Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Aktywne wykrywanie neutrin. Nowy teleskop zajrzy w miejsca niedostępne obecnym urządzeniom
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Głęboko pod powierzchnią Morza Śródziemnego znajduje się niezwykła infrastruktura, wykrywacz neutrin KM3NeT. Jedna część znajduje się 30 km od południowych wybrzeży Francji, na głębokości ok. 2500 m i jest zoptymalizowana do pracy z neutrinami o energiach liczonych w gigaelektronowoltach (GeV). Część druga, KM3NeT-It, położona 100 km na wschód od południowych wybrzeży Sycylii, zlokalizowana 3500 m pod powierzchnią, wykrywa neutrina z zakresu tera- i petaelektronowoltów (TeV, PeV). Zarejestrowano tam najbardziej energetyczne neutrino. Jego energia sięgała 220 PeV.
Międzynarodowy zespół naukowy KM3NeT Collaboration poinformował na łamach Nature, o wynikach analiz przeprowadzonych na danych zebranych przez wykrywacze umieszczone na 21 linach wpuszczonych w głąb morza. Infrastruktura w pobliżu Sycylii pracowała w takich konfiguracji pomiędzy końcem września 2022 a połową września 2023, kiedy to dodano 7 kolejnych lin z detektorami. Uczeni przeanalizowali dane z 287 dni pracy KM3NeT. W tym czasie zarejestrowano 110 milionów interakcji. A najpotężniejsze ze znanych neutrin wykrywacze zarejestrowały 13 lutego 2023 roku. Wspomniane już energia 220 PeV to 16 000 razy więcej niż energia najpotężniejszych kolizji, do jakich dochodzi w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC).
Wszechświat jest pełen neutrin. Jest ich tak dużo, że w każdej sekundzie przez nasze ciała przelatuje ich nawet 100 bilionów. Nie mają one jednak ładunku elektrycznego i prawie nie posiadają masy. Niezwykle rzadko wchodzą w interakcje z materią. Dlatego do ich wykrywania używa się gigantycznych teleskopów, takich jak KM3NeT. To zespół czujników zawieszonych na linach w głębinach Morza Śródziemnego, które rejestrują promieniowanie Czerenkowa. Gdy neutrino wchodzi w interakcję z jądrem atomu w wodzie morskiej, może powstać mion. W wyniku interakcji jądro atomu-neutrino powstały mion zyskuje tak olbrzymią energię kinetyczną, że gdy przemieszcza się przez wodę, dochodzi do emisji światła. To właśnie jest promieniowanie Czerenkowa, które możemy porównać do gromu dźwiękowego powstającego, gdy samolot przekracza prędkość dźwięku.
Każda z 230 lin składających się na KM3NeT wyposażona jest w 18 modułów optycznych, z których każdy zawiera 31 fotopowielaczy, wykrywających i wzmacniających słabe rozbłyski światła ze wszystkich kierunków. W tym światło generowane przez miony powstające po uderzeniu neutrin w jądra atomowe. Jak więc łatwo się domyślić, dokładając kolejnych lin z kolejnymi fotopowielaczami możemy łatwo rozbudowywać KM3NeT, którego objętość będzie wkrótce liczyła wiele kilometrów sześciennych.
KM3NeT wykrywa obecnie neutrina pochodzące z ekstremalnych źródeł i wydarzeń astrofizycznych. Pierwsze zarejestrowanie neutrina o energii w zakresie setek PeV otwiera nowy rozdział w astronomii, stwierdzil Paschal Coyle. Łącząc obserwacje z różnych źródeł, poszukujemy związku pomiędzy promieniowaniem kosmicznym, pojawianiem się neutrin oraz supermasywnymi czarnymi dziurami, wyjaśnia Yuri Kovalev z Instytutu Radioastronomii im. Maxa Plancka.
Źródłem wysokoenergetycznych neutrin mogą być zresztą nie tylko supermasywne czarne dziury, ale też supernowe. Najpotężniejsze z zarejestrowanych neutrin może pochodzić z któregoś z tych źródeł. Może być też pierwszym zauważonym neutrino kosmogenicznym. Mogą one powstawać, gdy wysokoenergetyczne promieniowanie kosmiczne wchodzi w interakcję z reliktowymi niskoenergetycznymi fotonami z mikrofalowego promieniowania tła. Jednak, jako że to jedyne neutrino o energii rzędu setek PeV, naukowcy nie są w stanie określić jego źródła.
KM3Net składa się z dwóch wykrywaczy: ARCA w pobliżu Sycylii i ORCA w pobliżu Tulonu. W skład zespołu ARCA wchodzi 230 lin o długości 700 metrów każda, rozmieszczonych w odległości 100 metrów od siebie. ORCA to 115 lin długości 200 metrów w odległości 20 metrów od siebie. Na każdej linie znajduje się 18 modułów optycznych, wyposażonych w 31 fotopowielaczy. Dane z wykrywaczy trafiają do INFN Laboratori Nazionali del Sud w Portopalo di Capo Passero i Laboratoire Sous-marin Provence Méditerranée w La Seyne-sur-Mer.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Niejednokrotnie słyszeliśmy o zagrożeniach związanych z roztapianiem się lądolodów na biegunach. Takie zjawiska jak podnoszenie się poziomu oceanów czy zmiany zasolenia ich wód istnieją w świadomości opinii publicznej. Jednak, jak się dowiadujemy, zmniejszanie się grubości pokryw lodowych może mieć też wpływ na... wulkanizm.
Warstwy lodu o grubości tysięcy metrów wywierają olbrzymi nacisk na leżące pod nimi skały. Gdy lód topnieje, nacisk się zmniejsza, co powoduje unoszenie się skał. To zaś zmniejsza ciśnienie wewnątrz komór magmowych leżących pod skorupą ziemską.
Allie N. Coonin z Brown University postanowiła zbadać wraz z kolegami wpływ ruchów izostatycznych spowodowanych topnieniem się lodu Antarktydy na Ryft Zachodnioantarktyczny. To jeden z największych ryftów – rowów tektonicznych – na Ziemi. Naukowcy przyjrzeli się związkom zlodowacenia oraz wulkanizmu w czasie dwóch ostatnich zlodowaceń. Na potrzeby badań uczeni wykorzystali model komory magmowej i symulowali zmniejszanie się lądolodu Antarktydy Zachodniej, zmniejszając wirtualnie ciśnienie wywierane na leżące poniżej lodu skały i komorę magmową. Badali, jak zmniejszenie ciśnienia prowadziło do powiększenia się komory. W takim przypadku ciśnienie otaczających komorę skał staje się mniejsze niż ciśnienie gazu w magmie. Tworzą się pęcherzyki, które wypychają magmę i dochodzi do erupcji.
Symulując komory magmowe o różnej wielkości naukowcy zauważyli, że im większa komora, tym bardziej reaguje ona na skutki zmniejszania się pokrywy lodowej. Krytycznym czynnikiem jest tutaj tempo utraty lodu. Uczeni symulowali to zjawisko do maksymalnej prędkości utraty 3 metrów lodu na rok.
Chcąc zweryfikować wyniki uzyskane w trakcie symulacji, naukowcy przyjrzeli się wulkanom andyjskim z Southern Volcanic Zone w Patagonii. Pomiędzy 35 a 18 tysięcy lat temu narosło tam 1600 metrów lodu. W okresie interglacjału lód ten zaczął topnieć. Doszło wówczas do zwiększonej aktywności wulkanów Calbuco, Mocho-Choshuenco i Puyehue-Coron Caulle.
Zwiększenie wulkanizmu spowodowane roztapianiem lądolodu może uruchomić sprzężenie zwrotne, gdy roztapiający się lód będzie prowadził do zmniejszenia ciśnienia w komorze magmowej i erupcji, która z kolei roztopi więcej lodu, co wywoła kolejną erupcję. Nawet gdyby antropogeniczne ocieplenie natychmiast się zatrzymało, to zmniejszenie grubości pokrywy lodowej, jakiej już doświadczył Ryft Zachodnioantarktycznego, będzie wpływało na tamtejsze wulkany przez setki lub tysiące lat, stwierdzają autorzy badań.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Podczas czwartej kampanii prowadzonej w ramach finansowanego przez Komisję Europejską projektu „Beyond EPICA – Oldest Ice” międzynarodowy zespół naukowy skompletował rdzeń lodowy o długości 2800 metrów, sięgając do podłoża skalnego Antarktydy. Tym samym – po raz pierwszy w historii – zdobyto próbki lodu, w których znajdują się niezwykle ważne informacje dotyczące historii ziemskiego klimatu i atmosfery starsze niż 800 tysięcy lat. Rdzeń zawiera zapis historii klimatu w ciągu ostatnich 1,2 miliona lat, a być może jeszcze dłużej.
Wiercenia prowadzono w odległym miejscu zwanym Little Dome C. W projekt zaangażowanych było 12 instytucji naukowych z 10 krajów Europy. Pozyskali oni dziewiczy lód, z którego można będzie wydobyć uwięzione bąbelki powietrza, odczytać informacje o temperaturach i składzie atmosfery na w ciągu wielu tysiącleci.
To historyczny moment dla badań nad klimatem i środowiskiem. To najdłuższy nieprzerwany zapis danych klimatycznych zamkniętych w rdzeniu lodowym. Może on dostarczyć nowych informacji na temat cyklu węglowego i jego związku z temperaturami na planecie, mówi profesor Carlo Barbante z Uniwersytetu Ca'Foscari w Wenecji. Wstępne badania wydobytego rdzenia wskazują, że rdzeń zawiera zapis o wysokiej rozdzielczości. W 1 metrze skompresowanego lodu może być zapisana historia klimatu obejmująca maksymalnie 13 tysięcy lat.
Odpowiednią lokalizację do wierceń wybraliśmy wykorzystując najnowocześniejsze techniki badania lodu falami radiowymi oraz modele płynięcia lodu. Szczególnie imponujący jest fakt, że wykorzystane przez nas technologie wykazały, że na głębokości od 2426 do 2490 metrów powinien znajdować się zapis obejmujący okres od 800 tysięcy do 1,2 miliona lat temu. I tak właśnie było, cieszy się jeden z czołowych ekspertów w tej dziedzinie, profesor Frank Wilhelms z Uniwersytetu w Göttingen i Instytutu Alfreda Wegenera. Ostatnie 210 metrów rdzenia, znajdujące się poniżej lodu zawierającego zapis sprzed ponad 1,2 miliona lat, to stary lód, silnie zdeformowany, który prawdopodobnie uległ wymieszaniu lub ponownemu zamrożeniu. To lód nieznanego pochodzenia. Jego szczegółowe badania pozwolą nam zweryfikować teorie dotyczące zachowania ponownie zamarzającego lodu pod lądolodem Antarktydy i umożliwią lepsze zbadania historii lądolodu Antarktyki Wschodniej, dodaje uczony.
Rdzenie wydobyte podczas „Beyond Epica – Oldest Ice” zostaną przewiezione do Europy na pokładzie lodołamacza Laura Bassi. Podczas transportu będą przechowywane w temperaturze -50 stopni Celsjusza, co jest poważnym wyzwaniem technologicznym i logistycznym. Konieczne było stworzenie wyspecjalizowanych kontenerów i odpowiednie wykorzystanie morskich i powietrznych środków transportowych.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Jeszcze do niedawna Antarktyda była jedynym kontynentem, na którym nie znaleziono bursztynu. Właśnie się to zmieniło. Naukowcy z Alfred-Wegener-Institut (AWI) i TU Bergakademie Freiberg opublikowali na łamach Antarctic Science artykuł, w którym informują o odkryciu najbliższych biegunowi południowemu kawałków bursztynu. Dowodzi to, że około 90 milionów lat temu na Antarktydzie rosły drzewa, z których wyciekała żywica.
Bursztyn znaleziono w rdzeniu pobranym podczas wyprawy badawczej na pokładzie lodołamacza Polarstern w 2017 roku. Rdzeń został pobrany w Zatoce Pine Island z osadów dennych znajdujących się na głębokości 946 metrów. Dokładne współrzędne geograficzne miejsca pochodzenia rdzenia to 73 stopnie 57 minut szerokości geograficznej południowej i 107 stopni 9 minut długości geograficznej zachodniej (73.57°S, 107.09°W).
Żywica znajdowała się w 5-centymetrowej warstwie węgla brunatnego. Po wysuszeniu, węgiel został pokruszony na 1-milimetrowe kawałki i zbadany pod mikroskopem. Właśnie wtedy zauważono liczne fragmenty bursztynu o długości 0,5–1 mm. Miały one barwę od intensywnie żółtej po brązowawą.
Analizowane fragmenty dają nam bezpośredni wgląd w warunki naturalne, jakie 90 milionów lat temu panowały w Zachodniej Antarktyce. To również fascynujące szczegółowe uzupełnienie wiedzy o funkcjonowaniu lasu, który opisaliśmy w Nature w 2020 roku, mówi geolog morski Johann P. Klages z AWI. Widzimy więc, że w pewnym momencie swojej historii każdy z siedmiu współczesnych kontynentów zapewniał warunki do życia drzewom wytwarzającym żywicę. Naszym celem jest dowiedzenie się jak najwięcej o tym lesie. Czy dochodziło tam do pożarów, czy w bursztynie znajdziemy ślady życia. Nasze odkrycie pozwala nam na bezpośrednią podróż w czasie, stwierdza uczony.
Znalezienie bursztynu to kolejny kawałek układanki, dzięki któremu lepiej zrozumiemy bagnisty, pełen drzew iglastych las strefy umiarkowanej, jaki na biegunie południowym istniał we wczesnej kredzie, dodaje Henny Gerschel z TU Bergakademie Freiberg.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Podczas seminarium zorganizowanego w CERN-ie naukowcy pracujący przy projekcie NA62, w ramach którego badane są rzadkie rozpady kaonów, poinformowali o jednoznacznym potwierdzeniu rejestracji ultrarzadkiego rozpadu kaonu dodatniego do dodatnio naładowanego pionu i parę neutrino-antyneutrino. Uczeni z NA62 już wcześniej obserwowali sygnały, świadczące o zachodzeniu takiego procesu, jednak teraz, po raz pierwszy, pomiary zostały dokonane z poziomem ufności 5σ, od którego możemy mówić o dokonaniu odkrycia.
Zaobserwowane zjawisko, które zapisujemy jako K+→π+νν, to jeden z najrzadziej obserwowanych rozpadów. Model Standardowy przewiduje, że w ten sposób rozpada się mniej niż 1 na 10 miliardów kaonów dodatnich. Ta obserwacja to moment kulminacyjny projektu, który rozpoczęliśmy ponad dekadę temu. Obserwowanie zjawisk naturalnych, których prawdopodobieństwo wynosi 10-11 jest zarówno fascynujące, jak i wymagające. Wielki wysiłek, jaki włożyliśmy w badania, w końcu zaowocował obserwacją, dla której projekt NA62 powstał, mówi Giuseppe Ruggiero, rzecznik projektu badawczego.
Po co jednak fizycy wkładają tyle wysiłku w obserwacje tak rzadko zachodzącego procesu? Otóż modele teoretyczne sugerują, że rozpad K+→π+νν jest niezwykle wrażliwy na wszelkie odchylenia od Modelu Standardowego, jest zatem jednym z najbardziej interesujących procesów dla poszukiwań zjawisk fizycznych wykraczających poza Model Standardowy.
Uzyskany obecnie wynik jest o około 50% większy, niż zakłada to MS, ale wciąż mieści się w granicach niepewności. Dzięki zebraniu kolejnych danych naukowcy z NA62 będą w stanie w ciągu kilku lat przeprowadzić testy rozpadu pod kątem występowania tam zjawisk, których Model Standardowy nie opisuje. Poszukiwanie nowej fizyki w tym rozpadzie wymaga zgromadzenia większej ilości danych. Nasze obecne osiągnięcie to duży krok naprzód. Stanowi ono fundament dla kolejnych badań, dodaje Karim Massri z NA62.
Grupa NA62 uzyskuje kaony kierując intensywną wiązkę protonów z Super Proton Synchrotron w CERN-ie na stacjonarny cel. W wyniku zderzenia w każdej sekundzie powstaje około miliarda cząstek, które są rejestrowane przez detektory. Dodatnie kaony stanowią około 6% z tych cząstek. NA62 dokładnie określa sposób rozpadu tych kaonów, rejestrując wszystkie powstające wówczas cząstki, z wyjątkiem neutrin. Ich obecność jest dedukowana z brakującej energii.
Dla obecnie opisanego odkrycia kluczowe były dane zebrane w roku 2021 i 2022, które zgromadzono po udoskonaleniu detektorów. Dzięki temu NA62 może pracować z wiązkami o 30% bardziej intensywnymi. W połączeniu z nowymi technikami analitycznymi, naukowcy są w stanie prowadzić analizy o 50% szybciej, niż wcześniej, a jednocześnie tłumić sygnały, które są podobne. Nasza praca polega na zidentyfikowaniu 1 na 10 miliardów rozpadu K+ i upewnieniu się, że nie był to żaden z pozostałych 9 999 999 999, dodaje kierownik projektu, Joel Swallow.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.