Sign in to follow this
Followers
0
Przyszłość walki z nowotworami: skrócenie czasu ekspozycji z minut do poniżej sekundy
By
KopalniaWiedzy.pl, in Medycyna
-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Amerykański Departament Energii dał zielone światło do rozpoczęcia budowy PIP-II. To projekt znaczącej rozbudowy kompleksu akceleratorowego znajdującego się w Fermilab. Po ukończeniu prac będzie to najpotężniejsze na świecie źródło wysokoenergetycznych neutrin. W przeszłości w Fermilab pracował legendarny Tevatron, urządzenie niezwykle zasłużone dla fizyki. Teraz laboratorium zyska kolejny wyjątkowy instrument badawczy.
PIP-II będzie pierwszym w USA akceleratorem cząstek, w budowę którego znaczący wkład wniosą partnerzy międzynarodowi z Polski, Francji, Indii, Włoch i Wielkiej Brytanii. Dzięki ich współpracy powstanie urządzenie zdolne do generowania wiązek protonów o mocy przekraczającej 1 megawat. To o 60% więcej niż obecne możliwości Fermilab. Dzięki supernowoczesnym rozwiązaniom akcelerator będzie w stanie dostarczyć wiązkę o odpowiednich właściwościach dla różnego rodzaju eksperymentów fizycznych.
Jednym z najważniejszych zadań PIP-II będzie dostarczanie neutrin dla Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE). Akceleratory z Fermilab były siłą napędową eksperymentów, które w ciągu ostatnich 50 lat doprowadziły do znaczących przełomów w fizyce. Oficjalne rozpoczęcie budowy PIP-II oznacza, że jesteśmy o krok bliżej do rozbudowy naszych instalacji i wspierania odkryć naukowych przez kolejnych 50 lat, mówi były dyrektor Fermilab, Nigel Lockyer.
W ramach projektu PIP-II na początku łańcucha akceleratorów znajdujących się w Fermilab powstanie unikatowa potężna elastyczna pierwsze sekcja, wykorzystująca najnowsze osiągnięcia z dziedziny nadprzewodnictwa, wysokoenergetycznych systemów radiowych, sztucznej inteligencji i maszynowego uczenia się. Całość ma pozwolić na szybkie automatyczne dopasowywanie parametrów wiązki do wymagań danego eksperymentu przy minimalnym udziale człowieka.
PIP-II zostanie ukończony w drugiej połowie obecnej dekady. Prace nad niektórymi jego elementami już zbliżają się ku końcowi. Tak jest na przykład z budynkiem zawierającym elementy kriogeniczne. Ta część PIP-II to główny wkład Departamentu Energii Atomowej Indii. A w PIP-II Injector Test Facility przeprowadzono udane testy dwóch modułów kriogenicznych. To pokazuje, że Fermilab stanie się światowym liderem w dziedzinie wykorzystania akceleratorów do badań nad neutrinami, a PIP-II będzie znaczącym wkładem w ten sukces, stwierdziła Harriet King z DOE.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Być może po raz pierwszy udało się odkryć planetę poza Drogą Mleczną, poinformowali naukowcy prowadzący obserwacje za pomocą Chandra X-ray Observatory. Jeśli rzeczywiście zauważyli oni planetę poza naszą galaktyką, oznacza to, że już teraz jesteśmy w stanie wykrywać planety znajdujące się znacznie dalej niż dotychczas. Nowa kandydatka na egzoplanetę został zauważony w galaktyce spiralnej Messier 51 (M51).
Dotychczas odkryto tysiące egzoplanet. Wszystkie one jednak znajdują się w Drodze Mlecznej i niemal wszystkie w odległości mniejszej niż 3000 lat świetlnych od Ziemi. Tymczasem egzoplaneta w M51 byłaby oddalona od nas o około 28 milionów lat świetlnych.
Próbujemy otworzyć całkiem nowy rozdział w poszukiwaniu egzoplanet. Szukamy ich w zakresie promieniowania rentgenowkiego, co umożliwia obserwowanie planet w innych galaktykach, wyjaśnia główna autorka badań, Rosanne Di Stefano z Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA).
Prawdopodobna planeta została zarejestrowana podobnie jak dotychczas odkryte egzoplanety. Obiekt zauważono metodą tranzytu. Gdy na tle gwiazdy przechodzi planeta, możemy zaobserwować spadek jasności gwiazdy, której światło jest częściowo przesłaniane przez jej towarzyszkę. W ten właśnie sposób odkryto tysiące egzoplanet, prowadząc obserwacje w świetle widzialnym.
Z kolei Di Stefano i jej zespół szukali takich samych zjawisk w układach podwójnych w zakresie promieniowania rentgenowskiego. Zwykle źródłami takiego promieniowania są albo gwiazda neutronowa, albo czarna dziura, wyciągające materię z towarzyszącej jej gwiazdy. Jako, że takie źródła są małe, planeta przechodząca na ich tle powinna zablokować większość lub całość promieniowania. Zatem tego typu tranzyty powinny być łatwe do zauważenia, gdyż źródło promieniowania może okresowo regularnie znikać. Powinniśmy móc je zaobserwować ze znacznie większej odległości niż tranzyty badane w paśmie światła widzialnego. W ich przypadku bowiem przechodząca planeta blokuje minimalną część światła swojej gwiazdy.
Zespół Di Stefano wykorzystał więc metodę obserwacji w paśmie rentgenowskim do znalezienia kandydatki na planetę, znajdującej się w układzie podwójnym M51-ULS-1 w galaktyce M51. Układ ten składa się z czarnej dziury lub gwiazdy neutronowej krążącej wokół gwiazdy o masie ok. 20-krotnie większej od masy Słońca. Naukowcy zauważyli, że źródło promieniowania rentgenowskiego zniknęło na około 3 godziny. Na podstawie zgromadzonych danych stwierdzili, że możemy mieć do czynienia z planetą o rozmiarach Saturna, która krąży wokół gwiazdy neutronowej lub czarnej dziury w odległości 2-krotnie większej niż odległość między Saturnem a Słońcem.
To niezwykle interesująca interpretacja, jednak potrzebujemy więcej informacji, by potwierdzić, że odkryto pierwszą planetę poza naszą galaktyką. Problem w tym, że jeśli to rzeczywiście planeta, która krąży w takiej odległości od gwiazdy lub czarnej dziury, to na kolejny tranzyt musimy poczekać około 70 lat. Niestety, aby potwierdzić, że to planety, będziemy musieli poczekać całe dekady na kolejny tranzyt. A jako, że nie wiemy, w jakim dokładnie czasie obiega ona źródło promieniowania, nie wiemy dokładnie, kiedy powinniśmy patrzeć, mówi współautorka badań Nia Imara z University of California w Santa Cruz.
Jeśli rzeczywiście mamy tutaj do czynienia z planetą, to o bardzo burzliwej historii. Musiała ona bowiem przetrwać eksplozję supernowej w wyniku której powstała gwiazda neutronowa lub czarna dziura. W pewnym momencie dojdzie też do eksplozji gwiazdy towarzyszącej źródłu promieniowania.
Di Stefano i jej zespół poszukiwali tranzytów w trzech galaktykach: M51 (Galaktyka Wir), Messier 101 (M101, Galaktyka Wiatraczek) oraz Messier 104 (M104, Galaktyka Sombrero). W Wirze przyjrzeli się 55 układom podwójnym, w Wiatraczku sprawdzili 64 układy, a w Sombrero – 119. Teraz planują przeszukanie archiwów teleskopów Chandra i XMM-Newton, w poszukiwaniu wcześniejszych tranzytów.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Międzynarodowy zespół astronomów korzystając z kosmicznego teleskopu eROSITA znajdującego się na pokładzie misji Spektr-RG odkrył powtarzające się co kilka/kilkanaście godzin wybuchy w zakresach promieniowania rentgenowskiego pochodzące z obszarów centralnych w dwóch galaktykach. Wcześniej nie wykazywały one jakiejkolwiek aktywności. Praca właśnie ukazała się w prestiżowym periodyku Nature. Głównym autorem pracy jest Riccardo Acordia - doktorant z Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE). Członkiem zespołu badawczego był również dr Mariusz Gromadzki.
W centrum prawie każdej galaktyki znajduje się supermasywna czarna dziura. W przypadku galaktyk podobnych do naszej Drogi Mlecznej, masy supermasywnych czarnych dziur zawierają się w przedziale od kilkuset tysięcy do kilku milionów mas Słońca. Dla porównania masa czarnej dziury w Drodze Mlecznej to pięć milionów mas Słońca. Supermasywne czarne dziury nie emitują żadnego światła, a o ich obecności astronomowie wnioskują na podstawie zachowania gwiazd i materii w ich najbliższym sąsiedztwie.
Są też galaktyki ze znacznie masywniejszymi czarnymi dziurami (ich masy mogą sięgać nawet setek milionów mas Słońca). Otoczone są one dyskami materii, która w ogromnych ilościach jest przez nie pochłaniana. Wewnętrzne obszary takich dysków są rozgrzane do ogromnej temperatury i emitują olbrzymie ilości promieniowania, często kilkakrotnie większego niż wszystkie gwiazdy w danej galaktyce. Obiekty takie nazywamy kwazarami i oznaczamy je skrótem AGN (ang. active galactic nuclei), czyli aktywne jądra galaktyk. Są to najjaśniejsze obiekty we Wszechświecie.
Podczas rutynowego skanowania nieba eROSITA znalazła nietypowe obiekty zlokalizowane w centrach dwóch galaktyk, które niemal w regularnych odstępach czasu, co kilka/kilkanaście godzin, wysyłały ostre impulsy w promieniowaniu rentgenowskim. Emitowana podczas nich energia jest porównywalna z całkowitą energią wypromieniowywaną przez ich macierzyste galaktyki. Było to odkrycie o tyle zaskakujące, że wcześniej podobne zjawisko zostało odkryte w przypadku dwóch kwazarów, a ich natura tłumaczona był procesami fizycznymi występującymi w wewnętrznych obszarach dysków akrecyjnych. Nowo odkryte zjawiska zostały potwierdzone przy użyciu dwóch innych rentgenowskich teleskopów XMM-Newton oraz NICER.
W tym przypadku galaktyki, z których dochodzą impulsy są spokojne i nie pokazywały wcześniej żadnej zmienności związanej z pochłanianiem materii przez supermasywne czarne dziury. Są to zupełnie normalne galaktyki podobne do naszej Drogi Mlecznej. Przyczyną tych zjawisk nie jest do końca zrozumiała. Z pewnością w tym przypadku można odrzucić wyjaśnienie wymagające obecności dysku akrecyjnego. Najbardziej prawdopodobną przyczyną tej pseudo-okresowej zmienności jest obecność w pobliżu supermasywnej czarnej dziury gwiazdy, której orbita jest znacząco wydłużona. W momencie gdy gwiazda znajduje się najbliżej czarnej dziury, część jej atmosfery jest odrywana przez ogromną grawitację, a następnie pochłaniana. Dalsze obserwacje oraz badania teoretyczne tych obiektów pozwolą potwierdzić bądź odrzucić proponowany scenariusz oraz zrozumieć mechanizmy aktywowania czarnych dziur w typowych galaktykach.
W opublikowanych badaniach brał udział doktor Mariusz Gromadzki z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego. Zajmował się on opracowaniem widm optycznych tych obiektów uzyskanych przy pomocy 10 metrowego teleskopu SALT zlokalizowanego w Republice Południowej Afryki. Widma te pozwoliły na wyznaczenie odległości do tych galaktyk oraz oszacowanie energii emitowanej podczas tych zjawisk.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
W połowie marca został opublikowany tzw. żółty raport nowego Zderzacza Elektron-Jon (EIC), który ma powstać w USA. Stworzyli go naukowcy z ponad 150 instytucji na świecie, w tym z NCBJ. Raport formułuje oczekiwania dotyczące badań prowadzonych w przyszłym urządzeniu i wskazuje sposoby stworzenia najlepszej służącej temu celowi konstrukcji.
To już kolejny niezwykle ważny krok w kierunku powstania EIC. Nieco ponad 2 lata temu informowaliśmy o zaakceptowaniu celów naukowych dla akceleratora, a w ubiegłym roku dowiedzieliśmy się, że wskazano lokalizację EIC.
Tak zwany żółty raport (ang. yellow report) jest podsumowaniem przeszło rocznej pracy nad przygotowaniem projektu Zderzacza Elektron-Jon (ang. electron-ion collider, EIC), który powstanie w amerykańskim Narodowym Laboratorium w Brookhaven. Fizycy z Zakładu Fizyki Teoretycznej NCBJ – prof. dr hab. Lech Szymanowski, dr hab. Jakub Wagner i dr Paweł Sznajder są współautorami tego opracowania. We współpracy z eksperymentalistami, badali oni na jego potrzeby możliwość pomiaru procesów czułych na tzw. uogólnione rozkłady partonów (ang. generalised parton distributions, GPDs). Uogólnione rozkłady partonów opisują strukturę materii w języku kwarków i gluonów, czyli na możliwie najbardziej elementarnym poziomie – wyjaśnia dr Paweł Sznajder. Wypracowane wnioski dotyczą m. in. optymalizacji projektu detektorów, czyli ich geometrii i podzespołów, tak aby w możliwie jak najlepszy sposób zrealizować postawione cele badawcze.
Jednym z obiecujących procesów, które naszym zdaniem warto badać w zderzeniach elektronów z jonami jest tzw. rozpraszanie do tyłu – uzupełnia profesor Lech Szymanowski. W procesie tym wirtualny foton wymieniany pomiędzy zderzanym elektronem, a jednym z kwarków nukleonu prowadzi do wytworzenia w stanie końcowym mezonu o pędzie przeciwnym do pędu fotonu, co uzasadnia nazwę takiego procesu jako produkcji mezonu do tylu (backward meson production). Od pewnego czasu przekonywaliśmy eksperymentatorów, że te procesy poddające się częściowo analizie perturbacyjnej mogą być cennym uzupełniającym źródłem informacji o strukturze partonowej nukleonów, którą typowo bada się w procesach z mezonem w stanie końcowym z pędem zbliżonym do pędu zderzającego się fotonu (forward meson production). Początkowo podejście kolegów do naszej propozycji było sceptyczne, gdyż proces produkcji mezonu do tyłu jest silnie tłumiony przez wyższą potęgę małej stałej sprzężenia oddziaływań silnych występujace w części amplitudy rozpraszania opisywanej teorią zaburzeń. Jednak nasze obliczenia pokazały, że należy także w tym przypadku oczekiwać obserwowalnych doświadczalnie sygnałów. W efekcie wskazanymi przez nas procesami zainteresowali się zarówno fizycy z działającego zderzacza w Jefferson LAB, jak i zostały one uwzględnione w programie badawczym EIC.
Praca nad raportem pozwoliła także na zainicjowanie szeregu aktywności związanych z rozwojem metod obliczeniowych – dodaje dr Sznajder. Pracujemy m. in. nad metodami Monte Carlo, będącymi ważną częścią symulacji pracy detektorów. Ponadto jesteśmy zaangażowani w rozwój platformy obliczeniowej PARTONS, z której korzystają teoretycy i doświadczalnicy badający rozkłady GPD.
Dążymy do stworzenia trójwymiarowego obrazu protonu – wyjaśnia szczegóły dr hab. Jakub Wagner. Wykonaliśmy obliczenia teoretyczne i skorzystaliśmy z platformy PARTONS, aby uzyskać przewidywania przekrojów czynnych, czyli prawdopodobieństw zajść interesujących nas procesów fizycznych. Wszystko to po to, by eksperymentatorzy wiedzieli gdzie i jakie detektory umieścić wokół miejsca zderzeń, aby uzyskać najwięcej interesujących informacji.
Tworzenie tzw. żółtych raportów dla projektowanych wielkich urządzeń badawczych to typowa praktyka w świecie nauki w obszarze fizyki wysokich energii. Na podstawie tego typu raportów są następnie organizowane współprace eksperymentalne i projektowane są detektory.
Publikacja żółtego raportu EIC zbiegła się w czasie z publikacją tzw. białego, bardziej podstawowego raportu dla chińskiego zderzacza elektron-jon (ang. Electron-Ion Collider in China, EIcC). Raport ten jest podsumowaniem celów badawczych, które można by zrealizować w EIcC. W jego przygotowaniu byli również zaangażowani nasi fizycy. Projekt EIcC nie jest jeszcze zaakceptowany do realizacji. Jeżeli powstanie, będzie posiadał inne parametry pracy zderzacza w stosunku do projektu amerykańskiego, przez co uzupełni światowy program badawczy fizyki wielkich energii, szczególnie ten związany z chromodynamiką kwantową (ang. quantum chromodynamics, QCD). Budowę zderzacza elektronów i jonów rozważa także CERN.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
W samym sercu Łabędzia, jednego z najpiękniejszych gwiazdozbiorów letniego nieba, bije źródło cząstek promieniowania kosmicznego o dużych energiach: Kokon Łabędzia. Międzynarodowa grupa naukowców z obserwatorium HAWC zdobyła dowody wskazujące, że ta rozległa struktura astronomiczna jest najpotężniejszym z dotychczas poznanych naturalnych akceleratorów cząstek naszej galaktyki.
Spektakularnym odkryciem mogą się pochwalić naukowcy z międzynarodowego obserwatorium promieniowania kosmicznego HAWC (High-Altitude Water Cherenkov Gamma-Ray Observatory). Ulokowane na zboczach meksykańskiego wulkanu Sierra Negra, obserwatorium rejestruje cząstki i fotony o wielkich energiach, napływające z otchłani kosmosu. Na niebie półkuli północnej ich najjaśniejszym źródłem jest region Kokonu Łabędzia. W HAWC ustalono, że z Kokonu nadlatują fotony o energiach nawet kilkadziesiąt razy większych od rejestrowanych przez wcześniejsze detektory Fermi-LAT i ARGO. Fakt ten sugeruje, że Kokon Łabędzia jest najpotężniejszym z dotychczas zidentyfikowanych akceleratorów cząstek w Drodze Mlecznej. Wyniki badań, w których ważną rolę odegrali naukowcy z Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk (IFJ PAN) w Krakowie, zaprezentowano na łamach prestiżowego czasopisma Nature Astronomy.
Odkrycie dokonane dzięki obserwatorium HAWC to istotny element trwającej od ponad stu lat naukowej układanki, której celem jest rozszyfrowanie natury promieniowania kosmicznego, zwłaszcza w zakresie cząstek o największych energiach występujących w naszej galaktyce, mówi dr hab. Sabrina Casanova (IFJ PAN), inicjatorka najnowszej analizy danych z regionu Kokonu Łabędzia i jej istotna współautorka.
Kokon Łabędzia, rozległa struktura astronomiczna o rozmiarach około 180 lat świetlnych, leży w odległości 4,6 tysiąca lat świetlnych od Słońca. Na naszym niebie znajdziemy go niemal dokładnie w centrum gwiazdozbioru Łabędzia, gdzie zajmuje obszar o szerokości kątowej zbliżonej do czterech tarcz Księżyca. To region intensywnego formowania się masywnych (i w konsekwencji krótko żyjących) gwiazd, z dwiema młodymi gromadami gwiezdnymi Cygnus OB2 i NGC 6910.
Detektor HAWC ma większą czułość i rozdzielczość kątową od wcześniejszych urządzeń tego typu. W ciągu 1343 dni obserwacji zarejestrowaliśmy za jego pomocą fotony promieniowania gamma o energiach dochodzących nawet do stu teraelektronowoltów, nadlatujące z kierunku gromady Cygnus OB2. Co mogło być źródłem tak wysokoenergetycznego promieniowania?, zastanawia się dr Casanova.
Z najnowszej analizy promieniowania gamma docierającego do Ziemi z Kokonu Łabędzia wyłania się ciekawy obraz zjawisk o złożonej, wieloetapowej naturze. Źródłem wysokoenergetycznego promieniowania kosmicznego zwykle są pozostałości supernowych, w tym pulsary. Protony bądź elektrony nie mają tu jednak wystarczająco dużo czasu, by rozpędzić się do energii kinetycznej sięgającej aż kilkuset teraelektronowoltów. Mogą jednak trafić do wnętrza młodej gromady masywnych gwiazd. Tutaj turbulencje oddziałujących ze sobą potężnych wiatrów gwiazdowych mogą przyspieszać cząstki przez miliony lat. Niektóre z tych cząstek mają wówczas szanse zyskać energie sięgające petaelektronowoltów.
Sytuacja jest jednak bardzo skomplikowana, zauważa dr Casanova i precyzuje: Wewnątrz gromad masywnych gwiazd niektóre cząstki mogą być przyspieszane przez miliony lat, czas porównywalny z wiekiem samej gromady. Jednak im większa energia cząstek, tym krótszy staje się czas ich przyspieszania. Cząstki z największymi energiami opuszczą gromadę zanim wyemitują fotony gamma, które obserwujemy. Pojawia się więc pytanie, jakie jest maksimum energii, do której mogą się rozpędzić cząstki w gromadzie gwiazd?
Kluczowe pytanie dotyczy natury cząstek odpowiedzialnych za emisję wysokoenergetycznych fotonów, które zarejestrowano w obserwatorium HAWC. Gdyby źródłem fotonów były elektrony, ich energie musiałyby być kilkukrotnie większe od energii fotonów. Jeśli jednak źródłem były protony, ich energie musiałyby sięgać nawet petaelektronowolta. To wartość stukrotnie większa od energii zderzeń protonów w akceleratorze LHC.
Nasza analiza nie przynosi jednoznacznego rozstrzygnięcia odnośnie do pochodzenia fotonów o energiach sięgających 100 TeV. Wskazuje jednak na wyraźnego faworyta: protony o ekstremalnych energiach, przyspieszane w zderzeniach wiatrów gwiazdowych, a następnie emitujące fotony gamma w trakcie zderzeń z materią międzygwiazdową, mówi dr Casanova.
Jeśli przyszłe obserwacje potwierdzą obecną interpretację, gromada gwiazd Cygnus OB2 we wnętrzu Kokonu Łabędzia byłaby najpotężniejszym ze wszystkich dotychczas zidentyfikowanych akceleratorów naszej galaktyki.
« powrót do artykułu
-
-
Recently Browsing 0 members
No registered users viewing this page.