Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Tajemnicze sygnały wstrząsną współczesną fizyką?

Rekomendowane odpowiedzi

Przed dwoma laty nad Antarktyką zarejestrowano zjawisko, którego fizycy wciąż nie potrafią jednoznacznie wyjaśnić. Niewykluczone, że nie pasuje ono do Modelu Standardowego.

W marcu 2016 roku należący do NASA Antarctic Impulsive Transient Antenna (ANITA), dryfujący nad Antarktyką balon z anteną wykrywającą promieniowanie kosmiczne, zarejestrował dwa impulsy promieniowania kosmicznego, które... pochodziły z Ziemi. Od tamtej pory zaproponowano szereg wyjaśnień tego zjawiska. Mówiono o sterylnych neutrino i o nietypowym rozkładzie ciemnej materii we wnętrzu Ziemi.

Astrofizycy z Penn State University opublikowali artykuł, w którym informują, że to, co zarejestrowała ANITA nie jest jedynym zjawiskiem tego typu. Okazało się, że trzykrotnie podobne impulsy wykryło IceCube, umieszczone w lodzie Antarktyki obserwatorium neutrin. Z artykułu autorstwa Dereka Foxa, Steinna Sigurdsonna i innych dowiadujemy się też, że szansa, iż zaobserwowane zjawisko jest zgodne z Modelem Standardowym wynosi 1/3.500.000.

Fox, Sigurdsson i ich koledzy sprawdzili dane z innych detektorów, poszukując w nich sygnałów podobnych do tych, jakie zarejestrowała ANITA. Gdy okazało się, że promieniowanie kosmiczne pochodzące z Ziemi zostało trzykrotnie zarejestrowane przez IceCube, naukowcy zdali sobie sprawę, że wpadli na trop czegoś, co może zmienić współczesną fizykę. To skłoniło mnie do poważnego przyjrzenia się danym z ANITA. Właśnie po to jest się fizykiem. By łamać modele, ustalać nowe stałe, dowiadywać się o świecie czegoś, czego nie wiemy, mówi Fox.

Nawet jeśli Model Standardowy świetnie wyjaśnia nam szereg zjawisk, to ma on wiele luk. Na przykład nie pasuje do niego istnienie ciemniej materii, masa neutrino czy asymetria materii i antymaterii we wszechświecie, mówi Seyda Ipek, fizyk cząstek z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine.

Nadzieją na jakiś przełom w fizyce był Wielki Zderzacz Hadronów. Urządzenie wykryło bozon Higgsa, brakujący element Modelu Standardowego, i na tym się skończyło. Tymczasem fizycy na całym świecie szukają nowych idei, które pozwoliłyby lepiej zrozumieć wszechświat.

Teraz część naukowców twierdzi, że artykuł fizyków z Penn State dostarcza solidnych podstaw dających nadzieję, że w końcu w fizyce wydarzy się coś nowego. Od samego początku było jasne, że jeśli wydarzenia zarejestrowane przez ANITA są spowodowane cząstkami, które przebyły tysiące kilometrów przez naszą planetę, to cząstki te z bardzo dużym prawdopodobieństwem nie należą do Modelu Standardowego, stwierdza Mauricio Bustamante, astrofizyk z Uniwersytetu w Kopenhadze. Opublikowany artykuł to pierwsze solidne wyliczenie prawdopodobieństwa, które pokazuje, jak mało możliwe jest, że mamy tu do czynienia z czymś, co zgadza się z Modelem Standardowym, dodaje. Podobnego zdania jest Bill Louis, fizyk neutrino z Los Alamos National Laboratory.

Jeśli wspomniane sygnały pochodziłyby od cząstek z Modelu Standardowego, to cząstkami tymi byłyby neutrino. Żadne inna cząstka nie przedostałaby się przez cały przekrój naszej planety. Jednak, jak mówi Louis, neutrino zdolne do przelecenia przez przekrój Ziemi mają tak małą energię, że nie powinny zostać wykryte przez ANITA i IceCube. Te o większych energiach, które mogłyby zostać zarejestrowane, zostałyby wcześniej przechwycone przez Ziemię. Zdaniem Louisa artykuł z Penn State wskazuje, że to, co wywołało zarejestrowane sygnały jest zgodne z teorią o supersymetrii.

Zdaniem autorów artykułu, najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem pojawienia się zarejestrowanych sygnałów jest istnienie sleptonów stau. Wedle teorii o supersymetrii są one supersymetrycznymi partnerami leptonów tau Modelu Standardowego.
Louis dodaje, że na obecnym etapie badań tak dokładne wskazanie na konkretne cząstki jest nieco naciągane. Autorzy z Penn State dokonali solidnych obliczeń wskazujących, że najprawdopodobniej żadna znana cząstka nie mogła przebyć Ziemi w taki sposób, jak te zarejestrowane. Jednak wciąż nie ma całkowitej pewności. Na pewno zaś mamy za mało danych, by wskazywać na konkretną cząstkę.

Fox zgadza się z tym, co mówi Louis. Jako obserwator nie mam możliwości definitywnego stwierdzenia,  że to stau. Analizowałem dane, próbując dowiedzieć się czegoś nowego o wszechświecie i trafiłem na dziwaczne zjawisko. Potem wraz z kolegami przejrzeliśmy literaturę fachową, by sprawdzić, czy ktoś już tego nie wyjaśnił. Znaleźliśmy artykuły, w tym jeden sprzed 14 lat, których autorzy przewidywali coś podobnego, dodaje.

Okazuje się, że niektórzy fizycy teoretycy przewidywali, iż sleptony stau mogą dawać takie właśnie sygnały w detektorach neutrin. Jako, że prace te były pisane na długo zanim ANITA zarejestrowała sygnały, nie można wykluczyć, iż fizycy ci byli na dobrym tropie.

Fox nie wyklucza, że jeśli naukowcy pracujący przy IceCube sięgną głębiej do swoich archiwów, to znajdą tam kolejne sygnały, których wcześniej nie zauważono. Louis i Bustamante uważają, że NASA powinna przeprowadzić więcej badań za pomocą ANITA i spróbować zarejestrować kolejne sygnały tego typu. Musimy być pewni, że zjawiska te nie są związane z jakimiś nieznanymi nam czynnikami, na przykład z nierozpoznanymi właściwościami lodu Antarktyki. Potrzebujemy kolejnych instrumentów, które wykryłyby podobne sygnały, mówi Bustamante.

Jeśli dokonane dotychczas obserwacje się potwierdzą, może okazać się, że ANITA może mieć większy wkład w naukę niż Wielki Zderzacz Hadronów (LHC). Każdy przypadek zaobserwowania cząstek nienależących do Modelu Standardowego będzie przełomem, gdyż pokaże nam, gdzie mamy poszukiwać fizyki spoza Modelu Standardowego. W LHC bardzo trudno byłoby uzyskać i wykryć cząstki supersymetryczne, stwierdza Ipek. Naukowcy dodają, że dzięki danym z ANITA można będzie ewentualnie tak dostroić LHC by Zderzacz zaczął badań supersymetryczne cząstki.


« powrót do artykułu

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
16 hours ago, KopalniaWiedzy.pl said:

szansa, iż zaobserwowane zjawisko jest zgodne z Modelem Standardowym wynosi 1/3.500.000

Czyli, jeśli zanotowanoby 7 milionów takich zdarzeń idących od strony nieba i dwa od strony Ziemi, to wszystko byłoby OK? Wiadomo jak to faktycznie wygląda w pomiarach?

Edytowane przez Przemek Kobel

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
4 godziny temu, ex nihilo napisał:

I na tym właśnie cała zabawa polega - ANITA zarejestrował wylatujące z Ziemi coś, czego by nie miał prawa zarejestrować, gdyby tym czymś były neutrina.

Ciekawe czy zarejestrowali ten sam sygnał co IceCube, jakoś niejasno jest to opisane. Obserwacji trochę mało żeby wykluczyć błąd. Do tego obserwacja pośrednia impulsu elektromagnetycznego wiązki cząstek po zderzeniu, może takie impulsy nie mają tylko jednej przyczyny? Ale ja tam nic nie wiem, pewnie charakterystyka tych impulsów jest dokładnie obliczona i bardzo egzotyczna w porównaniu z szumami które generuje skorupa ziemska i wszystko co na niej się znajduje.

 

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

No tak :)
Ale :D

pamiętam doniesienia o neutrinach szybszych od światła :)

O tym odkryciu już od miesięcy gdzieś tam się mówi ale nikt na razie głowy nie da że to jest niezgodne z Modelem Standardowym.
(za neutrina szybsze od światła głowy poleciały).

Detekcja jakiś cząstek od strony Ziemi nie przekonuje mnie specjalnie ponieważ jest wiele procesów w czasie których emisja może powstać - oczywiście są charakterystyki wiele przypadków wykluczające ale czy wszystkie.
A co przede wszystkim to dobrze byłoby te cząstki zaobserwować nie tylko nad Antarktyką.

Bez powtarzalności, bez potwierdzenia - to nie jest element układanki tylko poszlaka gdzie mamy szukać.

Cytat

Zdaniem autorów artykułu, najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem pojawienia się zarejestrowanych sygnałów jest istnienie sleptonów stau

No to już nawet wiemy gdzie szukać i czego.

Tylko nie wiemy czy to istnieje. Ja nadal obstawiam że to raczej pomyłka.

A obstawiam tak tylko na podstawie jednej rzeczy: Model Standardowy daje nam fenomenalną dokładność wyliczania niektórych parametrów do kilkunastu miejsc po przecinku.

Gdyby był w nim jakiś brak to wydaje mi się że odcisnąłby się na wielu parametrach w mocno zauważalny sposób.

Co nie znaczy że Model Standardowy to wszystko.

Edytowane przez thikim

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
      Naukowcy analizujący zdjęcia satelitarne z Antarktyki zauważyli, że pod koniec 2022 roku doszło do katastrofalnego wydarzenia, w wyniku którego mogło zginąć nawet 10 000 młodych pingwinów cesarskich. Lód pod koloniami pingwinów rozpadł się, zanim młode miały szansę rozwinąć wodoodporne pióra, potrzebne im do przetrwania w wodzie. Zwierzęta utonęły lub zamarzły. Tragedia miała miejsce na zachodzie Antarktyki, u wybrzeży Morza Bellingshausena.
      Specjaliści twierdzą, że zagłada piskląt to zapowiedź wydarzeń, jakie będą miały miejsce w przyszłości. Jak mówi doktor Peter Fretwell z British Antarctic Survey, do końca wieku globalne ocieplenie zniszczy ponad 90% kolonii pingwinów cesarskich. Gatunek ten potrzebuje lodu morskiego. To stabilna platforma, na której wychowują młode. Jeśli jednak lód nie ma takiego zasięgu, jak powinien, albo rozpada się szybciej, to oznacza kłopoty dla tych ptaków, powiedział uczony w rozmowie z BBC News.
      Doktor Fretwell i jego zespół śledzili za pomocą satelitów pięć kolonii z okolic morza Bellingshausena. Dorosłe pingwiny cesarskie przybywają około marca na lód. Tam łączą się w pary i wychowują młode do czasu, aż są one zdolne do samodzielnego życia. Zwykle ma to miejsce na przełomie grudnia i stycznia. Jednak w ubiegłym roku lód rozpadł się w listopadzie, nie dając młodym pingwinom szans na dorośnięcie. W wyniku tego cztery z pięciu kolonii straciło wszystkie młode. Przetrwały tylko te z najmniejszej kolonii położonej najbardziej na północy.
      Od 2016 roku notowane są rekordowo niskie zasięgi lodu morskiego w Antarktyce. Najgorsza sytuacja panuje właśnie na Morzu Bellingshausena, gdzie w sezonie 2021/2022 i 2022/2023 niemal w ogóle nie było lodu. Przyczyną były wyjątkowo ciepłe wody morskie oraz układ wiatrów, które pchały lód w kierunku wybrzeża, uniemożliwiając zwiększanie jego zasięgu.
      Co gorsza, obecnie lód bardzo powoli się tam formuje, a to oznacza, że kolonie, które straciły młode, najprawdopodobniej nie będą się rozmnażały również w kolejnym sezonie. Maksymalny zasięg lodu morskiego w Antarktyce notuje się we wrześniu. Już teraz widać, że będzie on znacznie poniżej średniej. Pingwiny cesarskie mają coraz większe kłopoty. W latach 2018–2022 co trzecia z ponad 60 znanych kolonii została w jakiś sposób dotknięta zmniejszającym się zasięgiem lodu morskiego.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      W Antarktyce występuje ukwiał Edwardsiella andrillae, który bardzo, ale to bardzo lubi lód. Do tego stopnia, że cały się w nim zakotwicza, a w wodzie znajduje się tylko wieniec czułków. To jedyne zwierzę morskie, które się tak zachowuje, w dodatku nikt nie wie, jak udaje mu się przeżyć.
      Zespół Franka Racka z University of Nebraska-Lincoln dokonał tego niespodziewanego odkrycia podczas geologicznych i środowiskowych badań terenowych, realizowanych w latach 2010-2011 w ramach Coulman High Project. Przez lód przewiercano się, by obejrzeć spodnią część Lodowca Szelfowego Rossa. Wykorzystano do tego pojazd podwodny SCINI (Submersible Capable of under-Ice Navigation and Imaging). To wtedy naukowcy natknęli się na dużą liczbę E. andrillae.
      E. andrillae to jedyny przedstawiciel rodzaju Edwardsiidae w Antarktyce. Od pozostałych zaliczanych do niego gatunków różni się liczbą czułków oraz rozmiarami i rozmieszczeniem parzydełek.
      Analizą próbek zajęła się Marymegan Daly z Uniwersytetu Stanowego Ohio. Sekcja ciała zwierzęcia niewiele dała, bo wyglądało ono tak samo jak inne ukwiały. Nigdy nie przypuszczałabym, że zakotwicza się w lodzie, bo w jego anatomii [i histologii] nie ma niczego szczególnego.
      Ponieważ E. andrillae nie przepchnąłby się przez twardy lód (czułki również nie na wiele by się zdały), Daly sądzi, że zwierzę musi wydzielać jakiś rozpuszczający go związek chemiczny. Tajemnicą jest także to, dzięki czemu ukwiał nie zamarza i jak właściwie się rozmnaża.
      Odpowiedzi na te pytania można by udzielić, badając DNA, jednak nie spodziewając się natknąć na zwierzęta, Amerykanie mieli ze sobą tylko środek konserwujący, który pozwalał utrwalić anatomię, ale przy okazji niszczył materiał genetyczny.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Głównym powodem wybudowania Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC) były poszukiwania bozonu Higgsa. Urządzenie wywiązało się z tego zadania w 2012 roku i od tej pory poszerza naszą wiedzę o świecie. Teraz naukowcy z eksperymentów CMS i ATLAS w CERN poinformowali o znalezieniu pierwszych dowodów na rzadki rozpad bozonu Higgsa do bozonu Z i fotonu. Jeśli ich spostrzeżenia się potwierdzą, może być to pośrednim dowodem na istnienia cząstek spoza Modelu Standardowego.
      Model Standardowy przewiduje, że jeśli bozon Higgsa ma masę ok. 125 gigaelektronowoltów – a z ostatnich badań wiemy, że wynosi ona 125,35 GeV – to w około 0,15% przypadków powinien się on rozpadać na bozon Z – elektrycznie obojętny nośnik oddziaływań słabych – oraz foton, nośnik oddziaływań elektromagnetycznych. Niektóre teorie uzupełniające Model Standardowy przewidują inną częstotliwość dla takiego rozpadu. Zatem sprawdzenie, które z nich są prawdziwe, daje nam ważny wgląd zarówno w samą fizykę spoza Modelu Standardowego, jak i na bozon Higgsa. A mowa jest o fizyce poza Modelem Standardowym, gdyż modele przewidują, że bozon Higgsa nie rozpada się bezpośrednio do bozonu Z i fotonu, ale proces ten przebiega za pośrednictwem pojawiających się i znikających cząstek wirtualnych, które trudno jest wykryć.
      Uczeni z ATLAS i CMS przejrzeli dane z 2. kampanii badawczej LHC z lat 2015–2018 i zdobyli pierwsze dowody na rozpad bozonu Higgsa do bozonu Z i fotonu. Istotność statystyczna odkrycia wynosi sigma 3,4, jest więc mniejsza od sigma 5, kiedy to można mówić o odkryciu. Dlatego też na na razie do uzyskanych wyników należy podchodzić z ostrożnością, wymagają one bowiem weryfikacji.
      Każda cząstka ma specjalny związek z bozonem Higgsa, zatem poszukiwanie rzadkich dróg rozpadu bozonu Higgsa jest priorytetem. Dzięki drobiazgowemu połączeniu i analizie danych z eksperymentów ATLAS i CMS wykonaliśmy krok w kierunku rozwiązania kolejnej zagadki związanej z bozonem Higgsa, mówi Pamela Ferrari z eksperymentu ATLAS. A Florencia Canelli z CMS dodaje, że podczas trwającej właśnie 3. kampanii badawczej LHC oraz High-Luminosity LHC naukowcy będą w stanie doprecyzować obecnie posiadane dane oraz zarejestrować jeszcze rzadsze rodzaje rozpadów Higgsa.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Inwazyjna bezskrzydła muchówka Eretmoptera murphyi, która skolonizowała antarktyczną wyspę Signy na Orkadach Południowych, wywołuje znaczące zmiany składu gruntu na wyspie, donoszą naukowcy z British Antarctic Survey i University of Birmingham. Zmiany, które mogą przygotować grunt pod migrację i przetrwanie na wyspie innych inwazyjnych gatunków.
      Muchówka żywi się martwą materią organiczną, gwałtownie przyspieszając jej rozkład. Z badań wynika, że na tych obszarach, gdzie E. murphyi występuje, poziom azotanów jest 3-5-krotnie wyższy niż tam, gdzie występują wyłącznie rodzime bezkręgowce.
      Gleba w Antarktyce jest bardzo uboga w składniki odżywcze, gdyż procesy rozkładu zachodzą tam bardzo powoli. Te składniki są w glebie, ale dopiero inwazyjna Eretmoptera murphyi je uwolniła. Ten gatunek działa tutaj jak inżynier gleby, podobnie do dżdżownic w klimacie umiarkowanym, mówi doktor Jesamine Barlett, główna autorka badań.
      Eretmoptera murphyi to gatunek rodzimy dla Georgii Południowej. Został on wprowadzony na Signy przypadkiem podczas eksperymentu botanicznego w latach 60. XX wieku. O tym, że gatunek zadomowił się na wyspie naukowcy dowiedzieli się 20 lat później. Wcześniej jedynymi żyznymi miejscami na Signy były te, w których na brzeg wychodziły gatunki wodno-lądowe, jak pingwiny czy mirungi. Teraz okazuje się, że poziom azotanów w miejscach skolonizowanych przez inwazyjne muchówki jest taki sam, jak tam, gdzie przebywają kolonie mirung. Populacja larw muchówek przekracza w niektórych miejscach 20 000 osobników na metr kwadratowy.
      Inwazyjny owad jest rozprzestrzeniany na butach turystów i naukowców. Stopniowo kolonizuje coraz większe obszary wyspy. Co więcej, przez jakiś czas może przetrwać w wodzie, co budzi obawy, że skolonizuje inne wyspy.
      Szczególną cechą Antarktyki jest fakt, że dotarło tu bardzo mało gatunków inwazyjnych. Priorytetem jest ochrona i zachowanie oryginalnego ekosystemu tego obszaru. Jednak to badanie pokazuje, że największe ze zwierząt mogą mieć gigantyczny wpływ na środowisko, mówi profesor ekologii Peter Convey z BAS. Antarktyka broniła się dotychczas przed inwazyjnymi gatunkami dzięki niskim temperaturom, niskiej wilgotności i ubóstwem składników odżywczych. Teraz, w obliczu ocieplającego się klimatu oraz inwazyjnej muchówki, która uwalnia do gleby składniki odżywcze, Antarktyka może być narażona na inwazje kolejnych obcych gatunków.
      Więcej na temat kolonizowania Signy przez Eretmoptera murphyi można przeczytać na łamach Soil Biology and Biochemistry.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Antarktyka to jedno z najlepszych na świecie miejsc do poszukiwań meteorytów. Jej suchy, pustynny klimat, powoduje, że fragmenty skał, które przed tysiącami lat spadły na Ziemię, w niewielkim stopniu ulegają wietrzeniu. Nie mówiąc już o tym, że ciemne meteoryty są dobrze widoczne na śnieżnobiałym tle. Nawet meteoryty, które zatonęły w lodzie, zostają z czasem wypchnięte w pobliżu powierzchni.
      Grupa naukowców, pracujących pod kierunkiem Marii Valdes z Field Museum i University of Chicago znalazła właśnie 5 meteorytów, w tym jeden z największych w Antarktyce – okaz o wadze 7,6 kilograma. Valdes mówi, że wśród około 45 000 meteorytów znalezionych na Antarktyce jedynie około 100 było podobnych rozmiarów lub większych. Rozmiar niekoniecznie ma znaczenie w przypadku meteorytów, czasem małe mikrometeoryty mogą mieć olbrzymią naukową wartość. Ale, oczywiście, znalezienie dużego meteorytu to rzadkość i ekscytujące wydarzenie, stwierdza uczona.
      W ubiegłym roku grupa naukowa prowadzona przez glacjolog Veronikę Tellenaar stworzyła mapę najbardziej obiecujących miejsc poszukiwań meteorytów w Antarktyce. Uczeni wzięli pod uwagę dane satelitarne, informacje o wcześniejszych znaleziskach, dane o temperaturze powierzchni i prędkości ruchu lodu. Na tej podstawie algorytm ocenił szanse na występowanie meteorytów w konkretnych lokalizacjach. Zespół Valdes jest pierwszym, który wybrał się na poszukiwania wykorzystując tę mapę. Uczeni wybrali pięć potencjalnych miejsc. Po 10 dnia poszukiwań, w jednym z nich znaleźli 5 meteorytów.
      Znaleziska trafią do Królewskiego Belgijskiego Instytutu Nauk Naturalnych, gdzie będą badane. Natomiast Valdes i każdy z naukowców biorących udział w wyprawie otrzymał próbki lodu z miejsc znalezienia meteorytów. W swoich rodzimych instytucjach będą poszukiwali w nich mikrometeorytów.
      Specjaliści szacują, że na Antarktyce znajduje się jeszcze 300 000 meteorytów.

      « powrót do artykułu
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...