Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy

Rekomendowane odpowiedzi

Uczniowie i studenci na całym świecie uczą się, że rozpad promieniotwórczy odbywa się ze stałą prędkością, dzięki czemu można wykorzystać węgiel C-14 do precyzyjnego datowania. Jednak naukowcy z dwóch renomowanych uczelni Stanford University i Purdue University sądzą, że rozpad nie jest równomierny, a wpływ na jego prędkość ma... Słońce.

Profesor fizyki Ephraim Fischenbach z Purdue potrzebował długiej listy przypadkowo generowanych liczb. Uczeni używają ich do najróżniejszych obliczeń, jednak uzyskanie list jest bardzo trudne. Powinny to być bowiem liczby losowe, a więc na ich wybór nie powinno nic wpływać. Fischenbach postanowił zatem wykorzystać radioaktywne izotopy jako źródło liczb. Co prawda np. kawałek cezu-137 rozpada się - jak dotąd sądzono - ze stałą prędkością, jednak wiadomo, że do rozpadu poszczególnych atomów dochodzi w całkowicie nieprzewidywalny, przypadkowy sposób. Naukowiec chciał zatem wykorzystać materiał radioaktywny i licznik Geigera i notując czas upływający pomiędzy momentami rozpadu poszczególnych atomów uzyskać szereg przypadkowych liczb.

Fischenbach chciał najpierw wybrać najlepszy materiał radioaktywny, więc wraz ze swoimi kolegami zaczął przeglądać publikacje na temat ich rozpadu. I odkryli znajdujące się w nich różnice w pomiarach.

Naukowcy, zdumieni tym faktem, porównali dane zebrane przez amerykańskie Brookhaven National Laboratory oraz niemiecki Federalny Instytut Fizyki i Techniki. Tutaj czekała ich jeszcze większa niespodzianka. Okazało się bowiem, że tempo rozpadu zarówno krzemu-32 jak i radu-226 wykazywało sezonowe odchylenia. Latem rozpad pierwiastków był nieco szybszy niż zimą.

Wszyscy myśleliśmy, że mamy tu do czynienia z błędami pomiarowymi [różne pory roku charakteryzują się przecież różną temperaturą czy wilgotnością, co może wpływać na instrumenty pomiarowe - red.], ponieważ byliśmy przekonani, że tempo rozpadu jest stałe - mówi emerytowany profesor fizyki, ekspert fizyki słońca Peter Sturrock ze Stanford University.

Rozwiązanie zagadki nadeszło, przynajmniej częściowo, 13 grudnia 2006 roku, gdy w nocy w laboratorium Purdue University inżynier Jere Jenkins zanotowanł niewielkie spowolnienie tempa rozpadu manganu-54. Nastąpiło ono na 1,5 doby przed  pojawieniem się flary słonecznej.

Uczeni opisali swoje spostrzeżenia i w kolejnych artykułach stwierdzili, że zmiany w tempie rozpadu izotopów związane są z ruchem obrotowym Słońca, a najbardziej prawdopodobną ich przyczyną jest wpływ neturin na izotopy. Zresztą sam Sturrock poradził kolegom z Purdue, by przyjrzeli się rozpadowi, a z pewnością stwierdzą, że zmiany następują co 28 dni.

Tymczasem okazało się, że zmiany zachodzą co... 33 dni.

To, jak uważa Sturrock wskazuje, wbrew intuicji, że wnętrze naszej gwiazdy - w którym zachodzą reakcje - wiruje wolniej niż jej obszar zewnętrzny.

Jednak te spostrzeżenia nie wyjaśniają kolejnej, wielkiej tajemnicy. W jaki sposób neutrino miałyby wpływać na materiał radioaktywny na tyle, by zmienić tempo jego rozpadu.

Z punktu widzenia standardowych teorii to nie ma sensu - mówi Fischbach. A Jenkins dodaje: Sugerujemy, że coś, co nie wchodzi w interakcje z niczym zmienia coś, co nie może być zmienione.

Uczonym pozostaje więc do rozwiązania poważna zagadka. Albo nasza wiedza o neutrino wymaga weryfikacji, albo też na rozpad ma wpływ nieznana jeszcze cząstka.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeżeli za "prędkość rozpadu" uznamy aktywność izotopu to nigdzie na świecie nie uczą, że rozpad promieniotwórczy odbywa się ze stałą prędkością. Natomiast owszem, uczą że prawdopodobieństwo rozpadu cząstek jest dla każdej z nich jednakowe i  nie zmienia się w czasie trwania procesu rozpadu.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Drugi dzisiaj bardzo ważny nius z fizyki jądrowej i nie tylko!

Jeśli jądra nie są rozmytymi, fluktuującymi bytami do czego chce wszystko sprowadzić mechanika kwantowa, tylko konkretnymi strukturami (jak sugeruje sąsiedni artykuł http://kopalniawiedzy.pl/jadro-atomowe-platyna-rezonans-elektrownia-atomowa-Paul-Koehler-Oak-Ridge-National-Laboratory-11198.html ) - strukturami w pewnym (lokalnym?) minimum energetycznym - żeby wybić z tego dołka np. w celu rozpadu promieniotwórczego, potrzebne jest całkiem sporo energii - kilka rzędów wielkości więcej niż normalnie występuje na poziomie chemii.

Skąd ta energia?

Niby rozkład Boltzmanna mówi że rzadko, ale czasem jednak z tej chemii może się spontanicznie skumulować dowolnie duża energia ... ale jest to jednak pewna idealizacja - tak na prawdę nie możemy chyba być pewni że ten rozkład dalej dobrze się zachowuje dla energii kilka rzędów wielkości wyższej niż średnia.

Więc przydałoby się szukać innych źródeł takich energii...

Kiedyś myślałem o po prostu promieniowaniu tła ( http://www.scienceforums.net/topic/40163-can-we-be-sure-that-decay-times-are-constant/ ) - niby mniejsze energie, ale jednak wydaje się mieć większą zdolność do fluktuacji niż chemia ... innym pomysłem to to że może coś pozostało z kaskad z wysokoenergetycznego promieniowania kosmicznego ... ale rzeczywiście wytłumaczenie używające neutrin (głównie) słonecznych wydaje się najsensowniejsze i przy okazji możliwe do zweryfikowania eksperymentalnie ...

 

Jakie są dalsze konsekwencje? (oprócz konieczności przemyślenia np. wyników datowań, ale i modelów planetarnych ... kosmologicznych)

Na przykład przypatrzmy się hipotetycznemu rozpadowi protonu - z jednej strony jest wymagany przez wiele współczesnych teorii cząstek (jak supersymetrie), z drugiej wydaje się konieczny żeby wytłumaczyć niezerową liczbę barionową naszego wszechświata ... a tu nie możemy go zaobserwować nawet w gigantycznych zbiornikach ...

A może właśnie problemem jest to że tak gigantyczna energia potrzebna do wyrwania struktury protonu z bardzo głębokiej studni potencjału po prostu nie może spontanicznie powstać na poziomie chemii ani być dostarczona w neutrinach słonecznych ...

Gdzie w takim razie go szukać?

Może tylko w rzeczywiście ekstremalnych temperaturach jak jądro zapadającej się gwiazdy neutronowej ... taki rozpad wydawałby się być 'bezpiecznikiem natury' zapobiegającym dążeniu do nieskończonej gęstości materii - po prostu wcześniej zamieniłaby się w energię ... co też mogłoby pomóc w wytłumaczeniu obserwowanego promieniowania kosmicznego o energiach daleko poza skalą której mechanizm potrafimy obecnie wytłumaczyć ...

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Co w takim razie z datowaniem obiektów archeologicznych? Trzeba będzie przeszacować dotychczasowe datowania.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Owszem - wspomniałem też ten 'problem' ale jest chyba dość niewielki i dotyczy na prawdę starych próbek - trzeba po prostu przyglądnąć się dobrze modelom ewolucji słońca ... i może zastanowić się też nad wpływem promieniowania kosmicznego, szczególnie neutrin ... ale chyba jest zaniedbywany?

Chociaż pewnie gdy Ziemia miała słabiej rozwiniętą atmosferę, jego wpływ mógł być większy ... narzuca się badanie przekroju składu izotopowego głębokich odwiertów ...

 

Bardzo ważne pytanie - jak ta zależność 'słoneczna' wygląda dla różnych izotopów - ich minimum energetyczne wygląda pewnie trochę inaczej, ma różną głębokość, szerokość - takie porównanie może niedługo stać się wręcz podstawowym narzędziem fizyki jądrowej ...

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Co w takim razie z datowaniem obiektów archeologicznych? Trzeba będzie przeszacować dotychczasowe datowania.

 

Odnoszę wrażenie, że różnice będą w granicach 10% i nie będą grały większej roli. Jak dla mnie nie ma różnicy czy znajdą skamielinę sprzed miliona lat, czy też 2 milionów - to są i tak czasy zupełnie abstrakcyjne i nie do ogarnięcia, szczególnie jak popatrzysz na kalendarz :)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Dla mnie w tej hecy najbardziej istotne jest, że może się wreszcie okaże, iż rozpad atomowy nie jest wcale samorzutny.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Przejrzałem artykuł "Power Spectrum Analysis of BNL Decay-Rate Data"

(http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1006/1006.4848.pdf).

Analiza statystyczna wygląda na rzetelną.

Myślę, że warto będzie dobrać się do oryginalnych danych i powtórzyć obliczenia z wykorzystaniem bardziej subtelnych technik statystycznych.

Postaram się to zrobić w najbliższym czasie.

Jeśli potwierdzi się kilka ostatnich niespodzianek, to zadrżą podstawy fizyki jąder atomowych.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
Dla mnie w tej hecy najbardziej istotne jest, że może się wreszcie okaże, iż rozpad atomowy nie jest wcale samorzutny.

Bingo, dlaczego zresztą miałoby jakiekolwiek zjawisko zachodzić samorzutnie? Przestrzeń jest wypełniona cząstkami elementarnymi, atomami, w mniejszych skalach fluktuacjami kwantowymi. To że są one niemierzalne, nie oznacza że nie mają wpływu na atomy i cząstki elementarne (nieznanego na obecną chwilę). Dlaczego niby rozpad miałby być samorzutny jeśli cząstki są jak łupiny na morzu pełnym fal? Wiemy że są 'fale', wiemy że są 'łupiny' a założyliśmy że jedno na drugie nie wpływa tylko z wygody ponieważ na razie stan wiedzy nie pozwala nam się tym zająć.

To może być przełom, wprowadzenie fizyki do poziomu fluktuacji kwantowych. Jeden poziom niżej w budowie materii, tak jak kiedyś stwierdzenie istnienia atomów, a póżniej stwierdzenie ich budowy, później kwarków.

Żadne zjawisko według mnie nie zachodzi samorzutnie, co najwyżej nie jesteśmy w stanie technicznie przeprowadzić lub teoretycznie zrozumieć powodów dla którego zachodzi.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Wytłumaczenie mam proste: przy większej aktywności Słońca kot Schrödingera częściej się budzi i rozrabia… :)

A poważnie, to jestem w lekkim szoku. Jeśli to się potwierdzi… W „Głosie Pana” Lem wymyślił, że promieniowanie neutrinowe sprzyja większej trwałości wiązań chemicznych, i gdyby ten jego pomysł się okazał rzeczywistością, wcale nie zdziwiłoby mnie bardziej niż to, co przeczytałem wyżej. Być może stoimy na krawędzi rewolucji w fizyce, a dzisiejszą wiedzę będzie się kiedyś traktować, jak my traktujemy teorie eteru i flogistonu.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

@Jarek Duda:

1) Rozkład Boltzmanna odnosi się do znaczącej liczby elementów (cząstek) w równowadze termodynamicznej w "dużych" temperaturach. Nie znajdzie on zastosowania w pojedynczym jądrze ( o ile dobrze Pana zrozumiałem).

2) Za rozpad alfa, zgodnie z moim stanem wiedzy, odpowiada efekt tunelowania. Co prawda prawdopodobieństwo uzyskania typowej energii (5MeV) jest dość małe, ale biorąc pod uwagę częstość zderzania się ze ścianami studni energetycznej, jest całkowicie realne i częste.

 

Nawet jeżeli wpływ na rozpad mają neutrina, to niby w jaki sposób mają zamiar to sprawdzić. Są one bardzo ciężko reaktywne z używaną przez nas i, jak do tej pory, znaną nam materią. Nie będzie wiadomo czy w trakcie zwiększania 'prędkości' rozpadu Słońce wyrzuca więcej czy mniej neutrin niż wcześniej.

 

Poza tym, Słońce nie tylko neutrinami w nas sieje. Ma też dość duże pole magnetyczne. Oraz czasem zmienia kolor ( siła kolorowa ).

 

Tam, w świecie małych rozmiarów i dużych energii, istnieją również cząsteczki wirtualne. Skoro nie widzimy kto w kogo kopie to powiedzmy, że się samo kopie, tak? (to tak odnośnie procesów samorzutnych)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

@kretyn:

Rozpad jest przejściem ze stanu wyżej energetycznego do niżej - czyli z perspektywy mechaniki kwantowej: kolapsem funkcji falowej, prawda?

Ona mówi że jest to przejście z jednej gęstości prawdopodobieństwa do wybranej losowo jednej z nowych - natychmiastowy proces bez wewnętrznej dynamiki ... więc jak z tej perspektywy chcemy opisywać rozpad?

A może jednak nie jest ona fundamentalna jak próbuje się nam wmawiać, a tylko praktyczną idealizacją - za kolapsem jednak jest pewna konkretna dynamika, która trwa pewien czas (zobacz http://kopalniawiedzy.pl/forum/index.php/topic,16057.msg66064.html )

 

Jak więc szukać takiej dynamiki?

Zasada Heisenberga mówi że trudno ją bezpośrednio mierzyć, ale nie zakazuje próbować ją modelować - wyobrazić sobie co się dzieje za kurtyną, prawda?

Żeby ją zobaczyć nie powinniśmy zaczynać od rozmytej mechaniki kwantowej, tylko jednak spróbować z drugiej strony: od klasycznych modeli solitonowych, a dopiero potem (ewentualnie) martwić się o kwantowanie - dobrze działają tego typu modele skyrmionowe pojedynczych mezonów, barionów ...

W tym obrazie mamy coś jak fałdowanie białka - konkretny krajobraz energetyczny i jądro zwykle jest w jednym z głębszych lokalnych minimów.

Jak się z niego wydostać? Skąd bierze tą energię do wyskoczenia z dołka?

Powiesz tunelowanie - jasne używając probabilistycznych idealizacji jak mechanika kwantowa, możemy wzniośle powiedzieć że z cząstek wirtualnych z próżni (co prowadzi do nieskończonej jej tam gęstości etc...) .. jeśli jednak rzeczywiście chcemy zrozumieć tą dynamikę, nie możemy po prostu wypchać się w ten sposób, tylko jednak przydałoby się próbować zlokalizować jej źródło.

Jedno to lokalne interakcje elektromagnetyczne, czyli po prostu chemia - i tu wchodzi rozkład Boltzmanna: mówi że bardzo rzadko udaje się spontanicznie zlokalizować dowolnie duże energie - o ile ta kolejna idealizacja dalej dobrze się zachowuje w jakościowo zupełnie różnej jądrowej skali energii, czasem udaje się w ten sposób stochastycznie 'rozbujać' jądro i wybić z tego minimum.

Idealnym źródłem koniecznej energii są działające prawie jednorodnie na całą objętość Ziemi neutrina - oddziaływają bardzo rzadko, ale jest ich bardzo dużo, więc możemy zastosować twierdzenie Poissona dostając statystycznie znowu wykładniczy zanik niestabilnych jąder.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Dziwna sprawa. Skoro kiedy Ziemia jest w peryhelium zwiększa się tempo rozpadu, to dlaczego przed flarami słonecznymi to samo tempo spada? Flary są w końcu echem tego co się dzieje wewnątrz naszej gwiazdy.

Poza tym co z neutrinami pochodzącymi z supernowych? Mają znacznie większe energie a więc i powinny działać kilka rzędów mocniej niż te słoneczne. Takich "pików" na wykresie nie dałoby się przegapić.

 

Może tu nie chodzi o neutrina? A może taka śmielsza hipoteza - co jeżeli zdarzenia na Słońcu powodują w jakiś sposób stabilizację jąder atomów z otoczenia poprzez absorpcję energii która wywołuje rozpad?

 

Może też się mylę i są to neutrina, tylko poruszające się w obu kierunkach osi czasu (coś jak doświadczenie Wheelera ale na znacznie większe odległości i angażujące cały łańcuch procesów)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
  Flary są w końcu echem tego co się dzieje wewnątrz naszej gwiazdy. 

 

Najpierw trzeba sobie odpowiedzieć: dlaczego Słońce wiedzione siłą odśrodkową nie opuszcza ramion galaktyki??

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Webby, sytuacja jest bardzo skomplikowana: przekrój czynny dla neutrin jest kosmicznie mały, to znaczy że muszą idealnie wstrzelić się ze swoimi parametrami: zarówno uderzyć w dobry punkt pod odpowiednim kątem ... ale i pewnie mieć energię w pewnym wąskim przedziale charakterystycznym dla danego rozpadu.

Dalej wewnętrzna dynamika słońca jest strasznie skomplikowana i neutrina o różnym (statystycznym) widmie energii mogą powstawać w różnych obszarach ... a powierzchnia pokazuje sytuację dość opóźnioną z bardzo skomplikowaną zależnością od tego co się dzieje w środku...

Więc ogólnie myślę że różne izotopy mogą preferować różne energie neutrin, a więc i ich zależność od obserwowanej aktywności słońca może być bardzo różna ... podobnie z innych źródeł - fajnie żeby w końcu ruszyły na poważnie tego typu systematyczne badania, co może bardzo pomóc zrozumieć zarówno dynamikę gwiazd jak i fizykę jądrową...

 

Co do śmiesznej hipotezy :) - generalnie jak najbardziej się zgadzam że intuicyjny dla nas kierunek ciągów przyczynowo->skutkowych jest tylko rezultatem tego że 'w tym kierunku powstaliśmy': poprzez wielki wybuch, powstanie Ziemi, ewolucję, embriogenezę, życie ... natomiast fizyka działa trochę inaczej: zachowuje symetrię CPT, pewnie jest rządzona przez jakąś deterministyczną mechanikę Lagrangianowską - żyjemy w czasoprzestrzeni, w której każdy punkt jest w równowadze ze swoim czterowymiarowym otoczeniem - nie ma powodu zakładać że związki przyczynowo-skutkowe zachodzą tylko w jednym kierunku czasowym, co dosłownie widzimy w doświadczeniu Wheelera ...

... czyli neutrina wyprodukowane przez słońce są połączone trajektorią w czasoprzestrzeni z ewentualnym celem - mamy czterowymiarową równowagę, którą rzeczywiście brak/zmiana ośrodka mógłby może jakoś zmodyfikować ... to by było niezłe: obserwować przyszłą kosmologię w zachowaniu słońca :D

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
to by było niezłe: obserwować przyszłą kosmologię w zachowaniu słońca  

Przecież wszystkie detektory neutrin na ziemi temu służą. Tylko ze między obserwacją neutrin a rozbłyskiem słonecznym może minąć i 1000lat.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
Poza tym co z neutrinami pochodzącymi z supernowych? Mają znacznie większe energie a więc i powinny działać kilka rzędów mocniej niż te słoneczne

Ale dociera do nas ich bardzo mało. Chodzi o ilość. Po pierwsze muszą trafić w próbkę. Po drugie z nią wejść w oddziaływanie. Jest to możliwe jedynie przy bardzo dużej ich liczbie. Energia ma tu mniej do rzeczy.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
Ale dociera do nas ich bardzo mało. Chodzi o ilość.[/size] 

eee.. coś nie tak , przecież są miliony słońc i to nie tylko w naszej galaktyce.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Różnego rodzaju procesy fizyczne jak absorpcje na poziomie fizyki atomowej a więc i pewnie jądrowej, wymagają pewnego rezonansu - czyli nie czym większa energia tym lepiej, tylko czym energia bliżej pewnego zbioru wartości (częstotliwości rezonansowych) tym lepiej.

Poza tym tych innych neutrin jest jednak trochę mniej ...

 

Jeśli ktoś jest zainteresowany tematem, to tutaj jest kilkaset postów na ten temat: http://wattsupwiththat.com/2010/08/23/teleconnected-solar-flares-to-earthly-radioactive-decay/

Na przykład dowiedziałem się że ze 2 lata temu to było w niusach: np. http://physicsworld.com/cws/article/news/36108 , http://www.astroengine.com/?p=1189

Potem była krytyczna odpowiedź: http://donuts.berkeley.edu/papers/EarthSun.pdf

Do której odnosi się ta nowa praca wyglądających poważnie 9 autorów ( http://arxiv.org/abs/1006.4848 ): "Norman et al. [7] have reexamined data from several studies of nuclear decay rates and found no evidence for a correlation with Sun-Earth distance. However, our collaboration has recently re-analyzed Norman’s data, which Norman and his collaborators generously provided, and we have detected an annual periodicity with a small amplitude but the same phase as that found in the BNL and PTB datasets.", która ponoć już została zaakceptowana przez redaktorów Astroparticle Physics (34 (2010) 121-127).

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli chcesz dodać odpowiedź, zaloguj się lub zarejestruj nowe konto

Jedynie zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony.

Zarejestruj nowe konto

Załóż nowe konto. To bardzo proste!

Zarejestruj się

Zaloguj się

Posiadasz już konto? Zaloguj się poniżej.

Zaloguj się

  • Podobna zawartość

    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Problem grzania korony słonecznej pozostaje nierozwiązany od 80 lat. Z modeli obliczeniowych wynika, że temperatura we wnętrzu Słońca wynosi ponad 15 milionów stopni, jednak na jego widocznej powierzchni (fotosferze) spada do około 5500 stopni, by w koronie wzrosnąć do około 2 milionów stopni. I to właśnie ta olbrzymia różnica temperatur pomiędzy powierzchnią a koroną stanowi zagadkę. Jej rozwiązanie – przynajmniej częściowe – zaproponował międzynarodowy zespół naukowy z Polski, Chin, USA, Hiszpanii i Belgii. Zdaniem badaczy za podgrzanie części korony odpowiadają... chłodne obszary na powierzchni.
      W danych z Goode Solar Telescope uczeni znaleźli intensywne fale energii pochodzące z dość chłodnych, ciemnych i silnie namagnetyzowanych regionów fotosfery. Takie ciemniejsze regiony mogą powstawać, gdy silne pole magnetyczne tłumi przewodzenie cieplne i zaburza transport energii z wnętrza naszej gwiazdy na jej powierzchnię. Naukowcy przyjrzeli się aktywności tych chłodnych miejsc, przede wszystkim zaś włóknom plazmy powstającym w umbrze, najciemniejszym miejscu plamy słonecznej. Włókna te to stożkowate struktury o wysokości 500–1000 kilometrów i szerokości około 100 km. Istnieją one przez 2-3 minuty i zwykle ponownie pojawiają się w tym samym najciemniejszym miejscu umbry, gdzie pola magnetyczne są najsilniejsze, wyjaśnia profesor Vasyl Yurchyshyn z New Jersey Institute of Technology (NJIT).
      Te ciemne dynamiczne włóka obserwowane były od dawna, jednak jako pierwsi byliśmy w stanie wykryć ich oscylacje boczne, które są powodowane przez szybko poruszające się fale. Te ciągle obecne fale w silnie namagnetyzowanych włóknach transportują energię w górę i przyczyniają się do podgrzania górnych części atmosfery Słońca, dodaje Wenda Cao z NJIT. Z przeprowadzonych obliczeń wynika, że fale te przenoszą tysiące razy więcej energii niż ilość energii tracona w aktywnych regionach atmosfery. Rozprzestrzenianie się tej energii jest nawet o 4 rzędy wielkości większa niż ilość energii potrzebna do utrzymania temperatury korony słonecznej.
      Wszędzie na Słońcu wykryto dotychczas różne rodzaje fal. Jednak zwykle niosą one ze sobą zbyt mało energii, by podgrzać koronę. Szybkie fale, które wykryliśmy w umbrze plam słonecznych to stałe i wydajne źródło energii, które może podgrzewać koronę nad plamami, wyjaśnia Yurchyszyn. Odkrycie to, jak mówią naukowcy, nie tylko zmienia nasz pogląd na umbrę plam, ale również jest ważnym krokiem w kierunku zrozumienia transportu energii i podgrzewania korony.
      Jednak, jak sami zauważają, zagadka grzania korony słonecznej nie została rozwiązania. Przepływ energii pochodzącej z plam może odpowiadać tylko za podgrzanie pętli koronalnych, które biorą swoje początki z plam. Istnieją jednak inne, wolne od plam, regiony Słońca powiązane z gorącymi pętlami koronalnymi. I czekają one na swoje wyjaśnienie, dodaje Cao.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      W uruchomionym ponownie po trzech latach Wielkim Zderzaczu Hadronów rozpoczęto nowe testy modelu, który ma wyjaśnić masę neutrina. Zgodnie z Modelem Standardowym te cząstki, których nie można podzielić na mniejsze składowe – jak kwarki czy elektrony – zyskują masę dzięki interakcji z polem bozonu Higgsa. Jednak neutrino jest tutaj wyjątkiem. Mechanizm interakcji z bozonem Higgsa nie wyjaśnia jego masy. Dlatego też fizycy badają alternatywne wyjaśnienia.
      Jeden z modeli teoretycznych – mechanizm huśtawki, seesaw model – mówi, że znane nam lekkie neutrino zyskuje masę poprzez stworzenie pary z hipotetycznym ciężkim neutrinem. Żeby jednak ten model działał, neutrina musiałyby być cząstkami Majorany, czyli swoimi własnymi antycząstkami.
      Naukowcy pracujący w Wielkim Zderzaczu Hadronów przy eksperymencie CMS postanowili mechanizm huśtawki, poszukując neutrin Majorany powstających w bardzo specyficznym procesie zwanym fuzją bozonów wektorowych. Przeanalizowali w tym celu dane z CMS z lat 2016–2018. Jeśli model huśtawki by działał, w danych z kolizji powinny być widoczne dwa miony o tym samym ładunku elektrycznym, dwa oddalone od siebie dżety cząstek o dużej masie oraz żadnego neutrino.
      Uczeni nie znaleźli żadnych śladów neutrin Majorany. To jednak nie znaczy, że ich praca poszła na marne. Udało im się bowiem ustalić nowy zakres parametrów, które określają zakres poszukiwań ciężkiego neutrino Majorany. Wcześniejsze analizy w LHC wskazywały, że ciężkie neutrino Majorany ma masę powyżej 650 GeV. Najnowsze badania wskazują zaś, że należy go szukać w przedziale od 2 do 25 TeV. Teraz naukowcy z CMS zapowiadają zebranie nowych danych i kolejne przetestowanie modelu huśtawki.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Od czasu odkrycia oscylacji neutrin wiemy, że neutrina mają niezerową masę. Dotychczas nie udało się jej precyzyjnie określić. Tymczasem neutrina to najbardziej rozpowszechnione, a jednocześnie najtrudniejsze do zbadania, ze wszystkich znanych nam cząstek. Teraz międzynarodowy zespół naukowcy pracujący przy eksperymencie KATRIN przełamał ważną barierę. Po raz pierwszy wykazano, że masa neutrino jest mniejsza od 1 elektronowolta (eV).
      KATRIN (Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment) znajduje się w Karlsruhe Institute for Technology w Niemczech. Uruchomiony w 2018 roku projekt to owoc współpracy Czech, Niemiec, Rosji, USA i Wielkiej Brytanii. Pracuje przy nim około 130 naukowców. Na łamach Nature ogłoszono właśnie, że podczas drugiej kampanii badawczej masę neutrina określono na 0,7 eV, a poziom ufności pomiaru wynosi 90%. W połączeniu z danymi z pierwszej kampanii badawczej KATRIN pracujący przy eksperymencie naukowcy ogłosili, że górny limit masy neutrina wynosi 0,8 eV. Tym samym wiemy, że neutrino jest o co najmniej 500 000 razy lżejsze od elektronu.
      Głównym elementem eksperymentu KATRIN jest największy na świecie spektrometr. Urządzenie ma 23 metry długości i 10 metrów szerokości. Wewnątrz panuje próżnia. Najpierw przeprowadzany jest rozpad beta trytu, w wyniku którego powstaje elektron i antyneutrino. Następnie elektron, bez zmiany jego energii, jest kierowany do spektrometru. Pomiary energii samego neutrina nie są możliwe, ale możemy precyzyjnie mierzyć energię elektronu. Jako, że możemy zmierzyć łączną energię elektronu i antyneutrina oraz energię samego elektronu, jesteśmy w stanie poznać energię czyli masę, antyneutrina.
      Gdy przed 5 laty opisywaliśmy zakończenie prac nad KATRIN i niezwykłą podróż komory próżniowej do miejsca montażu, cytowaliśmy ekspertów, którzy twierdzili, że KATRIN może być ostatnią nadzieją współczesnej fizyki,by bez nowej rewolucyjnej technologii zmierzyć masę neutrina. To koniec drogi, mówił wówczas Peter Doe, fizyk w University of Washington.
      Obecnie fizyk Björn Lehnert z Lawrence Berkeley National Laboratory, który pracuje przy KATRIN, mówi, że przez najbliższe 3 lata naukowcy będą  prowadzili kolejne eksperymenty, by zebrać więcej danych, jednak ze względu na sposób pracy KATRIN nie spodziewa się zmniejszenia poziomu niepewności. Czynnikiem ograniczającym KATRIN jest chemia, ponieważ używamy molekuł trytu (T2). Molekuły to złożone obiekty, mają więcej stopni swobody niż atomy, więc każdy ich rozpad jest nieco inny i inny jest ostateczny rozkład elektronów. W pewnym momencie nie będziemy już mogli udoskonalać pomiaru masy neutrina, gdyż sam początkowy rozpad jest obarczony pewnym marginesem niepewności. Jedynym sposobem na udoskonalenie pomiarów stanie się wówczas wykorzystanie trytu atomowego. Będzie z niego korzystał planowany dopiero eksperyment Project 8. Jest on bardzo obiecujący, ale miną lata zanim zostanie uruchomiony.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Zespół naukowców z Wielkiej Brytanii, Australii i USA opisuje na łamach Nature Astronomy wyniki swoich badań nad asteroidami, z których wynika, że ważnym źródłem wody dla formującej się Ziemi był kosmiczny pył. A w procesie powstawania w nim wody główną rolę odegrało Słońce.
      Naukowcy od dawna szukają źródeł wody na Ziemi. Jedna z teorii mówi, że pod koniec procesu formowania się naszej planety woda została przyniesiona przez planetoidy klasy C. Już wcześniej naukowcy analizowali izotopowy „odcisk palca” planetoid typu C, które spadły na Ziemię w postaci bogatych w wodę chondrytów węglistych. Jeśli stosunek wodoru do deuteru byłby w nich taki sam, co w wodzie na Ziemi, byłby to silny dowód, iż to właśnie one były źródłem wody. Jednak uzyskane dotychczas wyniki nie są jednoznaczne. Woda zawarta w chondrytach w wielu przypadkach odpowiadała wodzie na Ziemi, jednak w wielu też nie odpowiadała. Częściej jednak ziemska woda ma nieco inny skład izotopowy niż woda w chondrytach. To zaś oznacza, że oprócz nich musi istnieć w Układzie Słonecznym co najmniej jeszcze jedno źródło ziemskiej wody.
      Naukowcy pracujący pod kierunkiem specjalistów z University of Glasgow przyjrzeli się teraz planetoidom klasy S, które znajdują się bliżej Słońca niż planetoidy C. Przeanalizowali próbki pobrane z asteroidy Itokawa i przywiezione na Ziemię w 2010 roku przez japońską sondę Hayabusa. Dzięki najnowocześniejszym narzędziom byli w stanie przyjrzeć się strukturze atomowej poszczególnych ziaren próbki i zbadać pojedyncze molekuły wody. Wykazali, że pod powierzchnią Itokawy, w wyniku procesu wietrzenia, powstały znaczne ilości wody. Odkrycie to wskazuje, że w rodzącym się Układzie Słonecznym pod powierzchnią ziaren pyłu tworzyła się woda. Wraz z pyłem opadała ona na Ziemię, tworząc z czasem oceany.
      Wiatr słoneczny to głównie strumień jonów wodoru i helu, które bez przerwy przepływają przez przestrzeń kosmiczną. Kiedy jony wodoru trafiały na powierzchnię pozbawioną powietrza, jak asteroida czy ziarna pyłu, penetrowały ją na głębokość kilkudziesięciu nanometrów i tam mogły wpływać na skład chemiczny skład i pyłu. Z czasem w wyniku tych procesów jony wodoru mogły łączyć się z atomami tlenu obecnymi w pyle i skałach i utworzyć wodę.
      Co bardzo ważne, taka woda pochodząca z wiatru słonecznego, składa się z lekkich izotopów. To zaś mocno wskazuje, że poddany oddziaływaniu wiatru słonecznego pył, który opadł na tworzącą się Ziemię, jest brakującym nieznanym dotychczas źródłem wody, stwierdzają autorzy badań.
      Profesor Phil Bland z Curtin University powiedział, że dzięki obrazowaniu ATP (Atom Probe Tomography) możliwe było uzyskanie niezwykle szczegółowego obrazu na głębokość pierwszych 50 nanometrów pod powierzchnią ziaren pyłu Itokawy, który okrąża Słońce w 18-miesięcznych cyklach. Dzięki temu zobaczyliśmy, że ten fragment zwietrzałego materiału zawiera tyle wody, że po przeskalowaniu było by to około 20 litrów na każdy metr sześcienny skały.
      Z kolei profesor John Bradley z University of Hawai‘i at Mānoa przypomniał, że jeszcze dekadę temu samo wspomnienie, że źródłem wody w Układzie Słonecznym może być wietrzenie skał spowodowane wiatrem słonecznym, spotkałoby się z niedowierzaniem. Teraz wykazaliśmy, że woda może powstawać na bieżąco na powierzchni asteroidy, co jest kolejnym dowodem na to, że interakcja wiatru słonecznego z pyłem zawierającym tlen prowadzi do powstania wody.
      Pył tworzący mgławicę planetarną Słońca był poddawany ciągłemu oddziaływaniu wiatru słonecznego. A z pyłu tego powstawały planety. Woda tworzona w ten sposób jest zatem bezpośrednio związana z wodą obecną w układzie planetarnym, dodają autorzy badań.
      Co więcej, odkrycie to wskazuje na obfite źródło wody dla przyszłych misji załogowych. Oznacza to bowiem, ze woda może znajdować się w na pozornie suchych planetach. Jednym z głównych problemów przyszłej załogowej eksploracji kosmosu jest problem znalezienia wystarczających ilości wody. Sądzimy, że ten sam proces wietrzenia, w wyniku którego woda powstała na asteroidzie Itokawa miał miejsce w wielu miejscach, takich jak Księżyc czy asteroida Westa. To zaś oznacza, że w przyszłości astronauci będą mogli pozyskać wodę wprost z powierzchni planet, dodaje profesor Hope Ishii.
       


      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy od dawna wiedzą, że duży koronalny wyrzut masy na Słońcu może poważnie uszkodzić sieci energetyczne, doprowadzając do braków prądu, wody, paliwa czy towarów w sklepach. Znacznie mniej uwagi przywiązują jednak do tego, jak takie wydarzenie wpłynie na internet. Jak się okazuje, skutki mogą być równie katastrofalne, a najsłabszym elementem systemu są podmorskie kable łączące kraje i kontynenty.
      Przed kilkunastu laty amerykańskie Narodowe Akademie Nauk przygotowały na zlecenie NASA raport dotyczący skutków wielkiego koronalnego wyrzutu masy, który zostałyby skierowany w stronę Ziemi. Takie wydarzenie mogłoby pozbawić ludzi wody, towarów w sklepach, transportu publicznego i prywatnego, uniemożliwić działanie szpitali i przedsiębiorstw, doprowadzić do wyłączenia elektrowni. Jak wówczas informowali autorzy raportu same tylko Stany Zjednoczone poniosłyby w ciągu pierwszego roku straty rzędu 2 bilionów dolarów. Przywrócenie stanu sprzed katastrofy potrwałoby 4-10 lat.
      Katastrofy naturalne zwykle są najbardziej odczuwane przez najbiedniejsze państwa. Wielki koronalny wyrzut masy jest zaś tym bardziej niebezpieczny, im bardziej rozwinięte państwo i im bardziej uzależnione jest od sieci energetycznej i – jak się okazuje – internetu.
      Koronalne wyrzuty masy to gigantyczne obłoki plazmy, które co jakiś czas są wyrzucane przez Słońce w przestrzeń kosmiczną. Mają one masę miliardów ton i posiadają silne pole magnetyczne, które może uszkadzać satelity, sieci energetyczne i zakłócać łączność radiową.
      Ludzkość nie ma zbyt wielu doświadczeń z tego typu wydarzeniami. W marcu 1989 roku w Kanadzie 6 milionów osób było przez 9 godzin pozbawionych prądu właśnie z powodu burzy na Słońcu. Jednak wiemy, że wyrzuty koronalne mogą być znacznie silniejsze. Najpotężniejsze znane nam tego typu zjawisko to wydarzenie Carringtona z 1859 roku. Kilkanaście godzin po tym, jak brytyjski astronom Richard Carrington zaobserwował dwa potężne rozbłyski na Słońcu, Ziemię zalało światło zórz polarnych.
      Przestały działać telegrafy, a Ameryce Północnej, gdzie była noc, ludzie mogli bez przeszkód czytać gazety, doszło do kilku pożarów drewnianych budynków telegrafów, igły kompasów poruszały się w sposób niekontrolowany, a zorze polarne widać było nawet w Kolumbii. Jednak wydarzenie to miało miejsce na długo przed rozwojem sieci energetycznych. Obecnie tak silny rozbłysk miałby katastrofalne skutki.
      Podczas zakończonej niedawno konferencji SIGCOMM 2021 profesor Sangeetha Abdu Jyothi z University of California Irvine, wystąpiła z odczytem Solar Superstorms. Planning for an Internet Apocalypse. Przedstawiła w nim wyniki swoich badań nad wpływem wielkiej chmury szybko poruszających się namagnetyzowanych cząstek słonecznych na światowy internet.
      Z badań wynika, że nawet gdyby stosunkowo szybko udało się przywrócić zasilanie, to problemów z internetem doświadczalibyśmy przez długi czas. Dobra wiadomość jest taka, że lokalna i regionalna infrastruktura internetowa nie powinna zbytnio ucierpieć. Światłowody same w sobie są odporne na tego typu wydarzenia. Znacznie gorzej byłoby z przesyłaniem danych w skali całego globu.
      Największe zagrożenie czyha na kable podmorskie. Przesyłają one dane przez tysiące kilometrów, a co 50–150 kilometrów są na nich zainstalowane wzmacniacze. I o ile sam podmorski kabel nie byłby narażony, to wielka burza słoneczna mogłaby uszkodzić te wzmacniacze. Gdy zaś doszłoby do uszkodzenia odpowiednich ich liczby, przesyłanie danych stałoby się niemożliwe. Co więcej, kable podmorskie są uziemiane co setki lub tysiące kilometrów, a to stwarza dodatkowe zagrożenie dla wzmacniaczy. Jakby jeszcze tego było mało, budowa geologiczna morskiego dna jest bardzo różna, i w niektórych miejscach wpływ burzy słonecznej na kable będzie silniejszy niż w innych. Zapomnijmy też o przesyłaniu danych za pomocą satelitów. Wielki rozbłysk na Słońcu może je uszkodzić.
      Obecnie nie mamy modeli pokazujących dokładnie, co mogłoby się stać. Lepiej rozumiemy wpływ koronalnego wyrzutu masy na sieci energetyczne. Jednak one znajdują się na lądach. Jeszcze trudniej jest przewidywać, co może stać się na dnie morskim, mówi Abdu Jyothi.
      Koronalne wyrzuty masy są bardziej niebezpieczne dla wyższych szerokości geograficznych, tych bliższych biegunom. Zatem Polska czy USA ucierpią bardziej niż położony w pobliżu równika Singapur. A Europa i Ameryka Północna będą miały większe problemy z internetem niż Azja.
      Internet zaprojektowano tak, by był odporny na zakłócenia. Gdy dojdzie do awarii w jednym miejscu, dane są automatycznie kierowane inną drogą, by omijać miejsce awarii. Ale jednoczesna awaria w kilku czy kilkunastu kluczowych punktach zdestabilizuje całą sieć. Wszystko zależy od tego, gdzie do niej dojdzie. Wspomniany tutaj Singapur jest hubem dla wielu azjatyckich podmorskich kabli telekomunikacyjnych. Jako, że położony jest blisko równika, istnieje tam mniejsze ryzyko awarii w razie wielkiej burzy słonecznej. Ponadto wiele kabli w regionie jest dość krótkich, rozciągają się z huba w różnych kierunkach. Tymczasem kable przekraczające Atlantyk czy Pacyfik są bardzo długie i położone na wyższych, bardziej narażonych na zakłócenia, szerokościach geograficznych.
      Niestety, podmorskie kable rzadko są zabezpieczane przed skutkami wielkich zaburzeń geomagnetycznych, takich jak burze słoneczne. Nie mamy doświadczenia z takimi wydarzeniami, a właściciele infrastruktury priorytetowo traktują cyberataki czy katastrofy naturalne mające swój początek na Ziemi i to przed nimi zabezpieczają swoje sieci.
      Abdu Jyothi zauważa jednak, że o ile wielkie koronalne wyrzuty masy są niezwykle rzadkie, a jeszcze rzadziej są one skierowane w stronę Ziemi, to stawka jest tutaj bardzo duża. Długotrwałe zaburzenie łączności w skali globalnej miałoby negatywny wpływ niemal na każdy dział gospodarki i niemal każdego człowieka na Ziemi.

      « powrót do artykułu
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...