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Stelle di neutroni rotanti per testare e calibrare orologi atomici

06.01.2019

Abbiamo più volte parlato di orologi atomici, che forniscono una lettura dell'ora ad alta precisione, sulle pagine del nostro sito web. E, naturalmente, molti dei nostri lettori si sono più volte chiesti come si ottenessero i valori delle caratteristiche di questi orologi, perché per misurare qualcosa con una certa precisione, uno strumento di misura con almeno un ordine di grandezza superiore è richiesta la precisione. Non sappiamo come altre organizzazioni che hanno a disposizione orologi atomici, ma l'Agenzia spaziale europea utilizza i segnali di stelle di neutroni rotanti e pulsar lontane per sincronizzare i loro orologi, i segnali emessi dai quali hanno stabilità e precisione sufficientemente elevate.

Questo progetto, chiamato "PulChron", è lo sviluppo di scienziati dell'Università di Manchester, del British National Physical Laboratory e della società privata GMV. Il sistema creato durante questo progetto è già in parte utilizzato per sincronizzare gli orologi atomici che alimentano il sistema di navigazione satellitare europeo Galileo. Inoltre, le misurazioni a lungo termine dei segnali pulsar, combinate con le misurazioni delle vibrazioni degli atomi vibranti negli orologi, consentono di ottenere tempi ancora più precisi di quanto consenta uno dei componenti del sistema separatamente.

La fisica Jocelyn Bell Burnell scoprì per la prima volta una pulsar nel 1967 quando notò un segnale radio proveniente dallo spazio profondo con un periodo di 1,34 secondi. Si noti che questo segnale è stato ricevuto dalle antenne del telescopio Interplanetary Scintillation Array del Mullard Radio Astronomy Observatory. Al momento è già noto che le pulsar sono stelle di neutroni, piccoli e densissimi resti delle esplosioni di stelle massicce, che ruotano a volte a grande velocità ed emettono un fascio di radiazione diretto che viene periodicamente diretto verso la Terra.

Ora le pulsar, o meglio i loro segnali, vengono utilizzate non solo per sincronizzare gli orologi atomici. Sono anche strumenti per cercare e misurare le onde gravitazionali, la materia oscura e altri fenomeni su scala cosmologica.

L'apparecchiatura PulChron riceve dati da cinque radiotelescopi, incluso l'European Pulsar Timing Array, che traccia 18 pulsar contemporaneamente. Gli orologi atomici generano anche la propria frequenza, un periodo della quale è un "tick" dell'orologio. Ma orologi atomici relativamente semplici basati su atomi di idrogeno eccitati da un laser a microonde possono andare alla deriva (cambiare la loro frequenza) per lunghi periodi di tempo. E in questo caso, per eseguire la correzione è necessario un altro sistema con maggiore stabilità, ad esempio l'orologio del sistema Galileo richiede una procedura di sincronizzazione e correzione ogni poche ore.

Il sistema PulChron non è il primo sistema cronometrico "pulsar", inoltre esiste ancora nella sua prima, si potrebbe dire, versione demo. Ma una volta che questo sistema sarà operativo nella sua forma finale, sarà utilizzato non solo per alimentare il sistema di navigazione satellitare, ma anche per misurare il valore esatto dell'ora del meridiano di Greenwich (Coordinated Universal Time, UTC).

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Energia dallo spazio per Starship 08.05.2024

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Nuovo metodo per creare batterie potenti 08.05.2024

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Contenuto alcolico della birra calda 07.05.2024

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Notizie casuali dall'Archivio

Ho trovato un legame tra la paura e la dipendenza da alcol 13.12.2022

Studiando le caratteristiche del ricordo di eventi terribili, gli scienziati dell'Università di Linkoping hanno identificato un enzima che influenza l'ansia e la dipendenza dall'alcol.

Alcune aree del cervello sono particolarmente importanti per l'elaborazione dei ricordi legati alla paura. Ad esempio l'amigdala, che si attiva in caso di pericolo e collabora con la corteccia prefrontale. Tutti iniziano il processo di regolazione delle emozioni.

"Sappiamo che la rete di cellule nervose che collegano i lobi frontali all'amigdala è coinvolta nelle risposte alla paura. Le connessioni tra queste strutture cerebrali cambiano nelle persone con disturbo da stress post-traumatico e altri disturbi d'ansia", ha detto Estelle Barbier, leader dello studio e professore associato presso il Center for Social and Affective Neuroscience (CSAN) e il Department of Biomedical and Clinical Sciences (BKV) dell'Università di Linköping.

Tuttavia, i meccanismi molecolari coinvolti sono rimasti sconosciuti per molto tempo. Nel nuovo studio, gli scienziati hanno trovato e analizzato la proteina PRDM2, un enzima epigenetico che reprime l'espressione di molti geni. È stato riscontrato che i livelli di PRDM2 diminuiscono nella dipendenza da alcol, portando a risposte di stress esagerate.

Molto spesso, la dipendenza da alcol e le condizioni di ansia coesistono tra loro e i ricercatori sospettano da tempo che lo stesso fenomeno sia alla base di queste condizioni.

"Abbiamo identificato un meccanismo mediante il quale una maggiore attività nella rete tra i lobi frontali e l'amigdala aumenta le risposte di paura apprese. E abbiamo dimostrato che la soppressione del PRDM2 aumenta il consolidamento dei ricordi legati alla paura", afferma Estelle Barbier.

Il team di scienziati è stato anche in grado di identificare i geni che influenzano la riduzione dei livelli di PRDM2. Secondo loro, questo porta ad un aumento dell'attività delle cellule nervose che collegano i lobi frontali e l'amigdala.

I pazienti con disturbi d'ansia possono beneficiare di un trattamento che riduce o cancella i ricordi della paura. Il meccanismo biologico che abbiamo identificato comporta la sottoregolazione del PRDM2 e attualmente non abbiamo modo di aumentarla. Ma questo meccanismo può essere parte della spiegazione del motivo per cui alcune persone sono più vulnerabili allo sviluppo di condizioni legate all'ansia. Potrebbe anche spiegare perché queste condizioni e la dipendenza da alcol si trovano così spesso insieme.

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