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La fisi la scoperta del fotone, un «pezzetto” avvengono in situazioni nelle quali due quark, che sono per esempio i costi- di luce che si comporta come una par- particelle si muovono in direzione op- tuenti del protone e del neutrone, e i ticella: quasi una rivalsa di Isaac New- posta non sono facilmente osservabili. leptoni, particelle come elettroni, muo- ton, il quale aveva sempre propu- Dalla fine dello scorso anno il collisore ni e neutrini. Le forze tra queste parti- gnato una teoria particellare della lu- DAONE, equipaggiato con lo speciale celle sono trasmesse da una terza clas- ce. Questa scoperta è dovuta ad Al- rivelatore KLOE, permette per la pri- se di particelle, i bosoni di gauge o bert Einstein che - rifacendosi, nel ma volta l'osservazione di tali fenome- bosoni vettoriali. A questa classe ap- di DAI 1905, alla rivoluzionaria ipotesi di ni con coppie di mesoni K e, allo stesso partengono i fotoni dell'interazione Max Planck - spiegò l'effetto foto- tempo, consente di studiare con accu- elettromagnetica, i gluoni - responsa- elettrico in termini di quanti di ener- ratezza mai raggiunta la violazione o bili delle forze tra quark e tra nuclei - gia (E = hv), che si possono conside- meno delle simmetrie CP e CPT. e i tre bosoni W, W- e Z°, interme- diari delle cosiddette forze deboli, responsabili per esempio del decadimento beta dei La prima nuclei radioattivi. Nel modello standard, le «fabbrica» particelle interagiscono fra loro con una, due o di particelle, tre di queste forze. La gravità rimane e- costruita a Frascati, sclusa da questo elenco permetterà per due ragioni: l'una, di ordine pratico, è dolo studio vuta al fatto che nel mondo subnucleare la delle simmetrie gravità è una forza del tutto trascurabile, al- fondamentali meno a distanze maggiori di 10-16 centime- della natura tri, raggiungibili in la- boratorio. La seconda, con precisione di carattere ben più fondamentale, è che fi- e dettagli finora nora non è stato possibile costruire una teoria irraggiungibili quantistica consistente della gravità. Nella pagina a fronte, un prospetto di DAONE e KLOE in fase progettuale. Qui sopra, una veduta Quanto ai quark, in di Paolo Franzini, Paula J. Franzini e Juliet Lee-Franzini d'insieme del collisore DAONE al termine della fase di montaggio. natura ne esistono di sei tipi. In ordine di massa crescente essi sono: u uesta è una storia di trasforma- municando per esempio via radio con sua verifica sperimentale. Il fallimento rare alla stregua di particelle, oggi Il modello standard (su), d (giù), s (strano), c (incantato), zioni e di simmetrie del mon- una specie senziente di questo univer- di CPT farebbe crollare l'intero edifi- dette appunto fotoni. La vicenda è b (basso) e t (alto), scoperto solo Q do fisico, che vengono usate so - distinguere queste due diverse cio che i fisici teorici hanno costruito quantomeno curiosa, perché Einstein I primi mesoni K furono osservati qualche anno fa al Fermilab di Chica- per comprendere meglio le proprietà realtà? Possiamo immaginare ancora negli ultimi decenni. passò il resto della sua vita cercando nel 1944 da Louis Leprince-Ringuet go. I quark hanno carica frazionaria, delle leggi naturali. Alcune simmetrie un quarto universo, immagine specu- invano di dimostrare che la meccani- nella radiazione cosmica. Nel succes- +2/3 per i quark u, c, t e —1/3 per i re- sono più facili da intuire attraverso l'e- lare del nostro, ma con inversione di Onde e fotoni ca quantistica, intravista da Planck e sivo mezzo secolo, lo studio dei meso- stanti, avendo definito come +1 la ca- sperienza quotidiana; altre, inventate materia e antimateria, CP. sviluppata e perfezionata nel nostro ni K ha dato un contributo fonda- rica del protone e —1 quella dell'elet- dai fisici, sono più astratte ma non per Queste strane preoccupazioni dei Nel 1801, il fisico inglese Thomas secolo da intere generazioni di fisici, mentale alla costruzione del cosiddet- trone. I quark non possono essere os- questo meno in contatto con la realtà. fisici rispondono tra l'altro a una que- Young scoprì che l'immagine prodot- fosse sostanzialmente incompleta. to modello standard della fisica del- servati singolarmente, ma tre di es- Si è a lungo pensato che le leggi natu- stione pratica: come evitare di incon- ta da un fascio di luce che ha attraver- Il passo successivo è dovuto a Louis le particelle elementari. Proprio dallo si formano protoni (uud), neutroni rali valide nel nostro universo restereb- trarsi, a nostra insaputa, con un esse- sato due sottili fenditure è diversa dal- de Broglie, il quale nel 1924 propose studio dei K vennero le prime indica- (udd), e altre particelle dette barioni, bero valide e immutate in una sua im- re fatto di antimateria e annichilarsi a la semplice sovrapposizione delle im- che non solo i fotoni fossero i quanti zioni della violazione della parità del- con carica intera. Coppie costituite da magine vista allo specchio. Questa i- vicenda con una stretta di mano. Se magini che si ottengono quando la lu- del campo elettromagnetico, ma che le leggi fisiche. Anche il concetto di un quark e da un antiquark formano dentità è detta simmetria di parità, P. quattro universi non ci bastano, ne ce passa attraverso una sola fenditura a ciascuna particella corrispondesse un quark si evolve da osservazioni sui invece i mesoni. Mesoni e barioni so- Immaginiamo un secondo universo a- possiamo definire altri quattro otte- alla volta. Questa osservazione, in- campo di natura ondulatoria. La mec- mesoni K. La violazione della simme- no chiamati adroni. I barioni conte- bitato da esseri intelligenti coi quali nuti dai primi con l'inversione della spiegabile con le teorie di quei tempi, canica quantistica nasce appena un an- tria CP fu scoperta nello studio dei K nenti i quark s, c, b e t, e tutti i meso- possiamo comunicare senza possibilità direzione del tempo (simmetria T). ebbe una profonda influenza sull'evo- no dopo e continua oggi, assieme alla ed è a tutt'oggi un fenomeno che si ni hanno vita brevissima e sono osser- di osservazione reciproca diretta: se va- Abbiamo così definito sette possibili luzione della fisica, e in particolare teoria speciale della relatività, a fornire manifesta solo in queste particelle. vati solo nella radiazione cosmica o in le la simmetria P, non potremo mai de- simmetrie: P, C, CP, T, TP, TC, CPT. portò alla teoria ondulatoria della lu- il linguaggio e il formalismo per la Sempre i mesoni K permettono di cer- esperimenti condotti con acceleratori cidere se i due universi sono identici o Sappiamo oggi che le prime sei non ce, che trovò la sua grande sintesi nel- comprensione della fisica delle parti- care con estrema precisione i possibili di particelle. I mesoni K, in particola- immagini speculari l'uno dell'altro. sono in effetti simmetrie valide. L'ulti- la teoria del campo elettromagnetico celle. Fenomeni di natura squisitamen- effetti di una violazione della simme- re, contengono un quark u ode un Un altro universo può essere co- ma, CPT, sembra essere necessaria- formulata negli anni sessanta del XIX te ondulatoria, del tutto simili alla dif- tria CP T. antiquark strano anti-s, mentre i me- struito come immagine speculare del- mente valida in ogni teoria quantisti- secolo da James Clerk Maxwell, con frazione della luce osservata da Young, Nel modello standard, la materia è soni anti-kappa sono costituiti da la carica, C, che si ottiene scambiando ca dei campi, ma questo, anziché di- cui ha inizio la fisica moderna. sono osservabili con particelle elemen- costituita da due insiemi di particelle s e anti-u o anti-d, per un totale di materia e antimateria. Possiamo - co- minuire, aumenta l'interesse per una Il secondo passo in questa storia è tari. Tuttavia i fenomeni diffrattivi che (insieme con le loro antiparticelle): i quattro possibili combinazioni. 42 LE SCIENZE 370/ giug no 1999 LE sciENzE 370/ giug no 1999 43 MASSA PARTICELLA SIMBOLO CARICA BOSONI (GeV/c`) La luminosità di DAONE FOTONE GLUONE HIGGS DEBOLI RK Mit I 4.1 o SU +2/3 0,03 a luminosità di un collisore è data da L = fnA ,NIA: n è il numero di L- pacchetti (in DAONE le particelle sono concentrate in 120 «pac- o GIÙ -1/3 0,06 chetti» lunghi 30 millimetri, larghi 2 e alti 20 micrometri, distanti fra lo- o ro 80 centimetri); f la frequenza di rivoluzione; N, e N2 sono il numero INCANTATO +2/3 1,3 di particelle di ciascun tipo per pacchetto e A la sezione trasversale del pacchetto. Così molti pacchetti, circolanti ad alta frequenza, forte- STRANO -1/3 0,14 mente focalizzati in fasci di piccola sezione, generano un'elevata lumi- ALTO +2/3 174 nosità. Comunque si tenti di modificare i parametri per migliorarla, senza introdurre tecnologie radicalmente nuove, la luminosità di un BASSO -1/3 4,3 collisore con un solo anello rimane limitata dall'interazione tra i due fasci. A ogni incrocio i fasci si scuotono violentemente a vicenda, e ciò 1011~~~1 impedisce di mantenerli focalizzati in piccole dimensioni. Aggiungere più particelle a un pacchetto aumenta lo scuotimento. Accumulare ELETTRONE 0,0005 più pacchetti in un solo anello di nuovo non aiuta: ogni pacchetto in- ~ffié NEUTRINO ELETTRONICO e 0 0? contra più pacchetti in ogni giro e subisce maggiori distorsioni. La soluzione generalmente adottata è quella di usare due anelli se- MUONE wil> -1 0,106 parati, uno per ciascun fascio (da qui il DA in DAcIDNE, per Double An- Quattro possibili realtà descritte nel testo: nular), i quali si attraversano una o due volte per giro con un piccolo giallo e blu rappresentano cariche oppo- NEUTRINO MUONICO e o 0? angolo d'incrocio (pari a circa 1 grado per DA(1)NE). Questo angolo è ste, il grigio è neutro. Vista allo specchio, necessario, anche se collisioni frontali disturbano meno i pacchetti, la conchiglia si avvolge in senso contrario. ITAU 4, -1 1,7 per evitare, dopo la collisione con uno dei pacchetti, collisioni succes- In alto e a fianco, tutte le particelle del NEUTRINO TAUONICO • 0 • o? sive con quelli che seguono a distanza ravvicinata. modello standard. Simmetrie Le violazioni di P e C sono effetti di se, un neutrino sinistrorso si trasfor- per una minuta violazione ancora una sono sistemi legati di un quark u o d K, è quasi interamente K, con una entità tutt'altro che trascurabile. Per merebbe in un antineutrino destrorso volta osservata nella disintegrazione con un antiquark anti-u o anti-d), e piccola impurità di K, e K, è essen- Nello studio delle particelle, le tre esempio nei decadimenti beta vengo- e viceversa. Questi due tipi di neutrini dei mesoni K neutri. La tripla simme- quindi il processo a due passi K°-> zialmente K, con una piccola impu- operazioni discrete di simmetria che no emessi solo neutrini sinistrorsi; se sono emessi nel decadimento beta, e tria combinata CPT, che corrisponde 2n->anti-K° permette lo scambio K°-> rità di K,. La grandezza di questa im- abbiamo introdotto sono fondamen- P non fosse violata, i neutrini destror- accompagnano rispettivamente l'e- alla successiva applicazione delle tre anti-K°. La ragione per cui possiamo purità e della violazione di CP sono tali. L'operazione C, come detto, si dovrebbero essere egualmente pro- missione di positroni o di elettroni. A operazioni, è una simmetria molto distinguere K e anti-K è dovuta al fat- espresse dal parametro E, il cui valore cambia il segno di tutte le cariche. babili. Fu quasi uno shock per i ricer- tutt'oggi CP appare essere una sim- importante in meccanica quantistica. to che essi sono prodotti in interazio- misurato è E = 0,00226 -± 0,00002. Queste comprendono la carica elettri- catori quando l'analisi di certe pro- metria valida, eccetto per una minuta La teoria quantistica dei campi, che è ni forti. Quando però osserviamo il Trentacinque anni dopo la sua sco- ca e altre proprietà che distinguono le prietà dei mesoni K compiuta da Ri- violazione (di una parte per 1000) alla base della nostra comprensione loro decadimento, indotto dall'intera- perta, la violazione di CP non è stata particelle dalle antiparticelle. Particel- chard Dalitz indusse Tsung Dao Lee e scoperta nel 1964 da James Christen- dei fenomeni naturali, richiede la vali- zione debole, non ha più senso cerca- ancora osservata al di fuori del siste- le completamente neutre (il fotone è Chen Ning Yang, nel 1956, a propor- son, James Cronin, Val Fitch e Réné dità esatta di CPT. La minuta viola- re di distinguerli. ma dei K neutri. Ma la storia della un esempio) si trasformano in se stes- re che P e C fossero violate nelle inte- Turlay nel decadimento dei mesoni K zione di CP deve essere quindi esatta- Se CP fosse una simmetria perfetta, violazione di CP non si ferma qui: c'è se, ma a seconda della loro natura razioni deboli. neutri. L'origine di questa violazione mente compensata da una appropria- gli stati fisici dei K sarebbero la com- un altro interrogativo. In aggiunta al- sono dette pari sotto C (o che hanno Gli esperimenti di Chien-Shiung è uno dei problemi in sospeso della fi- ta violazione di T. La simmetria CPT binazione simmetrica e quella anti- la violazione di CP accuratamente mi- C = +1) o dispari (C = -1). Questo ri- Wu e di Richard Garwin e Leon Le- sica delle particelle elementari ed è la predice che particelle e antiparticelle simmetrica di K° e anti-K°. Questi sta- surata, esiste la possibilità della cosid- flette il comportamento della loro derman, eseguiti nel 1956 e pubblica- ragion d'essere di un acceleratore co- abbiano esattamente la stessa massa. ti, chiamati K, e K„ sono rispettiva- detta violazione diretta di CP nel de- funzione di stato (il cui quadrato dà ti agli inizi del 1957, confermarono me DAONE. Ed è proprio nel sistema dei mesoni K mente pari e dispari sotto CP. Ciò cadimento di uno stato K, puro. Da la distribuzione di probabilità della che P e C sono infatti violate, in parti- L'esistenza della violazione della che possiamo verificare sperimental- comporta a sua volta che, se la sim- un punto di vista empirico, questa particella nello spazio) sotto C. Le colare nei decadimenti di nuclei, me- simmetria CP fornisce l'unica possibi- mente tale predizione con incredibile metria CP è conservata, solo il K, violazione diretta risulta in una minu- leggi dell'elettromagnetismo e delle soni e leptoni che coinvolgono la pre- lità di comunicare, almeno in linea di accuratezza. possa decadere in due pioni neutri o ta differenza nella violazione di CP interazioni forti restano inalterate sot- senza di neutrini. Nell'estate del 1957 principio, con gli abitanti di una parte di carica opposta. Al K, sarebbe quin- nei decadimenti del K, in due pioni to l'operazione C o, come si suole an- la collaborazione Bologna-Columbia- lontana dell'universo e stabilire se il I mesoni K neutri di riservato il decadimento in tre pio- neutri e in due pioni carichi. che dire, sono invarianti sotto C. Le Michigan-Pisa dimostrò che P è viola- loro mondo consista di materia o di ni, e siccome in questo decadimento La violazione diretta è descritta da interazioni deboli, invece, violano la ta anche in processi senza neutrini. Il antimateria assumendo che lo scam- Mentre i fisici aspettano con inte- c'è pochissima energia a disposizione, un altro parametro, E'. Anni di esperi- simmetria di carica. neutrino - il partner quasi invisibile bio avvenga solo per mezzo di fotoni, resse nuove prove della violazione di la vita media del K, deve essere assai menti e misure sempre più raffinate La parità P è la simmetria che con- dell'elettrone nelle interazioni deboli - e non di materia. Il segno del parame- CP, la culla di questa e il suo nascon- più lunga di quella del K,. non sono riusciti a determinare se e' sia nette un sistema fisico con la sua im- illustra la violazione di entrambe le tro che misura la violazione di CP è diglio privato rimangono i mesoni K Mesoni K neutri con due vite me- nullo o meno; si sa solo che è assai più magine speculare. Se consideriamo simmetrie, C e P. Operando su un diverso in un «antimondo» mentre al- neutri. Rispetto alle interazioni forti e die molto diverse furono osservati piccolo di e. Di solito, quindi, si parla una particella elementare dotata di neutrino sinistrorso (l'unico esistente tri parametri sono identici. Inoltre la a quelle elettromagnetiche, i mesoni nel 1956 dal gruppo di Lederman, del rapporto e'/E, di cui si sa soltanto spin, cioè di rotazione intrinseca, si in natura), l'inversione di carica C violazione di CP offre la chiave per K0, d-anti-s, e anti-K0, s-anti-d, sono confermando questa previsione. Nel che è compreso tra O e tre parti per distinguono gli stati di elicità sini- produce un antineutrino sinistrorso, comprendere la composizione del no- particelle distinte. Né le interazioni 1964 Fitch e collaboratori osservaro- 1000 (CERN e FNAL, dove sono in strorsa o destrorsa secondo il verso in mentre P produce un neutrino de- stro universo e soprattutto l'apparen- elettromagnetiche né quelle forti per- no che i mesoni K neutri con lunga vi- corso nuovi esperimenti). La costruzio- cui la rotazione intrinseca si avvolge strorso. Ma entrambe queste particel- te mancanza di antimateria in esso. mettono la trasformazione di un K0 in ta media decadono, seppur assai rara- ne di DA(13NE è stata prevista anche in intorno alla direzione del moto: per le non esistono in natura. La terza simmetria - l'inversione un anti-K°. Questa trasformazione è mente, in due pioni, dimostrando sen- funzione del compito di ridurre questa effetto di P una particella sinistrorsa Dopo la scoperta della violazione temporale T - connette un sistema fi- però permessa, nei due sensi, dalle in- za ambiguità che la simmetria CP è incertezza di un altro fattore 10. Una si trasforma in destrorsa. La parità, di C e P, per alcuni anni si pensò che sico col suo equivalente in cui il tem- terazioni deboli. Formalmente, sia K° violata. Invece di K, e K,, gli stati fisi- misura così accurata di E'/E permetterà come C, non è conservata nelle inte- la simmetria combinata CP rimanesse po va a rovescio. La simmetria Tè va- sia anti-K° possono entrambi decade- ci in natura sono K, e K, (S e L indi- di verificare se il modello standard, che razioni deboli. valida nelle leggi naturali. Se così fos- lida per tutte le interazioni, eccetto re in due mesoni n (i mesoni pioni cano vita media breve e lunga), dove predice un valore di e'/E dell'ordine di TC o 44 LE SCIENZE 370/giugno 1999 LE SCIENZE 370/giugno 1999 45 Come funziona Kloe Due schemi del rivelatore KLOE, costruito presso i Labora- tori nazionali di Frascati da un gruppo di fisici italiani tra il 1993 e il 1998. A partire dalla primavera di quest'anno, KLOE studia fenomeni d'interferenza coi mesoni K. Veduta del rivelatore KLOE installato in sala DActiNE sul collisore. entre DAIDNE è una struttura relativamente piccola, dotti. La camera a deriva è quasi completamente traspa- qualche parte su 10 000, possa essere straordinariamente breve (10-22 secon- della velocità della luce e decadono do- M KLOE (K LOng Experiment) è un rivelatore di grandi rente ai fotoni mentre il calorimetro è totalmente opaco e, considerato completo o se - malgrado di) in due K di bassa velocità, cosa che po circa un metro. In un anno di fisica, dimensioni, progettato appositamente per misurare il rap- assorbendoli, permette di rivelarli e misurarne l'energia. gli innegabili successi raccolti in questi li rende più facilmente osservabili. I 25 miliardi di coppie vengono prodotti porto c/s con una sensibilità di una parte su 10 000. Que- Ogni particella carica che attraversa la camera viene «vista» decenni - debba essere modificato, e mesoni K sono così lenti perché l'ener- e usati per misure e controlli. Circa il sta misurazione sarà eseguita sia classificando miliardi di da 100 fili vicino ai quali è passata. Dai segnali prodotti dai forse in modo sostanziale. gia delle particelle si divide fra massa 34 per cento dei 4) decade in una cop- decadimenti K nei loro vari tipi, sia attraverso una serie di fili è possibile ricostruire le traiettorie, che ci dicono dove le ed energia cinetica. Poiché la massa pia di mesoni K neutri con velocità pa- misure di interferometria quantistica. particelle hanno origine e in che direzione si muovono. La del mesone 4) è appena più grande di ri al 20 per cento di quella della luce; DAONE, Ma KLOE offre anche la possibilità di investigare altri cam- curvatura delle traiettorie in campo magnetico permette di quella dei due K, rimane assai poca un passo da lumaca, in fisica delle par- pi di grande interesse della fisica. Tra i requisiti del rivelatore misurare il loro impulso. la fabbrica dei K energia per conferire velocità ai K. ticelle elementari. Questa coppia di K vi sono: la capacità di raccogliere con velocità ed efficienza Lo strato successivo del rivelatore è il calorimetro, così Nel giugno 1990, sotto la guida del neutri è molto speciale, poiché forma un incredibile numero di eventi e di misurare il percorso dei chiamato perchè misura l'energia dei fotoni che lo rag- Per ottenere la precisione richiesta presidente Nicola Cabibbo, l'Istituto uno stato quantistico molto preciso. In KL e K, dalla loro creazione alla loro annichilazione; la capa- giungono. Spesso 23 centimetri, è costruito con fibre scin- per e'/E è necessario osservare cinque nazionale di fisica nucleare approvò il pratica significa che uno dei due K è cità di riconoscere ed eliminare gli eventi indesiderati al livel- tillanti di un millimetro di diametro e piombo di mezzo mil- milioni dei rari decadimenti K„—> progetto per la costruzione della fab- un K, che in media percorre 6 millime- lo di qualche parte su 100 000; è un sistema autocalibrante. limetro di spessore. La lunghezza delle fibre è di quasi it°Tc°, ritrovati a loro volta in una ma- brica di particelle DAONE (Double tri prima di decadere; l'altro è un K, Uno schizzo della sezione di KLOE è mostrato nella figura in 10 000 chilometri, e il peso totale è di 100 tonnellate. Il ca- rea di cinque miliardi di decadimenti Annular (I)-factory for Nice Experi- che percorre in media 3,4 metri. Inol- alto a sinistra. Il rivelatore consiste di due parti principali: la lorimetro permette di osservare fotoni di energie sino a un ordinari dei !C,. Per ottenere questi ments), così battezzata da Enzo Iaroc- tre la coppia KL-K, è equivalente alla camera tracciante a deriva (in blu) e il calorimetro elettroma- minimo di 20 MeV con una risoluzione in energia del 15 numeri astronomici di K, è necessa- ci, allora direttore a Frascati e oggi luce proveniente dalle due fenditure di gnetico centrale a forma di barile (in giallo) con i due «tappi» per cento, ed è in grado di determinare la posizione di arri- rio costruire una « fabbrica »di parti- presidente dell'INFN; l'intero progetto Young e può produrre figure d'interfe- (EMC tappo, ancora in giallo), immerso in un campo magne- vo con precisione di 1 centimetro per fotoni di 100 MeV. celle. Le fabbriche di particelle sono è sotto la direzione di Gaetano Vigno- renza. In un anno di fisica vengono tico generato da una bobina super- La caratteristica unica del calorimetro l'ultima generazione di acceleratori in la. Elettroni e positroni in DAONE prodotti 15 miliardi di coppie KL-Ks. conduttrice contenuta in un giogo di di KLOE è di misurare l'istante di arri- costruzione o in progetto in varie vengono fatti collidere a un'energia to- In DAONE i fasci vengono fatti col- ferro (bobina sc e giogo). vo dei fotoni con un'accuratezza di parti del mondo. Di solito sono colli- tale di 1019,4 MeV. A questa energia, lidere in due punti diametralmente op- La camera centrale consiste di un un decimo di miliardesimo di secon- sori di elettroni e positroni, nei quali la sezione d'urto per produrre mesoni posti, per permettere due esperimenti cilindro di circa 50 metri cubi essen- do. L'ultimo componente del rivela- fasci intensi di queste particelle ven- 4) ha un valore di picco di circa 100 simultanei: KLOE e FINUDA. L'acce- zialmente vuoto, con pareti di 8 milli- tore è costituito dalla bobina super- gono scagliati l'uno contro l'altro, in volte ogni altra particella. I (1) così pro- leratore consente anche di condurre ri- metri di spessore in fibra di carbonio. conduttrice e dal giogo di ferro che collisioni frontali, a un'energia accu- dotti sono quasi puri, il che evita di cerche mediche e di struttura della ma- Fra le pareti che formano le basi del insieme formano un magnete capace ratamente scelta per produrre le par- confondere la situazione. DAONE do- teria usando fasci di luce ultravioletta e cilindro sono tesi 52 000 fili di tung- di produrre un campo magnetico di ticelle di interesse. In gergo si dice vrebbe produrre 5000 4) al secondo. raggi X nella facility DACINE-L (la L steno e alluminio. Le dimensioni di 6000 gauss. «stare sul picco», perché la produzio- Usando la definizione: «un anno di fi- sta per «luce»). Gli anelli di DAONE KLOE sono legate al cammino medio Per il trattamento dei segnali KLOE ne di queste particelle ha un picco al- sica» = 10 milioni di secondi (un terzo hanno un perimetro di circa 110 metri, che il mesone K lento percorre prima richiede una grande quantità di cir- to e stretto per un particolare valore della durata di un anno solare, per te- con una forma quasi rettangolare di 23 di decadere, ossia circa 3,4 metri. Un cuiti elettronici. C'è anche un insieme di energia. ner conto di manutenzione, rotture im- per 32 metri di lato. Quando DAONE compromesso pratico ha portato alla di calcolatori che deve ricevere e ana- Per studiare i decadimenti dei meso- previste, miglioramenti e aggiustamen- è entrato in fase di collaudo, nel no- scelta di un raggio di 2 metri e una lizzare 50 Megabyte di dati al secon- ni K, si sceglie di produrre mesoni ti fini dei componenti) significa che vembre 1998, a circa un decimo della lunghezza di 3,6 metri per le dimen- do. La potenza di calcolo è equiva- che hanno una massa appena maggio- ogni anno si possono produrre e racco- luminosità finale, il numero di particel- sioni della camera, il che permette di Riflessioni di luce sui 52 000 fili della lente a 600 personal computer tra i re di quella di due K e che possono gliere 50 miliardi di 4)! le nei suoi anelli di 110 metri sarà quasi osservare quasi un terzo dei KL pro- camera a deriva di KLOE. più veloci in commercio. essere prodotti in quantità immense. Metà dei (1) decade in una coppia di lo stesso di quanti ve ne sono adesso I mesoni decadono in un tempo K carichi che si muovono a un quarto negli anelli di 27 chilometri del LEP. 46 LE SCIENZE 370/ g i ug no 1999 LE SCIENZE 370/ g i ug no 1999 47 Interferometria più fini di un capello per segui- quantistica a DAONE re le traiettorie delle particelle cariche. Il progetto di KLOE è stato Nell'acceleratore DAcI3NE, completamente eseguito da un le coppie di mesoni K neutri gruppo di fisici italiani delle sono prodotte nel decadimen- Università e sezioni dell'INFN to del mesone (l) in uno stato di Bari, Lecce, Napoli, Pisa, le quantico puro dispari sotto C. tre università romane e Trieste- Tra l'altro questo implica che Udine. A questi va aggiunto un l'osservazione di un decadi- nutrito gruppo di fisici dei La- mento di un K, (K„) segnala - boratori nazionali di Frascati e anzi garantisce - la presenza di uno dell'Università di Karls- un KL (K) con impulsi uguali e ruhe, oltre a ricercatori dell'I- opposti; in altre parole non TEP di Mosca e dell'IHEP di avremo mai due K, o due K,. Pechino, aiutati dal programma Questo dà a DAONE vantaggi di relazioni estere dell'INFN. speciali per lo studio della vio- La costruzione di KLOE ha lazione di CP e CPT. La coe- rappresentato una vera sfida renza quantistica dello stato per un gruppo interamente ba- iniziale di due K permette l'os- sato in Italia dove mai erano servazione di fenomeni di in- state realizzate imprese di tale terferenza senza che sia neces- complessità e difficoltà. sario identificare i K, o i K1. Uno schema del primo evento di produzione di mesoni K, KLOE ha molte caratteristi- Possiamo capire questo feno- e K, raccolto da KLOE il 14 aprile. L'inizio ufficiale degli che di alto interesse tecnologico. meno in analogia con ciò che esperimenti è stato annunciato a Frascati il 19 maggio. L'automa sviluppato per la tes- succede quando un singolo fa- situra dei 52 000 fili della came- scio di luce illumina due fendi- ra è stato adottato dal gruppo ture e si osserva la figura d'interferenza mi discussi. Per quanto le energie in BaBar, che prepara un esperimento per su uno schermo, senza sapere da quale gioco a DAIDNE siano circa 100 volte lo Stanford Linear Accelerator Center. fenditura la luce è passata. La figura più piccole di quelle del LEP, le di- Il calorimetro di KLOE è stato adottato d'interferenza non è la sovrapposizio- mensioni di KLOE sono simili a quel- a DESY, ad Amburgo, per il perfezio- ne delle due figure ottenute con una le dei rivelatori impiegati a Ginevra. namento di un rivelatore, e detiene il sola fenditura aperta alla volta. La fase KLOE ha forma cilindrica, con un record mondiale per la sua accuratezza relativa delle onde provenienti dalle diametro di 7 metri e una lunghezza temporale. Le innovazioni nel campo due fenditure è responsabile della com- di 6. Dentro un giogo di quasi 1000 dell'acquisizione dati, infine, sono al di plessa figura d'interferenza. tonnellate di ferro si trova una bobina sopra di ogni livello raggiunto in tutti i In DAcDNE la figura d'interferenza superconduttrice di 5 metri di diame- laboratori di fisica del mondo. Il costo dipende dai canali di decadimento dei tro e 4 di lunghezza. All'interno della del rivelatore è stato sostenuto per la K scelti per l'osservazione. In breve, a bobina si trovano i due elementi fon- massima parte dall'INFN attraverso la DAONE è possibile eseguire un ampio damentali del rivelatore: un calori- Commissione I, che giudica e approva spettro di precisi esperimenti di «inter- metro per la rivelazione dei fotoni e fondi per gli esperimenti di fisica delle ferometria dei mesoni K», misurando una camera a deriva con 52 000 fili particelle elementari. la distribuzione dell'intensità di decadimento della coppia di K in funzione della distanza fra i due vertici di decadimento per scelte appropriate dei due JULIET LEE, quando era studente alla Columbia University, collaborò allo stu- stati finali. Se chiamiamo f, lo stato fi- dio dei mesoni K che mise in dubbio la parità e conseguì il dottorato nel 1960. Nel nale in cui uno dei K decade all'istante 1963 diviene professore alla State University di New York a Stony Brook. Oggi è t, e corrispondentemente f, e t„ al va- dirigente di ricerca presso i Laboratori nazionali di Frascati. PAOLO FRANZINI è riare di t,— t, e dei canali scelti è possi- laureato in fisica e diplomato alla Scuola Normale Superiore di Pisa nel 1955. Nel bile misurare molti parametri che de- 1957 contribuì alla scoperta della violazione della parità nei decadimenti degli ipe- scrivono la violazione di CP e CPT nel roni. Nel 1964 diviene professore di fisica alla Columbia Unversity. Dal 1993 è sistema dei K neutri. Il termine di inter- professore di chiara fama all'Università di Roma. Nel 1960 Paolo Franzini e Juliet ferenza è anche sensibile alla differenza Lee collaborano per la prima volta misurando l'elicità del neutrino muonico. Dal di massa tra K, e K,. Con un'idonea 1963 Paolo Franzini e Juliet Lee-Franzini hanno sempre lavorato insieme. Nel scelta dei parametri, si possono misura- 1991 fondano la collaborazione KLOE per la costruzione del rivelatore KLOE. re i valori che indicano la violazione di PAULA FRANZINI (figlia di Juliet e Paolo), nata nel 1965, nel 1987 ha consegui- CPT e si può ottenere la differenza di to il dottorato in fisica teorica alla Stanford University. Ha poi lavorato presso nu- massa tra K° e anti-K0 con un'accura- merosi centri di ricerca, spesso studiando problemi connessi ai collisori tra elehro- tezza di una parte su 1019! ni e positroni. Dal 1996 si dedica a pittura, scultura e arte elettronica. KLOE, rivelatore da record CHRISTENSON J., CRONIN J., FITCH V. e TURLAY R., Evidence [or the 2ir Decay of the K2 Meson, in «Physical Review Letters», 13, 138, 1964. KLOE è il rivelatore che dall'inizio LEE-FRANZINI JULIET e FRANZINI PAOLO, CP Violation in the K System, in «Sur- di quest'anno ha incominciato a rac- veys in High Energy Physics», 13, pp. 1-44, 1998. cogliere dati per lo studio dei proble- 48 LE sciENzE 370/ g i ug no 1999 Lo specchio da 8 metri, nel suo rivestimento protettivo, viene trasportato lenta- - mente verso la sua sede, la cupola argentea (qui sotto) dell'osservatorio Gemini North, sulla vetta del Mauna Kea. anMOMIIM9IMIIMEW Un nuovo occhio sul cosmo Sulla vetta più alta del bacino del Pacifico all'alto di una collinetta di giungeva le abitazioni degli astronomi vano un contenitore ottagonale d'ac- ceneri rossastre che domi- a 2800 metri di quota e proseguiva, ciaio contenente uno specchio di ve- sta per essere inaugurato, dopo un'odissea decennale, D nava la stradina ripida e stretto e intagliato nella roccia, lungo i tro da 22 tonnellate, troppo fragile tortuosa, un gruppetto di astanti scru- fianchi ripidi e pericolosamente insta- per sostenere il proprio stesso peso. un telescopio che potrebbe superare tava il convoglio che saliva faticosa- bili del vulcano spento. Un cammina- Nonostante i molteplici strati di ma- mente, avanzando in maniera quasi tore veloce avrebbe sorpassato facil- teriale protettivo high-tech, il vetro persino gli osservatori con base nello spazio impercettibile. La processione aveva mente questo solenne corteo di mezzi avrebbe potuto essere danneggiato impiegato tre giorni per superare i 100 a quattro ruote motrici che scortavano anche da un urto di entità pratica- chilometri scarsi del percorso che dal un enorme rimorchio. Due trattori da mente trascurabile. Se si fosse intacca- di Gary Stix (redazione di «Scientific American») porto, attraverso campi ondulati e di- 450 cavalli, collegati da un cavo del to, la costruzione del gigantesco tele- stese di lava nera come inchiostro, rag- diametro di 10 centimetri, trasporta- scopio, che aveva richiesto un decen- fotografie di Andy Ryan 50 LE SCIENZE 370/ giugno 1999 LE SCIENZE 370/ giugno 1999 51 nio di preparazione, sarebbe stata ri- pean Southern Observatory nel Cile speciali, solo due sottili traguardi in- della propria carriera di astronomo al- mandata di anni, con una spesa ag- settentrionale e il National Astronomi- crociati si interpongono fra lo spec- la costruzione e al perfezionamento di Come è stato giuntiva di milioni di dollari. cal Observatory giapponese. Quest'ul- chio primario e la volta del cielo. strumenti per l'infrarosso. Prima di Il contenitore di acciaio sporgeva a timo, battezzato Subaru (il nome giap- «Quell'aggeggio emette radiazione che Gemini, ha realizzato lo spettrometro montato tal punto rispetto alle ruote del rimor- ponese delle Pleiadi), è appollaiato su va a finire diritta nel telescopio » dice infrarosso del vicino UK Infrared Tele- chio mentre questo superava gli stret- un altro cono di ceneri cosparso di Mountain. Questa radiazione può scope sul Mauna Kea, e in seguito ha il telescopio tissimi tornanti, che il delicato carico rocce a poche centinaia di metri di di- confondere il rivelatore infrarosso fa- diretto le prime fasi dell'adeguamento minacciava di scavare un solco nella stanza dalla vetta del Mauna Kea. cendo apparire rovente il freddo ac- delle ottiche di quel telescopio. scarpata di cenere vulcanica da un lato Gemini North non è il telescopio ciaio e «annegando» il debole segnale La notte prima di salire sulla vetta, m della strada o di rotolare giù per il più grande della nuova generazione interstellare; perciò, quanto più picco- Mountain è rimasto alzato fino a oltre egli ultimi mesi il gruppo di pendio ripidissimo dall'altro lato. In per quanto riguarda la capacità di la si riesce a fare la struttura, tanto mi- la mezzanotte per badare alla laringite I N Gemini si è dato da fare per certi luoghi, la tecnologia può evocare raccogliere luce, ed è privo di tutta la nore è il disturbo dell'emissione. di suo figlio. Evidentemente le abitudi- assemblare le parti principali dello il soprannaturale. Qui, fra le ceneri dotazione di camere ottiche e infra- Mountain recita tutto un elenco di ni notturne tipiche degli astronomi strumento. Verso la fine dello scor- espulse dalle viscere del Mauna Kea e rosse e di spettrografi di cui sono mu- caratteristiche del progetto ideate pro- avevano allenato lo scienziato per le so giugno potenti autotreni tra- in piena vista dell'oceano, sembrava niti alcuni dei suoi rivali. Ma i suoi prio allo scopo di eliminare la radia- responsabilità paterne; e questa ten- sportarono lo specchio dal porto di nascere una convergenza elementale di costruttori sono ben decisi a sbara- zione infrarossa, come per esempio il denza all'insonnia sarebbe stata ben- Kawaihae Bay (1) su strade di mon- terra, acqua, fuoco e aria. La vetta era gliare la concorrenza per quanto ri- rivestimento argentato dello specchio. venuta nelle settimane successive, per tagna (2) fino alla cupola di Gemini considerata, nell'antica religione delle guarda l'ottenimento di immagini al- Questo e altri accorgimenti dovrebbe- assistere la «nascita» del nuovo tele- (3). L'11 dicembre lo specchio lasciò Isole Hawaii, la dimora della dea delle l'estremità infrarossa dello spettro e- ro ridurre al 3-4 per cento la radiazio- scopio. Ancora più benvenuto sarebbe la camera di rivestimento (4) dopo nevi; e ora, nel mezzo di un paesaggio lettromagnetico. L'infrarosso è una ne infrarossa di fondo generata dal te- stato il suo stile calmo e non autorita- aver incontrato numerose difficoltà. lunare a 4200 metri di quota, la cupo- regione relativamente poco esplorata, lescopio, ossia a meno di un quinto del rio per mediare i contrasti fra i diversi Una gru sollevò il riflettore e lo si- la argentea dell'osservatorio Gemini ma che permette di studiare le zone di valore tipico per gli strumenti a terra. partecipanti al progetto, che includo- stemò nella cella (5). North attendeva, sotto il sole cocente formazione stellare, normalmente oc- Mountain ha proseguito il suo rapido no scienziati di grosso calibro e buro- Con i 120 attuatori, controllati da di giugno, di ricevere il prodigio di ve- cultate dalla polvere che assorbe la lu- corso sulla progettazione di telescopi crati di governo di sette paesi. calcòlatore, fu applicata una pres- tro che avrebbe completato questo ce visibile. È anche la regione in cui si avanzati spiegando come bocchette Poco più di una settimana prima di sione al vetro, dello spessore di 20 monumento a una religione laica. Gli possono osservare le galassie più anti- che si aprono e si chiudono a mo' di Natale, apparve chiaro a Mountain centimetri, per portarlo alla forma antichi dei si sarebbero offesi per que- che, la cui radiazione appare spostata grandi labbra di alluminio aiutino a che Gemini non avrebbe ottenuto im- desiderata. Queste correzioni com- sta incursione sacrilega? Forse; se verso queste lunghezze d'onda a causa eliminare le correnti turbolente nell'in- magini infrarosse del firmamento fino pensano le liévi deformazioni cau- qualcuno si arrampicasse sulle scalette del loro allontanamento a velocità terno della cupola, prodotte dalle dif- a metà gennaio, come minimo. Avreb- sate da cambiamenti del vento, del- fino alla sommità dello splendente inimmaginabili. ferenze di temperatura fra il telesco- be dovuto essere niente più che un pic- la temperatura o della posizione del emisfero, potrebbe proclamarsi re del pio, la cupola e l'aria circostante, che colo intoppo in un programma stilato telescopio: servono a eliminare dal- mondo: e in quel momento la sua testa metà di dicembre, la caratteristica possono distorcere le immagini. «Con oltre quattro anni prima; ma in realtà la superficie dello specchio le ano- segnerebbe il punto più alto di tutto il A distintiva di Gemini North era questo sistema riusciamo a portare né Mountain né il responsabile di pro- malie di forma che causarono tanti bacino del Pacifico. già visibile nell'osservatorio incomple- 300 tonnellate di acciaio a meno di un getto Jim Oschmann sapevano real- problemi allo Hubble Space Tele- Il delicatissimo trasporto dello spec- to, scrutando fra i pezzi di questo tita- grado di differenza rispetto alla tempe- mente quanto lavoro rimaneva da fare scope. Quando gli attuatori sono chio fino alla vetta ha rappresentato la nico meccano, alcuni dei quali giace- ratura ambiente» egli afferma. prima di poter dare l'ordine di aprire ben regolati, l'intera superficie dello fine di una delle parti più rischiose del vano ancora sparsi sul pavimento Questa attenzione per i particolari la cupola verso il cielo notturno e di specchio diventa uniforme, con una progetto Gemini, ma anche l'inizio di d'acciaio. Mentre il clangore del me- dovrebbe consentire a Gemini di os- puntare su una stella l'occhio del co- precisione di 100-200 nanometri. sei mesi di lavoro frenetico. Il pro- tallo contro metallo echeggiava nella servare oggetti non più grandi di 0,07 losso da 342 tonnellate. Dopo che lo specchio fu trasferito gramma richiedeva che i collegamenti cupola da 36 metri di diametro, Matt secondi d'arco nell'infrarosso vicino: L'ampio volume cavernoso della cu- nella cella, Eric Hansen installò un e le verifiche dei sistemi principali del Mountain, il loquace inglese che dirige una risoluzione migliore di quella pos- pola era pervaso da ansiosa attesa. In- sensore entro la cella dello specchio telescopio venissero completati in un il programma, alzava con evidente or- sibile allo Hubble Space Telescope con gegneri e tecnici in tuta marrone si ar- (6). Alcuni giorni dopo lo specchio massimo di sei mesi, in modo che l'os- goglio lo sguardo verso la sommità del il suo relativamente piccolo telescopio rampicavano come scimmie sulla fu collocato nella struttura del tele- servatorio potesse fornire le sue prime telescopio, una ventina di metri più in da 2,5 metri. (Un secondo d'arco è pa- struttura del telescopio, aggiustando le scopio tramite un elevatore pneu- immagini del cosmo entro Natale. alto. Qui lo specchio secondario, del ri a 1/3600 di grado.) Con la risolu- pieghe a fisarmonica della copertura matico simile a un hovercraft (7). La Queste scadenze ristrette erano det- diametro di un metro, focalizzerà la zione di Gemini, un astronomo po- metallica dello specchio. Nel gelo pun- struttura (8) conserva la stessa tem- tate da necessità finanziarie, ma anche luce raccolta dallo specchio primario trebbe in teoria leggere il logo della gente dell'ambiente non riscaldato, si peratura dell'aria esterna, in parte da un forte senso della competizione. da 8,1 metri, concentrandola in un fa- NASA sulla Stazione spaziale interna- installavano fibre ottiche e cavi elettri- grazie alle aperture dell'ampiezza di Nella prima metà del 1999 è prevista scio sottile e stabile. zionale a 350 chilometri di distanza ci. «Mi servirebbero due polmoni in 10 metri sui lati della cupola (9), che l'entrata in funzione, oltre che di Ge- Nel punto in cui la maggioranza dei (ammesso che questo emettesse radia- più» esclama l'elettricista Andrew Gu- servono a eliminare i vortici freddi e mini, di altri strumenti giganteschi, fra telescopi presenta un complesso di ro- zione infrarossa). shiken, riferendosi alla ridotta quan- caldi che possono deteriorare la cui il Very Large Telescope dello Euro- buste travature occupato da strumenti Mountain ha dedicato gran parte tità di ossigeno, circa il 40 per cento in qualità delle immagini. _ •• •To lat GO. //- 52 LE SCIENZE 370/ g i ug no 1999 53 • 1211.11ef th Ztn • InthURtshtyM).ln; • lan1111111 th1,4-1stlasec."%•; Quattro ingegneri e tecnici del gruppo di Gemini trasportano a una camera a vuoto nella cupola del vicino Canada-France- viene rivestito di una sottile pellicola di alluminio (al centro). rivestimenti Barney Magrath del CFHT ispezionano con una mano lo specchio secondario dalla stazione di lavaggio fino a -Hawaii Telescope (a sinistra). Nella camera il disco di vetro Più tardi, John Filhaber del gruppo di Gemini e lo specialista di torcia elettrica la superficie altamente riflettente (a destra). meno di quella disponibile al livello mini saranno a disposizione di tutti gli punto di terminare poco gloriosamen- Ma un secondo comitato - nominato lamentando che sia necessario eseguire South, a Cerro Pachon in Cile. Spo- del mare, alcuni chilometri più in bas- astronomi di questi paesi i cui progetti te quando l'Università dell'Arizona dalla National Science Foundation e regolazioni manuali al di sopra dello stare la cella dello specchio di qualche so. Si facevano gli ultimi aggiustamen- di ricerca saranno approvati dalla contestò l'assegnazione del contratto dalla Association of Universities for specchio. Nel gruppo di Gemini, egli metro sul pavimento della cupola a- ti dentro e fuori la cella, la gigantesca commissione che aggiudica il tempo di per la fusione dello specchio alla Cor- Research in Astronomy - appoggiò la ha assunto il ruolo di custode dello vrebbe dovuto richiedere pochi minu- struttura cilindrica blu che trattiene lo osservazione. ning, che aveva fatto l'offerta più van- decisione iniziale del gruppo di Gemini specchio, colui che raccomanda co- ti; invece occupò un'ora e mezzo. La specchio e lo deforma in maniera esat- Il Governo statunitense si è impe- taggiosa. Presso il Mirror Laboratory e permise al programma di continuare stantemente le procedure più prudenti cella, del peso di 80 tonnellate, giace- ta sotto il controllo di un calcolatore. gnato a coprire metà dei costi del pro- dell'università, diretto da J. Roger An- come previsto. per garantire che questo gioiello da ol- va su una sorta di hovercraft pneuma- «Un mese di ritardo è accettabile, getto Gemini, ma ha anche posto un gel, «credevano che il contratto fosse tre 10 milioni di dollari rimanga intat- tico, che avanzava cautamente, vi- ma non possiamo slittare più avanti» tetto di spesa di 88 milioni di dollari. I loro per diritto» spiega Mountain. ountain è salito sul Mauna Kea to. Chiunque debba lavorare sopra lo brando. Ogni tanto, il trasportatore sottolinea Mountain, gesticolando con ritardi nella costruzione del telescopio Il gruppo di Angel obiettò che una M dalla sua base nella città por- specchio scoperto chiede il permesso a «incespicava» in una fessura fra il pa- ambo le mani. «Ne dipende la credibi- settentrionale potevano far salire i co- simile lente colossale - di otto metri di tuale di Hilo per sorvegliare una delle Stepp, e Mountain e Oschmann hanno vimento e la piattaforma centrale ro- lità di questo programma e di quelli sti e mettere quindi in pericolo lo stan- diametro, ma dello spessore di soli 20 molte fasi cruciali nel completamento dovuto talvolta usare la loro autorità tante cui era appoggiato il telescopio; futuri.» Se i tempi si prolungheranno ziamento di ulteriori fondi per dotare centimetri - avrebbe distorto la luce dell'opera. La squadra che lavora sulla per tralasciare qualche precauzione e due addetti facevano a turno nel tira- ancora, diventerebbe necessario modi- il telescopio di tutta la strumentazione stellare incidente flettendosi nelle lievi vetta aveva terminato nelle settimane sveltire i tempi. re furiosamente un cavo per smuovere ficare i piani per trasferire l'intero necessaria negli anni a venire. correnti d'aria all'interno della cupola. precedenti un certo numero di compiti La prudenza, tuttavia, è perfetta- la cella; un altro saltava su e giù sul gruppo in Cile dove, come indica il no- Fin dall'inizio, il progetto ha dovu- Il progetto proposto dall'università, vi- importanti, fra cui il rivestimento dello mente comprensibile. Lo specchio è un cavo, aggiungendo il proprio peso al- me Gemini, un secondo telescopio do- to lottare con il problema dei finan- ceversa - consistente in una superficie specchio primario e il suo alloggia- vero capolavoro: nessuna gemma è lo sforzo degli altri. vrà volgere il proprio sguardo sull'uni- ziamenti. Le soluzioni minimaliste che sottile rinforzata da un rigido strato ad mento nella cella cilindrica. Era venu- mai stata lavorata con maggiore sim- Per procedere a ritmo costante, si verso prima che il suo gemello setten- Mountain fa notare così volentieri si alveare di vetro borosilicatico - a detta to il momento di sistemare lo specchio metria. Su tutta la superficie, non vi è sono dovute escogitare decine di que- trionale compia due anni. Quando Ge- devono al tentativo di far quadrare i loro, si sarebbe comportato meglio. nella sua sede e di fissarlo alla torreg- alcuna asperità che sporga o rientri di ste soluzioni improvvisate. Due giorni mini North e Gemini South saranno conti non meno che all'ingegno dei Nell'intenso dibattito che ne seguì, un giante montatura. più di 16 nanometri (miliardesimi di prima John Filhaber, che ha l'incarico entrambi in servizio, un astronomo progettisti. La spartana sommità del comitato indipendente nominato dalla Via via che il lavoro procedeva, metro): una precisione circa doppia di di integrare gli innumerevoli sistemi di potrà formulare un programma osser- telescopio limita il rumore infrarosso, National Science Foundation racco- Mountain e Oschmann lo seguivano quella specificata originariamente nel Gemini, aveva aiutato tre colleghi a vativo esteso su tutto il cielo, dalle re- ma impone di rinunciare a una came- mandò che il contratto fosse riassegna- dalla piattaforma di servizio, posta contratto con la REOSC. «Se si pren- spostare lo specchio secondario, un di- gioni di formazione stellare nelle Nubi ra a largo campo che molti astronomi to all'Università dell'Arizona. sulla montatura del telescopio, a do- desse lo specchio e lo si stirasse facen- sco di vetro da 60 chilogrammi del va- di Magellano alle galassie dello Hub- troverebbero assai utile per esplorare Negli 11 mesi successivi il gruppo minio di una sorta di piscina di metal- dolo diventare grande come l'Oceano lore di oltre un milione di dollari. Co- ble Deep Field. È l'unico telescopio grandi regioni di cielo. Sacrificando di Gemini dovette giustificare perfino lo lucente che giaceva su una piattafor- Atlantico, l'onda più alta sarebbe pari perti da mascherine bianche da chirur- della nuova generazione a vantare questo e altri lussi, il gruppo di Gemi- i più minuti dettagli del progetto. ma a lato della cupola. Su un'impalca- a una trentina di centimetri» afferma go e da berretti, camici e calosce da ca- questa possibilità. ni è riuscito a rispettare il budget del «Per illustrare il livello intellettuale tura accanto allo specchio, Larry Mountain. mera sterile, i quattro uomini sorreg- Il tempo stringeva per Mountain e il telescopio, che attualmente è di 184 del dibattito - ricorda Mountain - i Stepp, il responsabile delle ottiche, e La superficie dello specchio è moti- gevano lo specchio come se stessero suo gruppo, anche perché la costruzio- milioni di dollari. L'unico aumento, nostri concorrenti dell'università si l'ingegnere optomeccanico Eric Han- vo di orgoglio e di rivalità per i gruppi spostando un mobile; sarebbe bastato ne di Gemini è un'opera pubblica. di 8 milioni di dollari, è stato necessa- presentarono a un incontro con un sen stringevano grossi bulloni per anche lavorano sui nuovi telescopi. Do- un movimento inconsulto, mentre si Non solo amplierà il panorama cele- rio per realizzare sensori migliori e pezzo di vetro per finestre tagliato in corare lo specchio in modo che un ter- po che lo specchio di Gemini fu levi- facevano strada dalla zona di lavaggio ste, ma offrirà tempo di osservazione a per argentare lo specchio del telesco- cerchio e lo sventolarono dicendo: remoto non possa sbalzarlo fuori dalla gato, uno scienziato del team di Suba- alla camera a vuoto dove lo specchio più astronomi di quanto faccia qual- pio cileno. "Guardate come sarà molle lo spec- cella. Essi manovravano i loro attrezzi ru giunse in visita e chiese i risultati. doveva essere rivestito, e il prezioso siasi altro grande telescopio statuni- L'attenzione di Mountain per i tem- chio di Gemini".<> con la stessa lenta precisione con cui Una volta completato, lo specchio di oggetto sarebbe stato perduto. tense. I Gemini saranno telescopi in- pi e i costi ha le sue radici nella contro- «Questa era la mia prima esperienza un chirurgo avvicinerebbe il bisturi a Subaru superò di quattro nanometri Filhaber avrebbe preferito evitare ternazionali, gli osservatori da otto versia che ha turbato i primi anni del con la comunità astronomica america- una cornea: se una chiave inglese fosse la qualità della superficie del suo con- questa manovra rischiosa; ma la came- metri di Stati Uniti, Regno Unito, Ca- progetto Gemini. Solo pochi mesi do- na - aggiunge - e ben presto cominciai caduta sullo specchio, avrebbe prodot- corrente. Il gruppo di Gemini, a sua ra di rivestimento di Gemini - la più nada, Australia, Argentina, Brasile e po che egli fu nominato responsabile a chiedermi perché diavolo avevo ac- to uno sfregio irreparabile. volta, diede i risultati di Subaru alla avanzata mai costruita, come si legge Cile. Al contrario degli strumenti co- scientifico, nel 1992 (è diventato di- cettato questo lavoro.» Il pasticcio riu- «Queste sono le cose che veramente REOSC quando fu il momento di le- nel materiale illustrativo del progetto - struiti con finanziamenti privati, i Ge- rettore nel 1994), l'impresa fu sul scì quasi a seppellire l'intero progetto. preferirei non fare» commenta Stepp, vigare lo specchio destinato a Gemini si era rotta 10 giorni prima, nel corso 54 LE SCIENZE 370/ giugno 1999 LE SCIENZE 370/ giugno 1999 55 Il tramonto sul Mauna Kea si riflette di una maratona durata una notte in- sulla cupola di Gemini (a sinistra). Lo tera. La camera contiene un magne- strumento ha realizzato all'inizio di feb- tron che utilizza un plasma di ioni ar- braio una delle sue prime immagini stel- go per estrarre atomi di alluminio da lari, qui esaminata dai responsabili del una lamina metallica e depositarli in progetto, Jim Oschmann (in primo pia- una pellicola riflettente ultrapura sullo no) e Matt Mountain. Il telescopio giap- specchio di vetro. (L'intera superficie ponese Subaru (all'estrema sinistra) ha di quest'ultimo è stata rivestita con ottenuto le sue prime immagini nel mese una quantità di alluminio pari a quella di gennaio. contenuta in una lattina per bibite.) Il Royal Greenwich Observatory, la più antica istituzione scientifica inglese, aveva provveduto a costruire la camera; ma al momento del guasto quella venerabile organizzazione, af- flitta da problemi di bilancio, era chiaramente più preoccupata del proprio imminente scioglimento che del contratto Gemini. «Quando hanno costruito la camera erano arrivati agli sgoccioli, e si vede.» Ai primi di dicembre, Filhaber lotta- va ormai da mesi per far funzionare adeguatamente la macchina per il rive- tuato a 4000 metri di altezza, anche stimento, anziché dedicarsi agli altri alle Hawaii. I ritardi - e i 30 000 dolla- suoi compiti di armonizzazione dei di- ri a notte per far funzionare il telesco- sparati sottosistemi di Gemini. La ca- pio - avrebbero creato ulteriori diffi- mera non era ancora al 100 per cento, coltà di budget. ma non era più possibile rimandare La prima luce segna in realtà l'inizio l'operazione di rivestimento dello di un periodo intensivo di 15 mesi in specchio primario. Perciò un giorno, cui ingegneri e astronomi lavorano in- assieme a tre tecnici, trascorse sette ore Per rivestire lo specchio secondario, al momento doveva ancora essere in- na deforme, in falso color arancione, Sfogliando anch'egli il giornale, sieme per «accordare» lo strumento in filate con gli occhi incollati agli stru- però, fu necessario prendere in presti- stallato al suo posto. La macchiolina - sia nella stanza di controllo sulla vetta Oschmann aveva avuto l'idea di attac- modo che soddisfi le specifiche più ri- menti che misuravano il flusso di cor- to la camera di rivestimento del vicino una riflessione di Giove - permetteva sia sui calcolatori della base di Hilo, care la fotografia al muro dell'edificio gorose, al di sotto del secondo d'arco rente nel magnetron. «Non aveva mai Canada-France-Hawaii Telescope Ob- di calibrare lo specchio principale. dove la maggior parte degli astronomi del telescopio e di scrivervi sotto: di precisione. Per realizzare in pieno il funzionato tanto a lungo senza proble- servatory, e l'operazione fu condotta A partire dalla fine di dicembre e trascorrerà le notti osservando il cielo. «Quanti giorni ci mancano per fare potenziale del telescopio, il gruppo mi. Trattenevamo il fiato.» a termine senza intoppi. Alla fine di per tutto il mese di gennaio, il progetto Sulla sommità del vulcano, Oschmann anche noi queste cose, ragazzi?». Ma il utilizzerà un sistema di ottiche adatta- Poi, quando mancavano solo 20 mi- gennaio, Filhaber lasciò il progetto. superò lentamente altre verifiche che fece attentamente alcuni aggiustamen- presentimento di Mountain sulle diffi- tive in grado di compensare la turbo- nuti al termine e c'era solo un segmen- La sua famiglia non si era adattata al- avrebbero potuto a buon diritto costi- ti manuali agli attuatori dello specchio coltà ancora in agguato si rivelò il più lenza atmosferica che può rovinare le to finale di vetro da coprire, la tensione la vita nella piccola Hilo, un rischio tuire l'imprimatur della prima luce. A per correggere l'allungamento vertica- corretto. immagini. scese a zero e la corrente si alzò in un professionale per chiunque viva nelle causa di problemi meccanici e di le tipico dell'astigmatismo. Pochi mi- L'inaugurazione formale dovette es- Se tutto andrà bene per Gemini, picco. Un corto circuito aveva bloccato zone isolate dove si costruiscono i software, i tempi si prolungarono oltre nuti dopo la sfera apparve perfetta- sere rimandata fino a oltre la metà di verso la metà del 2000 gli astronomi la macchina. Sulle prime, parve un di- grandi telescopi. la metà di gennaio. Il 29 gennaio, tut- mente tonda. febbraio. La scommessa che tutti i si- potranno prendere pieno controllo sastro. Il magnetron poteva aver intac- tavia, Gemini era pronto per un'altra In pochi minuti le regolazioni di stemi potessero essere montati rapida- del telescopio. Ben prima di questo cato la superficie dello specchio. Far ri- pietra miliare rappresentata da cerimonia di iniziazione: l'ottenimento Oschmann avevano portato la risolu- mente e fatti funzionare subito era sta- avvicendamento, gran parte del per- partire la macchina avrebbe provocato T quella che gli astronomi chiama- di una serie di immagini con entrambi zione da 10 secondi d'arco a 1 secondo ta persa. La sommità leggera del tele- sonale ingegneristico si trasferirà nel un'irregolarità nel rivestimento; c'era no «prima luce» è una formalità arbi- gli specchi installati. d'arco, un processo che talvolta ha ri- scopio - che aveva ridotto i costi e Cile settentrionale, dove avrà la possi- persino l'eventualità di dover asportare traria. Nel caso di Gemini, non signifi- Tranne che per la luminosità ver- chiesto anni per i telescopi precedenti, avrebbe dovuto facilitare le osserva- bilità di far tesoro degli errori prece- l'alluminio e ricominciare da capo. cava che il telescopio era pronto da dognola di uno schermo di calcolato- da 4 metri. A Hilo, Mountain teneva zioni nell'infrarosso - si dimostrava denti nel montare il clone meridionale Il trentacinquenne Filhaber ricono- consegnare agli astronomi perché os- re, alle 21.30 la cupola di Gemini era d'occhio le immagini su un terminale di ora un punto debole. Uno dei sistemi dello strumento sul Mauna Kea. sce di essere uno scavezzacollo che, servassero il cielo in tutte le notti sere- immersa nell'oscurità. Con un lieve computer e le manovre di Oschmann informatici del telescopio non riusciva Mountain ha cercato di far sì che il mentre era studente alla Columbia ne; invece rappresentava il momento ronzio meccanico, la fessura alla som- su uno schermo per teleconferenze. a muovere lo specchio secondario ab- suo gruppo guardasse ancora più in là University, organizzava clandestina- in cui i responsabili del progetto si sen- mità si aprì, lasciando subito entrare C'era euforia nell'aria; ma l'espressione bastanza velocemente per contrastare del completamento di Gemini South. mente scalate notturne del ponte di tivano in grado di mostrare un certo la luce della Luna piena. Il telescopio di Mountain era cupa. Non era perché lo sfocamento dell'immagine dovuto Nei rari momenti liberi, chiede loro di Brooklyn e del George Washington numero di immagini senza attirarsi era pronto, puntato verso lo zenit; per l'«Honolulu Advertiser», quel mattino alle vibrazioni della struttura indotte considerare che cosa occorrerebbe per Bridge. Inoltre, aggiunge con caratteri- una pioggia di contumelie da parte un caso sorprendente, era diretto pro- stesso, aveva pubblicato in prima pagi- dal vento, e richiedeva aggiustamenti costruire un telescopio da 50 metri, stica baldanza, «ho questa strana abi- della comunità astronomica. prio su Castore e Polluce, le due stelle na una fotografia della Nebulosa di sostanziali. probabilmente costituito da una serie lità di far funzionare qualunque cosa». Le primissime immagini vennero più brillanti della costellazione dei Orione ripresa dal telescopio Subaru, Sarebbe stato ugualmente possibile di settori collegati, come è stato fatto Vedendo il problema come una sfida, ottenute alla fine di dicembre, con un Gemelli. un'immagine che molto volentieri egli realizzare ottime immagini da rendere per i celebri telescopi Keck sul Mauna si diede da fare per riallineare il ma- procedimento che appariva bizzarra- Alcune ore più tardi, dopo dure lot- avrebbe voluto veder realizzare da Ge- pubbliche per ufficializzare la «prima Kea. Ciascuno di questi settori po- gnetron a occhio in modo da poter ter- mente amatoriale. La luce stellare ri- te con una successione di bachi di mini. Come ha spiegato più tardi, il suo luce» se nelle settimane a venire il tele- trebbe avere la grandezza dello spec- minare il rivestimento. Trattenendo il flessa dal grande paraboloide di vetro software, una stella nacque sugli stato d'animo era dovuto più che altro scopio avesse avuto la ventura di go- chio principale di Gemini_ T. ricerca respiro, Filhaber e il suo gruppo fecero produceva una macchiolina di qual- schermi di Gemini. Questa creatura in- all'enormità del progetto che si stava dere di una successione di notti calme di una maggiore apertura, presumibil- ripartire la macchina e ultimarono il che millimetro di diametro su un pez- nominata, designata solo con il nume- inaugurando: «Era stato così difficile e limpide. Ma gli operatori dovettero mente, non avrà fine: le dimensioni lavoro, ottenendo un rivestimento di zo di cartoncino. Questo era un sosti- ro 1253 in uno degli innumerevoli ca- arrivare a questo punto, e mi rendevo attendere che cessassero le nevicate, le stesse dell'universo fanno sì che un te- qualità sufficiente per far entrare in tuto da pochi soldi dello specchio se- taloghi che gli astronomi amano com- conto all'improvviso che il lavoro più gelate e soprattutto i forti venti che lescopio non possa mai essere troppo servizio il telescopio. condario da un milione di dollari, che pilare, comparve come una macchioli- duro era appena iniziato». d'inverno affliggono qualsiasi luogo si- grande. 56 LE SCIENZE 370/ giugno 1999 LE SCIENZE 370/ giugno 1999 57 L'orologio del parto il travaglio in un utero recettivo. ruttore» (nel feto o nella madre) che feto in via di sviluppo incomincia a se- Mentre la muscolatura uterina si attiva la secrezione di estrogeni da cernere l'ormone di liberazione della prepara alle doglie, gli estrogeni sti- parte della placenta. Per ragioni prati- corticotropina (CRH), che stimola l'i- molano anche la produzione di pro- che ed etiche, i cambiamenti biochi- pofisi, una ghiandola situata alla base staglandine da parte delle membrane mici che si verificano durante lo svi- del cervello, a immettere l'ormone placentari che ricoprono la cervice. Le luppo del feto umano, nella placenta adrenocorticotropo (ACTH) nella cir- prostaglandine stimolano nella cervi- e nella donna, sono estremamente dif- colazione fetale. L'ACTH istruisce la Un ormone trovato inaspettatamente nella placenta umana ce la produzione di enzimi che digeri- ficili da studiare da vicino. Perciò ci si ghiandola surrenale del feto a produr- scono le fibre di collagene; essi quindi è rivolti allo studio dei meccanismi re cortisolo il quale, a sua volta, attiva regola il momento del parto: questa e altre scoperte potrebbero trasformano la cervice in una struttu- del parto in altri mammiferi superiori, nella placenta quegli enzimi che con- ra che può dilatarsi via via che la testa in particolare nella pecora. vertono il progesterone in estrogeno. indicare un modo per prevenire nascite premature del bimbo esercita su di essa una pres- Di conseguenza, la secrezione di pro- sione durante il parto. gesterone nella circolazione materna Il parto nella pecora Mentre si stanno verificando tutti si abbassa, e si eleva quella degli questi cambiamenti, un ulteriore or- estrogeni. Quando i livelli di cortisolo mone - il cortisolo, prodotto dalle A metà degli anni ottanta, questi nel feto diventano abbastanza alti, di Roger Smith ghiandole surrenali del feto - fa sì che studi - il cui pioniere, negli anni ses- contribuiscono a facilitare la matura- i polmoni di quest'ultimo siano sog- santa, fu Graham C. Liggins del Na- zione dei polmoni. getti ai cambiamenti necessari per re- tional Women's Hospital di Auck- In una pecora non gravida - così —r- spirare. In particolare, ad alte concen- land, in Nuova Zelanda - hanno chia- come in una donna - il cortisolo fa egli ultimi 30 anni i medici so- fattori che controllano la sincronizza- li sono conservate dal progesterone, trazioni, il cortisolo determina la pro- rito i meccanismi che regolano il par- parte di un sistema di controllo a re- no diventati sempre più abili zione della nascita. Con queste infor- un ormone steroideo che la placenta duzione di sostanze che rimuovono to nella pecora. (Gli stessi meccanismi troazione negativa: esso agisce sull'i- N nel salvare i bambini prema- mazioni, stiamo incominciando a riversa nel circolo materno fin dalle l'acqua dai polmoni e consentono lo- agiscono nella maggior parte dei potalamo e sull'ipofisi, riducendo la turi: quelli nati prima della trentottesi- esplorare nuove e promettenti ipotesi prime fasi della gravidanza. Tuttavia ro di riempirsi d'aria. mammiferi.) A un certo punto, quasi a liberazione di ACTH e la stessa pro- ma settimana di gestazione, anziché per evitare un travaglio prematuro e la placenta secerne anche estrogeni, Benché le prove sul ruolo degli metà della gestazione, l'ipotalamo del pria sintesi, cosicché i livelli di corti- dopo le normali 40 settimane. Sfortu- per ritardare il parto, in attesa che il ormoni che contrastano il progestero- estrogeni durante il parto continuas- solo rimangono stabili invece di natamente i bambini prematuri posso- feto sia sufficientemente maturo per ne e promuovono la contrattilità. sero ad aumentare, restava poco continuare a cresce- no incorrere in difficoltà respiratorie e uscire dal ventre materno. Il meccani- All'inizio, i livelli di estrogeni sono chiara la natura dell'« inter- re. Verso la paralisi cerebrale o soffrire di handi- smo recentemente individuato in ef- relativamente bassi, ma col tempo au- cap intellettivi e altri problemi. fetti non è responsabile del solo mo- mentano. Il parto incomincia tipica- Il 6-8 per cento di tutti i neonati mento della nascita. Esso regola l'in- mente quando l'equilibrio delle due nasce prima del termine: tra questi, è tero parto: i cambiamenti uterini, cer- azioni si sposta, cosicché i fattori che probabile che la metà venga partorita vicali e tutti gli altri fenomeni che ren- favoriscono la contrazione hanno la in anticipo a causa di un travaglio dono possibile il travaglio. meglio su quelli che la bloccano. prematuro spontaneo. In teoria, quin- È, da notare che, mentre i livelli di di, interventi che riuscissero a preve- estrogeni materni si innalzano, le cel- nire tale travaglio potrebbero salvare La preparazione lule del miometrio (la muscolatura la vita a gran parte dei neonati pre- al parto uterina) sintetizzano una proteina, la maturi o risparmiare loro menoma- connessina. Le molecole di connessina zioni permanenti. I recenti progressi hanno permesso si spostano sulla membrana cellulare e Tuttavia la prevenzione è stata fi- di costruire un quadro più completo formano giunzioni che connettono nora un completo insuccesso. Perché? del parto stesso. In particolare, si sa- elettricamente una cellula muscolare Fino a poco tempo fa, si possedevano peva già da parecchio tempo che, per all'altra. Collegate così in una rete, le ben poche conoscenze sui meccanismi gran parte della gestazione, l'utero è cellule muscolari diventano capaci di biologici che controllano i tempi della essenzialmente una borsa floscia, fat- contrazioni coordinate. Allo stesso nascita, e dunque non si aveva idea di ta di tessuto muscolare liscio privo di tempo, gli estrogeni stimolano le cel- come prevenire le loro disfunzioni. connessioni. Questa borsa è sigillata lule del miometrio a presentare un Negli ultimi anni ricercatori di molti nella parte inferiore da un anello ben gran numero di recettori per l'ossito- istituti, incluso il mio gruppo di lavo- chiuso - la cervice - che viene mante- cina, un ormone prodotto nel cerro all'Università di Newcastle, in Au- nuto rigido da resistenti fibre di colla- vello che aumenta la forza delle stralia, hanno cominciato a chiarire i gene. Queste caratteristiche struttura- contrazioni uterine e induce 100 Negli esseri umani, la regolazione temporale 7c:5 Donne che hanno partorito del parto sembra essere in gran parte determi- E prematuramente nata dalla velocità con cui la placenta riversa nella circolazione materna e fetale l'ormone TD_ o — o -o Donne che hanno di liberazione della corticotropina (CRH). 2 partorito a termine Questo «orologio placentale» è stato scoper- 50 E to misurando i livelli di CRH nel sangue di Donne che hanno partorito in ritardo circa 500 donne nel corso della gravidan- u -3 za. In generale, quelle che presentavano i più E o alti livelli di CRH in una fase precoce (dal- ,-,1•••••". la sedicesima alla ventesima settimana), 2 o possedevano l'orologio più veloce e ave- 15 20 25 30 vano una maggiore probabilità di partorire o gPtti man P di cipeA7inne prematuramente. 58 LE SCIENZE 370/ giugno 1999 fine della gestazione, tuttavia, il corti- Oggi gli elementi raccolti fanno lazione fu stupefacente, perché si pen- ti ad almeno 500 donne durante tutto Il controllo ormonale del parto solo fetale perde questo effetto ini- pensare che il CRH regoli la produ- sava che il cervello fosse l'unico pro- il loro periodo di gestazione; misurò i nella donna differisce da quello bente (per ragioni tuttora inspiegate). zione di cortisolo fetale e la sintesi di duttore di tale sostanza. livelli di CRH e poi cercò di verificare nella pecora. In particolare, Come risultato, i livelli fetali di estrogeno placentale - e dunque con- Sempre negli anni ottanta diversi se tali livelli fossero in relazione con il gran parte del CRH proviene ACTH e di cortisolo, e di conseguen- trolli il parto - sia nella donna sia nel- gruppi dimostrarono che il CRH della momento del parto. Il progetto era dalla placenta e non solo dal za quelli materni di estrogeno, si ele- la pecora. La cosa sorprendente è placenta diventa misurabile e si innal- molto impegnativo e durò parecchi cervello del feto. L'azione del vano per tutta l'ultima parte della però che nella specie umana la mag- za bruscamente nel sangue materno anni; ma alla fine, a metà degli anni CRH sull'ipofisi fetale determi- gravidanza nella pecora. Infine la gior parte del CRH non proviene dal verso la fine della gravidanza, per poi novanta, le analisi furono terminate. na la produzione di cortisolo concentrazione di estrogeni materni cervello del feto, bensì dalla placenta. scomparire: un indizio del possibile Al primo sguardo, i risultati non da parte delle ghiandole surre- diventa sufficientemente alta, e quella Inoltre, il CRH induce la secrezione di ruolo di questa molecola durante il sembravano sorprendenti: conferma- nali del feto, proprio come ac- di progesterone abbastanza bassa, da estrogeni placentali attraverso una via parto. Ugualmente affascinante fu la vano che la concentrazione di CRH cade nella pecora, ma questo consentire l'avvio del parto. del tutto differente da quella della pe- scoperta, compiuta da medici inglesi e nel sangue materno aumenta con il cortisolo non stimola la pla- Purtroppo, mentre si stabiliva que- cora e della maggior parte degli altri statunitensi nella seconda metà dello procedere della gestazione, e aggiun- centa a produrre gli estrogeni sta sequenza di eventi, altri studi rive- mammiferi, primati esclusi. stesso decennio, che le donne che van- gevano che essa si eleva esponenzial- necessari per il parto. Esso fa- lavano che un elemento centrale dita- no incontro a un travaglio prematuro mente durante tutta la gravidanza. vorisce principalmente la ma- le meccanismo non è attivo nella spe- hanno livelli ematici più elevati di Ma quando osservammo meglio i da- turazione dei polmoni fetali e Un orologio cie umana. Come nella pecora, anche CREI al momento del parto rispetto ti, notammo un fatto molto più inte- aiuta a sostenere la produzione negli esseri umani il cortisolo fetale placentale umano ai controlli. ressante: i valori di CRH nel periodo di CRH da parte della placen- aiuta i polmoni a maturare; in effetti All'incirca nello stesso periodo, un dalla sedicesima alla ventesima setti- ta. Gli estrogeni vengono pro- farmaci cortisolo-simili-somministrati I primi indizi che il CRH placentale giovane laureato in medicina, Mark mana di gravidanza (la fase più pre- dotti dopo che il CRH placen- durante un travaglio prematuro ridu- fosse importante nel parto della spe- McLean, si unì al mio gruppo per coce in cui poteva essere rilevato con tale e l'ACTH proveniente dal- cono la probabilità che il bambino cie umana emersero negli anni ottan- svolgere il suo dottorato. Come argo- gli strumenti a disposizione) permet- l'ipofisi stimolano il surrene fe- soffra di problemi respiratori. Eppure ta. All'inizio di quel decennio, Tamot- mento della tesi, intraprese un'analisi tevano di prevedere approssimativa- tale a secernere deidroepian- il cortisolo non ha alcun effetto sul su Shibasaki del Tokyo Women's Me- più rigorosa sul possibile legame fra mente la data in cui la donna avrebbe drosterone solfato (DHEA-S), parto, e non induce le donne gravide dical College scoprì che la placenta CRH e inizio del parto. Egli poté di- partorito. Per di più, le madri con i li- che la placenta converte poi in a iniziare il travaglio. umana conteneva CRH. Questa rive- sporre di campioni di sangue preleva- velli più alti di CRH avevano maggio- estrogeni. ri probabilità di partorire prematura- Nella pecora e nella maggior parte degli altri mammiferi gli eventi che conducono al tra- mente, e quelle con i livelli più bassi vaglio sono controllati dal cervello del feto. A circa metà della gestazione, l'ipotalamo fe- avevano maggiori probabilità di dare tale incomincia a secernere CRH, che provoca il rilascio di ormone adrenocorticotropo alla luce il figlio in ritardo rispetto al- (ACTH) da parte dell'ipofisi. L'ACTH stimola la ghiandola surrenale fetale a secernere la data prevista. cortisolo, il quale induce le molte placente della pecora a convertire il progesterone in In altre parole, McLean aveva sco- estrogeno, che entra nel circolo sanguigno materno. A concentrazioni elevate, gli estro- perto l'esistenza di un orologio che geni danno inizio al parto preparando l'utero e la cervice al travaglio e all'espulsione del veniva attivato precocemente nella neonato. Nel frattempo il cortisolo favorisce la maturazione dei polmoni del feto. gravidanza e controllava la velocità con cui questa procedeva. L'orologio poteva essere letto (almeno approssi- mativamente) controllando la concen- Ipotalamo trazione di CRH nel sangue materno. Ora sembra probabile che la stessa Polmoni velocità di produzione del CRH controlli la durata della gravidanza, seb- ACTH bene all'epoca si fosse dovuta prende- Ipofisi re in considerazione la possibilità che CORTISOLO il CRH placentale fosse un semplice sottoprodotto, o un marcatore, di Zona su rrena le Surrene Placente qualche altro processo che era il vero fetale ESTROGENI «direttore d'orchestra» del parto. VERSO I risultati erano comunque più en- Zona su rrena le IL CIRCOLO tusiasmanti di quanto avessimo potu- adulta MATERNO to prevedere. Oltre ad aumentare le conoscenze di base sul parto nella specie umana, suggerivano la possibi- lità che, seguendo i livelli di CRH in una fase relativamente precoce della gravidanza, fosse possibile identificare le donne a rischio di travaglio prematuro spontaneo. Queste dovrebbero essere avvertite della necessità di effettuare frequenti controlli e di partorire presso strutture ospedaliere do- tate di unità di terapia intensiva neo- natale. Inoltre la possibilità di indivi- duare le donne a rischio permettereb- be ai ricercatori di condurre speri- :g mentazioni sistematiche sulle nuove terapie di prevenzione, confrontando 60 LE SCIENZE 370/ giugno 1999 LE SCIENZE 370/ giugno 1999