Una reazione cosmica che avviene nelle esplosioni delle stelle più violente dell’universo è stata riprodotta in laboratorio per la prima volta nella storia. Non parliamo di un esperimento qualunque, ma di qualcosa che gli astrofisici inseguivano da oltre sessant’anni. Un team internazionale di oltre 45 scienziati, guidato dalla ricercatrice Artemis Tsantiri presso il Facility for Rare Isotope Beams (FRIB) della Michigan State University, è riuscito a misurare direttamente come l’arsenico 73 cattura un protone per formare il selenio 74, il più leggero tra i cosiddetti p-nuclei. I risultati, pubblicati su Physical Review Letters nell’aprile 2026, hanno dimezzato l’incertezza nei modelli che descrivono la produzione di questo isotopo. Eppure, la storia non finisce qui.

Per capire perché questo traguardo è così importante, bisogna fare un passo indietro. La maggior parte degli elementi più pesanti del ferro si forma attraverso processi di cattura neutronica, sia lenti che rapidi. Ma esiste un gruppo ristretto di isotopi, ricchi di protoni, che sfuggono completamente a questa logica. Sono i p-nuclei, e vanno dal selenio 74 fino al mercurio 196. La loro origine è rimasta un rompicapo per decenni. La spiegazione più accreditata chiama in causa il cosiddetto processo gamma, che si verifica durante certi tipi di esplosioni di supernova. Temperature infernali generano raggi gamma che strappano neutroni e altre particelle dai nuclei pesanti già esistenti, lasciando strutture con un eccesso di protoni. Col tempo, alcuni di questi nuclei trovano un nuovo equilibrio, e da lì nascono i p-nuclei.

Un fascio di isotopi rari per svelare i segreti delle supernove

Il problema, fino a oggi, era che molti degli isotopi coinvolti in questo processo vivono troppo poco per essere studiati in laboratorio. Gli scienziati dovevano affidarsi quasi esclusivamente a modelli teorici. Come ha spiegato Tsantiri stessa, nonostante oltre sessant’anni di studi, le misurazioni dirette su isotopi a vita breve erano praticamente inesistenti. Solo strutture come il FRIB rendono ora possibili esperimenti di questo tipo.

E infatti, per ricreare questa reazione stellare, il team ha generato un fascio di arsenico 73 utilizzando l’acceleratore ReA del FRIB, operato in una configurazione autonoma. Il fascio è stato diretto in una camera riempita di gas idrogeno, che fungeva da sorgente di protoni, posizionata al centro del rivelatore SuN. Il gruppo di radiochimica, guidato da Katharina Domnanich, ha preparato il materiale in una forma adatta all’esperimento. L’isotopo è stato poi ionizzato, accelerato e inviato sul bersaglio. Un lavoro di precisione enorme, che ha dimostrato la versatilità del ReA nello studio di isotopi rari.

Modelli più precisi, ma il mistero non è ancora risolto

Quando l’arsenico 73 cattura un protone, si trasforma in selenio 74 in uno stato eccitato, per poi rilasciare un raggio gamma e raggiungere la stabilità. Misurando questa reazione diretta, i ricercatori hanno potuto calcolare la velocità del processo inverso, quello che avviene realmente nelle stelle. Per determinare quanto selenio 74 esista nel sistema solare, bisogna tenere conto sia della sua creazione che della sua distruzione, in particolare di quanto spesso viene frammentato dai raggi gamma durante le esplosioni stellari.

Integrando le nuove misurazioni nei modelli astrofisici, l’incertezza sulla abbondanza del selenio 74 si è ridotta della metà. Un progresso notevole. Eppure, i modelli aggiornati ancora non coincidono perfettamente con ciò che si osserva in natura. Questo scarto suggerisce che le condizioni all’interno delle supernove potrebbero essere diverse da quanto si ipotizza attualmente. Come ha sottolineato Artemis Spyrou, professoressa di fisica al FRIB e supervisore della ricerca, questi risultati avvicinano la comunità scientifica alla comprensione delle origini di alcuni degli isotopi più rari dell’universo, ma aprono anche nuove domande. Il lavoro di Tsantiri rappresenta un esempio perfetto di come le collaborazioni multidisciplinari e le opportunità offerte dal FRIB stiano spingendo avanti la fisica nucleare e l’astrofisica in modi che, fino a pochi anni fa, sembravano semplicemente impossibili.

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Quella che gli scienziati chiamano “autostrada protonica della natura” ha finalmente rivelato uno dei suoi segreti meglio custoditi. Un gruppo di ricercatori del Fritz Haber Institute della Max Planck Society, insieme a colleghi di Lipsia e degli Stati Uniti, ha scoperto come l’acido fosforico riesca a trasportare cariche elettriche con un’efficienza che ha pochi eguali, sia negli organismi viventi che nelle tecnologie energetiche più avanzate. E la risposta, a quanto pare, sta tutta in una singola struttura molecolare che nessuno si aspettava.

L’acido fosforico e i suoi composti sono praticamente ovunque nella biologia. Li troviamo nel DNA, nell’RNA, nelle membrane cellulari e nell’ATP, quella molecola che funziona come una batteria ricaricabile per le cellule. Ma non finisce qui: lo stesso composto è alla base di tecnologie come batterie e celle a combustibile, proprio grazie alla sua capacità straordinaria di far viaggiare i protoni, cioè le cariche positive, da un punto all’altro con grande velocità. Il meccanismo si chiama “proton shuttling”: i protoni non si muovono liberamente, ma saltano da una molecola all’altra lungo percorsi creati dai legami a idrogeno. Fin qui, la teoria era nota. Quello che mancava erano i dettagli molecolari precisi.

Congelare le molecole per capirle meglio

Per andare a fondo nella questione, il team ha fatto qualcosa di piuttosto estremo. Ha isolato una coppia di molecole di acido fosforico, il cosiddetto dimero anionico, e l’ha raffreddata fino a 0,37 gradi sopra lo zero assoluto, inserendola in una nanogoccia di elio. A quella temperatura, qualsiasi disturbo esterno sparisce quasi del tutto, e diventa possibile analizzare la struttura con una precisione altrimenti impensabile. Lo strumento utilizzato è stato la spettroscopia infrarossa, affiancata da calcoli di chimica quantistica per confrontare i dati sperimentali con le previsioni teoriche.

Ed è proprio qui che è arrivata la sorpresa. I modelli teorici suggerivano che la molecola potesse assumere due configurazioni ugualmente probabili. I dati sperimentali, invece, hanno mostrato una sola struttura stabile. Una struttura relativamente rigida, con tre legami a idrogeno connessi attraverso un atomo di ossigeno condiviso, e con barriere energetiche alte che limitano il movimento dei protoni al suo interno.

Perché questa scoperta cambia le cose

Il fatto che esista un’unica configurazione stabile per il dimero dell’acido fosforico non è un dettaglio da poco. Schemi di legame simili sono stati osservati anche in altri aggregati di acido fosforico, il che suggerisce che potrebbe trattarsi di un motivo strutturale ricorrente, quasi universale. Questo mette in discussione alcune previsioni dei modelli computazionali più avanzati, e ribadisce quanto la verifica sperimentale resti fondamentale anche nell’era delle simulazioni al computer.

Dal punto di vista pratico, capire come funziona davvero l’autostrada protonica della natura apre la strada allo sviluppo di nuovi materiali per l’energia con una conducibilità protonica migliorata. Si parla di celle a combustibile più efficienti, ma anche di una comprensione più profonda di come il trasferimento di carica opera nei sistemi biologici, dal metabolismo cellulare alla comunicazione tra neuroni.

Lo studio, pubblicato sul Journal of Physical Chemistry A nell’aprile 2026, rappresenta un tassello importante in un puzzle che la scienza insegue da tempo. E dimostra, ancora una volta, che le risposte più interessanti si nascondono spesso nei dettagli più piccoli.

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Un gruppo di ricercatori europei ha individuato un meccanismo cellulare legato al morbo di Parkinson che potrebbe aprire strade terapeutiche del tutto nuove. Si tratta del canale ionico TMEM175, una sorta di valvola di troppopieno nascosta nei lisosomi, quei piccoli compartimenti che funzionano come centri di riciclaggio all’interno delle cellule. Lo studio, pubblicato sulla rivista PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) nel marzo 2026, è il frutto di una collaborazione tra la LMU di Monaco, l’Università di Scienze Applicate di Bonn, la TU Darmstadt e Nanion Technologies.

Per capire la portata della scoperta, bisogna partire da un concetto semplice. I lisosomi scompongono molecole grandi in pezzi più piccoli che la cellula può riutilizzare. Per farlo bene, devono mantenere un ambiente acido al punto giusto. Una proteina specializzata pompa protoni (ioni H+) al loro interno, ma se l’acidità diventa eccessiva, le cose si complicano. Ed è qui che entra in gioco il canale TMEM175: agisce come una valvola di sicurezza che impedisce ai lisosomi di diventare troppo acidi, regolando il flusso di protoni verso l’esterno.

Quando questo canale funziona correttamente, tutto procede senza intoppi. Ma se una mutazione lo danneggia, il pH lisosomiale va fuori controllo. Le proteine non vengono degradate come dovrebbero e si accumulano sostanze tossiche, un processo che può portare alla morte delle cellule nervose. Ed è proprio questo accumulo tossico uno dei meccanismi sospettati da tempo dietro lo sviluppo del Parkinson.

Un canale misterioso finalmente compreso

La cosa curiosa è che per anni nessuno sapeva bene cosa facesse il TMEM175. Il nome stesso, che sta per “proteina transmembrana 175”, tradisce quanto poco si conoscesse in origine. Gli scienziati dibattevano persino su cosa trasportasse: ioni potassio o protoni? Il team guidato dal professor Christian Grimm e dal dottor Oliver Rauh ha finalmente messo ordine in questa confusione.

Utilizzando la tecnica del patch clamp, che permette di misurare l’attività elettrica delle membrane lisosomiali, i ricercatori hanno dimostrato che TMEM175 trasporta sia ioni potassio sia protoni. E non lo fa a caso. Il canale funziona anche come un sensore di pH: quando l’acidità raggiunge livelli critici, modifica automaticamente il flusso di protoni per riportare l’equilibrio. Rauh stesso ha ammesso che tra tutti i canali ionici studiati nella sua carriera, questo è di gran lunga il più bizzarro.

Verso nuove terapie per le malattie neurodegenerative

Il legame tra disfunzioni lisosomiali e malattie neurodegenerative era già noto da tempo. Quello che mancava era un bersaglio preciso su cui puntare. Adesso quel bersaglio ha un nome. Come sottolineano gli autori dello studio, comprendere il ruolo del canale TMEM175 nella regolazione dell’acidità lisosomiale offre una “struttura bersaglio promettente” per lo sviluppo di farmaci capaci di trattare o addirittura prevenire il Parkinson.

Non si tratta ovviamente di una cura dietro l’angolo. La strada dalla scoperta di base alla terapia è lunga e piena di ostacoli. Ma sapere esattamente dove guardare, e sapere come funziona quel meccanismo cellulare quando va storto, è il tipo di fondamento su cui si costruiscono le svolte della medicina. E questa scoperta sul morbo di Parkinson, per quanto tecnica, ha il sapore di qualcosa che potrebbe davvero fare la differenza.

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Uno smalto per unghie in grado di far funzionare il touchscreen dello smartphone. Sembra una di quelle trovate da video virale, eppure dietro questa scoperta c’è qualcosa di molto più interessante di quanto appaia a prima vista. Il fenomeno, osservato durante alcuni esperimenti informali, ha attirato l’attenzione di chi studia l’interazione tra materiali e schermi capacitivi, aprendo una piccola finestra su un campo che potrebbe riservare sorprese.

Come funziona: il ruolo del movimento dei protoni

Il meccanismo alla base di questo curioso effetto sembra legato al movimento dei protoni all’interno della formula dello smalto. Gli schermi capacitivi dei nostri telefoni funzionano rilevando variazioni nel campo elettrico quando qualcosa di conduttivo, come un dito, entra in contatto con la superficie. Lo smalto per unghie in questione, grazie alla sua composizione chimica particolare, riesce evidentemente a generare un’interazione simile. I protoni presenti nella formula chimica del prodotto si muovono in modo tale da simulare, almeno in parte, la conduttività necessaria per attivare il touchscreen.

Ora, va detto chiaramente: non si tratta di un prodotto pensato per questo scopo. È più un effetto collaterale, una proprietà emersa quasi per caso. Ma proprio questo lo rende affascinante. Chi lavora nel settore della tecnologia indossabile sa bene quanto sia complicato trovare materiali che permettano di interagire con gli schermi senza usare direttamente le dita. Guanti, pennini, accessori vari: tutto deve fare i conti con la sensibilità dei pannelli capacitivi. L’idea che uno smalto possa superare questa barriera è, quantomeno, stimolante.

Un prodotto ancora lontano dagli scaffali

Prima di entusiasmarsi troppo, però, bisogna fare una precisazione importante. La formula dello smalto non è ancora pronta per la commercializzazione. Chi ha condotto le osservazioni ha specificato che il prodotto, nella sua versione attuale, non è stato sviluppato per finire sugli scaffali dei negozi. Ci sono ancora troppe variabili da controllare: la stabilità della formula nel tempo, la sicurezza dermatologica, la costanza dell’effetto sul touchscreen con diversi dispositivi e marche.

Detto questo, il concetto resta interessante. In un’epoca in cui la tecnologia wearable cerca costantemente nuovi modi per integrarsi nella vita quotidiana senza risultare ingombrante, uno smalto che permetta di usare lo smartphone anche con le unghie lunghe o con determinati accessori potrebbe trovare un mercato reale. Non è difficile immaginare un futuro in cui prodotti cosmetici e funzionalità tecnologica si fondano in modo più naturale.

Per adesso resta un esperimento curioso, una di quelle scoperte che nascono ai margini della ricerca e che magari, fra qualche anno, qualcuno riprenderà con intenzioni più serie. Il bello della scienza applicata è proprio questo: a volte le risposte più sorprendenti arrivano da dove nessuno stava guardando.

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L’idea che i fisici avessero ormai mappato con ragionevole precisione il comportamento dei nuclei atomici era, a quanto pare, un po’ troppo ottimista. Una nuova Isola di Inversione è stata identificata in una regione del tutto inattesa della carta dei nuclidi: quella in cui il numero di protoni è uguale al numero di neutroni. E questo cambia parecchie cose rispetto a quanto si credeva di sapere.

Per chi non mastica fisica nucleare tutti i giorni, vale la pena spiegare di cosa si parla. Le Isole di Inversione sono zone particolari della mappa dei nuclei atomici dove la struttura interna smette di seguire le regole consuete. Normalmente, protoni e neutroni si organizzano in livelli energetici ben definiti, un po’ come gli elettroni negli atomi. Ma in queste isole, i nuclei abbandonano quella configurazione ordinata e si deformano in modo marcato, assumendo forme allungate o schiacciate che nessuno si aspetterebbe. Fino a oggi, queste anomalie erano state osservate esclusivamente in isotopi molto ricchi di neutroni, cioè nuclei decisamente sbilanciati e lontani dalla cosiddetta “valle di stabilità”. L’idea che potessero comparire anche altrove non era sul tavolo di nessuno.

Il molibdeno che ha sorpreso tutti

Il colpo di scena arriva dagli esperimenti condotti sugli isotopi del molibdeno. I ricercatori hanno confrontato il comportamento di molibdeno 84 con quello del suo vicino molibdeno 86, due nuclei che differiscono per appena due neutroni. Una differenza minima, sulla carta. Eppure il molibdeno 84 si comporta in modo radicalmente diverso dal molibdeno 86. Quest’ultimo segue le previsioni dei modelli tradizionali senza particolari sorprese. Il molibdeno 84, invece, mostra una deformazione nucleare molto più pronunciata, un segnale chiaro che qualcosa di profondo sta cambiando nella sua struttura interna.

La cosa davvero notevole è che il molibdeno 84 ha esattamente 42 protoni e 42 neutroni. Un nucleo perfettamente simmetrico, dove protoni e neutroni si equivalgono in numero. Storicamente, questi nuclei cosiddetti N uguale Z erano considerati tra i più “ben educati” del panorama nucleare. Trovarci dentro un comportamento tipico di una Isola di Inversione è stato, per usare un eufemismo, inaspettato.

Perché questa scoperta conta davvero

Quando una scoperta sperimentale contraddice decenni di modelli teorici, la comunità scientifica presta attenzione. E a ragione. L’esistenza di una nuova Isola di Inversione in una regione così diversa da quelle conosciute costringe a ripensare i meccanismi fondamentali che governano la coesione e la forma dei nuclei atomici. I modelli a shell, che descrivono come protoni e neutroni occupano i livelli energetici, dovranno probabilmente essere aggiornati per tenere conto di queste nuove evidenze.

C’è poi un aspetto pratico che non va sottovalutato. Comprendere meglio le deformazioni nucleari e le condizioni in cui si manifestano ha ricadute dirette sull’astrofisica nucleare, perché questi fenomeni influenzano i processi di nucleosintesi che avvengono nelle stelle e nelle esplosioni di supernova. In altre parole, capire perché il molibdeno 84 si comporta così potrebbe aiutare a spiegare come si formano gli elementi pesanti nell’universo.

La scoperta apre anche interrogativi affascinanti. Se una Isola di Inversione può nascondersi tra nuclei N uguale Z, quante altre potrebbero essercene in regioni della carta dei nuclidi che finora nessuno ha pensato di esplorare con la giusta attenzione? Il fatto che bastino due neutroni di differenza per passare da un comportamento regolare a uno fortemente deformato suggerisce che la fisica nucleare riserva ancora sorprese significative, e che la mappa completa del comportamento dei nuclei è tutt’altro che definitiva.

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