Złudzenie czterokrotnej nadświetlnej po zderzeniu gwiazd neutronowych
-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Niemieccy fizycy z Uniwersytetu im. Goethego we Frankfurcie dokonali najkrótszego w historii pomiaru czasu. We współpracy z naukowcami z DESY (Niemiecki Synchrotron Elektronowy) w Hamburgu i Instytutu Fritza Habera w Berlinie zmierzyli czas przejścia światła przez molekułę. Dokonany pomiar mieści się w przedziale zeptosekund.
W 1999 roku egipski chemik Ahmed Zewail otrzymał Nagrodę Nobla za zmierzenie prędkości, z jaką molekuły zmieniają kształt. Wykorzystując laser stwierdził, że tworzenie się i rozpadanie wiązań chemicznych odbywa się w ciągu femtosekund. Jedna femtosekunda to zaś 0,000000000000001 sekundy (10-15 s).
Teraz zespół profesora Reinharda Dörnera po raz pierwszy w historii dokonał pomiarów odcinków czasu, które są o cały rząd wielkości krótsze od femtosekundy. Niemcy zmierzyli, ile czasu zajmuje fotonowi przejście przez molekułę wodoru. Okazało się, że dla średniej długości wiązania molekuły czas ten wynosi 247 zeptosekund. To najkrótszy odcinek czasu, jaki kiedykolwiek udało się zmierzyć. Jedna zeptosekunda to 10-21 sekundy.
Pomiarów dokonano wykorzystując molekułę H2, którą wzbudzono w akceleratorze za pomocą promieniowania rentgenowskiego. Energia promieni została dobrana tak, by pojedynczy foton wystarczył do wyrzucenia obu elektronów z molekuły.
Elektrony zachowują się jednocześnie jak cząstki i fale. Wyrzucenie pierwszego z nich skutkowało pojawieniem się fali, po chwili zaś dołączyła fala drugiego elektronu. Z kolei foton zachowywał się jak płaski kamyk, który dwukrotnie skakał po falach.
Jako, że znaliśmy orientację przestrzenną molekuły wodoru, wykorzystaliśmy interferencję fal obu elektronów, by dokładnie obliczyć, kiedy foton dotarł do pierwszego, a kiedy do drugiego atomu wodoru. Okazało się, że czas, jaki zajęło fotonowi przejście pomiędzy atomami, wynosi do 247 zeptosekund, w zależności od tego, jak daleko z punktu widzenia fotonu znajdowały się oba atomy, wyjaśnia Sven Grudmann.
Profesor Reinhard Dörner dodaje: Po raz pierwszy udało się zaobserwować, że elektrony w molekule nie reagują na światło w tym samym czasie. Opóźnienie ma miejsce, gdyż informacja w molekule rozprzestrzenia się z prędkością światła. Dzięki tym badaniom możemy udoskonalić naszą technologię i wykorzystać ją do innych badań.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Po raz pierwszy w historii zaobserwowano wpływ fluktuacji kwantowych na obiekt w skali człowieka. Naukowcy pracujący przy detektorze fal grawitacyjnych LIGO informują na łamach Nature o zarejestrowaniu poruszenia się pod wpływem fluktuacji kwantowych 40-kilogramowych luster wykorzystywanych w obserwatorium.
Zespół naukowy, który pracował pod kierunkiem specjalistów z MIT, a w skład którego wchodzili też uczeni z Caltechu, przeprowadził swoje badania w LIGO Livingston Observatory w Louizjanie.
Okazało się, że szum kwantowy wystarczy, by przemieścić lustra o 10-20 metra. Takie przesunięcie jest zgodne z teoretycznymi przewidywaniami mechaniki kwantowej. Dopiero jednak teraz udało się to zjawisko zmierzyć. Wykonanie tak dokładnych pomiarów było możliwe dzięki zastosowaniu kwantowego „ściskacza światła”. Wczoraj informowaliśmy o ważnym przełomie dokonanym na polu budowy takich urządzeń.
Dzięki „ściskaczowi” naukowcy byli w stanie zredukować szum kwantowy, dzięki czemu określili, jak bardzo wpływał on na ruch luster.
To naprawdę niezwykłe, że ściśnięcie światła może zmniejszyć ruch luster, które ważą tyle, co nieduży człowiek. Przy tych częstotliwościach istnieje wiele źródeł szumu, które powodują ruch luster. To naprawdę duże osiągnięcie, że mogliśmy obserwować wpływ właśnie tego źródła, cieszy się współautorka badań, Sheila Dwyer, która pracuje przy detektorze LIGO w Hanford.
Profesor fizyki Rana Adhikari wyjaśnia, że ściśnięcie światła zmniejsza ilość szumu kwantowego w promieniu lasera poprzez przesunięcie go z fazy do amplitudy światła. To amplituda światła porusza lustra. Wykorzystaliśmy tę cechę natury, która pozwoliła nam przesunąć szum w obszar, który nas nie interesuje.
Ściśnięcie światła i zredukowanie tym samym szumu kwantowego naukowcy mogli dokonać pomiarów poza standardowy limit kwantowy. W przyszłości technika ta pozwoli LIGO na wykrywanie słabszych, odleglejszych źródeł fal grawitacyjnych.
W jeszcze dalszej przyszłości może to zostać wykorzystane do udoskonalenia smartfonów, autonomicznych samochodów i innych technologii, zapowiada Adhikari.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Astronauci przebywający na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej ewakuowali się na pokład pojazdu Sojuz, a sama stacja wykonała manewr obronny, by uniknąć zderzenia ze swobodnie poruszającym się obiektem. Co prawda miał on przelecieć w odległości kilkunastu kilometrów od ISS, jednak na wszelki wypadek dwóch Rosjan i Amerykanina ewakuowano, a stację przesunięto.
Manewr zakończono, a astronauci mogli wyjść z bezpiecznego miejsca, poinformował na Twitterze szef NASA, Jim Bridenstine. Do zbliżenia się obiektu do stacji doszło dzisiaj o godzinie 00:21 czasu polskiego.
Międzynarodowa Stacja Kosmiczna znajdujesię na wysokości 420 kilometrów nad Ziemią i porusza się z prędkością 27 568 km/h. Przy tej prędkości zderzenie nawet z niewielkim obiektem może dokonać poważnych zniszczeń.
W latach 1999–2018 ISS wykonała 25 manewrów w celu uniknięcia zderzenia ze zbliżającymi się obiektami.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Wykorzystując sztuczną inteligencję, po raz pierwszy udało się znaleźć zlewające się pary galaktyk przy użyciu identycznej metody zarówno w symulacjach, jak i obserwacjach prawdziwego wszechświata. Współautorem pionierskiej pracy jest dr William Pearson z Zakładu Astrofizyki Departamentu Badań Podstawowych NCBJ.
Ostatnia Nagroda Nobla pokazała, jak ważną i fascynującą dziedziną jest astrofizyka. Wielu naukowców od lat próbuje odkryć tajemnice wszechświata, jego przeszłość i przyszłość. Teraz po raz pierwszy udało im się znaleźć zlewające się pary galaktyk przy użyciu identycznej metody zarówno w symulacjach, jak i obserwacjach prawdziwego wszechświata (wykorzystano do tego sztuczną inteligencję).
W badaniach prowadzonych przez Lingyu Wang (Holenderski Instytut Badań Kosmicznych, SRON), Vicente Rodrigueza-Gomeza (Instytut Radioastronomii i Astrofizyki, IRyA) oraz Williama J. Pearsona (Narodowe Centrum Badań Jądrowych, NCBJ) zastosowano pionierską metodę identyfikacji zderzających się galaktyk zarówno w symulacjach, jak i w obserwacjach rzeczywistego wszechświata.
Zderzenia galaktyk nie są niczym nowym, od początku powstania wszechświata galaktyki zderzają się ze sobą, często łącząc się w jedną większą galaktykę. Wiadomo, że większość znanych nam galaktyk uczestniczyła w co najmniej kilku takich zderzeniach w ciągu swojego życia. Proces zderzania się galaktyk trwa zwykle setki milionów lat. To ważny aspekt historii naszego wszechświata, który możemy zobaczyć też na własne oczy, np. dzięki zdjęciom z teleskopu Hubble'a.
Identyfikacja zderzających się galaktyk nie jest jednak prosta. Proces ten możemy badać albo symulując całe wydarzenie i analizując jego przebieg, albo obserwując je w realnym świecie. W przypadku symulacji jest to proste: wystarczy śledzić losy konkretnej galaktyki i sprawdzać, czy i kiedy łączy się z inną galaktyką. W prawdziwym wszechświecie sprawa jest trudniejsza. Ponieważ zderzenia galaktyk są rzadkie i trwają miliardy lat, w praktyce widzimy tylko jeden "moment" z całego długiego procesu zderzenia. Astronomowie muszą dokładnie zbadać obrazy galaktyk, aby ocenić, czy znajdujące się na nich obiekty wyglądają tak, jakby się zderzały lub niedawno połączyły.
Symulacje można porównać z prowadzeniem kontrolowanych eksperymentów laboratoryjnych. Dlatego są potężnym i użytecznym narzędziem do zrozumienia procesów zachodzących w galaktykach. Dużo więcej wiemy na temat zderzeń symulowanych niż zderzeń zachodzących w prawdziwym wszechświecie, ponieważ w przypadku symulacji możemy prześledzić cały długotrwały proces zlewania się konkretnej pary galaktyk. W prawdziwym świecie widzimy tylko jeden etap całego zderzenia.
Wykorzystując obrazy z symulacji, jesteśmy w stanie wskazać przypadki zderzeń, a następnie wytrenować sztuczną inteligencję (AI), aby była w stanie zidentyfikować galaktyki w trakcie takich zderzeń – wyjaśnia dr William J. Pearson z Zakładu Astrofizyki NCBJ, współautor badań. Aby sztuczna inteligencja mogła spełnić swoje zadanie, obrazy symulowanych galaktyk przetworzyliśmy tak, żeby wyglądały, jakby były obserwowane przez teleskop. Naszą AI przetestowaliśmy na innych obrazach z symulacji, a potem zastosowaliśmy ją do analizy obrazów prawdziwego wszechświata w celu wyszukiwania przypadków łączenia się galaktyk.
W badaniach sprawdzono, jak szanse na prawidłową identyfikację zderzającej się pary galaktyk zależą m.in. od masy galaktyk. Porównywano wyniki oparte na symulacjach i rzeczywistych danych. W przypadku mniejszych galaktyk AI poradziła sobie równie dobrze w przypadku obrazów symulowanych i rzeczywistych. W przypadku większych galaktyk pojawiły się rozbieżności, co pokazuje, że symulacje zderzeń masywnych galaktyk nie są wystarczająco realistyczne i wymagają dopracowania.
Artykuł zatytułowany Towards a consistent framework of comparing galaxy mergers in observations and simulations został przyjęty do publikacji w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Japoński akcelerator cząstek SuperKEKB pobił światowy rekord jasności. Pracujący przy nim naukowcy obiecują, że to dopiero początek. W ciągu najbliższych lat chcą zwiększyć jasność urządzenia aż 40-krotnie, co ma pozwolić zarówno na odkrycie ciemnej materii, jak i wyjście z fizyką poza Model Standardowy. Mamy nadzieję, że akcelerator pozwoli nam wykryć ciemną materię – o ile ona istnieje – i badać ją w niedostępny obecnie sposób, mówi profesor Kay Kinoshita z University of Cincinnati.
Jasność akceleratora to liczba kolizji, która w nim zachodzi. Podczas tych zderzeń powstają nowe cząstki. Im więc więcej zderzeń, tym więcej cząstek, więcej danych i większa szansa n a zarejestrowanie czegoś nowego.
SuperKEKB zderza pozytony i elektrony przyspieszane w 3-kilometrowym tunelu. Akcelerator został uruchomiony w 2018 roku i naukowcy ciągle pracują nad zwiększaniem jego jasności. Profesor Alan Schwartz i jego studenci z University of Cincinnati zaprojektowali i zbudowali jeden z detektorów akceleratora. To krok milowy w projektowaniu akceleratorów. SuperKEKB wykorzystuje architekturę tzw. „nano strumieni”. W technice tej strumienie cząstek są ściskane wzdłuż osi pionowej, dzięki czemu są bardzo cienkie, wyjaśnia Schwartz. To pierwszy na świecie akcelerator, który korzysta z tej techniki.
Ze względu na rozmiary cząstek, szansa, że dojdzie do zderzenia, jest niewielka. Im bardziej ściśnięty strumień, tym większe zagęszczenie cząstek i tym większe prawdopodobieństwo zderzeń. Obecnie wysokość wiązki w punkcie zderzenia wynosi 220 nanometrów. W przyszłości ma to być zaledwie 50 manometrów, czyli około 1/1000 grubości ludzkiego włosa.
Profesor Kay Kinoshita poświęciła całą swoją naukową karierę zagadnieniu zwiększania jasności akceleratorów. Uczona pracuje nad tym zagadnieniem od 1982 roku. To bardzo interesujące, gdyż jest bardzo wymagające. Wiesz, że robisz coś, czego nikt nigdy nie zrobił, mówi.
Poprzednik SuperKEKB, akcelerator KEKB, który działał w latach 1999–2010 w KEK (Organizacja Badań nad Akceleratorami Wysokich Energii), również był światowym rekordzistą. Urządzenie pracowało z jasnością 2,11x1034 cm-2s-1. Dopiero w 2018 roku rekord ten został pobity przez Wielki Zderzacz Hadronów, który osiągnął jasność 2,14x1034 cm-2s-1. Rekord LHC nie utrzymał się długo, dnia 15 czerwca 2020 roku SuperKEKB osiągnął jasność 2,22x1034 cm-2s-1. Już tydzień później, 21 czerwca naukowcy poinformowali o nowym rekordzie. Teraz SuperKEKB pracuje z jasnością wynoszącą 2,40x1034 cm-2s-1.
W ciągu najbliższych lat jasność SuperKEKB ma wzrosnąć 40-krotnie. Docelowo ma ona wynieść 8x1035 cm-2s-1.
Sukces SuperKEKB to sukces międzynarodowej współpracy. Nadprzewodzące magnesy, które ostatecznie skupiają strumienie cząstek zostały zbudowane we współpracy z amerykańskimi Brookhaven National Laboratory oraz Fermi National Accelerator Laboratory. Systemy monitorowania kolizji to dzieło SLAC National Accelerator Laboratory i University of Hawaii. Naukowcy ze Szwajcarii (CERN), Francji (IJCLab), Chin (IHEP) i USA (SLAC) biorą udział w pracach i badaniach, w których wykorzystywany jest akcelerator. Wykorzystujący diament system monitorowania promieniowania oraz system przerywania wiązki to dzieło włoskich Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej oraz Uniwersytetu w Trieście, a system monitorowania jasności powstał w Rosji.
Wiązki elektronów i pozytonów rozpędzane w SuperKEKB zderzają się w centrum detektora Belle II, który opisywaliśmy przed 2 laty. To niezwykłe urządzenie zostało zbudowane przez grupę 1000 fizyków i inżynierów ze 119 uczelni z 26 krajów świata. I to właśnie wewnątrz Belle II naukowcy mają nadzieję znaleść ciemną materię i rozpocząć badania jej właściwości.
« powrót do artykułu
-