Kolejny dowód na istnienie nieznanej piątej siły natury
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Nowe analizy przeprowadzone przez naukowców pracujących przy eksperymencie LHCb w CERN-ie potwierdzają [PDF] istnienie rozbieżności pomiędzy uzyskanymi wynikami eksperymentów, a przewidywaniami Modelu Standardowego. By jednak stwierdzić, czy mamy tutaj do czynienia ze zjawiskami wykraczającymi poza Model, potrzebujemy więcej danych i udoskonalonych metod obliczeniowych.
Uczeni z LHCb przeanalizowali rozpad mezonu B0 na mezon K* (kaon) oraz parę mionów (B0→K*μ+μ–). Badanie tego rozpadu to obiecujący, chociaż niebezpośredni, sposób na poszukiwanie nowych zjawisk fizycznych, gdyż ten właśnie kanał rozpadu jest wrażliwy na oddziaływanie ewentualnych nieokrytych jeszcze cząstek o masach, które znajdują się poza zakresem bezpośrednich poszukiwań w Wielkim Zderzaczu Hadronów. Jednak cząstki takie można by znaleźć porównując właściwości rozpadu z przewidywaniami Modelu Standardowego.
Już podczas wcześniejszych analiz zauważono, że jedna z analizowanych zmiennych, zwana P5, wykazywała znaczące odchylenie od Modelu Standardowego. Co prawda poziom ufności wynosił poniżej 5σ, kiedy to można ogłosić odkrycie, jednak był na tyle duży, że naukowcy postanowili bliżej zbadać to zjawisko.
Ostatnio przeprowadzono najbardziej zaawansowane analizy, podczas których naukowcy wykorzystali dane ze zderzeń protonów z lat 2011, 2012 oraz 2016–2018. Analizy potwierdziły istotne rozbieżności P5 i przewidywań teoretycznych. Rozbieżności te są zgodne z rozbieżnościami zaobserwowanymi już wcześniej w danych z LHCb i CMS.
Nowe pomiary pokazały istnienie takiego samego wzorca rozbieżności. Kolejne analizy danych z kampanii naukowej LHC Run 3 oraz udoskonalenie metod obliczeniowych powinny pomóc w określeniu źródła tych rozbieżności, mówi Leon Carus z Uniwersytetu w Heidelbergu, który pracuje przy LHCb.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Po raz pierwszy od niemal 30 lat zauważono najcięższe jądro rozpadające się metodą emisji protonu, poinformowali naukowcy z Laboratorium Akceleratorowego na Universytecie w Jyväskylä. Poprzednie najcięższe jądro rozpadające się w ten sposób zarejestrowano w 1996 roku. Emisja protonu to rzadki rodzaj rozpadu radioaktywnego, w wyniku którego jądro emituje proton, by stać się bardziej stabilne, mówi doktorantka Henna Kokkonen. To kolejne osiągnięcie młodej uczonej, o którym informujemy.
Henna zaraz po ukończeniu studiów odkryła nieznany izotop astatu, najrzadszego pierwiastka występującego w skorupie ziemskiej. Zauważony przez nią astat-190 był najlżejszym izotopem astatów. Jednocześnie uczona zauważyła sygnały, które mogły świadczyć o pojawieniu się innego nieznanego izotopu, astatu-188. I to właśnie jego dotyczy najnowsze odkrycie. Jak bowiem stwierdziła obecnie Henna, astat-188 – najlżejszy izotop astatu – jest najcięższym pierwiastkiem rozpadającym się poprzez emisję protonu. Dotychczas tytuł ten należał do bizmutu-185.
Astat-188 ma 85 protonów i 103 neutrony. Tak egzotyczne pierwiastki są trudne do badania, gdyż istnieją bardzo krótko i mają niski przekrój czynny, a więc istnieje niewielkie prawdopodobieństwo jego zarejestrowania. "Jądro zostało uzyskane w reakcji fuzji-ewaporacji, poprzez wzbudzenie celu ze srebra za pomocą strumienia jonów strontu-84", wyjaśnia Kalle Auranen.
Badania, prowadzone przez Hennę Kekkonen, są częścią jej pracy doktorskiej i stanowią kontynuację badań, jakie prowadziła na potrzeby magisterki. Bardzo rzadko dochodzi do odkryć izotopów, a ja mam okazję po raz drugi przejść do historii, cieszy się młoda uczona. Każdy eksperyment to wyzwanie, ale to wspaniałe uczucie, gdy może prowadzić badania, które pozwalają nam lepiej zrozumieć materię i strukturę jądra atomowego, dodaje.
Źródło: New proton emitter 188At implies an interaction unprecedented in heavy nuclei
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Niewielka pokryta lawą planeta co 30,5 godziny traci tyle materiału, że wystarczyłoby go na wzniesienie Mount Everest. Astronomowie z Massachusetts Institute of Technology odkryli planetę, która szybko rozpada się na ich oczach. Położona jest w odległości około 140 lat świetlnych od Ziemi. Jest wielkości Merkurego, jednak znajduje się 20-krotnie bliżej swojej gwiazdy, niż Merkury, i obiega ją w ciągu 30,5 godziny. Przy tak niewielkiej odległości planeta prawdopodobnie pokryta jest gotującą się magmą, która ciągle odparowuje w przestrzeń kosmiczną.
Naukowcy zauważyli niezwykłą planetę za pomocą Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). To teleskop kosmiczny, którego celem jest poszukiwanie pobliskich planet na podstawie ich przejścia na tle gwiazdy macierzystej. W danych z TESS uwagę uczonych zwrócił nietypowy tranzyt, którego siła sygnału zmieniała się wraz z kolejnymi przejściami planety na tle gwiazdy. Szczegółowe badania potwierdziły, że sygnał pochodzi z bliskiej gwieździe planety, która ciągnie za sobą ogon materiału na podobieństwo komety. Długość tego ogona jest gigantyczna. Rozciąga się on na 9 milionów kilometrów, niemal połowę długości orbity planety, mówi Marc Hon z Kavli Institute of Astrophysics and Space Research.
Planeta bardzo szybko traci materiał. Biorąc pod uwagę jej rozmiary i masę, astronomowie obliczają, że całkowicie rozpadnie się w ciągu 1–2 milionów lat. Mieliśmy szczęście, że ją w tym momencie zauważyliśmy. To jej ostatni oddech, dodaje Avi Shporer z TESS Science Office.
Planeta BD+05 4868 Ab została odkryta przypadkiem. Uczeni nie poszukiwali takiego szczególnego obiektu. Prowadzili typowe badania i zwrócili uwagę na niezwykły sygnał. Typowe sygnały z tranzytów to krótkie, regularne spadki jasności gwiazdy, które wskazują, że jakiś obiekt co jakiś czas przechodzi przed gwiazdą, blokując część jej światła. W przypadku BD+05 4868 Ab naukowcy spostrzegli, że o ile do spadków jasności dochodzi co 30,5 godziny, to jasność gwiazdy wraca do normy przez dłuższy czas. To wskazywało na rozciągniętą strukturę podążającą za obiektem, przesłaniającym gwiazdę. A jeszcze bardziej intrygujący był fakt, że za każdym razem kształt wykresu spadku jasności był inny, więc naukowcy stwierdzili, że ta rozciągnięta strukturą za każdym razem musi mieć inny kształt.
Taki tranzyt jest typowy dla komety z długim warkoczem. Jednak było mało prawdopodobne, by taki warkocz – który w przypadku komety składa się z gazu i lodu – przetrwał tak długo w tak niewielkiej odległości od gwiazdy. Co innego, gdyby były to ziarna minerałów odparowane z planety, wyjaśnia Marc Hon.
Naukowcy obliczają, że temperatura na powierzchni planety wynosi około 1600 stopni Celsjusza. Znajdujące się tam minerały gotują się i odparowują, tworząc długi pyłowy ogon ciągnący się za planetą. Do takiego stanu rzeczy przyczynia się niewielka, mniejsza od Merkurego, masa planety. Jest ona na tyle mała, że planeta nie jest w stanie utrzymać atmosfery, która w jakimś stopniu by ją chroniła. To bardzo mały obiekt o bardzo słabej grawitacji. Łatwo więc traci masę, co dodatkowo osłabia jego grawitację, więc traci masę jeszcze łatwiej.
BD+05 4868 Ab to zaledwie czwarta znana nam rozpadająca się planeta. Trzy poprzednie zostały odkryte ponad 10 lat temu przez Teleskop Kosmiczny Keplera. BD+05 4868 Ab ma z nich najdłuższy ogon i generuje najsilniejszy sygnał tranzytu. To zaś wskazuje, że proces rozpadu ma tam znacznie bardziej dramatyczny przebieg niż na trzech pozostałych planetach.
Dzięki temu, że nowo odkryta planeta znajduje się bardzo blisko gwiazdy macierzystej, jest idealnym celem dla Teleskopu Webba, za pomocą którego można będzie zbadać skład jej warkocza, a zatem dowiedzieć się, jaki minerały znajdują się na planecie.
Hon już tego lata rozpocznie obserwacje BD+05 4868 Ab za pomocą Webba. To unikatowa okazja, by bezpośrednio zbadać skład skalistej planety pozasłonecznej. To wiele nam powie o różnorodności takich planet i potencjalnych szansach na istnienia na nich życia, cieszy się uczony.
« 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 -
przez KopalniaWiedzy.pl
Obliczenia przeprowadzone na Uniwersytecie w Bonn wskazują, że Model Standardowy powinien zostać poszerzony. Nie możemy być tego jeszcze całkowicie pewni. Nasze obliczenia powinny być nieco bardziej precyzyjne. Jeśli jednak uzyskane wyniki się potwierdzą, będzie to jedno z najważniejszych odkryć w fizyce cząstek w ostatnich latach, mówi główny autor badań Chien-Yeah Seng. Ich wyniki zostały właśnie opublikowane na łamach Physics Letters B.
Obowiązujący od kilkudziesięciu lat Model Standardowy opisuje trzy z czterech oddziaływań podstawowych oraz wszystkie znane cząstki. To jedna z najważniejszych teorii fizyki. Oparł się licznym próbom podważenia i wielokrotnie został potwierdzony. Jest modelem świetnie opisującym wszechświat, a jednocześnie wiemy, że jest bardzo niekompletny. Nie opisuje grawitacji, ciemnej materii i ciemnej energii, nie uwzględnia masy neutrino. Bardzo często więc słyszymy o możliwym istnieniu „fizyki poza Modelem Standardowym”. Badania uczonych z Bonn stanowią kolejną – silną – wskazówkę, że fizyka taka istnieje. A naukowcy wywiedli ją z badań nad rozpadem kaonów.
Kaony (mezony K) wchodzą w skład promieniowania kosmicznego. Są niestabilne, szybko dochodzi do ich rozpadu. W Modelu Standardowym rozpad ten opisywany jest za pomocą elementu Vus, a jego wartość można wyliczyć na podstawie eksperymentalnych danych. Problem jednak w tym, że dla różnych rodzajów rozpadu, wartość ta jest różna. To może wskazywać na istnienie zjawisk wykraczających poza Model Standardowy. Jednak nie możemy tego być pewni z trzech powodów.
Po pierwsze, eksperymentalne pomiary mogą być błędne lub niedokładne. Po drugie, obliczenia dokonywane na ich podstawie mogą być niedokładne. Po trzecie zaś – Model Standardowy może się mylić co do kaonów.
Obecnie uważa się, że pierwsza przyczyna problemów z wartością Vus nie wchodzi w rachubę. Potrafimy bowiem z coraz większą precyzją badać Vus, a kolejne eksperymenty dają takie same wyniki.
Wciąż jednak nie wiemy, czy obliczenia Vus na podstawie Modelu Standardowego są prawidłowe. Dzieje się tak, gdyż możemy dokonywać tych obliczeń tylko z pewnym przybliżeniem i tylko za pomocą potężnych superkomputerów. W tej chwili nie dysponujemy maszynami, które pozwoliłyby na precyzyjne obliczenie Vus. Żeby uzyskać pewność, co do prawidłowości obliczeń Vus musielibyśmy zaangażować najpotężniejsze komputery na dziesiątki lat. To nie wchodzi w rachubę. Chcemy jednak wiedzieć, czy możemy wierzyć naszym obliczeniom Vus, bo tylko wtedy będziemy mogli stwierdzić, czy w Modelu Standardowym tkwi błąd, wyjaśnia Seng.
Badacz wraz z kolegami z Bonn zaproponował nową metodę, która znakomicie skraca czas obliczeń. Podzieliliśmy obliczenia Vus na wiele małych fragmentów. Dzięki temu byliśmy w stanie obliczyć wartość Vus dla rozpadu kaonów znacznie szybciej i znacznie dokładniej niż wcześniej było to możliwe, stwierdza naukowiec.
Z obliczeń wynika, że rzeczywiście istnieją rozbieżności w wartościach Vus liczonych na podstawie Modelu Standardowego. To zaś jest silną wskazówką, że na rozpad kaonów wpływ mają zjawiska, których Model Standardowy nie opisuje. Jednak, jak zaznaczono na wstępie, nie możemy być tego całkiem pewni, gdyż obliczenia Senga i jego zespołu wciąż nie są wystarczająco precyzyjne.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.