Sign in to follow this
Followers
0
IFJ PAN: mikrokwazar pomaga odkryć tajemnice swoich wielkich odpowiedników
-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Czy w kosmosie także możemy znaleźć czterolistne koniczynki? Odkrył je międzynarodowy zespół naukowców. Współautorem badań jest Jean Surdej, profesor wizytujący w Instytucie Obserwatorium Astronomicznym UAM w Poznaniu. Te czterolistne koniczynki, to kwazary – niezwykle jasne jądra odległych galaktyk, które napędzane są przez znajdujące się w nich supermasywne czarne dziury. Zespół odkrył ich aż tuzin, a ich promienie świetlne zostały zniekształcone przez naturalnie występujące kosmiczne „soczewki” i rozdzielone na cztery podobnie wyglądające obrazy.
Przez ostatnie cztery dekady astronomowie zaobserwowali około 50 takich „kosmicznych koniczynek”. Najnowsze badania, trwające zaledwie półtora roku, zwiększyły tą liczbę o około 25 procent, pokazując jak potężnym narzędziem jest uczenie maszynowe, wspomagające astronomów w poszukiwaniach tych kosmicznych osobliwości.
Quady (lub kosmiczne czterolistne koniczynki) to kopalnie złota z punktu widzenia rozmaitych zagadnień. Mogą pomóc w wyznaczeniu prędkości rozszerzania się Wszechświata i rozwiązaniu innych tajemnic, związanych np. z ciemną materią czy 'centralnym napędem' kwazarów – mówi Daniel Stern, kierownik zespołu badawczego z Jet Propulsion Laboratory, zarządzanego przez Caltech dla NASA. Nie są to zwykłe igły w stogu siana, ale raczej szwajcarskie scyzoryki ze względu na ogrom ich zastosowań.
Oczekujące na publikację w The Astrophysical Journal odkrycia umożliwiły narzędzia oparte o system uczący się oraz dane z kilku naziemnych i kosmicznych teleskopów, takich jak misja Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej, należący do NASA Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), Obserwatorium Kecka na hawajskim szczycie Mauna Kea, Obserwatorium Palomar należące do Caltech, New Technology Telescope w Chile Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) czy teleskop Gemini South w Chile.
Kosmologiczny dylemat
W ostatnich latach pojawiła się rozbieżność związana z dokładną wartością tempa rozszerzania się Wszechświata, zwaną również stałą Hubble'a. Wartość tą można wyznaczyć dwiema metodami: jedna z nich jest zależna od pomiarów odległości i prędkości obiektów w naszym lokalnym wszechświecie, a druga ekstrapoluje prędkość w oparciu o modele bazujące na szczątkowym promieniowaniu z czasów krótko po narodzinach Wszechświata, zwanym mikrofalowym promieniowaniem tła. Problem polega na tym, że liczby uzyskane tymi metodami nie pasują do siebie.
Może to wynikać z systematycznych błędów pomiarowych, ale wydaje się to coraz mniej prawdopodobne – mówi Stern. Bardziej kusząca wydaje się możliwość, że ta różnica oznacza, iż nasz model wszechświata jest błędny i mamy jeszcze coś nowego do odkrycia w dziedzinie fizyki.
Nowe „kosmiczne koniczynki”, którym zespół nadał przydomki takie jak „Wolf's Paw” (Łapa Wilka), „Dragon's Kite” (Smoczy Latawiec), „Gemini's Crossbow” (Kusza bliźniąt) czy „Microscope Lens” (Soczewka mikroskopu) pomogą w przyszłych oszacowaniach stałej Hubble'a-Lemaître i mogą wyjaśnić skąd bierze się rozbieżność między wcześniejszymi pomiarami.
Kwazary te znajdują się pomiędzy lokalnymi i odległymi obiektami, których obserwacje wykorzystano do wcześniejszych obliczeń, dzięki czemu umożliwiają astronomom zbadanie pośrednich odległości we Wszechświecie. Wyznaczenie stałej Hubble'a-Lemaître w oparciu o kwazary może wskazać, który z wcześniejszych pomiarów jest poprawny, albo – co byłoby jeszcze bardziej interesujące – może wykazać, że wartość tej stałej znajduje się gdzieś pomiędzy wartościami wyznaczonymi lokalnie i dla odległych obiektów, co wskazywałoby na nieznane dotąd zjawisko w fizyce.
Iluzje grawitacyjne
Powielenie obrazów kwazarów i innych obiektów kosmicznych ma miejsce gdy grawitacja bliższego obiektu, np. galaktyki, zakrzywia tor lotu światła i powiększa obraz obiektu znajdującego się w tle. To zjawisko, zwane soczewkowaniem grawitacyjnym, obserwowano już wielokrotnie. Zdarza się, że kwazary soczewkowane są w postaci dwóch podobnych obrazów. Znacznie rzadziej w postaci czterech.
Quady są lepsze niż podwójne kwazary z punktu widzenia badań kosmologicznych, takich jak pomiary odległości do obiektów, ponieważ mogą być doskonale wymodelowane – mówi współautor George Djorgovski, profesor astronomii z Caltech. Są stosunkowo czystymi laboratoriami dla tych kosmologicznych pomiarów.
W ramach nowych badań naukowcy użyli danych z WISE o stosunkowo niewielkiej rozdzielczości, aby wyszukać prawdopodobne kwazary, a następnie dane wysokiej rozdzielczości z misji Gaia, aby sprawdzić, które obrazy z WISE mogą potencjalnie zawierać kwazary w postaci poczwórnych obrazów. Następnie naukowcy wykorzystali uczący się system, aby wybrał najbardziej prawdopodobnych kandydatów na soczewkowane w postaci wielokrotnych obrazów kwazary, odrzucając zwykłe gwiazdy znajdujące się na niebie bardzo blisko siebie w podobnej konfiguracji. Dalsze obserwacje na teleskopach Kecka, w Obserwatorium Palomar, na New Technology Telescope oraz Gemini South potwierdziły, które z tych obiektów rzeczywiście są poczwórnymi obrazami kwazarów znajdujących się w odległości miliardów lat świetlnych od nas.
Współpraca ludzi i maszyn
Pierwsza "kosmiczna koniczynka" odkryta z pomocą systemu uczącego się, nazwana „Centaur's Victory” (Zwycięstwo Centaura), została potwierdzona podczas nocnych obserwacji zespołu w Caltech, we współpracy z uczonymi z Belgii, Francji i Niemiec, z wykorzystaniem dedykowanego komputera zlokalizowanego w Brazylii, wspomina współautor pracy Alberto Krone-Martins z UC Irvine. Zespół obserwował swoje obiekty zdalnie, wykorzystując teleskop w Obserwatorium Kecka.
Uczenie maszynowe było kluczowe w naszych badaniach, ale nie zastąpi decyzji podejmowanych przez człowieka – wyjaśnia Krone-Martins. Stale uczymy i poprawiamy modele w nieskończonej pętli, więc ludzie i ich doświadczenie są nieodzowną częścią tej pętli uczenia się. Jeśli mówimy o 'AI' w kontekście tego typu systemów uczących się, oznacza to „poszerzoną inteligencję”, nie sztuczną inteligencję.
Alberto nie tylko opracował sprytne algorytmy uczenia maszynowego dla tego projektu, ale również zasugerował, aby użyć danych z misji Gaia, czego nie robiono wcześniej w tego typu projektach – mówi Djorgowski. To nie jest tylko historia poszukiwań interesujących soczewek grawitacyjnych ale również tego, jak połączenie big data i uczenia maszynowego może prowadzić do nowych odkryć.
Współautorem badań jest Jean Surdej, profesor wizytujący w Instytucie Obserwatorium Astronomicznym UAM w Poznaniu. Prof. Surdej aktualnie uczy studentów, doktorantów i młodych astronomów zagadnień związanych z soczewkowaniem grawitacyjnym. Soczewkowanie grawitacyjne polega na zakrzywianiu biegu promieni świetlnych odległego obiektu, np. kwazara, przez masywna galaktykę znajdującą się bliżej, co powoduje powstawanie "kosmicznych miraży". Jego zainteresowanie badaniami w tym kierunku trwa od 1983 roku, kiedy zaproponował, że niezwykła jasność najjaśniejszych kwazarów we Wszechświecie może być wynikiem wzmocnienia przez soczewkowanie grawitacyjne. Jego zespół odkrył i badał wiele przypadków takich kosmicznych miraży mających postać podwójnych obrazów tego samego kwazara. Kwazary o poczwórnych soczewkowanych obrazach są znacznie rzadsze. Odnalezienie ich można porównać do znalezienia czterolistnej koniczynki na zielonej łące. Można je więc nazwać „kosmicznymi koniczynkami”.
W 2002 roku Jean Surdej zaproponował, aby wykorzystać przegląd nieba wykonywany w ramach satelitarnej misji Gaia, realizowanej przez Europejską Agencję Kosmiczną, do wyszukiwania takich kosmicznych konicznek. Międzynarodowy zespół, do którego należy, ogłosił właśnie w czasopiśmie The Astrophysical Journal odkrycie tuzina tego typu kosmicznych miraży, dokonane z pomocą algorytmów sztucznej inteligencji zastosowanych do przeglądu danych z misji Gaia. Dalsze badania astrofizyczne tych nowo odkrytych kosmicznych koniczynek powinny umożliwić niezależne wyznaczenie wieku Wszechświata, prędkości jego ekspansji (stałej Hubble'a-Lemaître) i jego przyszłości.
« powrót do artykułu -
Zawalił się olbrzmi radioteleskop w Arecibo. Koniec jednego z najważniejszych instrumentów naukowychBy KopalniaWiedzy.pl
Spełniły się najgorsze obawy inżynierów – teleskop w Arecibo się zawalił. Do katastrofy doszło, gdy ważąca 900 ton platforma odbiornika radioteleskopu spadła na znajdującą się 120 metrów niżej czaszę. Na szczęście – jak wcześniej informowaliśmy – już wcześniej specjaliści doszli do wniosku, że cała struktura jest niestabilna i teleskop przeznaczono do likwidacji, zatem w katastrofie nikt nie ucierpiał.
Arecibo to jedno z najważniejszych urządzeń w historii radioastronomii. Teleskop przez ponad pół wieku służył światowej nauce, dostarczając niezwykle ważnych danych. Przez dziesięciolecia był też największym tego typu urządzeniem. Większy – FAST – wybudowali dopiero Chińczycy, jednak jego możliwości badawcze, ze względu na lokalizację oraz pracę wyłącznie w trybie pasywnym w wielu dziedzinach nie dorównują Arecibo. A raczej nie dorównywały, gdyż dzisiaj nastąpił ostateczny koniec legendarnego obserwatorium.
Koniec, którego można się było spodziewać, ale nikt nie przypuszczał, że nastąpi tak szybko. Już kilkanaście lat temu informowaliśmy, że Narodowa Fundacja Nauki USA od lat umieszczała utrzymanie radioteleskopu na dole listy swoich priorytetów i oczywistym było, że w bliższej niż dalszej przyszłości przestanie go finansować, przeznaczając zaoszczędzone pieniądze na nowocześniejsze, bardziej obiecujące projekty. Jednak jeszcze pół roku temu mogliśmy przypuszczać, że Arecibo będzie działał jeszcze przez kilka lat.
Początkiem końca było zerwanie się w sierpniu jednej z lin pomocniczych podtrzymujących platformę odbiornika. Spadająca lina wybiła kilkudziesięciometrową dziurę w czaszy teleskopu. Już wówczas wykonana inspekcja kazała zadać sobie pytanie o stabilność całej struktury. Postanowiono jednak naprawić radioteleskop. I gdy czekano na dostawę nowych lin na początku listopada doszło do zerwania się kolejnej liny nośnej. To zaskoczyło specjalistów, którzy oceniali, że pozostałe liny powinny bez problemu wytrzymać obciążenia. Eksperci doszli więc do wniosku, że najwyraźniej cała struktura jest bardziej osłabiona, niż się wydaje. Kolejne ekspertyzy inżynieryjne wykazały, że teleskopu nie uda się naprawić nie narażając przy tym robotników na utratę życia. Dlatego też podjęto decyzję o jego wyburzeniu. Szczegółowo o tym informowaliśmy.
Dzisiaj w nocy upadek platformy z odbiornikiem ostatecznie zakończył historię radioteleskopu w Arecibo.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Fizycy z Niemiec i Ameryki Północnej poinformowali o planach wybudowania u wybrzeży Kanady największego na świecie obserwatorium neutrin. The Pacific Ocean Neutrino Experiment (P-ONE) ma rejestrować najbardziej energetyczne neutrina pochodzące z ekstremalnych zjawisk w Drodze Mlecznej.
Obserwatoria neutrin rejestrują promieniowanie Czerenkowa, które pojawia się, gdy neutrino przechodzące przez Ziemię trafi w jądro atomu, co powoduje powstanie szybko poruszających się cząstek. Obecnie największym tego typu urządzeniem jest opisywane przez nas IceCube, które korzysta z licznych fotodetektorów zawieszonych na linach, które są opuszczone głęboko w lód na Biegunie Południowym. Całość zajmuje 1 km3. W 2013 roku to właśnie IceCube zarejestrował pierwsze neutrino pochodzące spoza naszej galaktyki. Niedawno informowaliśmy o wykryciu tajemniczych sygnałów, które mogą doprowadzić do rewolucji w Modelu Standardowym.
Jak mówi Elisa Resconi w Uniwersytetu w Monachium, która stoi na czele P-ONE, wyniki uzyskane dotychczas przez IceCube dowodzą, że potrzebne są dodatkowe obserwatoria neutrin oraz rozbudowa samego IceCube. Stoimy w przededniu istnienia astronomii opartej o neutrino. Jeśli jednak będzie się ona opierała o jedno obserwatorium, to jej rozwój potrwa bardzo długo, być może całe dekady.
P-ONE ma składać się z 7 grup po 10 lin z czujnikami. Całość ma mieć objętość 3 km3. Dzięki temu, że będzie większe, obserwatorium będzie w stanie wyłapać rzadsze neutrina o większej energii. Będzie najbardziej czułe w zakresie dziesiątku teraelektronowoltów, podczas gdy IceCube jest w stanie zarejestrować neutrina o energiach rzędu pojedynczych TeV. P-ONE będzie obserwowało też inną część nieboskłonu, wyłapując głównie neutrina z południowej hemisfery. Częściowo jednak zakres prac obu obserwatoriów będzie się nakładał, zatem możliwa będzie niezależna weryfikacja obserwacji.
Nowe obserwatorium zostanie umieszczone na głębokości około 2,6 km, w Cascadia Basin około 200 kilometrów od wybrzeży Kolumbii Brytyjskiej. Jego budowniczowie chcą wykorzystać już istniejącą infrastrukturę. Znajduje się tam bowiem 800-kilometrowe okablowanie używane przez Ocean Networks Canada, które zasila i przesyła dane ze znajdujących się na dnie oceanu urządzeń badawczych.
Pierwsze eksperymenty w tym miejscu rozpoczęto w 2018 roku, kiedy to opuszczono dwie liny z czujnikami i stwierdzono, że wybrane miejsce ma odpowiednie właściwości optyczne do wykrywania neutrin. Obecnie P-ONE planuje opuszczenie dodatkowej stalowej liny zawierającej spektrometry, lidary i wykrywacze mionów. Pod koniec 2023 roku ma zostać zainstalowana pierwsza część obserwatorium, pierścień z 7 linami o długości kilometra każda. Jeśli to się uda, naukowcy zwrócą się z wnioskiem o grant w wysokości 50–100 milionów USD na dokończenie budowy obserwatorium. Koszty osobowe pochłoną kolejne 100 milionów USD.
Resconi ma nadzieję, że prace nad budową P-ONE zakończą się przed rokiem 2030, jednak przyznaje, że jest to plan bardzo ambitny. Główną niewiadomą jest działanie czujników w warunkach dużego ciśnienia, obecności soli i stworzeń morskich.
To nie pierwszy pomysł, by umieścić obserwatorium neutrin w morzu. Już w 2014 roku pracę miał rozpocząć umieszczony w Morzu Śródziemnym KM3NeT. Dotychczas udało się zainstalować jedynie 2 z 230 lin. Obecnie planuje się, że rozpocznie on pracę w 2026 roku. Z kolei u wybrzeży Francji powstaje jeszcze inny wykrywacz. Z planowanych 115 lin umieszczono dotychczas jedynie 6. Uruchomienie planowane jest na rok 2024.
Jak mówi Resconi, jedną z największych trudności w budowie obserwatoriów neutrin jest brak odpowiednio przeszkolonych fachowców. Fizycy wiele rzeczy robią samodzielnie. Na przykład zbudowane przez nich skrzynki, które służą do łączenia kabli na dnie morza, zawiodły. Uczona ma nadzieję, że dzięki doświadczeniu pracowników Ocean Networks Canada uda się uniknąć kolejnych błędów. Dzięki zespołowi 30–40 osób zajmujących się budową infrastruktury, fizycy mogą zająć się stroną naukową przedsięwzięcia.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Błysk promieniowania gamma utwardzi tworzywa sztuczne protez stawów. Dzięki temu przetrwają lata i nie powstaną wywołujące skutków ubocznych odłamki.
Do wykonania poszczególnych części endoprotez wykorzystuje się różne materiały: stal nierdzewną, stopy tytanu, ceramikę. By stymulować wzrost tkanki chrzęstnej, stosuje się m.in. powłokę z nylonu. Okazuje się jednak, że w trakcie użytkowania powstają odpryski, które drażnią tkanki, prowadząc do bolesnego stanu zapalnego.
W swoich najnowszych badaniach Maoquan Xue z Changzhou Institute of Light Industry Technology oceniał skutki dodania ceramicznych cząstek i włókien do dwóch materiałów do powlekania endoprotez: 1) polietylenu bardzo wysoko molekularnego o dużej gęstości (UHMWPE) i 2) polieteroeteroketonu (PEEK). Obecnie ani UHMWPE, ani PEEK nie sprawują się wystarczająco dobrze przy naprężeniach powstających w trakcie codziennego użytkowania. Długie łańcuchy polimerowe dobrze rozprowadzają przyłożone siły, co przekłada się na szybkie powstawanie szczelin.
Gdy jednak do materiału doda się cząstki ceramiczne i kompozyt podda się oddziaływaniu błysku promieniowania gamma, główne łańcuchy polimerowe ulegają rozerwaniu, bez wpływu na ogólną strukturę sztucznej chrząstki. Nie powstają mikroszczeliny, bo łańcuch nie rozciąga się nadmiernie pod wpływem działających sił. Xue uważa, że kompozyt może być bardziej biokompatybilny, co zmniejsza ryzyko odrzucenia przeszczepu. Wskazuje m.in. na większą receptywność w stosunku do osteocytów lub komórek macierzystych.
-
By KopalniaWiedzy.pl
Promieniowanie gamma jest dla człowieka niebezpieczne. Wysokie dawki powodują śmierć, a chroniczna ekspozycja wiąże się z nowotworami. Don Luckey, emerytowany profesor University of Missouri, wierzy jednak, że kontrolowane i krótkotrwałe naświetlanie małymi dawkami może znacząco poprawić stan zdrowia (International Journal of Low Radiation).
W przeszłości naukowiec ten był konsultantem dietetycznym NASA podczas misji Apollo i przez lata rozwijał teorię korzystnego oddziaływania na zdrowie za pomocą niskich dawek promieniowania. Profesor dowodzi, że podobnie jak w przypadku witamin czy metali śladowych, w organizmie człowieka może dochodzić do jego niedoboru.
Na poparcie swoich tez Luckey przytacza wyniki ponad 3 tys. różnych badań, podczas których wykazano, że napromieniowanie może dawać wymierne korzyści fizjologiczne. Wystawienie na oddziaływanie niskich dawek zwiększa aktywność białych krwinek i enzymów oraz produkcję przeciwciał, wspomaga leczenie ran i zmniejsza częstość infekcji.
Amerykanin ubolewa, że ludzie odwrócili się od opisywanej przez niego metody wspomagania swojego organizmu. Kiedyś naukowcy eksperymentowali z materiałami radioaktywnymi, a napromieniowanie uznano za panaceum na wszystko. Potem pojawiły się jednak antybiotyki, rozwinął się przemysł farmaceutyczny i wyszło na jaw, że wysokie dawki promieniowania mogą być śmiertelne.
W medycynie stosuje się promienie gamma w leczeniu nowotworów, ale nie wspomina się o ich wykorzystaniu w przypadku innych jednostek nozologicznych. Luckey ma nadzieję, że uda mu się to zmienić. Wg profesora, wyewoluowaliśmy w taki sposób, by radzić sobie ze stałą obecnością promieniowania jonizującego w środowisku. Były współpracownik NASA sugeruje, że sprawę niedoborów promieniowania można by rozwiązać poprzez medyczne wykorzystanie małych próbek częściowo ekranowanych odpadów radioaktywnych. Ubolewa on też nad tym, że ludzkość skupiła się na szkodliwości promieniowania i na minimalnych dopuszczalnych dawkach.
Profesor André Maïsseu, redaktor naczelny International Journal of Low Radiation, uznaje inicjatywę Luckeya za bardzo interesującą i podbudowaną naukowo.
-
-
Recently Browsing 0 members
No registered users viewing this page.