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

Japonia zbuduje Hyper-Kamiokande, największy na świecie wykrywacz neutrin

Recommended Posts

Rząd Japonii dał zielone światło budowie Hyper-Kamiokande, największego na świecie wykrywacza neutrin, którego konstrukcja pochłonie 600 milionów dolarów. Gigantyczna instalacja powstanie w specjalnie przygotowanej dlań grocie niedaleko kopalni w miejscowości Kamioka. Pomieści ona 250 000 ton ultraczystej wody. To 5-krotnie więcej niż obecnie używany Super-Kamiokande. Ten z kolei jest następcą 300-tonowego Kamiokande, który działał w latach 1983–1995.

Dzięki olbrzymim rozmiarom Hyper-K możliwe będzie zarejestrowanie większej liczby neutrin niż dotychczas. Będą one pochodziły z różnych źródeł – z promieniowania kosmicznego, Słońca, supernowych oraz z akceleratora cząstek. Instalacja posłuży też do ewentualnej obserwacji rozpadu protonów. Istnienie takiego zjawiska przewidują niektóre rozszerzenia Modelu Standardowego, jednak dotychczas nie udało się go zarejestrować.

Budowa wykrywacza ma kosztować 600 milionów dolarów, z czego Japonia pokryje 85%, a resztę sfinansują inne kraje, w tym Wielka Brytania i Kanada. Dodatkowo Japonia wyda 66 milionów dolarów na rozbudowę akceleratora J-PARC. To znajdujące się 300 kilometrów dalej urządzenie będzie źródłem neutrin dla Hyper-K.

Głównym elementem nowego wykrywacza będzie zbiornik o głębokości 71 i średnicy 68 metrów. Grota, do której trafi, powstanie 8 kilometrów od istniejącej infrastruktury Kamioka, by uniknąć wibracji mogących zakłócić prace przygotowywanego właśnie do uruchomienia wykrywacza fal grawitacyjnych KAGRA.

Wnętrze zbiornika Hyper-K zostanie wyłożone fotopowielaczami, które będą przechwytywały fotony powstałe w wyniku zderzeń neutrino z atomami w wodzie.

Hyper-Kamiokande będzie jednym z trzech dużych instalacji służących do wykrywania neutrin, jakie mają ruszyć w nadchodzącej dekadzie. Dwa pozostałe to Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), który ma zacząć pracę w USA w 2025 roku oraz Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO), jaki Chiny planują uruchomić w roku 2021.

Takaaki Kajita, fizyk z Uniwersytetu Tokijskiego, mówi, że naukowcy są podekscytowani możliwościami Hyper-K, który ma pozwalać na badanie różnic w zachowaniu neutrin i antuneutrin. Już w Super-K zauważono istnienie takich różnic, jednak to Hyper-K i DUNE pozwolą na ich bardziej szczegółowe zbadanie. Zaś dzięki temu, że oba detektory będą korzystały z różnej techniki – w DUNE znajdzie się płynny argon a nie woda – będzie można nawzajem sprawdzać uzyskane wyniki.
Jednak,jak podkreśla Masayuki Nakahata, fizyk z Uniwersytetu Tokijskiego i rzecznik prasowy Super-K, największą nadzieją, jaką pokłada się w Hyper-K jest odkrycie rozpadu protonu.

Na razie rząd Japonii nie wydał oficjalnego oświadczenia w sprawie budowy Hyper-Kamiokande. Jednak japońscy naukowcy mówią, że właśnie zaproponowano poprawkę budżetową, w ramach której przewidziano pierwszą transzę w wysokości 32 milionów dolarów na rozpoczęcie budowy wykrywacza. Poprawka musi jeszcze zostać zatwierdzona przez parlament, co prawdopodobnie nastąpi w przyszłym miesiącu.


« powrót do artykułu

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
      W Japonii powstaje największy robot humanoidalny w historii. Gigant budowany w Gundam Factory Yokohama będzie miał 18 metrów wysokości, a jego waga sięgnie 25 ton. Urządzenie będzie poruszane za pomocą elektrycznych i hydraulicznych siłowników o 24 stopniach swobody.
      Uwagę zwraca już sama nazwa fabryki. Gundam to anime, w którym bohaterami są ogromne roboty. Roboty te to rodzaj kombinezonu poruszanego przez człowieka siedzącego w torsie. Gundamy mają humanoidalny kształt, charakterystyczny hełm i są białe, z niebieskimi, złotymi i czerwonymi wstawkami. Gundam są tak zakorzenione w japońskiej kulturze, że w Tokio powstały nawet ich 20-metrowe pomniki.
      Teraz powstanie gigantyczny rzeczywiście poruszający się gundam. Na razie niewiele o nim wiadomo. Udostępniono symulację robota wykonaną przez JSK Lab z Uniwersytetu Tokijskiego. Fabryka z Jokohamy zaprezentowała też pomniejszony model robota i rusztowania, które posłużą do jego budowy i przy których będzie stał. Wiadomo, że robot będzie chodzł, nie wiemy jednak, na ile długi będzie to spacer. Najprawdopodobniej będzie w stanie przejść kilka kroków do przodu i do tyłu, pozostając przy rusztowaniu.
      Prawdopodobnie robot będzie zdalnie sterowany, a publiczność będzie mogła go oglądać z pewnej odległości. Pierwszy publiczny pokaz olbrzyma zapowiadany jest na październik bieżącego roku.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Japoński satelita Tsubame trafił do Księgi Rekordów Guinnessa jako satelita obserwacyjny na najniższej orbicie okołoziemskiej, poinformowała Japońska Agencja Kosmiczna (JAXA). Pomiędzy 23 a 30 września bieżącego roku Tsubame znajdował się na orbicie położonej zaledwie 167,4 kilometra nad powierzchnią planety. Zwykle satelity obserwacyjne znajduje się na wysokości 600–800 kilometrów. Umieszczenie Tsubame na tak niskiej orbicie było częścią testów prowadzonych od grudnia 2017 do października 2019 roku.
      Utrzymanie tak niskiej orbity było możliwe dzięki systemowi silników jonowych i silników odrzutowych opracowanych przez JAXA. Pomimo przyciągania ziemskiego i tarcia atmosferycznego satelita przez tydzień mógł wykonywać zdjęcia w wysokiej rozdzielczości.
      Jako, że utrzymanie tak niskiej orbity wymaga dużych ilości paliwa, do pracy zaprzęgnięto silniki jonowe, które zużywają go 10-krotnie mniej niż silniki odrzutowe.
      Umieszczenie satelity na niskiej orbicie pozwala na wykonanie bardziej szczegółowych fotografii, jednak utrzymanie orbity poniżej 300 kilometrów jest bardzo trudne. Jak poinformowała JAXA, Tsubame był narażony na 1000-krotnie większy opór ze strony atmosfery i skoncentrowanego atmosferycznego tlenu niż satelita umieszczony na standardowej wysokości.
      Agencja stwierdziła również, że materiały opracowane przez nią na potrzeby misji Tsubame wytrzymały oddziaływanie zwiększonych ilości tlenu przez długi czas. Zamierzamy wykorzystać zdobyte doświadczenie na potrzeby rozwoju nauki i technologii, w tym technologii satelitarnych, powiedział Masanori Sasaki, menedżer odpowiedzialny za projekt testów na bardzo niskich orbitach.
      W kwietniu Tsubame osiągnął orbitę na wysokości 271,5 kilometra i był stopniowo obniżany aż do rekordowo niskiej orbity. Po zakończeniu misji spłonął w atmosferze 1 października.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jesteśmy coraz bliżej odkrycia masy neutrino. Przez długi czas sądzono, że neutrino ma zerową masę spoczynkową, jednak obecnie wiadomo, że jednak posiada masę. Najnowsze badania wykazały, że masa ta jest nie większa niż 1/500 000 masy elektronu. Udało się bowiem wyznaczyć górną granicę masy neutrino. Wynosi ona 1,1 elektronowolta. To dwukrotnie mniej niż dotychczasowa górna granica masy.
      We wszechświecie są miliardy razy więcej neutrino niż atomów. Zatem nawet jeśli masa każdego z nich jest niewielka, to w sumie mogą stanowić znaczną część masy wszechświata, mówi Christian Weinheimer z Uniwersytetu w Munster.
      Międzynarodowy zespół naukowców analizował rozpad trytu. W jego trakcie dochodzi do jednoczesnej emisji elektronu i neutrino. Mierząc energię emitowanych elektronów naukowcy byli w stanie bardziej precyzyjnie niż dotychczas określić masę neutrino. Jesteśmy dumni i szczęśliwi, stwierdza Weinheimer. Brał on udział w pracach międzynarodowej grupy naukowców, którzy stali za eksperymentem Karlsruhe Tritium Neutrino.
      Na potrzeby badań powstał specjalny spektrometr o wysokości 24 metrów. To bardzo, bardzo ekscytujące. To najbardziej precyzyjny pomiar ze wszystkich, cieszy się Melissa Uchida z University of Cambridge. Jej zdaniem istnieje szansa, że w ciągu kilku najbliższych lat poznamy masę neutrino. W końcu będziemy w stanie ułożyć puzzle dotyczące powstania wszechświata, dodaje uczona.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na stanowisku Shimizukaze z japońskiej prefektury Nara odkryto fragment glinianego naczynia ze środkowego okresu Yayoi, na którym przedstawiono najprawdopodobniej wizerunek szamanki. Postać jest ubrana w strój ptaka. O odkryciu poinformowano 9 października.
      Archeolodzy podkreślają, że na terenie Kraju Kwitnącej Wiśni odkryto 19 innych glinianych naczyń z inskrypcjami ludzi z wyciągniętymi rękami, ale postać z Shimizukaze jako pierwsza wydaje się mieć piersi. Przedstawiono je jako kręgi na klatce piersiowej.
      Na fragmencie, który mierzy 12 na 16,3 cm, widać także dwoje oczu, nos, usta oraz dłoń z pięcioma palcami.
      Kazuhiro Tatsumi, były profesor Doshisha University, sugeruje, że szaman w stroju ptaka mógł się modlić o udane zbiory zbóż (wierzono, że odpowiadające za to bóstwa były przenoszone przez ptaki).
      Shimizukaze jest zlokalizowane ok. 600 m na północ od stanowiska Karako Kagi, na którym znajduje się otoczona fosą osada z okresu Yayoi. W sumie na obu stanowiskach znaleziono ponad 450 glinianych naczyń.
      Do 1 grudnia fragment naczynia z szamanką można podziwiać w Muzeum Archeologicznym Karako Kagi.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zderzenia jąder ołowiu zachodzą w ekstremalnych warunkach fizycznych. Ich przebieg można opisać za pomocą modelu zakładającego, że przekształcająca się, ekstremalnie gorąca materia – plazma kwarkowo-gluonowa – płynie w postaci setek smug. Dotychczas „ogniste smugi” wydawały się konstrukcjami czysto teoretycznymi. Jednak najnowsza analiza zderzeń pojedynczych protonów wzmacnia tezę, że odpowiada im rzeczywiste zjawisko.
      W 2017 roku fizycy z Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk (IFJ PAN) w Krakowie przedstawili przemawiający do wyobraźni model zjawisk zachodzących w trakcie zderzeń jąder ołowiu przy wysokich energiach. W modelu założono, że powstająca w zderzeniach egzotyczna materia, plazma kwarkowo-gluonowa, oddala się od miejsca kolizji w formie licznych smug, rozciągniętych wzdłuż pierwotnego kierunku ruchu jąder. Smugi te powinny poruszać się tym szybciej, im bardziej są odległe od osi zderzenia. Obecnie badacze zastosowali model „smug ognistych” do znacznie prostszych zderzeń proton-proton. Gdy porównali swoje przewidywania z danymi zebranymi w eksperymentach w europejskim ośrodku badań jądrowych CERN, czekała ich nie lada niespodzianka.
      Jądra ołowiu zawierają ponad dwieście protonów i neutronów. Gdy dwa tak duże obiekty się zderzają, przy odpowiednio wielkich energiach powstaje płynna mieszanina kwarków i gluonów (cząstek w normalnych warunkach zlepiających kwarki w protony i neutrony). Plazma kwarkowogluonowa błyskawicznie ekspanduje i równocześnie się wychładza. W rezultacie istnieje tak krótko i w tak małym obszarze przestrzeni (o rozmiarach zaledwie setek milionowych części jednej miliardowej metra), że nie potrafimy jej bezpośrednio obserwować. Na dodatek interakcje między cząstkami plazmy są zdominowane przez oddziaływania silne i są tak skomplikowane, że z ich opisem współczesna fizyka po prostu sobie nie radzi. Ślady plazmy kwarkowo-gluonowej widać tylko pośrednio, w cząstkach wybiegających z miejsca zderzenia. Teoria przewiduje bowiem, że jeśli plazma kwarkowo-gluonowa rzeczywiście się wytworzyła, detektory powinny rejestrować wyraźnie większą liczbę cząstek dziwnych (a więc takich, które zawierają kwarki dziwne s).
      Zderzenia proton-proton w akceleratorach w CERN produkują mało cząstek dziwnych. Powszechnie przyjmuje się więc, że w ich trakcie plazma kwarkowo-gluonowa nie powstaje. Uwzględniliśmy ten fakt w naszym modelu smug ognistych, po czym skonfrontowaliśmy jego przewidywania z danymi z eksperymentu NA49 na akceleratorze SPS. Zgodność była zdumiewająco dobra. Można więc powiedzieć, że teraz 'zobaczyliśmy' smugę ognistą w jakościowo innych warunkach fizycznych, tam, gdzie w ogóle się jej nie spodziewaliśmy!, tłumaczy dr hab. Andrzej Rybicki (IFJ PAN), jeden z autorów publikacji w czasopiśmie Physical Review C.
      Kolizję dwóch jąder ołowiu musieliśmy modelować jako złożenie kilkuset smug. W takich warunkach trudno powiedzieć cokolwiek o własnościach pojedynczej smugi. Jednak gdy z modelu wyekstrahowaliśmy rozkład pospieszności, czyli relatywistycznej prędkości cząstek produkowanych przez pojedynczą smugę, okazało się, że jej kształt bardzo dobrze opisuje prawdziwe dane z pomiarów produkcji cząstek w zderzeniach proton-proton!, precyzuje mgr Mirek Kiełbowicz, doktorant IFJ PAN.
      Aby wykresy, otrzymane za pomocą modelu smug ognistych zbudowanego dla zderzeń jąder ołowiu, zgadzały się z danymi eksperymentalnymi dla zderzeń proton-proton, należało je przeskalować o czynnik 0,748. Krakowscy badacze wykazali, że parametr ten nie jest swobodny. Pojawia się on po uwzględnieniu w bilansie energetycznym zmian związanych z różną produkcją cząstek dziwnych i można go odtworzyć z danych eksperymentalnych. Był to kolejny silny argument wzmacniający fizyczną poprawność modelu.
      Pracuję nad modelem smug ognistych w ramach mojej pracy magisterskiej, więc nie zdziwiło mnie, że opisuje on dane ze zderzeń jądro-jądro w sporym zakresie energii. Kiedy jednak zobaczyłem, że wyekstrahowana przez nas funkcja fragmentacji tak dobrze zgadza się z danymi ze zderzeń proton-proton, trudno było ukryć zaskoczenie, wspomina Łukasz Rozpłochowski, student Uniwersytetu Jagiellońskiego współpracujący z grupą z IFJ PAN.
      Materia powstająca w zderzeniach proton-proton, chłodniejsza i jakościowo inna niż plazma kwarkowo-gluonowa, wydaje się więc zachowywać jak pojedyncza ognista smuga. Jej pewne własności – takie jak prędkości emitowanych cząstek czy sposoby ich rozpadów – z jakiegoś powodu są zdumiewająco podobne do własności ognistych smug plazmy kwarkowo-gluonowej. A ponieważ plazma kwarkowo-gluonowa tworzy się przy większych energiach i w zderzeniach obiektów kwantowych o dużej złożoności, uprawnione staje się stwierdzenie, że to ona dziedziczy niektóre cechy materii formującej ogniste smugi w zderzeniach proton-proton.
      Gdy opisywaliśmy zderzenia jądro-jądro, ogniste smugi były dla nas jedynie pewnymi abstrakcyjnymi konstrukcjami, czymś czysto teoretycznym. Nie wnikaliśmy w ich fizyczną naturę, w to, czym mogą być w rzeczywistości. Przeżyliśmy prawdziwy wstrząs, gdy zestawiając dane eksperymentalne z naszym modelem odkryliśmy, że to, co powstaje w zderzeniach proton-proton, zachowuje się dokładnie tak jak nasza pojedyncza ognista smuga, podsumowuje dr Rybicki.
      Wyniki najnowszej analizy, przeprowadzonej przez krakowskich fizyków w ramach grantu SONATA BIS nr 2014/14/E/ST2/00018 Narodowego Centrum Nauki, wzmacniają zatem przypuszczenie, że ognistym smugom, wedle teorii formującym się w zderzeniach proton-proton i jądro-jądro, odpowiadają rzeczywiste procesy fizyczne zachodzące w przepływach ekstremalnie gorącej materii kwantowej.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...