Znajdź zawartość

Naukowcy z Instytutu Fizyki UJ pracują nad prototypowym wykrywaczem z działem neutronowym, który będzie rozpoznawać potencjalnie niebezpieczne zatopione materiały. Dzięki niemu możliwe będzie określenie składu podejrzanych substancji, znajdujących się pod wodą, w sposób zdalny, zatem i bezpieczny dla nurków oraz naukowców. Zespół prowadzony przez doktora Michała Silarskiego i profesora Pawła Moskala dowiódł, że za pomocą działa neutronowego można określić skład zatopionych substancji i stworzył koncepcję detektora, który eliminuje zakłócenia powstające podczas odczytu w wodzie. Nowe urządzenie dostarczy informacji na temat podejrzanych substancji, dzięki czemu, zanim zbliżą się do niej ludzie, będzie wiadomo, z czym mamy do czynienia, a zatem i jak należy postępować. Urządzenie ma być nie większe niż walizka. Może być ono zamontowane na podwodnej, zdalnie sterowanej sondzie, zdolnej do pracy również na większych głębokościach. Ważne jest jedynie, by taka sonda znalazła się blisko badanego przedmiotu, tak aby z możliwie minimalnej odległości skierować na niego wiązkę neutronów. To pozwoli rozpoznać pierwiastki wchodzące w skład zatopionych substancji, również tych, które są zamknięte w pojemnikach. Naszą metodą możemy wykryć na przykład węgiel, wodór, tlen, azot, siarkę, chlor, a także gazy bojowe zawierające arsen – mówi doktor Silarski. Wspomniane działo neutronowe zderza jony deuteru z trytem. Dzięki temu emituje neutrony, które przenikają przez zanurzony obiekt i wzbudzają atomy w badanych substancjach. Atomy te emitują kwanty gamma, które rejestruje detektor opracowany na UJ. Jako że każdy z pierwiastków ma swój charakterystyczny odczyt kwantów gamma, możliwe jest określenie składu substancji znajdującej się w zatopionym pojemniku. Wyeliminowanie zakłóceń generowanych przez wodę jest możliwe dzięki zastosowaniu specjalnych rur wypełnionych powietrzem. To przez nie kierowana jest wiązka neutronów. Jakość odczytu zależy więc od tego, jak blisko uda się podpłynąć do badanego pojemnika. Badanie trwa około 10 sekund, a do poprawnego odczytu wystarczy, by urządzenie znalazło się o kilkadziesiąt centymetrów od substancji. Nie musi mieć z nią bezpośredniego kontaktu. Nasza metoda w zasadzie pozwoli zidentyfikować każdą substancję z katalogu tych, które uznaje się za niebezpieczne i które zalegają na dnie zbiorników wodnych – zapewnia doktor Silarski. Badania tego typu są niezwykle ważne. Chociażby po to, by określić, jakie środki bojowe zatopiono w Bałtyku. O problemie tym można przeczytać w wywiadzie, którego udzielił nam doktor Tomasz Kijewski z PAN. « powrót do artykułu

Po raz pierwszy udało się dwukrotnie wykryć poruszający się pojedynczy foton, nie niszcząc go przy tym. To ważna osiągnięcie, gdyż dotychczas foton ulegał zwykle zniszczeniu podczas jego rejestrowania. Najnowsze osiągnięcie może przyczynić się do powstania szybszych i bardziej odpornych na zakłócenia sieci optycznych i komputerów kwantowych. Zwykle wykrycie fotonu wiąże się z jego zaabsorbowaniem. Jednak foton może nieść ze sobą cenne informacje, a w takich przypadkach specjaliści woleliby mieć możliwość odczytania tych danych i przepuszczenia fotonu dalej, do miejsca docelowego. Żadna metoda detekcji nie jest w 100% skuteczna, zawsze istnieje ryzyko, że coś się prześliźnie niewykryte, mówi jeden z autorów badań, Stephan Welte, fizyk kwantowy z Instytutu Optyki Kwantowej im. Maxa Plancka w niemieckim Garching. Dlatego też możliwość niedestrukcyjnego wykrywania fotonów jest tak ważna – ustawienie detektorów jeden za drugim zwiększa szanse, że wykryjemy wszystkie interesujące nas fotony. Dotychczas opracowano różne sposoby wykrywania fotonu bez jego niszczenia. Często polegają one na interakcji fotonu z jonem, nadprzewodzącym kubitem lub innymi systemami kwantowymi. Jednak w ten sposób możemy albo wykonać pojedynczą niedestrukcyjną rejestrację poruszającego się fotonu, albo liczne niedestrukcyjne odczyty stacjonarnego fotonu uwięzionego we wnęce. Teraz naukowcy z Niemiec dwukrotnie wykryli pojedynczy foton wędrujący światłowodem. Wykorzystali w tym celu skonstruowany przez siebie niedestrukcyjny detektor zbudowany z pojedynczego atomu rubidu uwięzionego w odbijającej wnęce. Foton, wpadając do wnęki, odbija się od jej ścian, zmieniając stan kwantowy atomu, co można wykryć za pomocą lasera. Uczeni umieścili dwa takie detektory w odległości 60 metrów od siebie. Wykryły one ten sam foton, nie absorbując go. Welte mówi, że teoretycznie można w ten sposób wykryć pojedynczy foton nieskończoną liczbę razy, jednak w praktyce istnienie 33-procentowe ryzyko, że użycie detektora spowoduje utratę fotonu. Nowa technologia może w przyszłości pozwolić na śledzenie trasy fotonów. Pozwoli to na przyspieszenie pracy systemów kwantowych, gdyż będziemy w stanie upewniać się, że zakodowane w fotonach informacje dotrą tam, gdzie powinny. Powiedzmy, że chcesz wysłać kwantową informację z Monachium do Nowego Jorku. Możesz w międzyczasie wielokrotnie sprawdzać, czy foton nie został po drodze utracony, np. sprawdzając, czy dotarł do Paryża. Jeśli okaże się, że foton zgubił się po drodze, można będzie natychmiast wysłać go ponownie. Nie trzeba będzie czekać na zakończenie całej transmisji, by upewnić się, że wszystko poszło tak, jak powinno, wyjaśnia główny autor badań, Emanuele Distante. Twórcy nowych detektorów uważają, że nie można ich będzie wykorzystać do podsłuchania kwantowej komunikacji. To jak śledzenie przesyłek. Możesz dowiedzieć się, gdzie jest paczka, ale nic nie wiesz o jej zawartości. Foton zawiera w sobie pewną kwantową informację. Możesz w sposób niedestrukcyjny go wykryć, ale nie odczytać, stwierdza Welte. « powrót do artykułu

Włosko-amerykański zespół kierowany przez Francesco Giggi z Uniwersytetu w Katanii, stworzył pełnowymiarowy tomograf mionowy, który pozwala skanować kontenery morskie pod kątem obecności w nich materiałów rozszczepialnych. Naukowcy wykorzystali dwie warstwy wykrywaczy mionów oraz wyspecjalizowany algorytm, który stworzył trójwymiarowy obraz ukrytego w kontenerze niewielkiego ołowianego pojemnika. Wiele towarów jest przewożonych po całym świecie w kontenerach. Jako, że są one duże, a przez porty przewija się ich ogromna liczba, bardzo łatwo ukryć w nich niewielki przedmiot. Ekspertów ds. bezpieczeństwa coraz bardziej martwi niebezpieczeństwo przemycenia tą drogą materiałów rozszczepialnych. W związku z tym istnieje potrzeba stworzenia technologii, która pozwoli na szybkie i wiarygodne skanowanie kontenerów, bez zakłócania przepływu towarów. Jedną z najbardziej obiecujących możliwości jest wykorzystanie naturalnych mionów docierających do powierzchni Ziemi. Powstają one, gdy wysokoenergetyczne promieniowanie kosmiczne zderza się z molekułami w górnych warstwach atmosfery. Gdy miony trafiają na gęstą materię, jak uran, rozpraszają się na niej i są absorbowane w charakterystyczny sposób, zależy od liczby atomowej pierwiastka, z którego zrobiony jest dany materiał. Miony badane są od 90 lat, a naukowcy sporo wiedzą o ich energiach, przepływach czy rozkładzie. Porównując informacje o mionach uzyskane przed i po zetknięciu się ich z badanym materiałem, można określić jego skład i pozycję. Technikę taką wykorzystuje się w coraz większej liczbie zastosowań. W 2017 roku dzięki nim znaleziono wielką komorę w egipskiej piramidzie. Wykorzystanie mionów jest bardzo kuszące, gdyż równomiernie docierają one do powierzchni planety. Ponadto penetrują gęste materiały lepiej niż inne techniki obrazowania, w tym promienie rentgenowskie. Ujemną cechą mionów jest to, że ich przepływ jest dość niski, zatem skanowanie za pomocą współczesnych technologii trwa długo. Riggi i jego zespół połączyli kilka technik, dzięki którym poradzili sobie z niewielkim przepływem mionów i stworzyli pełnoskalowy tomograf. Ich urządzenie składa się z wielu warstw detektorów mionów bazujących na scyntylatorze. Detektory umieszczone są nad i pod badanym przedmiotem. Algorytm otrzymuje informacje, jakie cechy miały miony zanim trafiły na skanowany kontener i jaki miały po wyjściu z niego. Na tej podstawie oblicza trajektorie mionów i szacuje, w którym miejscu najbardziej zbliżyły się do atomów o ciężkich jądrach. Z tych informacji tworzony jest obraz 3D o gęstym materialne znajdującym się w skanowanym obszarze. Wspomniany tomograf mionowy pozwala na umieszczenie w nim obiektu o powierzchni 18 m2 i jest w stanie odnaleźć i określić pozycję przedmiotu o boku ok. 20 cm znajdującego się w takim kontenerze. Naukowcy zapewniają, że po skróceniu czasu pracy skanera może stać się on standardowym wyposażeniem terminali portowych na całym świecie. « powrót do artykułu

Gdy naukowcy z fińskiego Uniwersytetu Aalto po raz pierwszy zobaczyli wyniki badań nad wydajnością swoich detektorów z czarnego krzemu, sądzili, że to pomyłka. Trudno im bowiem było uwierzyć nie tylko w to, że stworzyli pierwsze urządzenie fotowoltaiczne, które przekroczyło limit 100% zewnętrznej wydajności kwantowej, ale i w to, że wydajność ta od razu sięgnęła 130%. Dotychczas uważano, że 100% stanowi nieprzekraczalne teoretyczne maksimum. Gdy to zobaczyliśmy nie mogliśmy uwierzyć. Od razu stwierdziliśmy, że musimy zweryfikować uzyskany wynik za pomocą niezależnych pomiarów, mówi profesor Hele Savin. Niezależne pomiary przeprowadził Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), niemiecki narodowy instytut metrologiczny, najbardziej wiarygodna w tym zakresie instytucja w UE. Obok amerykańskiego NIST i brytyjskiego NPL stanowi on ścisłą światową czołówkę w dziedzinie metrologii. Dyrektor Laboratorium Radiometrii PTB, doktor Lutz Werner stwierdził, że gdy tylko zobaczyłem wyniki pomiarów, zdałem sobie sprawę, że mamy tutaj do czynienia z olbrzymim przełomem. Zewnętrzna wydajność kwantowa urządzenia wynosząca 100% oznacza, że 1 foton wpadający do urządzenia, przyczynia się do powstania 1 elektronu w zewnętrznym obwodzie. Zatem wydajność 130% to nic innego, jak generowanie przez 1 foton około 1,3 elektronu. Analiza wykazała, że ta wyjątkowo wysoka zewnętrzna wydajność kwantowa bierze się z procesu multiplikacji zachodzącego wewnątrz nanostruktur krzemu. Proces ten uruchamiany jest obecnością wysoko energetycznego fotonu. Dotychczas zjawiska takiego nie zaobserwowano, gdyż w urządzeniach dochodziło do dużych strat zarówno fotonów jak i elektronów. Jesteśmy w stanie zebrać wszystkie zwielokrotnione nośniki ładunku, gdyż nasze urządzenie nie wywołuje strat powodowanych przez rekombinację i odbicia, mówi profesor Savin. Odkrycie to oznacza, że możliwe jest znakomite zwiększenie wydajności każdego urządzenia, którego praca polega na wykrywaniu obecności fotonu. Takie urządzenia obecne są dosłownie wszędzie, w przemyśle samochodowym, w telefonach komórkowych czy w urządzeniach medycznych. Opracowane przez Finów detektory w czarnego krzemu już spotkały się z olbrzymim zainteresowaniem ze strony przemysłu, szczególnie biotechnologicznego oraz specjalizującego się w monitorowaniu procesów produkcyjnych. « powrót do artykułu

Dzisiaj pod Grunwaldem (woj. warmińsko-mazurskie) rozpoczęły się badania archeologiczne, w których bierze udział kilkudziesięciu detektorystów z kilku krajów. Przez tydzień będą prowadzić poszukiwania mające pomóc w wyjaśnieniu tajemnic bitwy z 1410 r. Według dyrektora Muzeum Bitwy pod Grunwaldem dr. Szymona Dreja, organizowane piąty rok z rzędu interdyscyplinarne badania są największym w Polsce przedsięwzięciem z udziałem archeologów, studentów archeologii i tzw. eksploratorów, czyli poszukiwaczy wyposażonych w wykrywacze metalu. Jak mówił PAP, tegoroczne poszukiwania odbywają się pod hasłem „W pogoni za legendą”. Biorą w nich udział detektoryści z Polski, Danii, Norwegii i Litwy. Przez najbliższy tydzień mają szukać śladów bitwy na polach, do których wcześniej nie mieli dostępu ze względu na zasiewy. Od początku jednym z głównych celów tego przedsięwzięcia jest wyjaśnienie dokładnej lokalizacji miejsca, w którym 15 lipca 1410 r. wojska polsko-litewskie pokonały zakon krzyżacki. Moim zdaniem, już poprzednie sezony przyniosły nam dużo informacji o tym, gdzie mogło dojść do głównych starć. Przybliżyły nas do ustaleń bliższych teorii szwedzkiego naukowca prof. Svena Ekdahla, według którego do bitwy doszło dalej w kierunku południowo-zachodnim niż uważają polscy historycy - powiedział dyr. Drej. Rezultatem prac w poprzednich sezonach badawczych było również odnalezienie kilkuset artefaktów związanych z bitwą, w tym licznych grotów strzał i bełtów kusz, toporów, fragmentów średniowiecznych mieczy, rękawic pancernych i okuć pasów, a także części rzędu końskiego i oporządzenia jeździeckiego. Jednym z ciekawszych znalezisk były dwie krzyżackie zapony z inskrypcją „Ave Maria”, służące do spinania płaszczy. Wyniki dotychczasowych badań z udziałem detektorystów potwierdziły też lokalizację dawnego obozu krzyżackiego, który znajdował się w miejscu, gdzie potem na polecenie mistrza Henryka von Plauena wzniesiono kaplicę pobitewną, konsekrowaną w 1413 r. Uczestnicy corocznych poszukiwań pod Grunwaldem mają nadzieję, że uda się wyjaśnić również inne tajemnice jednej z największych bitew średniowiecznej Europy. Liczą choćby na odkrycie kiedyś śladu zbiorowych grobów poległych rycerzy. Dotychczas jedyne miejsca pochówków odnaleziono wewnątrz i w pobliżu ruin kaplicy pobitewnej. Podczas prac archeologicznych w latach 60. i 80. ub. wieku natrafiono tam na kości zaledwie ok. 200 osób. W większości były to prawdopodobnie tzw. wtórne pochówki, tzn. szczątki zostały przeniesione z innych miejsc. « powrót do artykułu