Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Neutrina fascynują fizyków od czasu, kiedy były jeszcze teoretycznym pomysłem Wolfganga Pauliego, który zapostulował ich istnienie w 1930 roku. Praktyczne potwierdzenie ich istnienia w latach sześćdziesiątych nie zakończyło fascynacji - wciąż pozostawały mało uchwytne i tajemnicze. Zagadka, z jaką nauka mierzyła się w ostatnich latach, to tzw. oscylacja neutrin, czyli zamiana neutrina mionowego w neutrino taonowe. Zagadkę rozwiązała OPERA.

Znikanie jednego rodzaju neutrin obserwowano już wielokrotnie, ale próby zarejestrowania oczekiwanego pojawienia się, jakie podejmowano przez ostatnie kilkanaście lat, spełzały na niczym. Fiaskiem zakończyły się między innymi eksperymenty CHORUS i NOMAD, przeprowadzanie w europejskim CERN. Dopiero później nowe teoretyczne badania dowiodły, że aparatura rejestrująca powinna znajdować w znacznie większej odległości od źródła. Stąd pomysł eksperymentu OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus). Aparaturę reejstrującą umieszczono aż 730 kilometrów od synchrotronu CERN w Genewie, we włoskim Narodowym Laboratorium Gran Sasso (Laboratori Nazionali del Gran Sasso). W ciągu trzech milisekund wiązka neutrin przebywała tę odległość, biegnąc pod malowniczymi krajobrazami połowy Europy. Tak działo się od 2006 roku, kiedy zainaugurowano projekt.

31 maja tego roku odnotowano pierwszy sukces: zamianę neutrina mionowego w neutrino tau. Potwierdzenie słuszności koncepcji oscylacji neutrinowej uzupełnia obraz Modelu Standardowego, otwierając drzwi do nowych koncepcji w fizyce cząstek, kosmologii i astrofizyce.

Eksperyment OPERA jest efektem współpracy zespołów naukowych z wielu krajów: Belgii, Chorwacji, Francji, Niemiec, Izraela, Włoch, Japonii, Korei, Rosji, Szwajcarii, Tunezji i Turcji.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Laboratorium Narodowe Gran Sasso, główne laboratorium fizyczne Włoch i jedno z największych tego typu na świecie, ma poważne kłopoty. Prokuratura z pobliskiego Teramo oskarżyła 10 osób o narażenie na niebezpieczeństwo lokalnego źródła wody pitnej. Wśród oskarżonych jest 3 menedżerów laboratorium – Fernando Ferroni, prezes Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej, do którego laboratorium należy, Stefano Ragazzi, szef laboratorium oraz Raffaele Adinolfi Falcone, dyrektor ds. środowiskowych w Gran Sasso. Ponadto oskarżonych jest 3 dyrektorów z firmy Strada dei Parchi, odpowiedzialnej za pobliskih 10-kilometrowy tunel drogowy i czterech dyrektorów Ruzzo Reti, operatora wodociągu dostarczającego wodę.
      Laboratorium Narodowe Gran Sasso znajduje się 1400 metrów pod górą Gran Sasso. Warstwy skał izolują je od świata zewnętrznego i promieniowania kosmicznego, które mogą zakłócać prowadzone w laboratorium eksperymenty nad ciemną materią czy neutrino. W bezpośrednim sąsiedztwie laboratorium znajdują się zasoby wody pitnej, z której korzystają setki tysięcy ludzi, a które są narażone na zanieczyszczenie chemikaliami wykorzystywanymi w Gran Sasso.
      Śledztwo rozpoczęto po skardze złożonej przez Augusto De Sanctisa, prezesa niedochodowej organizacji ekologicznej Stacja Ornitologiczna Abruzzo. Złożył on doniesienie w sprawie serii niewielkich wypadków, do których doszło w laboratorium w 2016 roku, w tym i do takiego, w czasie którego niewielka ilość rozpuszczalników organicznych zanieczyściła wodę pitną. De Sanctis twierdzi, że największy z eksperymentów prowadzonych w Gran Sasso stanowi poważne zagrożenie dla źródeł wody pitnej.
      Eksperyment ten, Borexino, w ramach którego badane są neutrino pochodzące ze Słońca, wykorzystuje 1300 ton węglowodoru aromatycznego o nazwie pseudokumen, a w Large Volume Detector, który również bada neutrino, znajduje się 1000 ton spirytusu mineralnego. De Sanctis wniósł oskarżenie na podstawie przepisów z 2006 roku, które mówią, że tego typu substancje nie mogą znajdować się w odległości mniejszej niż 200 metrów od źródeł wody pitnej, co – jego zdaniem – ma miejsce w Gran Sasso.
      Narodowy Instytut Fizyki Jądrowej już w listopadzie ubiegłego roku wynajął firmę, która do końca 2020 roku ma rozebrać Borexino i LVD. Jednak w ubiegłym miesiącu pojawiły się niespodziewane trudności. Otóż firma Strada dei Parchi, która została oskarżona, że nie potrafi zapobiec zanieczyszczeniu źródeł wody pitnej przez samochody poruszające się zarządzanym przez nią tunelem, wysłała do Ministerstwa Transportu, Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej i innych zainteresowanych informację, że od 19 maja tunel będzie zamknięty. To odcięłoby Laboratorium Gran Sasso od świata. W wyniku negocjacji ustalono, że tunel będzie tymczasowo otwarty.
      W sprawę włączył się rząd, który oznajmił, że powoła komisarza nadzorującego prace nad odpowiednim odizolowaniem zbiornika, w tym nad izolacjami laboratorium i części tunelu. Prace mają pochłonąć około 170 milionów euro. Jednak De Sanctis nie wierzy, by to przyniosło jakiekolwiek efekty. Przypomina sprawę z 2002 roku, kiedy to po wycieku chemikaliów z Borexino powołano specjalnego komisarza i przyznano mu 84 miliony euro na przeprowadzenie odpowiednich prac izolacyjnych. Prac tych nigdy nie wykonano. Potrzebujemy kogoś, kto będzie koordynował prace różnych instytucji i zmusi je do wypełnienia swoich obowiązków, mówi De Sanctis.
      Antonio Zoccoli z Uniwersytetu w Bolonii i członek komitetu wykonawczego Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej twierdzi, że Instytut nie łamie prawa prowadząc prace w Borexino i LVD. Argumentuje, że jako iż laboratorium jest otoczone przez zbiornik, to nie wiadomo dokładnie, w którym miejscu jest źródło wody. Twierdzi też, że przestrzegane są wszelkie przepisy, a nikt z rządu nigdy nie twierdził, że laboratorium łamie przepisy z 2006 roku. De Sanctis odpowiada, że to nieprawda, gdyż w 2013 roku Narodowy Instytut Zdrowia poinformował, iż laboratorium powinno drastycznie ograniczyć swoją działalność.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W CERN powstanie kolejny eksperyment przy Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC). Jednym z jego pomysłodawców jest Polak, dr Sebastian Trojanowski z Zakładu Fizyki Teoretycznej NCBJ. FASER – bo tak ma nazywać się nowa instalacja – będzie multidetektorem przeznaczonym do poszukiwania długożyciowych cząstek powstających w zderzeniach LHC i mogących być sygnałem istnienia hipotetycznej ciemnej materii. Obserwacje astronomiczne wskazują, że ciemnej materii powinno być we Wszechświecie kilkakrotnie więcej niż zwykłej materii "atomowej" tworzącej ludzi, planety i gwiazdy.
      Koncepcja eksperymentu FASER została zaproponowana przez dr Sebastiana Trojanowskiego i trzech innych fizyków teoretyków współpracujących z nim podczas pobytu dra Trojanowskiego na stypendium na Uniwersytecie Irvine w ramach programu Mobilność Plus finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Eksperyment ma poszukiwać nowych, nieznanych dotąd cząstek, które mogą powstawać w zderzeniach protonów, na przykład w punkcie zderzenia w detektorze ATLAS. Naukowcy spodziewają się, że mogą one istnieć, ale nie zostały dotąd zarejestrowane ze względu na ich słabe oddziaływanie z materią detektora. Cząstki takie – jeśli są odpowiednio lekkie, jeśli powstają dość rzadko i na dodatek lecą wzdłuż osi wiązki zderzających się protonów, mogły dotychczas umykać uwadze eksperymentatorów – wyjaśnia dr Trojanowski (NCBJ; przebywający obecnie na stażu doktorskim na Uniwersytecie w Sheffield). Trudno byłoby je na przykład zobaczyć jako wyraźny sygnał brakującej energii w bilansie energetycznym produktów zderzenia. Szansą na ich ewentualne wykrycie jest ustawienie detektora w pewnej odległości od punktu produkcji i próba zarejestrowania oczekiwanych produktów rozpadów. Warunkiem powodzenia takiego scenariusza jest, by masa poszukiwanych cząstek była większa niż łączna masa najlżejszych produktów ewentualnego rozpadu – na przykłada pary elektron-pozyton.
      Zaproponowany i zaaprobowany właśnie przez CERN eksperyment FASER ma być ulokowany ok. pół kilometra od detektora ATLAS w tunelu serwisowym, który zbiega w kierunku tunelu LHC. Układ będzie składał się ze scyntylatorów, magnesów, detektorów śladu i kalorymetru mierzącego energię produktów, jeśli rzeczywiście dojdzie do poszukiwanego rozpadu. Całość ma mieć długość kilku metrów i częściowo składać się z układów zapasowych przekazanych przez funkcjonujące już eksperymenty LHC – tłumaczy dr Trojanowski. Największą inwestycją będzie zamówienie w CERN odpowiednich magnesów. Większość wydatków mają pokryć dwie amerykańskie fundacje: Simons i Heising-Simons.
      W projekt – poza czwórką pomysłodawców – jest obecnie zaangażowanych ponad dwudziestu uczonych ze Szwajcarii, USA i innych krajów. Harmonogram zaakceptowany przez CERN przewiduje, że prace instalacyjne zostaną wykonane w czasie kolejnej dużej przerwy w pracy LHC, a zbieranie danych rozpocznie się w cyklu badawczym LHC zaplanowanym na lata 2021-2023.
      Naukowcy od lat intensywnie poszukują nowych, nieznanych dotąd postaci materii. Obserwacje astronomiczne dostarczają trudnych do podważenia argumentów, że we Wszechświecie istnieje nieznana nam dotąd materia, która z atomami, z których składamy się my oraz wszystko co znamy, oddziałuje głównie siłami grawitacji. Mimo iż obliczenia wskazują, że tej nieznanej "ciemnej" materii jest we Wszechświecie kilkakrotnie więcej niż materii "normalnej", nie udało się jej wytworzyć lub zaobserwować jej składników w naszych laboratoriach. Proponowany eksperyment jest jedną z wielu propozycji inspirowanych tą zagadką. Cząstki, których poszukiwał będzie FASER, mogłyby być pierwszym elementem na drodze do jej rozwikłania. Ewentualne negatywne wyniki także wzbogacą naszą wiedzę i wykluczą niektóre teoretyczne koncepcje.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      CERN zawiesił współpracę z profesorem fizyki teoretycznej Alessandro Strumią. Także jego macierzysta uczelnia, Uniwersytet w Pizie oraz Europejska Rada ds. Badań Naukowych, która finansuje pracę Strumii, zapowiedziały przeprowadzenie śledztwa.
      Alessandro Strumia naraził się... swoimi poglądami na temat płci.
      Uczony wystąpił 28 września podczas zorganizowanego przez CERN pierwszego Workshop on High Energy Theory and Gender. Widownia składała się głównie z kobiet. Po wystąpieniu na uczonego posypały się oskarżenia, że jest seksistą. Dwa dni później CERN oświadczył, że ze skutkiem natychmiastowym zawiesza współpracę ze Strumią i rozpoczyna śledztwo ws. wystąpienia. W tym samym oświadczeniu przedstawiciele CERN stwierdzili, że Strumia naruszył kodeks etyczny organizacji, która jest jest miejscem, gdzie każdy jest mile widziany i każdy, niezależnie od pochodzenia, wyznawanych poglądów, płci czy orientacji seksualnej, ma takie same szanse. Z kolei rektor Uniwersytetu w Pizie stwierdził, że dostępne w sieci slajdy z wystąpienia Strumii naruszają fundamentalne wartości uniwersytetu.
      Sam uczony w rozmowie z prasą powiedział: mam nadzieję, że CERN będzie chciał ze mną porozmawiać i poinformuje mnie, co nielegalnego było w moim wystąpieniu. Odnosząc się do krytyki w mediach społecznościowych Strumia stwierdził: wierzę, że uczciwa większość ludzi zrozumie, że taka jest prawda i że warto było narazić się na lincz, ale nie poddać się cenzurze.
      Co takiego zrobił Strumia? Swoje wystąpienie zaczął od przedstawienia zarzutów, zgodnie z którymi kobiety w nauce są dyskryminowane. Następnie stwierdził, że fizyka nie zależy od narodowości, rasy czy płci, ale jest otwarta po prostu dla ludzi dobrych w tym, co robią. W rzeczywistości fizyka była międzynarodowa, gdy kultura służyła nacjonalizmom, czytamy na jednym e slajdów. Przedstawił też wykresy, z których wynika, że na na wielu polach, takich edukacja, psychologa, nauki humanistyczne czy medycyna istnieje wyraźna przewaga liczby kobiet. W takich dziedzinach jak nauki ścisłe, budownictwo, praca w straży pożarnej czy w kopalniach, widzimy wyraźną przewagę mężczyzn.
      Także w CERNie kobiety stanowią mniejszość wśród fizyków czy techników. Ale, zdaniem Strumii, nie jest to przejaw dyskryminacji. Naukowiec przypomniał bowiem paradoks równości płciowej, o którym pisaliśmy. Okazuje się bowiem, że im bardziej w danym kraju przykłada się uwagę do równości płci, tym mniej kobiet studiuje nauki ścisłe. Przedstawił też wyliczenia, z których wynika, że kobiety nie są dyskryminowane jeśli chodzi o liczbę cytowań. Ponadto z jego wyliczeń wynikało, że jeśli chodzi o zatrudnianie kobiet na stanowiskach naukowych, to kobiecie-naukowiec wystarczy mniejsza liczba cytowań, by znaleźć zatrudnienie. Posłużył się tutaj własnym przykładem. Podczas gdy włoski Narodowy Instytut Fizyki Nuklearnej zatrudnił panią Silvię Penati (2130 cytowań) czy panią Annę Ceresole (3231 cytowań), to nie zatrudnił Alessandro Strumii (30785 cytowań).
      Dokonał też obliczeń dla całego CERN-u, z których wynika, że przeciętny zatrudniony w nim mężczyzna ma na swoim koncie 1464 cytowania, a pierwszy artykuł w prasie specjalistycznej opublikował w 2008 roku, natomiast przeciętna kobieta ma na koncie 853 cytowania, a pierwszy artykuł opublikowała w 2010 roku.
      Największe oburzenie zebranych wywołały jednak słowa, przytaczane często przez prasę, że fizykę wynaleźli i stworzyli mężczyźni. Natomiast kobiety, takie jak Curie zostały powitane w świecie fizycznym po tym, jak pokazały, co potrafią.
      Strumia posunął się jednak jeszcze dalej. Stwierdził, że to mężczyźni są obecnie dyskryminowani w nauce. Na poparcie tej tezy przytoczył kilka tytułów prasowych, takich jak Oxford University extends exam times for women's benefit, Italy: free or cheaper university for STEM female students, czy też Scholarships for women. Przypomniał też wciąż obowiązującą międzynarodową Konwencję o Pracy Przymusowej, która przewiduje, że do pracy przymusowej mogą być kierowani tylko mężczyźni.
      Pod koniec swojego wystąpienia Strumia stwierdził, że osoby kończące studia na wydziale fizyki są osobami z górnego przedziału IQ. Mężczyźni mają IQ podobne do kobiet, ale standardowe odchylenie jest u nich o około 15% większe, czytamy na slajdzie Strumii. Oznacza to, że wśród mężczyzn jest więcej osób bardzo inteligentnych, ale też więcej osób bardzo mało inteligentnych. Przypomniał też nazwiska kilku mężczyzn, którzy stracili pracę za poglądy oraz, że w 2016 roku CERN został bezpodstawnie oskarżony przez działaczy LGBT o homofobię.
      Na ostatnim slajdzie Strumii czytamy: Fizyka nie jest seksistowska i skierowana przeciwko kobietom. Jednak prawda nie jest ważna, gdyż stała się ona częścią wojny, która przyszła do nas z zewnątrz. Nie jest jasne, kto w tej wojnie wygra. PS. Wiele osób mówiło mi, bym nie wygłaszał tego wystąpienia, gdyż jest to niebezpieczne. Jako student napisałem, że że supersymetria w skali elektrosłabej nie działa. I przeżyłem. Mam nadzieję, że znowu się zobaczymy.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z University of Rochester i North Carolina State University jako pierwsi w historii wykorzystali neutrino do przesłania wiadomości. Uczeni wykorzystali znajdujące się w Fermilab urządzenia NuMI (NeUtrino beam at the Main Injector) do wygenerowania 25 impulsów. Przerwy pomiędzy nimi wynosiły około 2 sekundy, a w ramach każdego impulsu wysłano 1013 neutrin.
      Impulsy zostały wysłane do wykrywacza MINERvA, znajdującego się w grocie w odległości około kilometra od NuMI. Neutrina, zanim dotarły do wykrywacza, musiały przejść przez 240 metrów skały.
      W strumieniu neutrin w postaci zer i jedynek zakodowano wyraz „neutrino“. Jego przesłanie trwało około 2,5 godziny. W tym czasie MINERvA pracował z połową mocy, gdyż planowane jego jego wyłączenie, a ponadto wykonywał swoje standardowe zadania.
      Oczywiście zarówno tempo przesyłania danych, jak i wymagany do tego sprzęt - sam wykrywacz MINRvA waży 170 ton - oznaczają, że obecnie neutrino nie można wykorzystać w praktyce. Jednak nie taki był cel eksperymentu. Naukowcy chcieli przetestować krążący od dłuższego czasu pomysł użycia neutrino w celu przekazywania informacji. Neutrino, w przeciwieństwie do wszelkich innych wykorzystywanych medium, ma bowiem tę zaletę, że praktycznie nie istnieją dlań żadne fizyczne przeszkody. Adresat wysłanej za ich pomocą informacji mógłby ją odebrać zarówno na ulicy, jak i na dnie najgłębszej kopalni.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy pracujący w CERN-ie przy eksperymencie ALPHA dokonali kolejnego istotnego kroku na drodze ku zrozumieniu antymaterii i budowy wszechświata. Eksperymentalnie wykazali, że są w stanie zbadać strukturę wewnętrzną atomu antywodoru. Wiemy, że jest możliwe zaprojektowanie eksperymentu, który pozwoli nam na wykonanie szczegółowych pomiarów antyatomów - mówi Jeffrey Hangst, rzecznik prasowy eksperymentu ALPHA.
      Nasz wszechświat wydaje się niemal w całości zbudowany z materii. Antymateria gdzieś zniknęła. Tymczasem podczas Wielkiego Wybuchu powinno być jej tyle samo co materii. Zetknięcie materii i antymaterii prowadzi do ich anihilacji. Przewaga materii we wszechświecie sugeruje, że natura preferuje ją nad antymaterię. Jeśli uda się szczegółowo zbadać atomy antymaterii będziemy bliżsi odpowiedzi na pytanie o tę preferencję.
      W czerwcu ubiegłego roku informowaliśmy, że ekspertom z CERN-u udało się uwięzić i przechować atomy antywodoru przez 1000 sekund. Wówczas Joel Fajans, jeden z naukowców pracujących przy ALPHA mówił, że tysiąc sekund to aż nadto czasu, by wykonać pomiary schwytanego antyatomu. To wystarczająco długo, by np. zbadać jego interakcję z promieniem lasera czy mikrofalami.
      W skład atomu wodoru wchodzi elektron. Oświetlając atom laserem można doprowadzić do pobudzenia elektronu, który przeskoczy na wyższą orbitę, a następnie powróci na oryginalną orbitę, emitując przy tym światło. Możliwe jest bardzo precyzyjne zmierzenie spektrum tego światła, które w świecie materii jest unikatowe dla wodoru. Teoretycznie niemal identyczne spektrum powinniśmy uzyskać z pobudzenia atomu antywodoru. I właśnie dokonanie takiego pomiaru jest ostatecznym celem eksperymentu ALPHA.
      Wodór to najbardziej rozpowszechniony pierwiastek we wszechświecie. Jego strukturę rozumiemy bardzo dobrze. Teraz możemy zacząć odkrywać prawdę o antywodorze. Czy są one różne? Czas pokaże - mówi Hangst.
      Naukowcy dokonali właśnie pierwszych pomiarów antywodoru. Atomy najpierw zostały złapane w magnetyczną pułapkę. Następnie oświetlono je mikrofalami o precyzyjnie dobranej częstotliwości. To spowodowało zmianę orientacji magnetycznej antyatomów i uwolnienie się ich z pułapki. Wówczas antyatomy napotkały na atomy i doszło do ich anihilacji, co pozwoliło czujnikom na zarejestrowanie charakterystycznego wzorca tego zdarzenia. To z kolei dowiodło, że możliwe jest przeprowadzenie eksperymentu, w którym właściwości wewnętrzne atomu antywodoru zostaną zbadane za pomocą mikrofal.
×
×
  • Create New...