Jacopo.bertolotti

The control profile is a network statistic that may prove useful in approaching the control of complex networks. [Also see Perspective by Onnela] Authors: Justin Ruths, Derek Ruths

As scientists around the world attempt to reproduce a new way to make stem cells—so far without success—Science has learned that several co-authors on the feted papers have not yet made the cells either. Authors: Dennis Normile, Gretchen Vogel

Infographics: Truth is beauty

Nature 507, 7492 (2014). doi:10.1038/507304a

Author: Daniel Cressey

Daniel Cressey views the British Library's first science exhibition — a celebration of scientific illustration.

A fully photonics-based coherent radar system

Nature 507, 7492 (2014). doi:10.1038/nature13078

Authors: Paolo Ghelfi, Francesco Laghezza, Filippo Scotti, Giovanni Serafino, Amerigo Capria, Sergio Pinna, Daniel Onori, Claudio Porzi, Mirco Scaffardi, Antonio Malacarne, Valeria Vercesi, Emma Lazzeri, Fabrizio Berizzi & Antonella Bogoni

The next generation of radar (radio detection and ranging) systems needs to be based on software-defined radio to adapt to variable environments, with higher carrier frequencies for smaller antennas and broadened bandwidth for increased resolution. Today’s digital microwave components (synthesizers and analogue-to-digital converters) suffer from limited bandwidth with high noise at increasing frequencies, so that fully digital radar systems can work up to only a few gigahertz, and noisy analogue up- and downconversions are necessary for higher frequencies. In contrast, photonics provide high precision and ultrawide bandwidth, allowing both the flexible generation of extremely stable radio-frequency signals with arbitrary waveforms up to millimetre waves, and the detection of such signals and their precise direct digitization without downconversion. Until now, the photonics-based generation and detection of radio-frequency signals have been studied separately and have not been tested in a radar system. Here we present the development and the field trial results of a fully photonics-based coherent radar demonstrator carried out within the project PHODIR. The proposed architecture exploits a single pulsed laser for generating tunable radar signals and receiving their echoes, avoiding radio-frequency up- and downconversion and guaranteeing both the software-defined approach and high resolution. Its performance exceeds state-of-the-art electronics at carrier frequencies above two gigahertz, and the detection of non-cooperating aeroplanes confirms the effectiveness and expected precision of the system.

Retractions: A clean slate

Nature 507, 7492 (2014). doi:10.1038/nj7492-389a

Author: Virginia Gewin

Mistakes are part of science. But setting the record straight promptly and clearly can help to avoid a career blot.

Technology: Photonics illuminates the future of radar

Nature 507, 7492 (2014). doi:10.1038/507310a

Authors: Jason D. McKinney

The first implementation of a fully photonics-based coherent radar system shows how photonic methods for radio-frequency signal generation and measurement may facilitate the development of software-defined radar systems. See Letter p.341

Technology transfer: Industry-funded academic inventions boost innovation

Nature 507, 7492 (2014). doi:10.1038/507297a

Authors: Brian D. Wright, Kyriakos Drivas, Zhen Lei & Stephen A. Merrill

Brian D. Wright and colleagues present data challenging the assumption that corporate-funded academic research is less accessible and useful to others.

Article

Controlling thermal transport is commonly achieved by introducing scattering centres. Here, the authors demonstrate that coherent band structure effects can also be used to control phonon transport, via the use of periodically nanostructured phononic crystals.

Nature Communications doi: 10.1038/ncomms4435

Authors: Nobuyuki Zen, Tuomas A. Puurtinen, Tero J. Isotalo, Saumyadip Chaudhuri, Ilari J. Maasilta

Percy Lebaron Spencer era un ingegnere che nel 1945 lavorava alla Raytheon, azienda che produceva radar per il ministero della difesa USA. Spencer si occupava del magnetron, lo strumento inventato nel 1921 che genera le microonde necessarie per il segnale radar. Un giorno, trafficando davanti ad un potente magnetron acceso, si accorse che la barretta di cioccolato che teneva in tasca si era sciolta. Da curioso quale era decise di investigare il fenomeno: chiese al fattorino di uscire e di comprare del mais da popcorn e verificò che i chicchi scoppiavano benissimo davanti al magnetron. Il giorno successivo insieme ad un collega misero davanti all’apparecchio un uovo, che scoppiò sulla faccia sorpresa dell’amico che si era avvicinato un po’ troppo per osservare più da vicino l’esperimento. Fu così che venne scoperta la capacità delle microonde di cuocere il cibo. Spencer costruì un prototipo inserendo il magnetron dentro un contenitore di metallo per impedire alle microonde di sfuggire. Brevettò l’apparecchio e nel 1947 la Raytheon metteva sul mercato a circa tremila dollari il primo modello di forno a microonde: il RadaRange. Grande come un frigorifero e pesante 350 chili, necessitava di un circuito di raffreddamento ad acqua. Non stupisce non abbia avuto molto successo. Solamente nel 1967 venne lanciato sul mercato un apparecchio domestico più piccolo, dal costo di 500$ e raffreddato ad aria.

Se nel 1975 solo il 4% delle cucine americane aveva un microonde -ormai chiamato così ora- omettendo la parola “forno”- oggi è presente nella quasi totalità delle cucine americane. Anche in Italia il microonde è molto diffuso, ma è usato soprattutto per riscaldare bevande o cibi già cotti. E questo anche per colpa dei produttori che hanno spesso insistito nel presentare questo elettrodomestico come un “forno”, anche se le sue caratteristiche lo rendono inadatto per cuocere molti dei piatti che possiamo preparare in un forno tradizionale. Un microonde infatti, come scoprì Spencer, agisce principalmente riscaldando l’acqua presente nei cibi. Anche oli e grassi nell’apparecchio si riscaldano, ma meno efficacemente. Cibi ricchi di zucchero e sale invece assorbono più efficacemente le microonde, riscaldandosi quindi più velocemente.  Agendo principalmente sull’acqua contenuta, tipicamente le temperature interne ai cibi non superano i 100 °C, temperatura di ebollizione dell’acqua. Quindi a meno di usare accessori speciali non è possibile dorare esternamente i cibi poiché le reazioni di Maillard che donano la doratura si innescano a temperature superiori. Non è quindi possibile cuocere a dovere una torta o un pollo arrosto.

Se avete un microonde in casa e lo usate solo per riscaldare i cibi, o peggio, non lo usate più da quando avete provato a riscaldare del pane un po’ indurito rendendolo molliccio, gommoso e immangiabile, oppure ne avete paura per aver letto qualche articolo-spazzatura che lo associa al cancro o altre nefandezze (non c’è carenza di articoli idioti sul web, lo sapete) seguitemi in questo e nei prossimi articoli e trasformerete un soprammobile ingombrante in un utile elettrodomestico.

La fisica

Le microonde sono onde elettromagnetiche. Ok, fin qui non ho detto nulla. Avrei potuto dire che sono “radiazioni elettromagnetiche” ma avrei inutilmente subito allarmato qualcuno a sentire la parola “radiazioni”. Anche i raggi luminosi sono “radiazioni”: un termine emotivamente neutro in campo scientifico ma non nel linguaggio comune dove richiama bombe e radioattività. Diciamo allora che come nell’acqua ci sono onde di grandezza diversa: ondicelle, ondine, ondone, cavalloni e così via, così le onde radio, la luce, i raggi UV, i raggi X, gli infrarossi, le microonde e altre ancora sono tutte onde che viaggiano nello spazio che differiscono solo per quanto sono “grandi” e quanto “velocemente vibrano”. In particolare le microonde sono onde elettromagnetiche dalla frequenza tra 300 MHz fino a 300 GHz (o se preferite di lunghezza d’onda da 1 metro a 1 millimetro). Secondo un accordo internazionale i forni a microonde funzionano a circa 2.45 GHz con variazioni di pochi MHz.

La potenza di un microonde -tipicamente da 600W a 1000 W- è quasi sempre fissa e non è regolabile. Io ad esempio ho un vecchio microonde da 600W. Cosa succede allora quando giriamo la manopola della “potenza”? In realtà stiamo impostando dei periodi di accensione e spegnimento del magnetron, in modo che la potenza media, tenendo conto del tempo in cui il magnetron è spento, venga ridotta di un fattore arbitrario deciso dal produttore.

Questo limita la riproducibilità delle ricette sviluppate per il microonde, perché i tempi di cottura dipendono sia dalla quantità totale di cibo che dalla potenza dell’apparecchio. Un altro svantaggio è che in un microonde le temperature non sono impostabili come in un forno convenzionale. Basterebbe questo per convincersi che non si dovrebbe più chiamarlo “forno”.

Come funziona? Brevemente, e senza pretendere di fare una lezione di fisica, il campo elettromagnetico generato dalle microonde mette in rapida oscillazione (principalmente) le molecole di acqua. In un cibo, solido o liquido, queste non possono ruotare liberamente e il loro rapido movimento trasferisce calore al resto dell’alimento.

Le microonde, generate dal magnetron e convogliate all’interno dell’apparecchio, vengono riflesse quasi perfettamente dalle superfici metalliche delle pareti e continuano a “rimbalzare” dentro il microonde sino a quando vengono assorbite da qualcosa. Non accendete mai un microonde senza nulla dentro che possa assorbirle perché potreste danneggiare il magnetron. Mentre le microonde rimbalzano, con un fenomeno ondulatorio tipico di tutte le onde, in alcuni punti chiamati “nodi” queste si annullano a vicenda, e quindi scaldano meno, mentre in altri punti -”hotspot”- si concentrano, scaldando di più. Questo è il motivo per cui nel microonde il cibo è quasi sempre fatto ruotare su un piatto: per scaldare il cibo più uniformemente, anche se questo non risolve completamente il problema perché i “nodi”, a distanza di circa 6 cm tra loro, ci sono anche in direzione verticale: un biberon ad esempio si può scaldare in modo sostanzialmente diverso a distanze diverse dalla base. Agitatelo bene prima di dare il latte tiepido a vostro figlio.

Un esperimento

Vi mostro ora un esperimento per visualizzare l’effetto hotspot. Era da tempo che avevo messo da parte un sacco di marshmallow a questo scopo: riempiamo una teglia adatta al microonde avendo cura di ricoprirla con della carta da forno per evitare di impiastricciare tutto.

Mettiamo nell’apparecchio (il mio è un vecchissimo combinato forno/microonde senza piatto rotante )

accendo il forno alla massima potenza e osservo dalla griglia cosa succede (per fare le foto ovviamente ho dovuto aprire il portello)

I piccoli materassini iniziano a gonfiarsi, come potete vedere, ma non lo fanno in maniera uniforme.

Osservate queste due foto prese a circa 30 secondi una dall’altra.

In quella posizione c’è un’hotspot, un punto caldo, e i marshmallow si gonfiano molto di più. Immediatamente a fianco invece l’espansione è molto minore.

Ovviamente l’esperimento è solo a scopo dimostrativo. Ecco invece una foto ad infrarossi tratta da un articolo sulla fisica del microonde che mostra bene la posizione degli “hotspot”, i punti dove si scalda di più

Notate come nel centro il cibo si scaldi di meno che più vicino alle pareti.

Il cibo cotto nel microonde è stato “alterato” come si legge in giro in siti allarmistici?  beh, sì, è un fenomeno che si chiama cottura Per cosa è più adatto il microonde? E’ pericoloso il cibo cotto così? Possono uscire le microonde? E’ vero che non di devono mettere pezzi metallici all’interno? Questo e altro nelle prossime puntate di “Scienza in Cucina Channel”. Stay tuned

Dario Bressanini

P.S. sì lo so, “ondone” non esiste.

P.P.S. se avete questiti particolari o richieste che riguardano il microonde chiedete nei commenti cosi’ nelle prossime puntate ne parliamo

Several well-known, much-respected scientists published this letter in The Guardian:

We need more scientific mavericks

“Science is the belief in the ignorance of experts,” said Richard Feynman in the 1960s. But times change….

[But now,] applicants’ proposals must convince their peers that they serve national policies and are the best possible uses of resources. [A large number of] major discoveries [that] challenged mainstream science and would probably be vetoed today. Nowadays, fields where understanding is poor are usually neglected because researchers must convince experts that working in them will be beneficial.

However, small changes would keep science healthy…. But policies are deeply ingrained. Agencies claiming to support blue-skies research use peer review, of course, discouraging open-ended inquiries and serious challenges to prevailing orthodoxies. Mavericks once played an essential role in research. Indeed, their work defined the 20th century. We must relearn how to support them, and provide new options for an unforeseeable future, both social and economic. We need influential allies. Perhaps Guardian readers could help?

NOTE: It has not escaped our notice that several of the scientists who wrote that letter have for a long time been  encouraging and supporting things that make people LAUGH, then THINK.

Some people are more susceptible to conspiracy theories than others, say computational social scientists who have studied how false ideas jump the “credulity barrier” on Facebook.

Behold what Croissant hath wrought about things that aren’t there:

“Agnotology: Ignorance and Absence or Towards a Sociology of Things That Aren’t There,” Jennifer L. Croissant,” Social Epistemology, vol. 28, no. 1, 2014, pages 4-25. (Thanks to investigator @Bucksi for bringing this to our attention.) the author, at the University of Arizona, explains:

“The study of ignorance, or agnotology, has many similarities with studies of absence. This paper outlines a framework for agnotology which is shaped by interdisciplinary studies of both ignorance and absence, and identifies properties such as chronicity, granularity, scale, intentionality, and ontology in relation to epistemology as useful for studying ignorance. These properties can be used to compare various case studies. While not all problems of ignorance are problems of absent knowledge, those that are can gain by an examination of the literatures on absence and the concept of the privative. The lack of symmetry in explanation and representation are methodological challenges to studying ignorances and absences.”

The travails of a Chinese telecom company show how spying charges could hurt U.S. firms.

How’s this for a tough sales job? The American sales reps of Huawei offer top-notch telecom gear at a 35 percent discount. But anytime they get near to closing a sale, their customers get a visit from the FBI or the U.S. Department of Commerce.

Author(s): Hang-Hyun Jo, Juan I. Perotti, Kimmo Kaski, and János Kertész

Information, ideas, or diseases spread through interactions between individuals. The temporal pattern of such interactions is known to show “burstiness,” but little is known about how it affects large-scale spreading dynamics. Analytic results on a simple model of bursty spreading dynamics provide a rare, but much needed reference point for numerical simulations and empirical data analysis.

[Phys. Rev. X 4, 011041] Published Mon Mar 17, 2014

Large errors in flu prediction were largely avoidable, which offers lessons for the use of big data. Authors: David Lazer, Ryan Kennedy, Gary King, Alessandro Vespignani

Ukraine's parliament is considering legislation that would transform the nation's science and higher education system. Author: Richard Stone

Author(s): Guillaume Bal and John C. Schotland

We propose a method to reconstruct the density of a luminescent source in a highly scattering medium from ultrasound-modulated optical measurements. Our approach is based on the solution to a hybrid inverse source problem for the diffusion equation.

[Phys. Rev. E 89, 031201] Published Thu Mar 13, 2014

Author(s): Michael Coughlin and Jan Harms

In this Letter, we present an upper limit of ΩGW<1.2×108 on an isotropic stochastic gravitational-wave (GW) background integrated over a year in the frequency range 0.05–1 Hz, which improves current upper limits from high-precision laboratory experiments by about 9 orders of magnitude. The limit ...

[Phys. Rev. Lett. 112, 101102] Published Thu Mar 13, 2014

Il nuovo Facebook sembra il vecchio Corriere.
Il nuovo Corriere sembra la mia vecchia cartella Windows Immagini.
Il nuovo Windows sembra un vecchio Nokia.
Il nuovo Nokia è un vecchio Android.

(Continua? Spero solo che il nuovo Android non sembri il vecchio Facebook, anche se in un certo senso avrebbe senso).

An elegant chaos

Nature 507, 7491 (2014). doi:10.1038/507139b

Universal theories are few and far between in ecology, but that is what makes it fascinating.

Share alike

Nature 507, 7491 (2014). doi:10.1038/507140a

Research communities need to agree on standard etiquette for data-sharing.

Author(s): Matteo Giordano, Tamás G. Kovács, and Ferenc Pittler

We study the Anderson-type transition previously found in the spectrum of the QCD quark Dirac operator in the high-temperature, quark-gluon plasma phase. Using finite size scaling for the unfolded level spacing distribution, we show that in the thermodynamic limit there is a genuine mobility edge, w...

[Phys. Rev. Lett. 112, 102002] Published Wed Mar 12, 2014

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Author(s): Tian-Ming Zhao, Han Zhang, Jian Yang, Zi-Ru Sang, Xiao Jiang, Xiao-Hui Bao, and Jian-Wei Pan

Entangling independent photons is not only of fundamental interest but also of crucial importance for quantum-information science. Two-photon interference is a major method for entangling independent identical photons. If two photons are different in color, perfect two-photon coalescence can no long...

[Phys. Rev. Lett. 112, 103602] Published Mon Mar 10, 2014

The solar neutrino signal from a Japanese detector is slightly stronger at night because neutrinos traveling through the Earth behave differently than those that reach us directly from the Sun.

Published Fri Mar 07, 2014

Lawsuit claims that research leader retaliated against the victim after misconduct was discovered. Author: Martin Enserink

Article

The momentum and spin of a propagating photon are given by its wave vector and circular polarization, respectively. Bliokh et al. here show that evanescent electromagnetic waves possess a polarization-dependent momentum component and a polarization-independent spin component, which are both orthogonal to the wave vector.

Nature Communications doi: 10.1038/ncomms4300

Authors: Konstantin Y. Bliokh, Aleksandr Y. Bekshaev, Franco Nori

An analysis of LHC particle collisions shows no evidence that so-called quantum black holes have been created to date.

Published Wed Mar 05, 2014