PSI – il 2025 in rassegna

4,3 volt: questa è la tensione di esercizio massima per gli accumulatori agli ioni di litio destinati all’uso commerciale, come ad esempio quelli che si trovano nelle automobili elettriche. Un voltaggio più elevato permetterebbe una maggiore densità energetica, ma provocherebbe gravi danni alle batterie attuali. Nei laboratori di ricerca del PSI è stato sviluppato un metodo per avvolgere con uno strato protettivo il polo positivo degli accumulatori agli ioni di litio. Questo strato prolunga la durata di vita delle batterie e permette allo stesso tempo di aumentare la tensione di esercizio fino a 4,8 volt. 

Cosa serve per simulare in modo realistico i processi quantistici? Esatto: un computer quantistico. Nell’ambito di una collaborazione internazionale con Google, un gruppo di ricerca del PSI ha costruito un nuovo simulatore quantistico digitale-analogico che combina la potenza dei computer quantistici con la precisione dei simulatori quantistici analogici finora in uso. Con il nuovo simulatore è possibile fare simulazioni complesse, dallo sviluppo di nuovi materiali fino agli effetti dei medicamenti nell’organismo umano.

Le zeoliti si trovano dappertutto: ad esempio nelle lettiere dei gatti, dove neutralizzano i cattivi odori, oppure nei detersivi in polvere per addolcire l’acqua. Nonostante questi cristalli di silicio e alluminio siano molto diffusi, la loro precisa struttura era finora conosciuta solo in parte. Grazie all’uso combinato di raggi X morbidi e di una speciale spettroscopia, un gruppo di ricerca del PSI è riuscito a stabilire la posizione precisa dell’alluminio nella struttura cristallina. Queste conoscenze potrebbero essere usate in futuro dall’industria per sviluppare zeoliti su misura destinate ai catalizzatori. 

I filtri antiparticolato impiegati nelle fabbriche, nelle case e nelle macchine non offrono ancora una protezione ottimale. Un gruppo di ricerca diretto dal PSI ha effettuato degli esperimenti nella camera CLOUD del CERN, la più precisa camera di simulazione per processi atmosferici, e ha scoperto che il particolato può formarsi non solo direttamente dalle particelle carboniose risultato dei processi di combustione incompleta, ma anche in processi a più fasi a partire da gas precursori. I filtri antiparticolato moderni dovrebbero quindi filtrare sia le particelle solide dei gas di scarico, ma anche alcuni gas precursori specifici.

Stabilire una diagnosi medica con una semplice occhiata: un sogno per chi lavora nel campo della medicina e della ricerca. Un gruppo di ricerca del PSI è riuscito ad avvicinarsi a questo obiettivo grazie a Image2Reg, un tool di IA che analizza immagini al microscopio di strutture del DNA e impara a prevedere quali malattie genetiche potrebbero essere presenti in una cellula. A partire dalle stesse immagini, l’IA studia come i geni interagiscono in certe patologie. Image2Reg potrebbe così essere d’aiuto non solo a livello diagnostico, ma anche nello sviluppo di nuovi medicamenti per i disturbi genetici in questione.

L’ESA e il PSI hanno molto in comune: entrambi promuovono l’innovazione e aiutano a sviluppare tecnologie nuove e complesse. Nel maggio 2025 l’ESA ha aperto lo European Space Deep-Tech Innovation Centre (ESDI). Nato dalla stretta collaborazione con il PSI, lo ESDI ha la sua sede presso il Park Innovaare, situato nelle dirette vicinanze del PSI, e concepisce strumenti per la promozione dell’innovazione, in particolare nei settori della ricerca quantistica, della scienza dei dati e della ricerca sui materiali. In questo modo, le tecnologie sviluppate potranno essere impiegate sia sulla Terra che nello spazio.

Nessuno finora aveva mai determinato il raggio di carica del nucleo dell’atomo di elio-3 con tale precisione: 1,97007 femtometri. Per ottenere questo risultato, il team internazionale diretto dal PSI ha sostituito i leggerissimi elettroni dell’atomo con un muone negativo molto più pesante. Oltre a calcolare il raggio di carica, l’esperimento ha anche aiutato a capire meglio le forze esistenti tra i componenti del nucleo dell’atomo.

La terapia con radionuclidi riunisce ricerca nucleare e immunologia per combattere in maniera mirata le cellule cancerose. I linfomi sono particolarmente difficili da trattare perché una parte delle cellule cancerose si trova nel sangue del paziente e circola nel corpo. Un gruppo di ricerca del PSI e l’Inselspital di Berna hanno sviluppato un nuovo trattamento per questo tipo di cancro: degli anticorpi speciali, coniugati con il radionuclide terbio‑161, si legano alle cellule cancerose. Il terbio‑161 emette anche radiazioni di portata molto corta (meno di un micrometro) che permettono di trattare in modo mirato singole cellule tumorali nel loro microambiente immediato.

Il 21 agosto 2025 il consigliere federale Guy Parmelin ha inaugurato la nuova Sorgente di Luce Svizzera SLS. Già prima del suo upgrade, la SLS aveva reso possibili numerosi progetti di ricerca d’avanguardia. Ora, 24 anni dopo, il nuovo anello di stoccaggio per elettroni è lungo 288 metri come il precedente ma fornisce una luce di intensità fino a mille volte maggiore, consumando il 33% in meno di elettricità rispetto all’impianto precedente. Questo grazie alle numerose misure di modernizzazione messe in atto. 

Il vanadio è un metallo che ha molte applicazioni, ad esempio nell’industria edile e per lo stoccaggio di energia. Sulla crosta terrestre vi sono sufficienti giacimenti di vanadio, che però non bastano ad assicurare l’approvvigionamento del settore industriale. I prezzi sono soggetti a grandi fluttuazioni, il che frena gli investimenti. Per questo il Center for Energy and Environmental Sciences del PSI ha creato una banca dati che riunisce tutte le informazioni sui giacimenti di vanadio presenti sulla Terra, le quantità estratte, i prezzi e altro ancora. Questa «mappa mondiale vivente» fungerà da base affidabile per gli investitori e i decisori politici e renderà il mercato del vanadio meno volatile.

La spermina è una proteina prodotta dall’organismo umano che regola molti processi del corpo come ad esempio la crescita e la divisione cellulare. Un gruppo di ricerca del PSI ha scoperto che la spermina è d’aiuto anche nel processo di eliminazione degli accumuli proteici correlati con alcune malattie neurodegenerative. La spermina lega piccoli complessi proteici costituendo complessi più grandi, che il corpo riesce a eliminare con maggiore facilità. Queste nuove conoscenze potrebbero servire a sviluppare nuove terapie contro l’Alzheimer. 

Il cervello è uno dei sistemi biologici più complessi al mondo. Questa è la conclusione a cui è giunto un gruppo di ricerca del PSI dopo aver analizzato un piccolissimo pezzo del cervello di un topo con dei raggi X ad alta risoluzione. In un millimetro cubo di tessuto cerebrale si trovano all’incirca 100 000 neuroni, collegati tra loro da quasi 700 milioni di sinapsi e 4 chilometri di «cablaggi».