Come di consueto, giunti alla fine dell’anno è tempo di classifiche. E dopo quella sulle 10 personalità scientifiche del 2012 di Nature, arriva puntuale anche la top ten delle scoperte più importanti dell’anno secondo Science. Indovinate un po’ chi è in prima posizione? Il grande assente dell’anno scorso, che stavolta, c’era da aspettarselo, ha rubato la scena a tutti: parliamo naturalmente delbosone di Higgs.
Wired.it vi ha raccontato tutte le tappe della sua scoperta: ripercorriamole velocemente. La particella, ipotizzata per la prima volta da Peter Higgs 40 anni fa ma mai osservata sperimentalmente fino al 2012, è la chiave per spiegare perché tutte le altre particelle elementari (cioè quelle attualmente ritenute indivisibili), come elettroni e quark, abbiano una massa. I ricercatori degli esperimenti Atlas e Cms in corso al Cern di Ginevra hanno svelato l’ evidenza sperimentale dell’esistenza dello sfuggente bosone il 4 luglio, andando così a completare il complesso puzzle del Modello Standard, la teoria che spiega i comportamenti e le interazioni delle particelle elementari.
Come dicevamo, la particella di dio, come è stata soprannominata, è quella che conferisce massa alla materia. I fisici suppongono che lo spazio sia permeato da un campo di Higgs, simile al campo elettrico. Le particelle interagiscono con il campo di Higgs per ottenere energia e, grazie al principio einsteiniano di equivalenza tra massa ed energia, ottengono anche la massa. “Proprio come un campo elettrico è fatto di fotoni, il campo di Higgs è fatto di bosoni che vagano nel vuoto”, spiega Adrien Cho, corrispondente di Science: “I fisici hanno dovuto scavare a lungo in questo vuoto per scovare il bosone”.
La scoperta non è stata semplice (ci sono voluti più di 40 anni) né economica: è servito il lavoro dimigliaia di ricercatori e di un enorme acceleratore di particelle, il Large Hadron Collider (Lhc), costato più di quattro miliardi di euro. L’impatto sulla comunità scientifica, naturalmente, è stato proporzionale alla difficoltà dell’impresa: per questo motivo, Science non ha avuto dubbi nell’assegnare all’Higgs la medaglia d’oro 2012.
Al secondo posto, dopo la fisica delle particelle, troviamo la genetica combinata con l’archeologia. Science premia la scoperta dei ricercatori del Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology: utilizzando una nuova tecnica che permette di legare speciali molecole a singoli filamenti di dna, gli scienziati sono riusciti a sequenziare il genoma completo del Denisovan, un antico umanoide simile al Neanderthal, partendo da un frammento di falange del dito mignolo. L’osso sarebbe appartenuto a una ragazza con occhi e capelli castani, di pelle scura, vissuta in Siberia tra 74mila e 82mila anni fa.
Medaglia di bronzo, invece, per le cellule staminali: i ricercatori giapponesi della Kyoto Universitysono riusciti a trasformare delle staminali embrionali di topo in cellule uovo vitali. In particolare, hanno mostrato che le cellule, fecondate in laboratorio, sono riuscite a sviluppare embrioni di topo, poi nati vivi. Per ora, è ancora necessario che le cellule uovo siano ospitate da topi femmina, e quindi non è stato ancora raggiunto il fine ultimo degli scienziati, cioè derivare embrioni completamente in laboratorio; tuttavia, questo metodo rappresenta un potente strumento per lo studio di geni e altri fattori che influenzano la fertilità e lo sviluppo di cellule uovo.
Al quarto posto troviamo la sonda Curiosity della Nasa, di cui Wired.it vi ha parlato in lungo e in largo.Science ha premiato il sistema di atterraggio della navicella, progettato dagli ingegneri del Jet Propulsion Laboratory di Pasadena, in California. Il veicolo era troppo pesante (3,3 tonnellate) per un atterraggio tradizionale, quindi gli scienziati si sono dovuti ingegnare costruendo una sorta di gru spaziale che, mediante tre grossi cavi, ha sorretto Curiosity e l’ha infine depositata delicatamente sul suolo marziano, nonostante le preoccupazioni prima della manovra. La riuscita dell’operazione ha infuso un cauto ottimismo tra gli esperti, che stanno ora pensando a una nuova missione sul pianeta rosso per raccogliere i campioni di rocce collezionati dal rover e portarli sulla Terra.
A seguire, l’utilizzo di un laser a raggi X per svelare la struttura delle proteine. I ricercatori dell’ Institute of Biochemistry and Molecular Biology di Amburgo hanno usato il potente strumento, un miliardo di volte più luminoso rispetto alle tradizionali sorgenti di sincrotrone, per determinare la struttura tridimensionale della catepsina, una proteina del parassita Trypanosoma brucei, responsabile della malattia del sonno africana. La scoperta ha dimostrato il potenziale di questa tecnologia per ricostruire le architetture di molecole complesse, finora inaccessibili con l’uso di laser tradizionali.
In sesta posizione ancora la genetica. Lo strumento noto come Talens (Transcription activator-like effector nucleases) ha dato ai ricercatori della University of California Berkeley la possibilità di modificare o disattivare specifici geni in esemplari di danio zebrato, rospi, ovini e altri animali, e addirittura in cellule umane malate. La tecnologia è tanto efficace quanto altri metodi di targeting genetico ben consolidati, e ha il vantaggio di essere molto più economica.
La fisica dura torna in classifica con i fermioni di Majorana, osservati per la prima volta dai ricercatori del Kavli Insitute of Nanoscience Delft. Questo tipo di particelle, la cui esistenza è oggetto di dibattito da oltre settant’anni, hanno la proprietà di annichilirsi da sole, comportandosi come se fossero la propria antimateria. L’équipe di scienziati olandesi ha fornito la prima prova che questa materia esoticaesiste per davvero, nella forma di gruppi di elettroni interagenti: la scoperta ha avviato ulteriori studi per integrare i fermioni di Majorana nell’architettura dei computer quantistici del futuro. I ricercatori ritengono infatti che qubit costituiti da queste misteriose particelle possano essere molto più efficienti nella memorizzazione e nell’elaborazione di dati rispetto ai bit attualmente in uso nei computer di oggi.
Se non fosse per l’Higgs, che ha sbaragliato la concorrenza, il 2012 passerebbe alla storia come l’anno della genetica, almeno secondo Science, che in ottava posizione inserisce il progetto Encode: come vi abbiamo raccontato, si tratta dell’ Encyclopedia of Dna Elements, messa a punto in trent’anni di lavoro dai ricercatori del National Genome Research Institute statunitense e dello European Bioinformatics Institute. Gli scienziati hanno mostrato come il genoma umano sia molto più funzionale di quanto si credesse: sebbene solo il due per cento dei geni sia utilizzato per la codifica delle proteine, i dati di Encode indicano che circa l’80 per cento del genoma è in realtà impegnato in qualche attività biochimica. Grazie a questa ricerca, gli scienziati hanno cominciato a ricostruire i network genetici che sembrano sottostare ad alcune malattie autoimmuni come il diabete 1, l’artrite reumatoide, la malattia di Crohn e il lupus.
Ma arriviamo all’ intelligenza artificiale: Science ha premiato l’invenzione dei ricercatori della University of Pittsburgh, che sono riusciti a far muovere con la mente un braccio robotico impiantato su una paziente paralizzata (qui il video). La tecnica, per ora ancora sperimentale e molto costosa, è una conferma delle potenzialità delle interfacce cervello-macchina: gli autori sperano che lo sviluppo di algoritmi ancora più avanzati possa migliorare ulteriormente queste protesi neurali per aiutare i pazienti paralizzati a causa di ictus, traumi spinali e altre disabilità.
Al decimo posto, last but not least, troviamo la scoperta dell’ angolo di mixing del neutrino da parte dei ricercatori dell’esperimento cinese Daya Bay Reactor Neutrino. Di cosa si tratta? È un parametro, finora sconosciuto, di un modello che descrive come i neutrini si trasformino da un tipo all’altro (in gergo i tipi sono detti sapori) viaggiando a velocità prossime a quella della luce. Secondo gli scienziati, i neutrini e le loro corrispettive antiparticelle, gli antineutrini, potrebbero cambiare il proprio sapore in modo diverso: esplorare questa fenomenologia aiuterà a capire perché l’universo contiene più materia che antimateria.
Via: Wired.it
Credits immagine: Maximilien Brice and Claudia Marcelloni/CERN