Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Fizycy z University of Michigan zbudowali teoretyczne podstawy do stworzenia czegoś z niczego. Opracowali oni nowe równania, które dowodzą, że wysokoenergetyczny strumień elektronów połączony z intensywnymi impulsami lasera jest w stanie oddzielić w próżni materię od antymaterii, co wywołałoby lawinę wydarzeń prowadzących do powstania dodatkowych par cząstek i antycząstek.

Obliczyliśmy jak za pomocą pojedynczego elektronu stworzyć kilkaset cząstek. Sądzimy, że w naturze zjawiska takie zachodzą w pobliżu pulsarów i gwiazd neutronowych - stwierdził Igor Sokolov, który prowadził swoje badania wraz z Johnem Neesem.

Uczeni przyjęli założenie, że próżnia nie jest pustką. Z rozważań wybitnego fizyka Paula Diraca wynika bowiem, że próżnia to kombinacja materii i antymaterii czyli cząstek i antycząstek. Nie możemy jednak stwierdzić ich obecności, gdyż dochodzi do ich anihilacji.

Jednak, jak mówi Nees, w silnym polu elektromagnetycznym anihilacja może stać się źródłem nowych cząstek. Podczas anihilacji pojawiają się fotony gamma, które mogą wytwarzać dodatkowe elektrony i pozytrony.

Teoria Sokolova i Neesa już zyskała miano teoretycznego przełomu i jakościowego skoku w teorii.

Już pod koniec lat 90. ubiegłego wieku udało się w warunkach eksperymentalnych uzyskać fotony gamma i przypadkową parę elektron-pozytron. Wspomniane równanie opisuje sposób uzyskania większej liczby cząstek.

Sokolov i Nees wiedzą też, w jaki sposób można doświadczalnie zweryfikować ich obliczenia. Do ich potwierdzenia konieczne byłoby wbudowanie lasera typu Herkules (to laser wykorzystywany na University of Michigan) w akcelerator cząstek podobny do SLAC National Accelerator Laboratory na Uniwersytecie Stanforda. Jednak w najbliższym czasie takie urządzenie z pewnością nie powstanie.

Sam Sokolov zwraca uwagę na fascynujące filozoficzne pytania rodzące się w związku z jego pracą. Podstawowe pytania o to, czym jest próżnia, czym jest nicość wychodzą poza zakres nauki. Są one zakorzenione głęboko nie tylko w fizyce, ale też w filozoficznym pojmowaniu wszystkiego - rzeczywistości, życia, a nawet w religijnych pytaniach o to, czy świat mógł powstać z niczego.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Z rozważań wybitnego fizyka Paula Diraca wynika bowiem, że próżnia to kombinacja materii i antymaterii czyli cząstek i antycząstek.

Minęło już parę lat od mojego kursu z kwantówki, ale czy to nie musiałoby oznaczać, że próżnia emituje stale promieniowanie? Nie wydaje mi się, żeby tak było...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Minęło już parę lat od mojego kursu z kwantówki, ale czy to nie musiałoby oznaczać, że próżnia emituje stale promieniowanie? Nie wydaje mi się, żeby tak było...

 

Będziemy się martwić o takie sprawy jak wszechświat wybuchnie ;-)

Share this post


Link to post
Share on other sites
Nie możemy jednak stwierdzić ich obecności, gdyż dochodzi do ich anihilacji.

Nie wiem czy to autor czy tłumacz. Nie chce mi się sprawdzać. Anihilacja prowadziłaby zaś do promieniowania energii w postaci fotonów.

To nie anihilacja zachodzi. Cząstki wirtualne po prostu znikają.

Anihilacja w tym wypadku jest jedynie sposobem produkcji cząstek wirtualnych.

http://pl.wikipedia.org/wiki/Cząstka_wirtualna

Dodane:

Z rozważań wybitnego fizyka Paula Diraca wynika bowiem, że próżnia to kombinacja materii i antymaterii czyli cząstek i antycząstek. Nie możemy jednak stwierdzić ich obecności, gdyż dochodzi do ich anihilacji.

W  ogóle całe to zdanie jest podejrzane. Autor chciał napisać o fluktuacjach kwantowych w tym zdaniu a nie o materii i  antymaterii i anihilacji. Gdyby dochodziło do anihilacji to mielibyśmy całą masę fotonów z próżni. I próżnia by całkiem nieźle świeciła. Cząstki wirtualne po prostu znikają. W pewnych warunkach np. w pobliżu horyzontu zdarzeń jedna z cząstek wirtualnych może znaleźć się  po drugiej stronie horyzontu i wtedy pozostała cząstka jako że nie ma jak zniknąć staje się normalna.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ależ to jest proste... Przecież już od lat wiadomo, że próżnia promieniuje - to jest tak zwana "czarna energia". Chwilowe, między anihilacjami, masy materii i antymaterii to tak zwana "czarna materia". Można by się pobawić w obliczenia średniego czasu życia cząstek między anihilacjami, jeżeli wiadomo jaki jest stosunek ilości "czarnej energii" do "czarnej materii"....

 

to oczywiście żart, ale jak by się okazał prawdą to proszę o mnie pamiętać przy przyznawaniu nagrody Nobla

Qwax;-))))

Share this post


Link to post
Share on other sites

To ciekawy pomysł z tą ciemną materią i energią… Może faktycznie Nobel ci się należy. :))

 

"It is better to say, following theoretical physicist Paul Dirac, that a vacuum, or nothing, is the combination of matter and antimatter -- particles and antiparticles. Their density is tremendous, but we cannot perceive any of them because their observable effects entirely cancel each other out," Sokolov said

 

W skrócie: …próżnia jest połączeniem materii i antymaterii, ich gęstość jest gigantyczna, ale nie możemy ich (istnienia) postrzegać, ponieważ ich obserwowalne efekty całkowicie znoszą się wzajemnie…

 

Starsi miłośnicy s-f może pamiętają trylogię „Ludzie jak bogowie” Siergieja Sniegowa, w której ludzie przekształcają swobodnie przestrzeń w masę i odwrotnie (odkrywają też fale przestrzenne, o prędkości większej od światła). Ciekawe, co tam jeszcze się sprawdzi ze starych fantazji. :D)

Share this post


Link to post
Share on other sites
Chwilowe, między anihilacjami, masy materii i antymaterii to tak zwana "czarna materia"

A powiem że to brzmi bardzo ciekawie i na moim poziomie wiedzy dość sensownie. Dziwne byłoby jednak że nikt na to nie wpadł. Z zewnątrz zdaje się że wszelkie tego typu procesy są niedostrzegalne, tzn. tylko w bardzo specyficznych zjawiskach jesteśmy w stanie wykryć oddziaływania cząstek wirtualnych. Właśnie dziwi mnie że nikt nie mówi o masie próżni, jeśli o ciśnieniu próżni, efekcie Casimira mamy prace zarówno teoretyczne jak i praktyczne.

Share this post


Link to post
Share on other sites

...Dziwne byłoby jednak że nikt na to nie wpadł. ...

pamiętacie "jajko Kolumba" - też było proste a nikt na to nie wpadł ;-)))

Share this post


Link to post
Share on other sites

Czarna energia jest podejrzewana o rozpychanie Wszechświata. Średnio to pasuje do słowa "promieniowanie" - już prędzej jakieś pole. Czarna materia jest wykrywalna np. przez soczewkowanie grawitacyjne. To znaczy, że istnieją jej stabilne, mniejsze i większe skupiska. To z kolei średnio pasuje do par wirtualnych, które bez przerwy się pojawiają i znikają (z wyjątkiem tych odpowiedzialnych za świecenie czarnych dziur).

 

 

A tak w ogóle, to ci naukowcy zastanawiają się nad ciekawą sprawą. Coś co dla nas jest próżnią, wcale nią być nie musi. Z kolei nasza materia z pewnego punktu widzenia to tylko chmury rozpychających się ładunków. Np. to, że możemy dotykać i przesuwać przedmioty to efekt zjawisk elektrostatycznych. Gdyby istniały jakieś stwory zbudowane z materii "neutrinowej" (obojętnej na te zjawiska), zupełnie by nas nie zauważały. Zresztą, zdaje się, że już ktoś napisał podobną opowiastkę SF.

Share this post


Link to post
Share on other sites
(...)czy świat mógł powstać z niczego.

Kreacja par nie odpowiada na takie pytanie - jest całkowicie naturalna np. w używanych powszechnie modelach solitonowych, jak na animacji anihilacji pary:

http://en.wikipedia.org/wiki/Topological_defect

którą jeśli puścimy od końca dostaniemy animację kreacji pary cząstek z energii.

 

Są inne, dużo głębsze problemy z tym pytaniem - to że mamy więcej materii niż antymaterii.

Czyli jeśli świat powstał z niczego, liczba barionowa wszechświata wzrosła - czyli nie jest zachowana - czyli musimy dopuścić np. rozpad protonu (co wiąże się z tym że np. zanim gwiazda neutronowa zapadłaby do nieskończonej gęstości, powinna zacząć spalać swoje bariony ... )

 

Jeśli już pozwolimy na to, kolejnym ponoć bardzo trudnym pytaniem jest: skąd ta asymetria?

Jak dla mnie odpowiedź jest bardzo prosta: po prostu stacjonarny stan symetryczny był niestabilny - odpychający ... np. wystarczy dowolnie mały efekt typu że w pobliżu protonu bariogeneza tworzy odrobinę więcej protonów niż antyprotonów - no i z symetrii którą łamiemy (CPT), analogicznie w pobliżu anty-protonów powstaje odrobinę więcej anty-protonów niż protonów ... czyli gdy równowaga lekko (lokalnie?) przechyliła się w jedną: losowo wybraną stronę, dalej dzięki anihilacji już z górki było do pełnej dominacji tego typu materii ...

Czyli coś jak: dlaczego mimo symetrii nasze życie używana L-aminokwasów?

Po prostu stan równowagi jest niestabilny: czym więcej organizmów jednego typu, tym więcej ten typ organizmów ma materiału do budowy i balans się jeszcze bardziej przechyla ...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Minęło już parę lat od mojego kursu z kwantówki, ale czy to nie musiałoby oznaczać, że próżnia emituje stale promieniowanie? Nie wydaje mi się, żeby tak było...

Może nie promieniuje ale wrze ;) Patrz efekt Casimira.

Share this post


Link to post
Share on other sites

 

Czyli coś jak: dlaczego mimo symetrii nasze życie używana L-aminokwasów?

 

Czytałem (może to tylko plotki), że glinki na których były absorbowane pierwotne aminokwasy preferowały l-skrętne. Czyli przypadek. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Oj nie emituje stale - podstawowa zasada: zachowanie energii!

Po prostu ma możliwość przekształcania energii np. fotonów, w parę cząstek - czyli w ich energię spoczynkową (masę): zgromadzoną w ich strukturze ... i znowu świetnie to widać na solitonach ...

A jak się solitony mają do mechaniki kwantowe? Mimo zlokalizowania, bardzo dobrze:

http://docs.google.com/viewer?a=v&pid=explorer&chrome=true&srcid=0B7ppK4I%20yMhisYmI3YTAzNzYtMDkyNy00ZDAxLTg1NGEtOTg4NWNkYzU3M%20jQ1&hl=en

 

A co do efektu Casimira - to opiera się on na tym że 'zerowy' mod studni już na dzień dobry ma energię ... popatrzmy się na to z drugiej strony: po prostu studnia sama w sobie ma tą energię - tworząc ją, modyfikując zmieniamy ilość energii zawartej w jej strukturze ...

 

A co do tych glinek to nie słyszałem i musiałbym się przyglądnąć ... ?

Złamaną symetrię możemy mieć w kryształach ... w glinkach raczej musiałyby być już substancje o statystycznie dominującej skrętności - może już początki życia?

Share this post


Link to post
Share on other sites
skąd ta asymetria?

 

Michał Heller proponował model wykorzystujący "asymetryczne" funkcje. Nie pamiętam dokładnie gdzie i jak, tylko tyle, że było w kapitalnej "Kosmologii kwantowej".

Share this post


Link to post
Share on other sites

Asymetryczne funkcje?

Nie słyszałem, ale kojarzy się z łamaniem symetrii na poziomie równań - czyli że wbrew CPT materia jest jakoś faworyzowana nad antymaterią.

Zupełnie nie potrzebujemy takich egzotycznych założeń - wystarczy żeby stan stacjonarny nie był stabilny, co jest całkowicie naturalnym zjawiskiem - a wtedy po prostu było pierwsze losowanie w którym wygrała materia no i zdominowała ...

Gdy w pobliżu np. protonu dzieje się bariogeneza, ma on niezerowy wpływ na nią (formalnie: dodatkowe krawędzie w grafach Feynmana) - jeśli przy jednym tego typu scenariuszu jest dowolnie mały wpływ w odpowiednią stronę - symetryczny stan stacjonarny staje się statystycznie niestabilny i dominacja wylosowanego jednego rodzaju materii staje się nieunikniona ...

Share this post


Link to post
Share on other sites
Oj nie emituje stale - podstawowa zasada: zachowanie energii!

Znamy te zasadę i tak samo o niej piszemy i tak samo uważamy że nie emituje. Chodzi po prostu o wyjaśnienie tego co napisano w artykule. A napisano:

próżnia to kombinacja materii i antymaterii czyli cząstek i antycząstek. Nie możemy jednak stwierdzić ich obecności, gdyż dochodzi do ich anihilacji.

Więc jest ta anihilacja czy nie? Bo według mnie chodzi o coś innego niż anihilacja cząstka-antycząstka gdzie powstają przynajmniej dwa fotony.

Chodzi o anihilację cząstek wirtualnych, cząstki i antycząstki gdzie jedna ma dodatnią energię a drugą ujemną i dlatego żadne fotony nie powstają ani żadnej energii nie emituje. Dalej, to chyba nawet niekoniecznie nazywa się anihilacją. Jest jeszcze drugi problem(jeśli mają sumę energii zero to jednak nie jest łamana zasada zachowania energii) ale o nim później.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Są inne, dużo głębsze problemy z tym pytaniem - to że mamy więcej materii niż antymaterii.

Czyli jeśli świat powstał z niczego, liczba barionowa wszechświata wzrosła - [...]

Jeśli już pozwolimy na to, kolejnym ponoć bardzo trudnym pytaniem jest: skąd ta asymetria?

Ależ pytanie zostało źle postawione bo wynikło z 'niepewnych założeń'. Przy założeniu innym, np.że, jak w artykule, potraktujemy próżnię jako układ kreująco-anihilujących materii i antymaterii, liczba barionowa może pozostać wielkością stałą przy fluktuacyjnym rozcziale miejsca tworzenia antymaterii od miejsca tworzenia materii. W końcu są one nierozróżnialne. Przy odrobinie dobrej woli możnaby uznać Wielki Wybuch jako moment w kt€rym fala tworzenia materii "poszła w jednym kierunku" a fala tworzenia antymaterii w drugim...

 

'nie ma to jak dobra zabawa w wymyślanie...;-) '

Miłego weekendu

Share this post


Link to post
Share on other sites
próżnia to kombinacja materii i antymaterii czyli cząstek i antycząstek. Nie możemy jednak stwierdzić ich obecności, gdyż dochodzi do ich anihilacji.

To nie tak - żadne morze Diraca o nieskończonej energii ... po prostu próżnia ma 'zdolność' przekształcania jednego rodzaju energii w drugi - np. energii fotonów w energię budującą strukturę cząstki - energię spoczynkową (masę) np. cząstki oraz antycząstki (jak w solitonach).

A co do łamania symetrii - Qwax, chyba proponujesz że dla zachowania liczby barionowej, pół wszechświata jest zbudowane z antymaterii ... w takiej sytuacji np. wodór, pył, większe obiekty z obu regionów powinny 'dyfundować' i anihilować blisko granicy, produkując charakterystyczne promieniowanie, które powinniśmy obserwować jako świecącą łunę ... (?)

Bezpieczniejszym założeniem jest chyba że większość możliwej anihilacji została już przeprowadzona i balans nie wyszedł na zero - czyli że liczba barionowa wszechświata wzrosła od hipotetycznego startowego zera - czyli mamy jakąś wersję rozpadu protonu i symetryczny stan stacjonarny jest statystycznie niestabilny/odpychający - np. w okolicy jednego rodzaju cząstki bariogeneza tworzy odrobinę częściej ten sam typ materii ...

 

A co do 'wymyślania' - rzeczywiście kosmologia daje sporo do popisu więc mamy pełno ciężko weryfikowalnych hipotez ... dlatego uważam że lepiej na razie skupić się na dobrym zrozumieniu tej praktycznej: mikroskopowej fizyki, dzięki czemu ta makroskopowa wypadkowa też powinna odkryć swoje sekrety ...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Bezpieczniejszym założeniem jest chyba że większość możliwej anihilacji została już przeprowadzona i balans nie wyszedł na zero - czyli że liczba barionowa wszechświata wzrosła od hipotetycznego startowego zera - czyli mamy jakąś wersję rozpadu protonu i symetryczny stan stacjonarny jest statystycznie niestabilny/odpychający - np. w okolicy jednego rodzaju cząstki bariogeneza tworzy odrobinę częściej ten sam typ materii ...

 

Możesz wyjaśnić w jaki sposób doszedłeś do takiego wniosku? Nie próbuję nic tu negować, po prostu zgodnie ze stanem mojej wiedzy zacytowany fragment nie ma żadnego sensu i stąd moja ciekawość.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Przyjmując zachowanie liczby barionowej, pozostają dwie (masz więcej sensownych?) alternatywy:

- połowa wszechświata jest zbudowana z antymaterii, albo

- już na starcie wielkiego wybuchu (czyli niby zanim powstały bariony), liczba barionowa byłą taka jak dziś - czyli że było porównywalnie materii co teraz ...

W takim razie która opcja ma dla Ciebie sens i dlaczego?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Zupełnie jakbym czytał „Głos Pana”. :-) Trzymam kciuki za dalszą dyskusję.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Źle mnie zrozumiałeś, ja odrzucam zachowanie liczby barionowej, a samemu Modelowi Standardowemu w obecnym kształcie i zakresie nie daję więcej niż dekadę/dwie życia, jest on zwyczajnie zbyt ubogi. O wiele bliższa mi jest M-teoria. Ale mniejsza o moje preferencje - mnie zastanawia czym uzasadniasz:

 

większość możliwej anihilacji została już przeprowadzona

 

bo odnośnie rozpadu protonu i zachwiania równowagi się zgadzamy. Skąd bierzesz termin "większość"? Może to kwestia semantyki, nie wiem.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Co do modelu standardowego - jak dla nie jest kwestia bycia zbyt ubogim, tylko złego podejścia koncepcyjnego - mianowicie startowania od fal płaskich ... podczas gdy wiemy że cząstki są zlokalizowane (korpuskularna natura), nawet fotony powstają pojedynczo w konkretnych ekscytacjach i pojedynczo są absorbowane (zobacz sobie np. http://redshift.vif.com/JournalFiles/V16NO2PDF/V16N2CRO.pdf )... dalej patrząc się np. na pole elektryczne dookoła elektronu: ma ono w nim osobliwość (topologiczną), podobnie z fazą kwantową dookoła spinu ... a w QFT na siłę próbujemy modelować skomplikowane topologicznie obiekty używając fal płaskich i poprawek z najniższymi potęgami - bo dalej się zbyt komplikuje ... zupełnie nie mamy pewności że nie pomijamy czegoś jakościowo, topologicznie istotnego ...

Jest też skutecznie używane podejście nie startujące od QM, tylko w drugą stronę np. w modelach skyrmionowych mezonów/barionów: zacząć od solitonów topologicznych w klasycznej teorii pola i dopiero potem się martwić o mechanikę kwantową ... i nagle wszystko staje się intuicyjne, nie ma żadnych problemów z nieskończonościami ... a gdy jako pole weźmiesz coś jak skyrmiony tylko mniej abstrakcyjne i z potencjałem typu Higgsa - po prostu pole elipsoid (jak tensor naprężeń), okazuje się że jego solitony topologiczne ładnie oddają całą menażerię cząstek, z oddziaływaniami, gradacją masy i dynamiką daną 2 równaniami Maxwella: dla elektromagnetyzmu i grawitacji (zobacz końcówkę prezentacji którą wcześniej zlinkowałem).

Chodzi mi o to że zanim rzucimy się na jakieś desperackie pomysły typu M-teroie w 11 wymiarach ... może warto przemyśleć filozofię i spróbować prostsze podejścia ...

 

A co do większości anihilacji ... to chodzi mi o to że jeśli po łamiącej liczbę barionową bariogenezie zostało x barionów i y anty-barionów ... to po anihilacji zostaje jakieś x-y barionów i praktycznie 0 anty-barionów ... jasne, pewnie czasem sobie jakiś wolny polata, ale jednak w świecie zdominowanym przez materię: niedługo.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Perpetum mobile nie istnieje a temat sugeruje inaczej co jest błędem.

Opracowali oni nowe równania, które dowodzą, że wysokoenergetyczny strumień elektronów połączony z intensywnymi impulsami lasera jest w stanie oddzielić w próżni materię od antymaterii, co wywołałoby lawinę wydarzeń prowadzących do powstania dodatkowych par cząstek i antycząstek.

Już sama materia to jest bytem, więc to nie jest nic. Proszę o poprawę tematu.

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

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Troje astronomów, poszukując źródeł atomów antyhelu, które zostały zarejestrowane przez Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) znajdujący się na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, wpadło na ślad 14 gwiazd zbudowanych z antymaterii – antygwiazd.
      Simon Dupourque, Luigi Tibaldo oraz Peter von Ballmoos z Uniwersytetu w Tuluzie znaleźli antygwiazdy w archiwalnych danych Fermi Gamma-ray Telescope. Koncepcja istnienia antygwiazd jest pomysłem kontrowersyjnym, jeśli jednak one istnieją to powinny być widoczne dzięki słabemu sygnałowi promieniowania gamma, który największą moc osiąga przy energii 70 MeV. Sygnał ten pochodzić ma z cząstek materii opadających na gwiazdę i przez nią anihilowanych.
      Antyhel-4 uzyskano po raz pierwszy w 2011 roku podczas zderzeń cząstek w Relativistic Heavy Ion Collider w Brookhaven National Laboratory. Wówczas naukowcy doszli do wniosku, że jeśli pierwiastek ten zostanie wykryty w przestrzeni kosmicznej, będzie to oznaczało, że pochodzi on z fuzji we wnętrzu antygwiazd.
      W 2018 roku AMS-02 wykrył w promieniowaniu kosmicznym 8 atomów antyhelu: sześć atomów antyhelu-3 oraz dwa antyhelu-4. Wówczas jednak uznano, że atomy te powstały w wyniku oddziaływania promieniowania kosmicznego na materię międzygwiezdną, w wyniku czego powstała antymateria.
      Jednak kolejne analizy zasiały wątpliwość co do pochodzenia antyhelu. Stwierdzono bowiem, że im więcej nukleonów w jądrze pierwiastka antymaterii, tym trudniej takiemu pierwiastkowi uformować się w wyniku oddziaływania promieniowania kosmicznego. Naukowcy obliczyli wówczas, że prawdopodobieństwo, by antyhel-3 powstał w wyniku oddziaływania promieni kosmicznych jest 50-krotnie mniejsze niż powstanie jąder zarejestrowanych przez AMS, a powstanie antyhelu-4 w wyniku oddziaływania promieniowania kosmicznego jest aż 105 mniejsze niż jąder, które zarejestrowano na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.
      Po tych badaniach naukowcy skupili się więc na poszukiwaniu źródła antyhelu, w tym w stronę mało wiarygodnie brzmiącego wyjaśnienia, mówiącego, że pierwiastek ten powstał w antygwiazdach.
      Zgodnie z obowiązującymi teoriami, podczas Wielkiego Wybuchu powinno powstać tyle samo materii i antymaterii. Następnie powinno dojść do ich anihilacji i powstania wszechświata, który będzie pełen promieniowania, a pozbawiony będzie materii. Żyjemy jednak we wszechświecie zdominowanym przez materię, a to oznacza, że podczas Wielkiego Wybuchu musiało powstać więcej materii niż antymaterii. Problem ten wciąż stanowi nierozwiązaną zagadkę.
      Większość naukowców od dekad twierdzi, że obecnie we wszechświecie antymateria niemal nie występuje, z wyjątkiem niewielkich ilości powstających w wyniku zderzeń materii, mówi Tibaldo. Jednak odkrycie antyhelu w przestrzeni kosmicznej może podważać to przekonanie. Może bowiem oznaczać, że istnieją antygwiazdy.
      Wspomnianych 14 potencjalnych antygwiazd zostało zidentyfikowanych w katalogu obejmującym 5878 źródeł promieniowania gamma zarejestrowanych w ciągu 10 lat przez Fermi Gamma-ray Telescope. Na podstawie tych danych Dupourque, Tibaldo i von Ballmoos wyliczyli pewne cechy, które powinny mieć antygwiazdy obecne w Drodze Mlecznej.
      Naukowcy stwierdzają, że jeśli antygwiazdy utworzył się w dysku galaktyki obok zwyczajnych gwiazd, to powinna istnieć 1 antygwiazda na 400 000 zwykłych gwiazd. Jeśli jednak antygwiazdy są gwiazdami pierwotnymi i powstały we wczesnym wszechświecie w czasie, gdy Droga Mleczna dopiero się tworzyła, co oznacza, że znajdują się w najstarszych regionach naszej galaktyki – w galaktycznym halo – to mogą stanowić nawet 20% wszystkich gwiazd.
      Jeśli przyjmiemy, że antymateria została uwięziona w antygwiazdach, to mamy tutaj prawdopodobne wyjaśnienie, dlaczego nie doszło do anihilacji. Szczególnie, jeśli antygwiazdy istnieją w regionach, gdzie zwykła materia występuje rzadko, w takich jak galaktyczne halo, mówi von Ballmoos.
      Oczywiście trzeba też przyjąć, że zarejestrowanych 14 kandydatów na antygwiazdy to coś zupełnie innego. Dlatego też Dupourque, Tibaldo i von Ballmoos sugerują, że następnym krokiem badań może być sprawdzenie, czy tych 14 źródeł emituje też sygnały w innych zakresach, które mogłyby świadczyć o tym, że są to np. aktywne jądra galaktyk czy pulsary.
      Autorzy badań opublikowali ich wyniki na łamach Physical Review D.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy pracujący przy eksperymencie ALPHA prowadzonym w CERN-ie są pierwszymi, którym udało się schłodzić antymaterię za pomocą lasera. Osiągnięcie otwiera drogę do lepszego poznania wewnętrznej struktury antywodoru i zbadania, w jaki sposób zachowuje się on pod wpływem grawitacji.
      Antywodór to najprostsza forma atomowej antymaterii. Teraz, gdy mamy możliwość ich chłodzenia, naukowcy będą mogli przeprowadzić porównania atomów antywodoru z atomami wodoru, dzięki czemu poznamy różnice pomiędzy atomami antymaterii i materii. Znalezienie takich ewentualnych różnic pozwoli na lepsze zrozumienie, dlaczego wszechświat jest stworzony z materii.
      To zupełnie zmienia reguły gry odnośnie badań spektroskopowych i grawitacyjnych i może rzucić nawet światło na badania nad antymaterią, takie jak tworzenie molekuł antymaterii i rozwój interferometrii antyatomowej, mówi rzecznik prasowy eksperymentu ALPHA, Jeffrey Hangst. Jeszcze przed dekadą laserowe chłodzenie antymaterii należało do dziedziny science-fiction.
      W eksperymencie ALPHA atomy antywodoru powstają dzięki antyprotonom uzyskiwanym w Antiproton Decelerator. Są one łączone z pozytonami, których źródłem jest sód-22. Zwykle tak uzyskane atomy antywodoru są więzione w pułapce magnetycznej, co zapobiega ich kontaktowi z materią i anihilacji. W pułapce tej najczęściej prowadzone są badania spektroskopowe, podczas których mierzona jest reakcja antyatomów na wpływ fali elektromagnetycznej – światła laserowego lub mikrofal. Jednak precyzja takich pomiarów jest ograniczona przez energię kinetyczną, czyli temperaturę, antyatomów.
      Tutaj właśnie pojawia się potrzeba schłodzenia. Technika laserowego chłodzenia atomów polega na oświetlaniu ich laserem o energii fotonów nieco mniejszej niż energia przejść między poziomami energetycznymi dla danego pierwiastka. Fotony są absorbowane przez atomy, które wchodzą na wyższy poziom energetyczny. A wchodzą dzięki temu, że deficyt energii fotonu potrzebny do przejścia pomiędzy poziomami uzupełniają z własnej energii kinetycznej. Następnie atomy emitują fotony o energii dokładnie dopasowanej do różnicy energii poziomów atomu i spontanicznie powracają do stanu pierwotnego. Jako, że energia emitowanego fotonu jest nieco wyższa od energii fotonu zaabsorbowanego, wielokrotnie powtarzany cykl absorpcji-emisji prowadzi do schłodzenia atomu.
      Podczas najnowszych eksperymentów naukowcy z ALPHA przez kilkanaście godzin chłodzili laserem chmurę atomów antywodoru. Po tym czasie stwierdzili, że średnia energia kinetyczna atomów obniżyła się ponad 10-krotnie. Wiele z atomów osiągnęło energię poniżej mikroelektronowolta, co odpowiada temperaturze około 0,012 kelwina. Następnie antywodór poddano badaniom spektroskopowym i stwierdzono, że dzięki schłodzeniu osiągnięto niemal 4-krotnie węższą linię spektralną niż przy badaniach prowadzonych bez chłodzenia laserowego.
      Przez wiele lat naukowcy mieli problemy z laserowym chłodzeniem wodoru, więc sama myśl o chłodzeniu antywodoru była szaleństwem. Teraz możemy marzyć o jeszcze większych szaleństwach z udziałem antymaterii, mówi Makoto Fujiwara, który zaproponował, by przeprowadzić powyższy eksperyment.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z CERN-u wykorzystali zaawansowane techniki spektroskopii laserowej do zbadania, po raz pierwszy w historii, struktury subtelnej antywodoru. Okazało się, że przesunięcie Lamba – niewielkie rozbieżności między obserwowanymi poziomami energetycznymi, a przewidywaniami równania Diraca – jest tutaj takie samo jak w przypadku wodoru.
      Fakt że w kosmosie wydaje się istnieć bardzo niewiele antymaterii od dawna niepokoi fizyków. Tworzenie i badania atomów antymaterii to jeden ze sposobów na poznanie przyczyn tej asymetrii. Szczególnym zainteresowaniem cieszy się tutaj badanie anomalii w spektrach antyatomów i porównywanie ich ze spektrami atomów, za pomocą którego możemy odkryć i wyjaśnić naruszenie symetrii CPT.
      ALPHA tworzy atomy antywodoru łącząc antyprotony dostarczane przez Antiproton Decelerator z antyalektronami. Następnie całość umieszcza w pułapce magnetycznej w próżni, dzięki czemu antywodór nie wchodzi w reakcję z materią i nie ulega anihilacji. Na atomy antywodoru kierowane jest następnie światło lasera, za pomocą którego dokonywane są pomiary.
      Na łamach Nature opisano najnowszy eksperyment, podczas którego uczeni z ALPHA badali strukturę subtelną antywodoru znajdującego się w pierwszym stanie wzbudzonym. Pomiary wykonano za pomocą setek antyatomów, które wytwarzano w grupach po około 20 średnio co 4 minuty. Antyatomy były przez dwa dni przechowywane w pułapce magnetycznej. Następnie za pomocą krótkich impulsów światła ultrafioletowego poziom wzbudzenia był zmieniany ze stanu podstawowego do 2P1/2 lub 2P3/2. Gdy antyatomy wracały do stanu 1S niektóre z nich uciekały z pułapki i ulegały anihilacji z atomami z jej ścianek.
      W ten sposób naukowcy byli w stanie określić różnice pomiędzy oboma stanami 2P, a stanem 1S. Pomiarów z dokładnością 16 części na miliard. Okazało się, że rozszczepienie struktury subtelnej atomów wodoru i antywodoru jest takie samo. Niepewność obliczeń nie przekracza tutaj 2%. Również badania przesunięcia Lamba wykazały wysoką zgodność pomiędzy atomami wodoru i antywodoru. Tutaj różnice nie przekraczają 11%.
      Randolf Pohl z Uniwersytetu w Moguncji mówi, że zespół ALPHA osiągnął spektakularny sukces w dziedzinie spektroskopii laserowej antywodoru. Szczególnie ważnym osiągnięciem jest zmniejszenie niepewności pomiaru przesunięcia Lamba do mniej niż 1/10000. Dalsze uściślenie pomiarów powinno pozwolić na zbadanie czy rzeczywiście dochodzi do naruszenia symetrii CPT.
      Stwierdzenie, że pomiędzy tymi dwiema formami materii nie ma żadnej różnicy, może wstrząsnąć podstawami fizyki opartej na Modelu Standardowym. Nasze nowe pomiary dotyczą pewnych aspektów związanych z interakcją antymaterii, takich jak przesunięcie Lamba, które od dawna chcemy badać, mówi Jeffrey Hangst, rzecznik prasowy grupy ALPHA.
      W następnym etapie naszych badań chcemy wykorzystać najnowocześniejszą technikę do schłodzenia dużych ilości antywodoru. Tego typu techniki umożliwią niezwykle precyzyjne porównanie materii i antymaterii, dodaje.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Kleszcze z gatunku Haemaphysalis flava zostały jako pierwsze sfilmowane żywe pod skaningowym mikroskopem elektronowym (SEM). To nie lada osiągnięcie, zważywszy, że próbki umieszcza się w próżni i bombarduje wiązką elektronów.
      By próżnia nie doprowadziła przypadkiem do wybuchu, przed umieszczeniem w mikroskopie próbki pochodzenia biologicznego poddaje się liofilizacji niskotemperaturowej. W takiej właśnie komorze liofilizacyjnej podłączonej do pompy próżniowej Yasuhito Ishigaki z Kanazawa Medical University natrafił na żywe kleszcze. Nawet po półgodzinie, gdy większość powietrza już odessano, pajęczaki czuły się całkiem dobrze.
      Zadziwiony wytrzymałością pasażerów na gapę, Japończyk umieścił 20 osobników (8 dorosłych samic i 12 nimf) w SEM. Nie przygotowywał ich w jakiś specjalny sposób, tylko przykleił do taśmy przewodzącej (normalnie, ponieważ pozostała po liofilizacji substancja organiczna raczej nie odbija szybkich elektronów, ale je hamuje, trzeba zastosować powlekanie cienką warstwą metalu, np. złota).
      Akademik zrezygnował z metalowej powłoki (tzw. repliki), gdyż wiedział, że w przeszłości naukowcom i bez niej udawało się obserwować martwe kleszcze. We wnętrzu mikroskopu elektronowego musi panować wysoka próżnia, by elektrony nie rozpraszały się na cząsteczkach powietrza. Podczas eksperymentu zespołu Ishigakiego ciśnienie wysokiej próżni wynosiło 1.5×10−3 Pa. Pajęczaki poruszały odnóżami, a po wyjęciu z mikroskopu rozchodziły się na wszystkie strony. Wydaje się jednak, że "deszcz elektronów" zebrał swoje żniwo. Choć wszystkie osobniki przeżyły co najmniej 2 dni, bez kąpieli w ujemnie naładowanych cząstkach mogłyby żyć kilka tygodni. W niektórych przypadkach H. flava wydawały się podejmować próby ucieczki przed wiązką elektronów. Z dwojga złego lepsza jest próżnia, bo wszystko wskazuje na to, że kleszcze potrafią na długo wstrzymać oddech.
      Badanie Japończyka nie uzupełnia w jakiś znaczący sposób naszej wiedzy o kleszczach. W dotyczących ich studiach SEM wykorzystuje się już od lat 70. Teraz zdobyliśmy jedynie garść szczegółów związanych lokomocją tych pajęczaków.
      W 2008 r. ogłoszono, że niesporczaki potrafią przetrwać w kosmicznej próżni (tym samym stały się one pierwszymi zwierzętami, u których zidentyfikowano tę umiejętność). W ich przypadku "kontakt" miał jednak miejsce w stanie anhydrobiozy, a kleszcze w ogóle nie przygotowywały się do wyzwania.
       
       
    • 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.
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...