Il rivelatore di particelle ATLAS, alto 25 metri e lungo 46, al CERN di Ginevra, il 18 marzo 2014; è la macchina usata per trovare il bosone di Higgs (The Yomiuri Shimbun via AP Images )
  • Scienza
  • martedì 31 Dicembre 2019

Dove ci ha portato la scienza

Le nuove scoperte e tecnologie che secondo il New Scientist ci hanno fatto fare grossi passi avanti in questi dieci anni

Il rivelatore di particelle ATLAS, alto 25 metri e lungo 46, al CERN di Ginevra, il 18 marzo 2014; è la macchina usata per trovare il bosone di Higgs (The Yomiuri Shimbun via AP Images )

In mezzo a tante altre liste di fine anno e fine decennio il settimanale di divulgazione scientifica britannico New Scientist ne ha messa insieme una che raccoglie le dieci scoperte scientifiche e innovazioni tecnologiche che più di tutte hanno fatto avanzare la nostra conoscenza della natura e le nostre capacità di cambiare il mondo. Due scoperte riguardano la fisica, una l’astronomia e due l’archeologia; tra le innovazioni, due sono metodi di ingegneria genetica, due appartengono al campo dell’informatica e una a quello della chirurgia.

Il bosone di Higgs
La prima scoperta della lista è quella del bosone di Higgs, annunciata nel 2012 dal CERN, dopo quattro anni di esperimento con la più grande macchina mai costruita, l’acceleratore di particelle LHC. Detto molto brevemente, il bosone è la particella grazie a cui le altre particelle elementari – come l’elettrone – hanno una massa. La sua esistenza si ipotizzava dagli anni Sessanta.

Dagli elettroni al bosone di Higgs

La tecnologia CRISPR
Al secondo posto nella lista del New Scientist c’è la tecnica di ingegneria genetica CRISPR-Cas9 (chiamata anche semplicemente CRISPR), che in pratica permette di “copincollare” segmenti di DNA di un organismo in un altro.

È stata inventata nel 2012 e nel 2017 un gruppo di ricercatori disse di averla usata per modificare geneticamente degli embrioni umani in modo da eliminare un gene responsabile di una malattia cardiaca mortale, la cardiomiopatia ipertrofica. I loro risultati furono messi in discussione e più in generale la CRISPR è stata criticata dopo che nel 2018 un ricercatore cinese annunciò di aver avere modificato geneticamente due embrioni, facendo nascere la prima coppia di gemelle con geni alterati artificialmente in laboratorio – anche se pure i suoi risultati non possono essere considerati sicuri.

Nonostante le critiche comunque, l’uso di questa tecnica si è molto diffuso in vari campi. Ad esempio, è stata usata in una sperimentazione per rendere sterili le zanzare che diffondono la malaria.

Una ricercatrice osserva un processo di modifica genetica col metodo CRISPR/Cas9 in una piastra di Petri, a Berlino, il 22 maggio 2018 (Gregor Fischer/picture-alliance/dpa/AP Images)

Le onde gravitazionali
Le onde gravitazionali, la cui esistenza era stata ipotizzata da Albert Einstein nel 1916, sono state osservate per la prima volta dall’esperimento americano LIGO: erano state prodotte da due buchi neri che si scontrarono 1,3 miliardi di anni fa. La scoperta è avvenuta nel 2015 ed è stata annunciata nel 2016.

Per spiegare cosa sono, i fisici di solito usano un’analogia: immaginate che lo spazio sia un grande tappeto elastico, uno di quelli su cui si sprofonda mentre ci si cammina o salta sopra. Se si appoggia un oggetto come una palla da bowling sulla sua superficie, questo fa cedere e deformare il tappeto verso il basso, creando una specie di cono. Nell’universo avviene più o meno la stessa cosa: più un corpo celeste ha una massa grande, più lo spazio si incurva e si deforma.

In un sistema solare, la stella intorno cui orbitano i pianeti è di solito l’oggetto più massiccio nei paraggi: la stella crea un’enorme deformazione dello spazio che ha intorno, e di conseguenza condiziona il movimento dei pianeti che le sono vicini. Nell’analogia del tappeto elastico: se lanciate una biglia (un pianeta) vicino a una palla da bowling (la stella), la pallina non si muoverà in linea retta, ma inizierà a girare intorno alla palla da bowling seguendo una traiettoria circolare nel cono della deformazione, come fosse in orbita (in questa analogia naturalmente la pallina prima o poi raggiunge la palla da bowling a causa della forza di gravità). Su una scala planetaria molto più grande, questo ci dice che i corpi celesti orbitano intorno ad altri corpi per via della deformazione, cioè della curvatura, dello spazio.

L’accelerazione dei corpi celesti provoca delle increspature nello spazio-tempo, le onde gravitazionali appunto, che però sono molto difficili da rilevare perché la forza gravitazionale è poco intensa, rispetto alle altre forze dell’Universo. Solo onde prodotte da corpi davvero grandi possono essere rilevate ed è comunque difficile farlo. Per questo c’è voluto molto tempo.

La vittoria di AlphaGo contro Lee Se-dol
Il risultato più notevole ottenuto da un sistema di intelligenza artificiale – su cui in generale si è lavorato molto nell’ultimo decennio – è la vittoria a Go di AlphaGo, un’intelligenza artificiale di Google DeepMind, contro Lee Se-dol, il campione mondiale di questo difficilissimo gioco da tavolo, nel 2016. La vittoria di AlphaGo in questo gioco è stata particolarmente sorprendente perché il Go è talmente complicato che nemmeno i giocatori più abili sanno spiegare come si fa a giocare bene ai livelli più alti.

Perché la vittoria di AlphaGo è importante

La terapia genica per curare la leucemia
In diverse parti del mondo nell’ultimo decennio l’ingegneria genetica è stata usata anche per “insegnare” alle cellule del sistema immunitario di una persona malata di leucemia come riconoscere le cellule tumorali e attaccarle per distruggerle. In Italia questo metodo è stato usato per la prima volta nel 2018 per curare un bambino di 4 anni affetto da leucemia linfoblastica acuta (LLA) all’ospedale pediatrico Bambino Gesù di Roma.

L’Homo di Denisova
Nel 2010 in Siberia furono trovati i resti di un individuo appartenente a una specie umana distinta da Homo sapiens (la nostra specie) e dall’uomo di Neanderthal (Homo neanderthalensis): è stata chiamata uomo di Denisova dal nome della grotta in cui furono trovati i resti. Nel 2018 poi furono trovati i resti di un essere umano ibrido, figlio di una madre Neanderthal e di un padre Denisovano. L’albero genealogico delle specie umane dunque si è molto arricchito in questi dieci anni.

I misteriosi denisoviani

La “supremazia quantistica”
Lo scorso ottobre Google ha annunciato di avere raggiunto la “supremazia quantistica”, cioè la capacità di un sistema informatico di risolvere un problema che i classici computer non possono risolvere in tempi umani ragionevoli. Per capirci meglio: un’operazione che avrebbe richiesto 10mila anni per essere svolta dal più potente supercomputer oggi disponibile è stata risolta in 200 secondi. La supremazia quantistica era un obiettivo molto importante e atteso da tempo nella ricerca di sistemi alternativi e più potenti ai tradizionali computer, tuttavia alcune delle aziende informatiche più grandi al mondo, come Intel e IBM, hanno contestato parte delle affermazioni fornite dal gruppo di lavoro di Google sul risultato ottenuto.

Proxima Centauri b
All’inizio del decennio ci erano noti circa 450 esopianeti, cioè pianeti che si trovano in sistemi solari diversi dal nostro: oggi ne conosciamo più di 4.000. La scoperta più significativa finora è stata quella di Proxima Centauri b, l’esopianeta più vicino alla Terra che conosciamo finora, nel 2016. Si trova a 4,2 anni luce da noi. Un’altra importante scoperta è stata anche quella dei sette pianeti, tutti di dimensioni simili a quelle della Terra, intorno alla stella TRAPPIST-1, nel 2017.

Domande e risposte sui 7 nuovi pianeti

I trapianti di faccia completi
Secondo il New Scientist un’altra importantissima innovazione del decennio, al nono posto della sua lista, sono i trapianti di faccia che fino agli anni Duemila erano stati solo parziali. Il primo trapianto di faccia completo è stato realizzato nel 2010: in 24 ore la faccia di un donatore morto fu attaccata alla testa di un agricoltore spagnolo che si era sparato per errore, distruggendo quasi tutto il suo volto. Nel 2018 era stato tentato un trapianto di faccia completo anche in Italia, a Roma, ma l’operazione non era riuscita.

Riccardo III
L’ultima scoperta della lista di New Scientist è molto britannica: nel 2012, sotto un parcheggio di Leicester, furono trovati i resti del re d’Inghilterra Riccardo III, quello dell’omonimo dramma di William Shakespeare, l’ultimo della casata di York. L’identità dei resti fu confermata nel 2013 dal DNA dei suoi discendenti, dalla forma della spina dorsale (Riccardo III era scoliotico) e dalle ferite riscontrate sui resti.

Riccardo III fu ucciso il 22 agosto 1485 nella battaglia di Bosworth Field, contro le truppe guidate da Enrico Tudor (che sconfiggendolo mise fine alla “Guerra delle due rose” e divenne re d’Inghilterra con il nome di Enrico VII). Il corpo di Riccardo III venne abbandonato a Bosworth e poi sepolto nella chiesa di Greyfriars a Leicester, demolita durante il XVI secolo negli anni della Riforma protestante: al suo posto nel 2012 c’era appunto un parcheggio.

Tra le altre importanti scoperte archeologiche del decennio ci sono quella, nel 2016, del primo cimitero dei filistei, il popolo avversario degli ebrei nella Bibbia, e quella del più grande sacrificio umano di bambini conosciuto, in Perù, nel 2019.