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

Mgławica Kraba wysyła w naszym kierunku najbardziej energetyczne fotony jakie zarejestrowano

Recommended Posts

Tibet AS-gamma Experiment zarejestrował najbardziej intensywne promieniowanie pochodzące ze źródła astrofizycznego. Energia fotonów pochodzących z Mgławicy Kraba wynosiła ponad 100 teraelektronowoltów (TEV), to około 10-krotnie więcej niże maksymalna energia uzyskiwana w Wielkim Zderzaczu Hadronów.

Naukowcy spekulują, że źródłem tak intensywnego promieniowania jest pulsar ukryty głęboko we wnętrzu Mgławicy.
Pojawienie się Mgławicy Kraba zostało zauważone na Ziemi w 1054 roku. Wydarzenie to odnotowały źródła historyczne. Jako, że Mgławica położona jest w odległości ponad 6500 lat świetlnych od Ziemi wiemy, że eksplozja, w wyniku której powstała, miała miejsce około 7500 lat temu.

Nowa gwiazda została po raz pierwszy zaobserwowana 4 lipca 1054 roku. Jej pojawienie się odnotowały chińskie źródła. W ciągu kilku tygodni przygasła, a dwa lata po pojawieniu się zniknęła zupełnie. Obecnie wiemy, że jej pojawienie się odnotowano też w XIII-wiecznym japońskim dokumencie oraz w źródłach arabskich. Niewykluczone też, że jest wspominana w źródłach europejskich.

Mgławica Kraba została po raz pierwszy odkryta w 1731 roku przez Johna Bevisa. Następnie obserwowali ją inni astronomowie. Nazwę nadal jej William Parsons w 1844 roku. W latach 20. XX wieku ostatecznie stwierdzono, że Mgławica Kraba to pozostałość supernowej z 1054 roku. Tym samym stała się ona pierwszym obiektem astronomicznym powiązanym z eksplozją supernowej.

Mgławica Kraba emituje promieniowanie niemal w każdym zakresie fal. Wysyła zarówno niskoenergetyczne fale radiowe, wysokoenergetyczne promieniowanie gamma i rentgenowskie, emituje też światło widzialne. Jednak zarejestrowanie ultraenergetycznego promieniowania to coś nowego.

Wysokoenergetyczne fotony, takie jak promieniowanie gamma, z trudnością przedziera się przez ziemską atmosferę. Gdy promienie gamma trafią na atomy w atmosferze, powstaje cały deszcz innych cząstek. Jednak astronomowie nauczyli się rejestrować te cząstki. Najlepiej zrobić to za pomocą narzędzi o dużej powierzchni. Takich jak Tibet AS-gamma, który składa się z 597 detektorów rozrzuconych na przestrzeni niemal 66 000 metrów kwadratowych. A kilka metrów pod detektorami znajdują się 64 betonowe zbiorniki wypełnione wodą, która służy jako dodatkowy wykrywacz.

Dzięki rozłożeniu detektorów na dużej powierzchni można śledzić kierunek i energię wysokoenergetycznych wydarzeń, a woda pozwala na rejestrowanie specyficznych sygnatur takich zjawisk. Dzięki temu specjaliści potrafią odróżnić promieniowanie gamma od promieniowania kosmicznego.

Dane zebrane pomiędzy lutym 2014 roku a majem roku 2017 ujawniły istnienie 24 wydarzeń o energiach przekraczających 100 TeV pochodzących z Mgławicy Kraba. Niektóre z docierających do nas promieni miały energię dochodzącą do 450 TeV.

Obecnie nie jest jasne, w jaki sposób powstają fotony o tak wysokich energiach, ani czy istnieje jakaś granica intensywności promieniowania. Specjaliści pracujący przy Tibet AS-gamma wyznaczyli sobie ambitny cel – zarejestrowanie fotonów o energiach liczonych w petaelektronowoltach, czyli przekraczających 1000 TeV. Biorąc pod uwagę, że analizy takich zjawisk trwają całymi latami, nie można wykluczyć, iż tego typu fotony już zostały przez Tibet AS-gamma zarejestrowane. Teraz wystarczy je tylko zidentyfikować w danych.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

No to się przyłączę ;)

6 godzin temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Wysoko energetyczne

 

Piszemy razem.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Wprawdzie tu chodzi o fotony ale inne cząstki (np. protony) osiągają prawie miliard TeV czyli 6 rzędów wielkości więcej.

 

Edited by thikim

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
      U.S. Nuclear Regulatory Commission (NRC) zatwierdziła projekt małego reaktora modułowego (SMR) firmy NuScale Power. To wielka chwila nie tylko dla NuScale, ale dla całego amerykańskiego sektora energetyki jądrowej, mówi dyrektor wykonawczy NuScale John Hopkins.
      Zwolennicy SMR od dawna mówią, że mogą stać się one realną alternatywą dla wielkich kosztownych elektrowni atomowych. Tym bardziej w czasach, gdy amerykańska energetyka jądrowa przeżywa kryzys spowodowany konkurencją ze strony gazu oraz energetyki odnawialnej.
      Zatwierdzenie projektu oraz związany z tym finalny raport oceny bezpieczeństwa (FSER) nie oznacza jeszcze, że NuScale może rozpocząć budowę małych reaktorów. Jednak pozwala to przedsiębiorstwom produkującym energię na składanie do NRC wniosków o pozwolenie na budowę i uruchomienie reaktora wykonanego według projektu NuScale. Co prawda USA pozostają największym na świecie producentem energii elektrycznej z elektrowni atomowych, jednak nowe reaktory powstałe po 1990 można policzyć na palcach jednej ręki. Obecnie trwa budowa 2 nowych reaktorów, budowę 2 innych wstrzymano. Jednocześnie na terenie USA są obecnie 23 wyłączone reaktory podlegające nadzorowi NRC, które znajdują się na różnych etapach likwidacji. W tej sytuacji pojawienie się małych reaktorów modułowych może ożywić ten rynek.
      NuScale rozwijało swój projekt dzięki pomocy Departamentu Energii, który sfinansował prace kwotą niemal 300 milionów USD. Reaktor ma moc 50 MW. To znacznie mniej niż obecnie stosowane duże reaktory, których może przekraczać 1000 MW. Reaktory NuScale można łączyć w grupy do 12 sztuk, co pozwala na osiągnięcie mocy do 600 MW, a to wystarczy do zasilenia miasta średniej wielkości. Ponadto sama NRC spodziewa się, że w roku 2022 NuScale poprosi o zatwierdzenie projektu 60-megawatowego reaktora.
      Przemysł jądrowy mówi, że SMR można budować szybciej i taniej niż standardowe reaktory. Główną zaletą małych reaktorów modułowych jest fakt, że można jest produkować w fabrykach i dostarczać na miejsce przeznaczenia. Standardowe reaktory budowane są na miejscu. Rozwiązanie takie jest bardziej elastyczne, gdyż odbiorca może zamawiać i łączyć ze sobą różną liczbę takich jednostek, w zależności od lokalnego zapotrzebowania.
      Zwolennicy SMR mówią, że to najlepsza możliwość szybkiego zbudowania infrastruktury potrzebnej do produkcji dużej ilości bezemisyjnej energii. Jej przeciwnicy zauważają, że wciąż pozostaje nierozwiązany problem radzenia sobie z odpadami, ponadto każda technologia wykorzystania energii jądrowej jest droga, a jej wdrożenie wymaga dużo czasu w porównaniu z energetyką odnawialną.
      NuScale wierzy jednak, że uda się jej uniknąć drożyzny i wieloletnich opóźnień, czyli problemów trapiących sektor tradycyjnej energetyki atomowej. Diana Hughes, wiceprezes firmy ds. marketingu twierdzi, że w latach 2023–2042 uda się sprzedać od 574 do 1682 SMR. Sprzedaż niemal 1700 reaktorów oznaczałaby, że uzyskiwano by z nich 80 GW, a to już blisko do obecnych 98 GW wytwarzanych przez amerykańską energetykę jądrową.
      Firma NuScale podpisała już umowy o możliwym rozpoczęciu współpracy z wieloma potencjalnymi partnerami z USA i zagranicy. Pierwszym projektem, który ma zostać zrealizowany jest umowa z Utah Associated Municipal Power Systems (UAMPS), organizacją, która dostarcza energię do niewielkich operatorów w kilku stanach. Pierwszy reaktor ma trafić do UAMPS w 2027, które realizuje zlecenie Idaho National Laboratory. Reaktor ma rozpocząć pracę w 2029 roku. Z kolei do roku 2030 ma zostać uruchomionych 11 połączonych ze sobą reaktorów, które będą wchodziły w skład 720-megawatowego projektu. Część energii z nich będzie kupował Departament Energii, reszta trafi do komercyjnych klientów UAMPS. Niektóre samorządy terytorialne, w obawie o wysokie koszty, wycofały się z tego projektu.
      Eksperci wyrażają powątpiewanie odnośnie bezpieczeństwa i kosztów NuScale SMR. Jednym z takich krytyków jest profesor M. V. Ramana, ekspert ds. energetyki atomowej z University of British Columbia. To, co oni planują jest ryzykowne i kosztowne, mówi uczony. Zauważa, że w ciągu ostatnich 5 lat szacunkowe koszty projektu realizowanego przez UAMPS wzrosły z około 3 do ponad 6 miliardów USD. Przypomina też, że początkowe plany NuScale mówiły, iż pierwszy SMR rozpocznie pracę w 2016 roku. Już w tej chwili wiemy, że opóźnienie przekroczy dekadę. Dobrze oddaje to problemy, z jakimi boryka się energetyka jądrowa. Ramana mówi, że cena energii produkowanej przez SMR może być dla konsumentów znacznie wyższa niż energii ze Słońca, wiatru czy innych źródeł odnawialnych.
      Pozostają też kwestie bezpieczeństwa. Jak przypomina Edwin Lyman z Union of Concerned Scientist, NuScale złożyło raport o bezpieczeństwie mimo zastrzeżeń wnoszonych zarówno przez ekspertów NRC jak i zewnętrznej komisji doradczej. W lipcu 2020 roku Shanlai Lu z NRC złożył raport, w którym opisywał problem znany jako rozcieńczenie boru, co może spowodować problemy z paliwem i doprowadzić do pojawienia się niebezpiecznej sytuacji. W jej wyniku, nawet jeśli zabezpieczenia zadziałają i reaktor zostanie wyłączony, reakcja może samodzielnie się rozpocząć i dojdzie do niebezpiecznego wzrostu mocy. W innym raporcie NRC’s Advisory Committee on Reactor Safeguards wspomina o innych ryzykach, ale rekomenduje NRC wydanie dokumentu o bezpieczeństwie. NRC zastrzega jednak, że te nierozwiązane kwestie będą podlegały ocenie na etapie wydawania zgody na budowę reaktorów w konkretnych miejscach. Pani Hughes zapewnia, że NRC i NuScale przyjrzały się problemowi rozcieńczania boru i uznały, iż projekt reaktora jest bezpieczny.
      NRC ponownie przyjrzy się projektowi, gdy NuScale złoży wniosek o zatwierdzenie 60-megawatowego reaktora.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ostatnim rozdziałem końca wszechświata, który nastąpi długo po tym, jak zgaśnie ostatnia gwiazda, może być seria niezwykłych eksplozji. Niezwykłych, bo ich głównymi bohaterami będą supernowe z czarnych karłów, twierdzi Matt E. Caplan z Illinois State University, którego artykuł Black dwarf supernova in the far future został zaakceptowany do publikacji w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
      Czarne karły jeszcze nie powstały, gdyż sam wszechświat istnieje zbyt krótko by mogły się pojawić. Ewolucja gwiazd jest determinowana przez ich masę. Niektóre eksplodują, stają się supernowymi i mogą zostać czarnymi dziurami. Jeszcze inne stają się niewielkimi gęstymi gwiazdami – białymi karłami. Po bilionach lat tracą blask i zamieniają się w czarne nie emitujące światła obiekty zwane czarnymi karłami. Caplan twierdzi, że pod koniec istnienia wszechświata mogą one rozświetlić go, eksplodując i zamieniając się w supernowe.
      Supernowe czarnych karłów powstaną w wyniku fuzji pyknonuklearnej (pycnonuclear fusion). Zwykle gwiazdy są zasilane dzięki reakcjom termojądrowym, gdzie wysokie temperatury i ciśnienie wymuszają łączenie się atomów w cięższe pierwiastki.
      Tymczasem fuzja pyknonuklearna zachodzi w wyniku pojawienia się tunelowania kwantowego, które pozwala atomom na zbliżenie się bardziej niż normalnie. To proces, który z czasem zmienia białego karła w żelazo – ostatni z pierwiastków, jaki może powstać w wyniku fuzji.
      Jak mówi Matt Caplan, takie reakcje zachodzą niezwykle powoli. Przez milion lat może nie dojść do ani jednej tego typu reakcji w czarnym karle, stwierdza uczony. Dla porównania – w każdej sekundzie w Słońcu dochodzi do fuzji ponad 1038 protonów.
      Zamiana czarnego karła w żelazo w wyniku fuzji pyknonuklearnej może potrwać od 101100 do 1032000 lat. To kolosalne skale czasowe, mówi astrofizyk Fred Adams z Univesrity of Michigan. Uważamy, że największe możliwe czarne dziury parują w ciągu 10100 lat. To mgnienie oka w porównaniu ze skalą omawianą w artykule.
      Gdy już większość czarnego karła zamieni się w żelazo, obiekt zostanie zmiażdżony przez własną masę. Dojdzie do implozji, która odrzuci zewnętrzne warstwy. Podobne procesy zachodzą we współczesnym wszechświecie, gdzie gromadzenie się żelaza prowadzi do pojawienia się supernowych Typu II.
      Jak wylicza Caplan, supernowa czarnego karła może powstać z czarnego karła o masie od 1,16 do 1,35 masy Słońca. Z kolei takie czarne karły powstaną z typowych gwiazd o masie od 6 do 10 mas Słońca. Gwiazdy o takiej masie nie są zbyt rozpowszechnione, chociaż nie można też powiedzieć, że występują rzadko. Szacuje się, że stanowią one około 1% wszystkich gwiazd. Na tej podstawie Caplan szacuje, że przed końcem wszechświata pojawi się około 1021 supernowych czarnych karłów. Jako, że czarne karły będą miały niewielką masę, ich supernowe nie będą tak olbrzymie jak znane nam supernowe, jednak nadal będzie to spektakularne widowisko, szczególnie w pozbawionym gwiazd ciemnym wszechświecie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Gdy naukowcy z fińskiego Uniwersytetu Aalto po raz pierwszy zobaczyli wyniki badań nad wydajnością swoich detektorów z czarnego krzemu, sądzili, że to pomyłka. Trudno im bowiem było uwierzyć nie tylko w to, że stworzyli pierwsze urządzenie fotowoltaiczne, które przekroczyło limit 100% zewnętrznej wydajności kwantowej, ale i w to, że wydajność ta od razu sięgnęła 130%. Dotychczas uważano, że 100% stanowi nieprzekraczalne teoretyczne maksimum.
      Gdy to zobaczyliśmy nie mogliśmy uwierzyć. Od razu stwierdziliśmy, że musimy zweryfikować uzyskany wynik za pomocą niezależnych pomiarów, mówi profesor Hele Savin. Niezależne pomiary przeprowadził Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), niemiecki narodowy instytut metrologiczny, najbardziej wiarygodna w tym zakresie instytucja w UE. Obok amerykańskiego NIST i brytyjskiego NPL stanowi on ścisłą światową czołówkę w dziedzinie metrologii.
      Dyrektor Laboratorium Radiometrii PTB, doktor Lutz Werner stwierdził, że gdy tylko zobaczyłem wyniki pomiarów, zdałem sobie sprawę, że mamy tutaj do czynienia z olbrzymim przełomem.
      Zewnętrzna wydajność kwantowa urządzenia wynosząca 100% oznacza, że 1 foton wpadający do urządzenia, przyczynia się do powstania 1 elektronu w zewnętrznym obwodzie. Zatem wydajność 130% to nic innego, jak generowanie przez 1 foton około 1,3 elektronu.
      Analiza wykazała, że ta wyjątkowo wysoka zewnętrzna wydajność kwantowa bierze się z procesu multiplikacji zachodzącego wewnątrz nanostruktur krzemu. Proces ten uruchamiany jest obecnością wysoko energetycznego fotonu. Dotychczas zjawiska takiego nie zaobserwowano, gdyż w urządzeniach dochodziło do dużych strat zarówno fotonów jak i elektronów. Jesteśmy w stanie zebrać wszystkie zwielokrotnione nośniki ładunku, gdyż nasze urządzenie nie wywołuje strat powodowanych przez rekombinację i odbicia, mówi profesor Savin.
      Odkrycie to oznacza, że możliwe jest znakomite zwiększenie wydajności każdego urządzenia, którego praca polega na wykrywaniu obecności fotonu. Takie urządzenia obecne są dosłownie wszędzie, w przemyśle samochodowym, w telefonach komórkowych czy w urządzeniach medycznych.
      Opracowane przez Finów detektory w czarnego krzemu już spotkały się z olbrzymim zainteresowaniem ze strony przemysłu, szczególnie biotechnologicznego oraz specjalizującego się w monitorowaniu procesów produkcyjnych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy pracujący przy Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) poinformowali o nowym sposobie używania tego niezwykłego urządzenia badawczego. Eksperyment ATLAS zaobserwował pierwsze zderzenie fotonów, w wyniku którego powstała para bozonów W, będących nośnikami oddziaływań słabych. Okazuje się zatem, że LHC można wykorzystywać też do bezpośrednich badań oddziaływań słabych. Obserwacje potwierdzają jedno z najważniejszych przewidywań teorii dotyczących tych oddziaływań – ich nośniki mogą oddziaływać ze sobą.
      Klasyczna elektrodynamika mówi, że dwa przecinające się promienie światła nie odbiją się od siebie, nie będą się absorbowały lub nawzajem niszczyły. Jednak elektrodynamika kwantowa dopuszcza interakcje pomiędzy fotonami.
      Nie są to pierwsze badania fotonów przeprowadzone przy użyciu LHC. Obserwowano rozpraszanie światła przez światło, kiedy to pary fotonów wchodziły w interakcje tworząc inną parę fotonów. W eksperymencie ATLAS zdobyto pierwsze bezpośrednie dowody takiego rozpraszania.
      Podczas nowych eksperymentów badano zupełnie inne zjawisko. W wyniku interakcji pomiędzy dwoma fotonami pojawiły się dwa bozony W o przeciwnych ładunkach elektrycznych. Już kilka lat temu uzyskano pierwsze wskazówki, że zjawisko takie zachodzi. Potrzeba było jednak więcej danych, by je potwierdzić. Teraz naukowcy zyskali pewność. Wynosi ona bowiem 8,4 sigma, a o odkryciu mówi się już przy poziomie 5 sigma.
      W centralnym detektorze były widoczne tylko produktu rozpadu dwóch bozonów W, elektron i mion. Co prawda pary bozonów W powstają też – i to znacznie częściej – w wyniku interakcji pomiędzy kwarkami i gluonami w zderzających się protonach, jednak w takim przypadku widoczne są jeszcze inne sygnały niż gdy powstają one w wyniku zderzeń fotonów.
      Nowe badania potwierdziły, że bozony cechowania – bozony W, Z i fotony – również wchodzą ze sobą w interakacje. Ich badanie może stać się nowym sposobem testowania Modelu Standardowego.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      CERN informuje, że eksperymenty ATLAS i CMS zdobyły pierwsze dowody wskazujące, że bozon Higgsa rozpada się na dwa miony. Mion to cięższa kopia elektronu, jednej z podstawowych cząstek, z których zbudowany jest cała materia. O ile jednak elektrony są cząstkami pierwszej generacji, to miony należą do generacji drugiej. Rozpad bozonu Higgsa do mionów to rzadkie zjawisko, zachodzące w 1 na 5000 rozpadów. To ważne odkrycie, gdyż wskazuje, że bozon Higgsa wchodzi w interakcje z cząstkami drugiej generacji.
      Według Modelu Standardowego cała materia zbudowana jest z fermionów. Jest ich 12 i dzielą się na 6 kwarków i 6 leptonów. Otaczającą nas materię trwałą tworzą cząstki pierwszej generacji: elektron, neutrino elektronowe, kwark dolny i kwark górny. Druga generacja cząstek to mion, neutrino mionowe, kwark dziwny i kwark powabny. Istnieje jeszcze trzecia generacja fermionów (taon, neutrino taonowe, kwark spodni i kwark szczytowy) oraz 4 bozony cechowania przenoszące oddziaływania i bozon Higgsa, nadający masę cząstkom, z którymi oddziałuje.
      Bozon Higgsa jest przedmiotem intensywnych badań od czasu jego wykrycia w 2012 roku. Jego znalezienie było głównym zadaniem Wielkiego Zderzacza Hadronów. Jedną z podstawowych metod badań jest obserwacja jego rozpadu. Eksperyment CMS wykazał, że bozon Higgsa rozpada się na dwa miony a prawdopodobieństwo takiego wydarzenia wynosi 3 sigma. Oznacza to, że jeśli taki rozpad nie istnieje, to pojawienie się takich danych w CMS wynosi mniej niż 1:700. Z kolei ATLAS wskazał na istnienie rozpadu Higgsa do dwóch mionów z prawdopodobieństwem 2 sigma. Tutaj szanse na otrzymanie fałszywego sygnału to 1:40. Razem z pewnością znacznie przekraczającą 3 sigma można mówić o istnieniu opisanego mechanizmu. Odkrycie ogłasza się przy 5 sigma.
      Wydaje się, że bozon Higgsa wchodzi w interakcje z cząstkami elementarnymi drugiej generacji w sposób zgodny z Modelem Standardowym. Podczas kolejnej kampanii badawczej będziemy uściślali te wyniki, mówi Roberto Carlin, rzecznik prasowy CMS.
      Bozon Higgsa to kwantowa manifestacja pola Higgsa, które nadaje masę cząstkom elementarnym. Mierząc tempo rozpadu bozonu Higgsa w różne cząstki fizycy mogą obliczyć siłę ich interakcji z polem Higgsa. Im szybszy rozpad, tym silniejsze interakcje.
      Dotychczas Wielki Zderzacz Hadronów wykazał, że bozon Higgsa rozpada się w różne bozony, jak W i Z czy cięższe fermiony, jak leptony tau. Zmierzono też interakcje z najcięższymi kwarkami, górnym i spodnim. Miony są znacznie lżejsze, więc słabiej reagują z polem Higgsa.
      Pomiary bozonu Higgsa osiągnęły wyższy poziom precyzji, dzięki czemu możemy badać rzadsze sposoby rozpadu, mówi Karl Jakobs, rzecznik prasowy eksperymentu ATLAS.
      Poważnym problemem w prowadzeniu opisywanych tutaj badań jest fakt, że na każdy bozon Higgsa rozpadający się na dwa miony przypadają tysiące par mionów powstających w wyniku innych procesów. Charakterystyczną sygnaturą bozonu Higgsa po rozpadzie do mionów jest niewielki nadmiar mas par mionów przy energii 125 GeV, czyli masie bozonu Higgsa. Wyizolowanie tego rozpadu nie jest łatwe. By to zrobić naukowcy musieli mierzyć energię, pęd oraz moment pędu mionów.
      Specjaliści spodziewają się, że dzięki kolejnym kampaniom badawczym oraz wykorzystaniu w przyszłości High-Luminosity LHC można będzie mówić o osiągnięciu pewności (5 sigma) i odkryciu, że bozon Higgsa rozpada się do mionów.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...