Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

CERN coraz bliżej zbadania antymaterii

Recommended Posts

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.

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
      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
      Zdaniem międzynarodowego zespołu naukowego, wszechświat jest pełen planet zawierających wodę. Uczeni uważają, że jest ona ważnym składnikiem egzoplanet o rozmiarach od 2 do 4 wielkości Ziemi.
      To była dla nas wielka niespodzianka, gdy zdaliśmy sobie sprawę, że musi być tak dużo wodnych światów, mówi główny autor badań, doktor Li Zen z Uniwersytetu Harvarda. Z badań, przeprowadzonych za pomocą teleskopów Keplera i Gaia wynika bowiem, że wiele ze znanych nam egzoplanet zawiera do 50% wody. Dla porównania, na Ziemi woda stanowi zaledwie 0,02% masy planety.
      Wiele z potwierdzonych dotychczas około 4000 egzoplanet można zaliczyć do jednej z dwóch kategorii: takich, których średnica wynosi około 1,5 średnicy Ziemi oraz takich o średnicy około 2,5 średnicy naszej planety. Po przeanalizowaniu średnic i mas badanych egzoplanet uczeni stworzyli model ich budowy.
      Sprawdziliśmy, jak masa ma się do średnicy i stworzyliśmy model wyjaśniający tę zależność, mówi Li Zeng. Wynika z niego, ze planety o średnicy do 1,5 średnicy Ziemi to zwykle światy skaliste o masie 5-krotnie większej niż masa naszej planety. Z kolei te o średnicy 2,5-krotnie większej od średnicy Ziemi mają masę 10-krotnie większą od naszej planety i są światami wodnymi.
      Tam występuje woda, ale nie jest ona tak powszechnie dostępna jak na Ziemi. Temperatury powierzchni tych planet wynoszą 200–500 stopni Celsjusza, są otoczone atmosferą zdominowaną przez parę wodną z płynną warstwą poniżej. W głębi planety woda ta, pod wpływem wysokiego ciśnienia, została prawdopodobnie zmieniona w lód. Jeszcze niżej jest skaliste jądro planety. Piękno naszego modelu polega na tym, że wyjaśnia nam, jak skład planety ma się do znanych nam danych na jej temat, mówi Li Zeng.
      Nasze dane wskazują, że około 35% egzoplanet większych od Ziemi powinno być bogate w wodę. Te wodne światy formowały się w podobny sposób, jak jądra dużych planet Układu Słonecznego. Niedawno rozpoczęta misja TESS pozwoli na znalezienie większej ich liczby, a w przyszłości teleskop Jamesa Webba pozwoli na zbadanie ich atmosfery. To ekscytujący okres dla badaczy egzoplanet, stwierdza uczony.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Włosko-amerykańskiemu zespołowi naukowemu udało się odnaleźć ostatni we wszechświecie rezerwuar zaginionej materii. Tej materii, która jest widoczna i jest złożona z barionów. Dotychczas astrofizycy potrafili zlokalizować około 2/3 materii stworzonej podczas Wielkiego Wybuchu.
      Teraz międzynarodowy zespół naukowy stwierdził, że reszta znajduje się pomiędzy galaktykami, w postaci gazu o temperaturze około miliona stopni Celsjusza. Odkrycie jest bardzo ważne dla astrofizyki. Jednym z kluczowych elementów pozwalających na przetestowanie teorii Wielkiego Wybuchu jest dokonanie dokładnego spisu barionów helu, wodoru i wszystkich innych pierwiastków, wyjaśnia współautor badań Michael Shull.
      Obecnie wiemy, że około 10% materii tworzy galaktyki, a około 60% znajduje się w chmurach gazu pomiędzy nimi. W 2012 roku Shull i jego zespół postawili hipotezę, że brakujące 30% barionów ulokowało się w ciepłym ośrodku międzygalaktycznym (WHIM, Warm-Hot Intergalactic Medium). W celu potwierdzenia hipotezy naukowcy zaczęli satelitarne obserwacje kwazara 1ES 1553. To bardzo jasno świecąca czarna dziura. Obserwując tego typu struktury, można określić, jak promieniowania rozchodzi się w kosmosie.
      Dzięki teleskopom Hubble'a i XMM-Newton odkryto sygnatury wysoce zjonizowanego tlenu leżącego pomiędzy kwazarem an Układem Słonecznym. Jego gęstość jest wystarczająca, by – po ekstrapolacji na cały wszechświat – można było powiedzieć o odnalezieniu brakujących 30% materii.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zidentyfikowano błędy, które mogły wpłynąć na niedokładność pomiaru podczas eksperymentów, w wyniku których ogłoszono, że neutrino może poruszać się szybciej niż światło.
      Zespół pracujący przy eksperymencie OPERA stwierdził, że możliwe były dwa błędy związane z obsługą systemu GPS. Czas, jaki potrzebowały neutrino na pokonanie 730-kilometrowej trasy pomiędzy CERN-em a detektorem w Gran Sasso był mierzony za pomocą systemu GPS. Kluczową rolę mogły więc odegrać zegary atomowe na początku i na końcu trasy neutrino. Żeby je zsynchronizować, trzeba wysłać pomiędzy nimi sygnał, a ten też potrzebuje czasu na przebycie określonej odległości. Dlatego też dane są interplowane, w celu wyeliminowania tej różnicy czasu. OPERA przyznaje, że interpolacja mogła zostać źle wykonana. Drugi z możliwych błędów to niewłaściwe połączenie pomiędzy urządzeniem GPS, a głównym zegarem eksperymentu OPERA.
      Należy podkreślić, że są to na razie wstępne najbardziej możliwe wyjaśnienia. Nie wydano jeszcze ostatecznego komunikatu, gdyż oba spostrzeżenia nie zostały ostatecznie zweryfikowane.
      Tymczasem w Fermilab naukowcy pracujący przy eksperymencie MINOS próbują na własną rękę powtórzyć eksperyment CERN-u i sprawdzić uzyskane informacje.
×
×
  • Create New...