Invenzioni nella ricerca scientifica. Non è semplice, visto l’elenco di scoperte e di ricerca scientifica, stabilire quale sia la più significante. Spesso una novità è così sconvolgente che si comprende subito che rivoluzionerà il nostro modo di guardare al mondo. In altri casi, però, la ricerca migliore porta ad effetti che si sviluppano un po’ alla volta nel tempo.
La ricerca scientifica è fatta di studio, sacrificio e pazienza, se si vuole anche solo sperare di fare una scoperta importante, di quelle che finiscono nei libri scolastici. O almeno in quale articolo rivolto al grande pubblico.
I biologi marini che vogliono letteralmente nuotare con i pesci hanno una nuova opzione: Sofi. Sofi è un robot morbido a forma di pesce progettato per mescolarsi inosservato con un gruppo di pesce. Offre alla ricerca opportunità inedite. Ma questa non è la prima volta che gli scienziati hanno costruito notevoli aggeggi nel nome della ricerca. Ecco tre affascinanti innovazioni che hanno aiutato i ricercatori a vedere ciò che altrimenti rimarrebbe invisibile.
Veicoli subacquei autonomi
Tra i veicoli subacquei trovano spazio anche i robot, più specificatamente definiti “veicoli subacquei autonomi”, AUV. Sono dispositivi robotizzati che si muovono attraverso l’acqua, per mezzo di un sistema di propulsione, con la capacità di muoversi nelle tre dimensioni. Controllato e pilotato da un computer di bordo.
Questo livello di controllo, nella maggior parte delle condizioni ambientali, consente di seguire precise traiettorie pre-programmate dove e quando siano necessarie. Possono raccogliere una serie impressionante di dati oceanografici. Ad esempio, secondo i ricercatori L. Alex Kahl, Oscar Schofield e William R. Fraser, una squadra che utilizzava pinguini con tag satellite è stata in grado di seguire i volatili marini con un AUV e di imparare molto sulle condizioni del loro foraggiamento.
La maggior parte degli AUV non ha motore. Piuttosto, funzionano riempendo e svuotando un compartimento di zavorra, permettendo loro di nuotare efficacemente attraverso la colonna d’acqua. Tutti i veicoli hanno bisogno di energia con una piccola batteria per strumenti e la pompa di zavorra, l’AUV può raccogliere dati per settimane. La tecnologia ha aperto vaste aree nello studio degli oceani.
Green Fluorescent Protein
Nel mondo biomedico, la vita stessa a volte fornisce gli strumenti di ricerca. La proteina fluorescente verde, o GFP, è un ottimo esempio. Isolato dalla medusa, GFP emette luce sotto luce fluorescente. Il gene per GFP può spesso essere introdotto in un animale e sarà incorporato nel genoma di quell’animale e trasmesso alla sua progenie; essenzialmente, creando una versione fluorescente, a volte persino luminosa di quell’animale.
La proteina GFP è straordinariamente utile per studiare le cellule viventi, e i ricercatori stanno rendendola ancora più utile. Stanno inserendo con l’ingegneria genetica molecole di proteina GFP che emettono per fluorescenza colori diversi.
Ci sono una varietà di applicazioni, dai vermi incandescenti ai maiali, ma uno dei più utili è quello di Okhyun Lee e colleghi che lavorano con il modello zebrafish. Quando esposto a sostanze chimiche che alterano il sistema endocrino, che sono troppo comuni nei sistemi acquatici, la GFP viene espressa in varie parti del corpo del pesce, come cervello, fegato, cuore e muscoli. Il pesce indurrebbe fluorescenza in questi luoghi, fornendo informazioni sui potenziali impatti di questi inquinanti acquatici.
Telescopi Neutrino
Probabilmente nessuno prende seriamente le invenzioni di ricerca quanto i fisici. Da quando sono stati rilevati per la prima volta più di cento anni fa, i raggi cosmici – particelle altamente energetiche che piovono continuamente sulla Terra dallo spazio – hanno posto un mistero duraturo: cosa crea e lancia queste particelle su così grandi distanze? Da dove vengono?
Poiché i raggi cosmici sono particelle cariche, i loro percorsi non possono essere rintracciati direttamente alle loro fonti a causa dei potenti campi magnetici che riempiono lo spazio e deformano le loro traiettorie. Ma i potenti acceleratori cosmici che li producono producono anche neutrini. I neutrini sono particelle non caricate, non influenzate nemmeno dal campo magnetico più potente.
Solo pochi anni fa IceCube ha fornito la prima visione della distribuzione della direzione dell’arrivo dei raggi cosmici nell’emisfero australe. Le osservazioni nell’emisfero settentrionale, incluse quelle dell’osservatorio di raggi gamma dell’HAWC all’inizio di quest’anno, avevano già dimostrato che il numero di raggi cosmici che colpiscono l’atmosfera varia a seconda della loro direzione ed energia.
Senza massa, interagiscono raramente con la materia normale, quindi è necessaria un’enorme quantità di materia per osservare una sola interazione con un neutrino. Un classico esempio è il telescopio per neutrini IceCube nell’Antartico. Circa 200 metri di diametro, i suoi sensori sono affondati a varie profondità in profondità nel ghiaccio.
L’intero array ha una dimensione di un chilometro cubo. L’idea è che alcuni neutrini interagiranno con un po’ del ghiaccio e saranno notati da uno dei sensori. Per dare un senso della portata, nel momento in cui aveva funzionato per tre anni, il IceCube aveva rilevato 28 neutrini.