Florestas e Conservação da Natureza di Madera.

Campionamento. Mauricio Pereira, ranger del Instituto das Florestas e Conservação da Natureza di Madera, raccoglie un campione d’acqua in prossimità della Isola Grande Deserta (Madera) dove le foche monache hanno trovato riparo per dare alla luce i piccoli

I test hanno dimostrato l’efficienza delle sonde nell’intercettare la presenza del mammifero marino e hanno convinto i ricercatori a sperimentarle in campioni di DNA ambientale raccolti nel Mediterraneo, nell’ambito di altri progetti di ricerca portati avanti dal Marine eDna Group. Questi i risultati:

«Abbiamo rilevato la presenza della specie – afferma Elena Valsecchi – in circa il 50 per cento dei campioni prelevati al largo dell’isola di Lampedusa nell’estate 2020 e in alcuni campioni prelevati tra il 2018 e il 2019 da traghetto al largo dell’arcipelago Toscano nell’ambito del progetto Med for Med, lungo la rotta Livorno-Golfo Aranci (Corsica Sardinia Ferries)».

L’efficacia del test ha avuto una conferma nella realtà. «L’analisi di circa 50 campioni di acqua prelevati nei mari italiani sia sotto costa che in alto mare – prosegue l’ecologa molecolare – ha anticipato alcune delle più importanti segnalazioni e avvistamenti di foca monaca avvenute di recente in Toscana e in Sicilia e ne hanno svelato la presenza in tratti di Mediterraneo finora inesplorati».

da sinistra, Emanuele Coppola e Andrea Parmegiani, laureato all_Università di Milano-Bicocca (corso di laurea magistrale in Marine Sciences), in un campionamento. Foto: E. Coppola/GFM

Le applicazioni di questo sistema di rilevazione molecolare sono molteplici.

«Si potranno monitorare aree dove è già nota la presenza della foca monaca – osserva Emanuele Coppola, documentarista che si è occupato di foca monaca per decenni, nonché presidente del Gruppo Foca Monaca APS e coautore nella pubblicazione – al fine di stimare il passaggio stagionale dei pinnipedi e il grado di fedeltà al sito, anche durante le stagioni invernali o in orari notturni, e tenere sotto osservazione, in modo assolutamente non invasivo, siti costieri che, per conformazione fisica, costituiscono i potenziali habitat di elezione per la foca monaca, quali grotte riparate dalla forza del mare e con spiagge interne ideali per il parto».

Ciò favorirà lo studio e la ricerca sulla specie, la conservazione dei siti e la tutela della foca monaca.

da sinistra, Emanuele Coppola, Elena Valsecchi, Antonia Bruno. Foto scattata alla mostra IllusiOcean ospitata all_Università di Milano-Bicocca. Foto: E. Coppola/GFM

In questo senso, Università di Milano-Bicocca, Gruppo Foca Monaca APS e numerosi altri partner sono ora impegnati nell’iniziativa “Spot the Monk”, un ambizioso piano di campionamento del Mediterraneo che vede coinvolti anche diversi programmi di citizen science, con diversi equipaggi e imbarcazioni coinvolti nella raccolta dei campioni.

da sinistra, Emanuele Coppola ed Elena Valsecchi. Foto scattata alla mostra IllusiOcean ospitata all_Università di Milano-Bicocca. Foto: E. Coppola/GFM

Testo e foto dall’Ufficio Stampa Università di Milano-Bicocca

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Economia

NanoCosPha, innovazione e sostenibilità al servizio dell’industria cosmetica e farmaceutica

By ScientifiCult 14 Febbraio 2022

NanoCosPha, innovazione e sostenibilità al servizio dell’industria cosmetica e farmaceutica

Da un’intesa tra l’Università di Milano-Bicocca e Regione Lombardia nasce la piattaforma tecnologica dedicata allo sviluppo di prodotti per il benessere e la cura della persona. Quattro milioni di euro il valore complessivo del progetto.

Milano, 14 febbraio 2022 – Sviluppare prodotti per la medicina di precisione e personalizzata, trattamenti anti-age, antiossidanti e antinfiammatori, innovativi e a basso impatto ambientale. Con questo obiettivo nasce NanoCosPha, il progetto coordinato dall’Università di Milano-Bicocca e cofinanziato da Regione Lombardia per la creazione di una filiera tecnologica a supporto delle aziende cosmetiche e farmaceutiche.

Milano – NanoCosPha. Intervento della rettrice Giovanna Iannantuoni

L’iniziativa è stata annunciata questa mattina nel corso dell’evento che si è tenuto a Palazzo Lombardia alla presenza della rettrice di Milano-Bicocca, Giovanna Iannantuoni, dell’assessore per l’Istruzione, università, ricerca, innovazione e semplificazione di Regione Lombardia, Fabrizio Sala e di esponenti dei settori farmaceutico, cosmetico, scientifico e accademico.

“Le Università sono un partner fondamentale per lo sviluppo economico di Regione Lombardia – ha dichiarato l’assessore regionale Fabrizio Sala – Con accordi come questo vogliamo supportare gli atenei e legare sempre più il mondo universitario con quello produttivo. In questo caso abbiamo supportato Università Bicocca con 2 milioni di euro per la realizzazione di una infrastruttura importante, favorendo di fatto un’attività di ricerca sempre più importante anche per studenti e professori” ha concluso Sala.

Il progetto, coordinato dal prorettore alla Ricerca di Milano-Bicocca, Guido Cavaletti, coinvolge i dipartimenti di Biotecnologie e bioscienze e Medicina e chirurgia dell’Ateneo Milanese e si occuperà dei vari stadi di sviluppo di nano-bioformulati, nanofarmaci e prodotti cosmetici di nuova generazione.

«Con questo progetto intendiamo affrontare in modo olistico il tema del benessere promuovendo l’innovazione e il trasferimento tecnologico – afferma Guido Cavaletti, prorettore alla ricerca di Milano-Bicocca – ma anche la ricerca di base e l’alta formazione dei giovani e manager d’azienda attraverso dottorati industriali, stage e scambi bilaterali tra l’università e l’azienda».

NanoCosPha potrà contare su una piattaforma tecnologica costituita da sei laboratori innovativi e altamente specializzati per un valore complessivo di oltre 4 milioni di euro, finanziato per metà da Regione Lombardia.

La ricerca si concentrerà sulla creazione di nuove molecole attive, in grado di sfruttare i vantaggi della dimensione nano. Utilizzando le nanoparticelle come vettori è possibile trasportare molecole e principi attivi proprio là dove servono, in modo preciso e veloce, favorendone l’assorbimento e scongiurando la comparsa di effetti avversi. In campo cosmetico, dunque, sarà possibile osservare il beneficio locale, evitando effetti inattesi; nel caso dei farmaci, vi sarà una minore degradazione a livello dello stomaco a seguito della somministrazione orale.

NanoCosPha lavorerà allo sviluppo di nuovi processi a basso impatto ambientale. Uno degli obiettivi principali sarà la sostituzione di microplastiche con molecole di origine naturale compatibili sia per l’uomo, sia per la natura che lo circonda. Ma non solo. L’automazione dei processi e l’utilizzo di sistemi di machine learning nella preparazione e nella validazione dei preparati consentirà di ottimizzare la resa e di ridurre gli scarti.

Lo sviluppo di prodotti green ben si coniuga con la ricerca di prodotti sostenibili anche per l’equilibrio della pelle. Per questo un passo fondamentale sarà l’analisi del loro effetto sul microbioma – l’insieme dei microrganismi che interagiscono con la nostra pelle – anche attraverso lo sviluppo di disegni sperimentali specifici basati sull’analisi bioinformatica e su approcci di intelligenza artificiale.

Nei laboratori di NanoCosPha, inoltre, verranno effettuati test analitici su prodotti cosmetici finiti come anti-aging e anticellulite grazie al lavoro in sinergia con l’industria cosmetica, con la finalità di migliorare la comunicazione al consumatore.

La possibilità di customizzare prodotti e procedure preparative all’interno della filiera dei processi automatizzati aprirà la strada alla cosmetica e alla medicina personalizzata e all’applicazione dei derivati al trattamento delle malattie rare.

Testo e foto dall’Ufficio Stampa Università di Milano-Bicocca

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Astronomia

Una rete di pulsar per “ascoltare” il brusio cosmico di fondo delle onde gravitazionali

By ScientifiCult 12 Gennaio 2022

Una rete di pulsar per “ascoltare” il brusio cosmico di fondo delle onde gravitazionali

Pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society uno studio internazionale che ha visto coinvolti i ricercatori dell’Università di Milano-Bicocca e di INAF-Cagliari

pulsar delle Vele stelle a neutroni onde gravitazionali bassissima frequenza — Una rete di pulsar per “ascoltare” il brusio cosmico di fondo delle onde gravitazionali. Nella foto, la Pulsar delle Vele. Foto NASA/CXC/PSU/G.Pavlov et al., in pubblico dominio

Milano, 12 gennaio 2021 – I ricercatori del progetto International Pulsar Timing Array (IPTA), avvalendosi dei lavori e delle competenze di diverse collaborazioni di astrofisici di tutto il mondo – inclusi membri dell’Università di Milano-Bicocca e dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) – hanno recentemente completato l’analisi del più completo archivio oggi disponibile di dati sui tempi di arrivo degli impulsi di 65 pulsar, ciò che resta di stelle di grande massa esplose come supernove. Questa accurata indagine sperimentale rafforza le indicazioni teoriche che suggerirebbero la presenza di un vero e proprio “brusio” cosmico, prodotto da onde gravitazionali di frequenze ultra basse (da miliardesimi a milionesimi di Hertz) emesse da una moltitudine di coppie di buchi neri super-massicci.

Le pulsar studiate dal team sono dette “al millisecondo” perché ruotano attorno al proprio asse centinaia di volte al secondo, emettendo stretti fasci di onde radio che ci appaiono come impulsi a causa del loro moto di rotazione. I tempi di arrivo di questi impulsi sono stati poi combinati in un unico insieme di dati, unendo le osservazioni indipendenti di tre collaborazioni internazionali: l’European Pulsar Timing Array (EPTA, a cui appartengono i ricercatori dell’INAF e dell’Università di Milano-Bicocca coinvolti nel progetto), il North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav), e il Parkes Pulsar Timing Array in Australia (PPTA). Queste tre collaborazioni sono anche le fondatrici dell’IPTA.

L’indagine del team di IPTA su questi dati combinati ha messo in luce la presenza di un segnale a bassissima frequenza. «È un segnale molto emozionante! Anche se non abbiamo ancora prove definitive, potrebbe essere il primo passo verso la rivelazione del fondo cosmico di onde gravitazionali», dice Siyuan Chen, membro delle collaborazioni EPTA e NANOGrav, e il coordinatore per IPTA della pubblicazione dell’indagine in un articolo sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (“The International Pulsar Timing Array second data release: Search for an isotropic Gravitational Wave Background” – DOI: 10.1093/mnras/stab3418).

Boris Goncharov del PPTA è comunque ancora cauto sulle possibili interpretazioni di tali segnali: «Stiamo anche esaminando a cos’altro potrebbe essere associato questo segnale. Per esempio, potrebbe magari derivare da un rumore presente nei dati delle singole pulsar che potrebbe essere stato modellato in modo improprio nelle nostre analisi».

Spiega Delphine Perrodin, dell’INAF di Cagliari, coautrice del lavoro: «Questo risultato conferma e rafforza notevolemente il graduale emergere di segnali simili che sono stati trovati negli ultimi anni nei singoli insiemi di dati, indipendentemente dalle varie collaborazioni partecipanti a IPTA. In particolare, nel quadro dell’esperimento EPTA, siamo abituati da oltre due decenni a combinare i dati provenienti da cinque diversi radiotelescopi europei, fra cui il Sardinia Radio Telescope (SRT, localizzato in Sardegna), e spesso ad osservare simultaneamente la stessa pulsar. Questa esperienza è stata molto utile nella creazione dell’attuale versione dei dati. Inoltre, all’interno di EPTA è stata sviluppata buona parte della metodologia utilizzata per capire le caratteristiche del possibile segnale nel corso dei molti anni di monitoraggio».

Sulla possibile origine del segnale lavora un altro coautore della pubblicazione, Alberto Sesana, che studia queste tematiche col suo team presso l’Università di Milano Bicocca: «Le caratteristiche di questo segnale comune tra le pulsar sono in ottimo accordo con quelle attese per il fondo cosmico di onde gravitazionali, frutto della sovrapposizione di molteplici segnali di onde gravitazionali emessi da una popolazione di buchi neri binari super-massicci. Si tratta di coppie di buchi neri di grande massa che orbitano spiraleggiando l’uno intorno all’altro, con ciò liberando grandi quantità di energia sotto forma di onde gravitazionali».

La sovrapposizione di tutte queste onde, di frequenze leggermente diverse fra loro e provenienti da tutte le direzioni del cosmo, può essere immaginato come un brusio indistinto (in quel caso prodotto da onde sonore) che potremmo ascoltare all’interno di una sala affollata.

Il prossimo passo per il team di IPTA sarà la misura della cosiddetta “correlazione spaziale” tra le pulsar. Spiega Andrea Possenti, dell’INAF di Cagliari, e coautore del lavoro: «La correlazione del segnale tra le coppie di pulsar è la chiave per chiarire la fonte del segnale. Perché si tratti del fondo di onde gravitazionali, ogni coppia di pulsar deve comportarsi in un modo molto specifico, a seconda della loro separazione angolare nel cielo. Al momento non si può concludere nulla al proposito: abbiamo infatti bisogno di un segnale più forte per misurare questa correlazione».

Gli fa eco Bhal Chandra Joshi, membro dell’InPTA (il consorzio sperimentale con base in India, da poco entrato a sua volta nel IPTA): «Il primo indizio è un segnale come quello ora veduto nei dati dell’IPTA. Poi, con più dati, speriamo che il segnale inizierà a mostrare le attese correlazioni spaziali: a quel punto sapremo che si tratta davvero del fondo cosmico di onde gravitazionali».

Il lavoro già ferve all’interno di IPTA per aggiungere nuove osservazioni, sempre più precise, alla combinazione di dati esistenti. Conclude Delphine Perrodin: «Questo è un vero lavoro di squadra internazionale, all’interno del quale il contributo italiano, fra INAF e Università di Milano Bicocca, diviene sempre più importante, con le osservazioni presso SRT, la combinazione con i dati degli altri radio telescopi, la loro analisi ed interpretazione astrofisica. Non si può che essere ottimisti circa le capacità di arrivare presto ad una scoperta che sarebbe epocale».

Testo dall’Ufficio Stampa Università di Milano-Bicocca sulla rete di pulsar per “ascoltare” il brusio cosmico di fondo delle onde gravitazionali.

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https://www.scientificult.it/2021/10/27/european-pulsar-timing-array-osservazione-onde-gravitazionali-a-bassissima-frequenza/

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Medicina

Lesioni del legamento crociato anteriore, un algoritmo aiuta a decidere il trattamento terapeutico migliore nei pazienti più giovani

By ScientifiCult 30 Novembre 2021

Lesioni del legamento crociato anteriore, un algoritmo aiuta a decidere il trattamento terapeutico migliore nei pazienti più giovani

I risultati dello studio saranno presentati nel corso del terzo congresso del Transalpine Center of Pediatric Sports Medicine and Surgery in programma a Monza.

legamento crociato anteriore algoritmo trattamento ginocchio — Ginocchio destro. Immagine vettoriale di Mysid, derivata da [1], in pubblico dominio

Milano, 30 novembre 2021 – Un algoritmo aiuta gli specialisti ad individuare il trattamento migliore delle rotture del legamento crociato anteriore nei pazienti più giovani. Negli ultimi venti anni l’incidenza di queste lesioni è aumentata notevolmente nei bambini e nei ragazzini per via di un incremento della pratica sportiva. Nonostante i casi si ripropongano sempre più di frequente, non esiste un percorso terapeutico univoco. L’individuazione del trattamento ottimale tra le tante opzioni possibili è strettamente correlata a circostanze legate al paziente e al tipo di lesione. L’algoritmo messo a punto non esclude l’esperienza clinica, ma la valorizza dal momento che proprio su essa è basato.

I ricercatori dell’Università di Milano-Bicocca, dell’Ospedale San Gerardo di Monza, della Grenoble Alpes University e del Transalpine Center of Pediatric Sports Medicine and Surgery – in collaborazione con i colleghi di Tolosa (Francia), Rochester (USA) e Thunder Bay (Canada) – hanno effettuato una revisione di tutta la letteratura scientifica in materia e della casistica dei rispettivi centri. Un lavoro che ha portato alla elaborazione di un algoritmo di selezione del trattamento basato su tre condizioni: lo sviluppo scheletrico; la posizione, il tipo e la qualità della lesione; le aspettative di paziente e genitori riguardo le attività future. I risultati dello studio sono confluiti in un articolo (“Management of anterior cruciate ligament tears in Tanner stage 1 and 2 children: a narrative review and treatment algorithm guided by ACL tear location” – DOI: 10.23736/S0022-4707.21.12783-5) pubblicato su “The Journal of Sports Medicine and Physical Fitness”.

L’algoritmo elaborato dai ricercatori e i progressi nel trattamento delle rotture del legamento crociato anteriore nei pazienti giovanissimi saranno il tema del terzo congresso del Transalpine Center of Pediatric Sports Medicine and Surgery, in programma il 3 dicembre prossimo presso il centro congressi dell’Ospedale San Gerardo di Monza. Nelle quattro sessioni in cui si articola la giornata, gli specialisti affronteranno anche tematiche legate alla prevenzione e ai percorsi riabilitativi. Il Transalpine Center of Pediatric Sports Medicine and Surgery nasce dalla collaborazione tra l’Università di Milano-Bicocca e la Grenoble Alpes University con l’obiettivo di creare una sinergia per la presa in carico dei giovani sportivi, sopperendo in questo modo alla mancanza di un centro di riferimento altamente specializzato.

Nelle rotture del legamento crociato anteriore la decisione sul migliore trattamento terapeutico per lo specifico caso può essere presa, a volte, soltanto in sede di intervento operatorio. Proprio per questo un momento importante è il rapporto che gli specialisti instaurano con i genitori del paziente, affinché questi ultimi siano messi nelle condizioni di poter prestare il consenso informato per la tipologia di intervento che verrà scelta.

«Nei soggetti scheletricamente immaturi, che presentano un alto potenziale rigenerativo, per alcune lesioni del crociato è possibile un trattamento di tipo riparativo e non ricostruttivo» spiega Marco Turati, ricercatore del Dipartimento di Medicina e Chirurgia dell’Università di Milano-Bicocca, dirigente medico del reparto di Ortopedia dell’Ospedale San Gerardo di Monza e presidente del congresso del Transalpine Center of Pediatric Sports Medicine and Surgery.

Poi aggiunge: «Questo tipo di trattamento permette la preservazione del tessuto legamentoso nativo. In altri casi è invece raccomandata la ricostruzione del crociato poiché è stato evidenziato che rimandare il trattamento a quando il soggetto presenterà caratteristiche di maturità scheletrica lo espone ad un alto rischio di lesioni associate. L’algoritmo che abbiamo presentato evidenzia, infine, come il trattamento ottimale non comporti solamente scelte chirurgiche specifiche sul singolo paziente, ma anche adattati percorsi riabilitativi che permettano un recupero funzionale il più adeguato possibile».

Testo dall’Ufficio Stampa Università di Milano-Bicocca

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Sociologia

Lavoro e stili di vita, la società italiana nell’indagine “Italian Lives”

By ScientifiCult 3 Novembre 2021

Lavoro e stili di vita, la fotografia della società italiana nell’indagine “Italian Lives”

Arrivano i dati della ricerca condotta dall’Istituto IASSC del dipartimento di Sociologia dell’Università di Milano-Bicocca insieme a Ipsos e Istat. Al via la seconda sessione di interviste

Milano, 3 novembre 2021 – Più della metà degli italiani ha difficoltà ad arrivare alla fine del mese. Una famiglia su quattro non può permettersi una settimana di vacanza lontano da casa e una su tre dichiara di ricevere una retribuzione non adeguata ai propri sforzi e al proprio lavoro. E ancora: un italiano su tre non possiede pc né connessione Internet e il 60 per cento degli intervistati non svolge alcuna attività fisica durante la settimana.

Sono alcuni dei dati restituiti da “Ita.Li. – Italian Lives, Indagine sui corsi di vita in Italia”, l’indagine longitudinale quali-quantitativa condotta dall’istituto IASSC (Institute for Advanced Study of Social Change) del dipartimento di Sociologia e ricerca sociale dell’Università di Milano-Bicocca, insieme all’istituto di ricerca Ipsos, e finanziata dal Ministero dell’Università e ricerca mediante i fondi dei Dipartimenti di eccellenza. Una fotografia nitida della società italiana, realizzata tra giugno 2019 e dicembre 2020 attraverso questionari sottoposti a 8.778 soggetti, di età superiore ai 16 anni, appartenenti a 4.900 famiglie, selezionate in oltre 280 comuni italiani attraverso un sistema di campionamento probabilistico sviluppato con l’Istat.

L’obiettivo è la costruzione di una banca dati dinamica sul mutamento sociale intergenerazionale in Italia. L’indagine quantitativa si svilupperà nel tempo in più ondate (“wave”) di rilevazione, attraverso la raccolta di un ampio insieme di informazioni di tipo retrospettivo sui membri delle famiglie coinvolte. La prima wave si è svolta tra giugno 2019 e dicembre 2020 e la seconda è stata avviata a settembre.

Viene così ricostruito il corso di vita di tutti i partecipanti, in relazione alla mobilità geografica o residenziale, all’istruzione, alla carriera lavorativa, allo stato civile, alla composizione della famiglia, con informazioni sulle percezioni e le abitudini dei soggetti coinvolti rispetto a temi quali la salute, la qualità della vita, le risorse, i debiti e i sostegni familiari, l’accesso ad Internet e la partecipazione politica. Un anno fa i ricercatori di Milano-Bicocca avevano reso pubblico un primo focus riguardante un campione selezionato dei partecipanti per fare luce sull’“Italia ai tempi del Covid-19”. Ora vengono resi noti i risultati della prima wave.

Consumi

Il 59 per cento degli intervistati afferma di avere almeno una qualche difficoltà ad arrivare alla fine del mese. Solo l’1,7 per cento vi arriva con facilità. Se il 28 per cento delle famiglie, poco più di una su quattro, non potrebbe permettersi una settimana di vacanza all’anno lontano da casa, il 34 per cento – una su tre – non possiede un pc e il 33 per cento non ha una connessione Internet. Il 26 per cento delle famiglie ritiene che le spese per la casa siano un carico pesante e il 23 per cento dichiara che non sarebbe in grado di fronteggiare spese impreviste di un ammontare pari a circa 800 euro. Se il 14 per cento delle famiglie ha dovuto rinunciare a trattamenti dentistici per motivi economici, l’8 per cento non può permettersi di mangiare carne o pesce almeno una volta ogni due giorni.

Lavoro e reddito

Il reddito netto mensile familiare è di 2860 euro. Il 36 per cento degli intervistati dichiara di ricevere una retribuzione non adeguata ai propri sforzi e al proprio lavoro. Il 54 per cento degli intervistati ritiene che il proprio lavoro non dia buone prospettive di avanzamento di carriera e il 35 per cento ritiene di non ricevere il giusto riconoscimento per il lavoro svolto. Il 59 per cento ritiene di essere costantemente sotto pressione per il carico pesante di lavoro e il 40 per cento sostiene di avere pochissima libertà nel decidere come svolgere il proprio lavoro. In media il risparmio annuo delle famiglie è di circa 3900 euro e l’ammontare del debito delle famiglie è di 2700 euro.

Social network

Lo smartphone non manca tra le mura degli italiani, solo il 13 per cento degli intervistati dichiara di non possederne uno. ll social/app più in voga è WhatsApp, utilizzato dal 57 per cento degli intervistati. Al secondo posto figura Facebook, utilizzato dal 47 per cento. Seguono nell’ordine Instagram (26 per cento), Twitter (9 per cento), Telegram e LinkedIn (4 per cento). Solo lo 0,4 per cento degli intervistati ha un profilo TikTok. Tuttavia, il 32 per cento attualmente dichiara di non avere un profilo personale su social network o app.

Salute

Il 60 per cento degli intervistati non svolge mai attività fisica (intesa come sport, giardinaggio, ballo, escursioni o camminate veloci). Il 28 per cento circa, invece, svolge attività fisica almeno una volta a settimana. Il 13 per cento del campione dichiara di avere problemi di salute a lungo termine. Il 39 per cento degli intervistati ha sofferto di insonnia o ha avuto difficoltà ad addormentarsi.

Testo dall’Ufficio Stampa Università di Milano-Bicocca sull’indagine Italian Lives.

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Astronomia

Con l’European Pulsar Timing Array un altro passo verso l’osservazione di onde gravitazionali a bassissima frequenza

By ScientifiCult 27 Ottobre 2021

Con l’European Pulsar Timing Array un altro passo verso l’osservazione di onde gravitazionali a bassissima frequenza

Pubblicato su MNRAS lo studio che ha visto in prima linea i ricercatori dell’Università di Milano-Bicocca

Milano, 27 ottobre 2021 – L’European Pulsar Timing Array (EPTA) è una collaborazione scientifica che riunisce team di astronomi afferenti ai più grandi radiotelescopi Europei, e coordina gruppi di ricercatori specializzati nell’analisi dei dati e nella modellizzazione dei segnali di onde gravitazionali. Fra questi è presente il gruppo di astrofisica del Dipartimento di Fisica “Giuseppe Occhialini” dell’Università di Milano-Bicocca. L’EPTA ha recentemente pubblicato sulla storica rivista scientifica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society un’analisi dettagliata (“Common-red-signal analysis with 24-yr high-precision timing of theEuropean Pulsar Timing Array: Inferences in the stochasticgravitational-wave background search“; DOI: 10.1093/mnras/stab2833) di un segnale compatibile con il tanto ricercato fondo di onde gravitazionali proveniente da una popolazione cosmica di binarie di buchi neri supermassicci.

Sebbene non sia ancora possibile confermare l’origine gravitazionale del segnale, questo rappresenta un altro passo significativo nello sforzo di rivelare per la prima volta onde gravitazionali a bassissima frequenza, con frequenze dell’ordine di un miliardesimo di Hertz. Il segnale candidato è emerso da un’analisi dettagliata senza precedenti condotta utilizzando due metodologie indipendenti. Inoltre, il segnale presenta forti somiglianze con quello riscontrato da analisi di altri team.

Le pulsar sono stelle di neutroni molto compatte che emettono fasci di onde radio collimati in direzione dei poli magnetici, in generale non allineati con l’asse di rotazione della stella creando un “effetto faro”. Se i fasci attraversano la nostra linea di vista, da terra osserviamo un impulso periodico molto preciso: un orologio che batte un tic ad ogni rotazione della pulsar. Un pulsar timing array (PTA) è un insieme di pulsar rotanti molto stabili, utilizzate come un enorme rivelatore galattico di onde gravitazionali. PTA, sensibile a onde gravitazionali con frequenze del miliardesimo di Hertz, è quindi un osservatorio complementare agli attuali rivelatori a terra LIGO/Virgo/Kagra, sensibili a frequenze comprese fra 10 Hz ad 1000 Hertz. Mentre questi ultimi rivelano le repentine collisioni di buchi neri di massa stellare e stelle di neutroni, un PTA può osservare onde emesse da sistemi binari di buchi neri supermassicci che spiraleggiano l’uno intorno all’altro al centro delle galassie. Il sovrapporsi di moltissimi di questi segnali, provenienti da una popolazione cosmica di binarie massicce, crea un cosiddetto “fondo stocastico” di onde gravitazionali.

«Possiamo misurare piccole fluttuazioni nei tempi di arrivo del segnale radio delle pulsar sulla Terra, causate dalla deformazione dello spazio-tempo dovuta al passaggio di un’onda gravitazionale. In pratica queste deformazioni si manifestano come una perturbazione a bassissima frequenza dei tempi di arrivo degli impulsi osservati, perturbazione comune a tutte le pulsar di un PTA», spiega il dottor Golam Shaifullah, ricercatore presso il Dipartimento di Fisica “Giuseppe Occhialini”, co-autore principale dello studio.

Tuttavia, l’ampiezza di questa perturbazione è incredibilmente piccola (stimata nell’ordine delle decine di miliardesimi di secondo) e può essere confusa o mascherata da tantissimi altri effetti fisici che possono creare piccole instabilità nel periodo di rotazione delle pulsar, elementi della rete PTA. Per convalidare i risultati sono stati quindi utilizzati più codici indipendenti con diverse tecniche statistiche per mitigare fonti alternative di rumore e identificare il segnale gravitazionale.

È importante sottolineare che nell’analisi sono state utilizzate due procedure “end-to-end” indipendenti per la verifica incrociata dei risultati. Inoltre, sono stati utilizzati tre metodi indipendenti per tenere conto dei possibili errori sistematici dovuti all’incertezza sulla conoscenza delle masse e posizioni dei corpi celesti nel sistema solare: incertezza che può indurre falsi positivi nella rivelazione del segnale stocastico di onde gravitazionali.

Le analisi svolte da EPTA con entrambe le procedure hanno riscontrato la presenza di un chiaro segnale candidato per un fondo stocastico gravitazionale, e le sue proprietà spettrali (ovvero come l’ampiezza della perturbazione osservata varia con la frequenza) rimangono all’interno delle aspettative teoriche per questo tipo di segnale.

Il dottor Nicolas Caballero, ricercatore presso il Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics di Pechino e co-autore principale, spiega: «L’EPTA ha trovato per la prima volta indicazioni di questo segnale nei dati precedentemente pubblicati nel 2015, ma poiché i risultati avevano maggiori incertezze statistiche, sono stati discussi rigorosamente solo come limiti superiori. I nostri nuovi dati ora confermano chiaramente la presenza di questo segnale, rendendolo un candidato per un fondo stocastico di onde gravitazionali».

La Relatività Generale di Einstein prevede una relazione molto specifica tra le deformazioni spazio-temporali sperimentate dai segnali radio provenienti da pulsar situate in diverse direzioni nel cielo. Gli scienziati la chiamano correlazione spaziale del segnale o curva di Hellings e Downs. Il suo rilevamento identificherà in modo univoco l’eventuale origine gravitazionale del segnale osservato.

«Al momento – nota il dottor Siyuan Chen, ricercatore all’LPC2E, CNRS di Orléans in Francia, co-autore principale dello studio – le incertezze statistiche nelle nostre misurazioni non ci consentono ancora di identificare la presenza della correlazione spaziale prevista per il segnale dovuto ad onde gravitazionali. Per ulteriori conferme dobbiamo includere i dati di più pulsar nell’analisi, tuttavia i risultati attuali sono molto incoraggianti».

L’EPTA è un membro fondatore dell’International Pulsar Timing Array (IPTA). Poiché anche le analisi dei dati indipendenti eseguite dagli altri partner IPTA (cioè gli esperimenti NANOGrav e PPTA) hanno indicato segnali comuni simili, è diventato fondamentale applicare più algoritmi di analisi per aumentare la confidenza in un possibile rilevamento futuro di questo fondo stocastico. I membri dell’IPTA stanno lavorando insieme, traendo conclusioni dal confronto delle analisi dei diversi dati per prepararsi al meglio per i prossimi passi.

Alberto Sesana, professore associato di Milano-Bicocca e membro dell’EPTA, conclude: «Il rilevamento di un fondo di onde gravitazionali proveniente da una popolazione di sistemi binari di buchi neri supermassicci o da altre sorgenti di origine cosmica fornirà informazioni uniche sui modelli cosmologici di evoluzione dell’Universo, imponendo forti vincoli al processo di aggregazione delle galassie come le vediamo oggi. Pertanto, stiamo intensificando i nostri sforzi aggiungendo i dati di nuove pulsar e rafforzando i controlli incrociati delle nostre analisi. Non c’è spazio per gli errori».

Testo dall’Ufficio Stampa Università di Milano-Bicocca, circa lo studio pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, altro passo verso l’osservazione di onde gravitazionali a bassissima frequenza.

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