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

Do końca dekady ma powstać P-ONE, gigantyczne podwodne obserwatorium neutrin

Recommended Posts

Fizycy z Niemiec i Ameryki Północnej poinformowali o planach wybudowania u wybrzeży Kanady największego na świecie obserwatorium neutrin. The Pacific Ocean Neutrino Experiment (P-ONE) ma rejestrować najbardziej energetyczne neutrina pochodzące z ekstremalnych zjawisk w Drodze Mlecznej.

Obserwatoria neutrin rejestrują promieniowanie Czerenkowa, które pojawia się, gdy neutrino przechodzące przez Ziemię trafi w jądro atomu, co powoduje powstanie szybko poruszających się cząstek. Obecnie największym tego typu urządzeniem jest opisywane przez nas IceCube, które korzysta z licznych fotodetektorów zawieszonych na linach, które są opuszczone głęboko w lód na Biegunie Południowym. Całość zajmuje 1 km3. W 2013 roku to właśnie IceCube zarejestrował pierwsze neutrino pochodzące spoza naszej galaktyki. Niedawno informowaliśmy o wykryciu tajemniczych sygnałów, które mogą doprowadzić do rewolucji w Modelu Standardowym.

Jak mówi Elisa Resconi w Uniwersytetu w Monachium, która stoi na czele P-ONE, wyniki uzyskane dotychczas przez IceCube dowodzą, że potrzebne są dodatkowe obserwatoria neutrin oraz rozbudowa samego IceCube. Stoimy w przededniu istnienia astronomii opartej o neutrino. Jeśli jednak będzie się ona opierała o jedno obserwatorium, to jej rozwój potrwa bardzo długo, być może całe dekady.

P-ONE ma składać się z 7 grup po 10 lin z czujnikami. Całość ma mieć objętość 3 km3. Dzięki temu, że będzie większe, obserwatorium będzie w stanie wyłapać rzadsze neutrina o większej energii. Będzie najbardziej czułe w zakresie dziesiątku teraelektronowoltów, podczas gdy IceCube jest w stanie zarejestrować neutrina o energiach rzędu pojedynczych TeV. P-ONE będzie obserwowało też inną część nieboskłonu, wyłapując głównie neutrina z południowej hemisfery. Częściowo jednak zakres prac obu obserwatoriów będzie się nakładał, zatem możliwa będzie niezależna weryfikacja obserwacji.

Nowe obserwatorium zostanie umieszczone na głębokości około 2,6 km, w Cascadia Basin około 200 kilometrów od wybrzeży Kolumbii Brytyjskiej. Jego budowniczowie chcą wykorzystać już istniejącą infrastrukturę. Znajduje się tam bowiem 800-kilometrowe okablowanie używane przez Ocean Networks Canada, które zasila i przesyła dane ze znajdujących się na dnie oceanu urządzeń badawczych.

Pierwsze eksperymenty w tym miejscu rozpoczęto w 2018 roku, kiedy to opuszczono dwie liny z czujnikami i stwierdzono, że wybrane miejsce ma odpowiednie właściwości optyczne do wykrywania neutrin. Obecnie P-ONE planuje opuszczenie dodatkowej stalowej liny zawierającej spektrometry, lidary i wykrywacze mionów. Pod koniec 2023 roku ma zostać zainstalowana pierwsza część obserwatorium, pierścień z 7 linami o długości kilometra każda. Jeśli to się uda, naukowcy zwrócą się z wnioskiem o grant w wysokości 50–100 milionów USD na dokończenie budowy obserwatorium. Koszty osobowe pochłoną kolejne 100 milionów USD.

Resconi ma nadzieję, że prace nad budową P-ONE zakończą się przed rokiem 2030, jednak przyznaje, że jest to plan bardzo ambitny. Główną niewiadomą jest działanie czujników w warunkach dużego ciśnienia, obecności soli i stworzeń morskich.
To nie pierwszy pomysł, by umieścić obserwatorium neutrin w morzu. Już w 2014 roku pracę miał rozpocząć umieszczony w Morzu Śródziemnym KM3NeT. Dotychczas udało się zainstalować jedynie 2 z 230 lin. Obecnie planuje się, że rozpocznie on pracę w 2026 roku. Z kolei u wybrzeży Francji powstaje jeszcze inny wykrywacz. Z planowanych 115 lin umieszczono dotychczas jedynie 6. Uruchomienie planowane jest na rok 2024.

Jak mówi Resconi, jedną z największych trudności w budowie obserwatoriów neutrin jest brak odpowiednio przeszkolonych fachowców. Fizycy wiele rzeczy robią samodzielnie. Na przykład zbudowane przez nich skrzynki, które służą do łączenia kabli na dnie morza, zawiodły. Uczona ma nadzieję, że dzięki doświadczeniu pracowników Ocean Networks Canada uda się uniknąć kolejnych błędów. Dzięki zespołowi 30–40 osób zajmujących się budową infrastruktury, fizycy mogą zająć się stroną naukową przedsięwzięcia.


« 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
      Dane z chińskiego detektora cząstek PandaX-II mogą wskazywać, że w ubiegłym roku eksperyment XENON1T zarejestrował sygnały świadczące o odkryciu nieznanych zjawisk fizycznych. Jak informowaliśmy, XENON1T zarejestrował dziesiątki nietypowych sygnałów, które można było interpretować na trzy sposoby. Najbardziej banalna z interpretacji to wystąpienie zanieczyszczenia, dwie pozostałe interpretacje to możliwe odkrycie nowych zjawisk, w tym przełomowe odkrycie cząstek ciemnej materii.
      Chińskie PandaX-II uzyskało właśnie dane, które mogą potwierdzać, że nie mamy do czynienia z zanieczyszczeniem, a rzeczywistym odkryciem.
      Znajdujący się we Włoszech XENON1T został zbudowany z myślą o poszukiwaniu słabo oddziałujących masywnych cząstek (WIMP), które mają stanowić ciemną materię. W czerwcu ubiegłego roku naukowcy pracujący przy tym eksperymencie poinformowali o zaobserwowaniu 53+/-15 sygnałów, których nie potrafili wyjaśnić. Jako że nie byli w stanie podać jednej możliwej interpretacji, zaproponowali cztery wyjaśnienia.
      Najbardziej banalne to rozpad beta trytu, który mógł zanieczyścić ksenon używany w detektorze. Trzy pozostałe interpretacje są już bardziej interesujące. Sygnały mogły być wywołane obecnością nowego typu neutrina, tworzących ciemną materię aksjonów ze Słońca albo też obecnością bozonowej ciemnej materii. Uczeni wyliczyli też prawdopodobieństwo dla wszystkich czterech interpretacji i uznali, że najmniej prawdopodobne, bo wynoszące 3,0 sigma, jest zarejestrowanie bozonowej ciemnej materii. Z kolei prawdopodobieństwo zanieczyszczenia trytem oraz odkrycia nowego neutrina wyliczono na 3,2 sigma. Najbardziej zaś prawdopodobne – szacowane na 3,4 sigma – jest odkrycie słonecznych aksjonów.
      Informacja o sygnałach z XENON1T wywołała spore poruszenie. Naukowcy zabrali się do pracy, próbując wyjaśnić obserwowane zjawiska. Na przykład fizycy teoretyczni zaproponowali kilka interesujących rozwiązań problemu dotyczącego aksjonów słonecznych. Gdyby bowiem rzeczywiście one istniały, to białe karły powinny mieć mniejszą jasność, niż mają.
      Jednymi z naukowców, którzy postanowili bliżej przyjrzeć się danym z XENON1T, byli uczeni z Uniwersytetu Jiao Tong z Szanghaju, na czele których stał Jianglai Liu. Chińczycy użyli do swoich badań detektora PandaX-II z Jinping Underground Laboratory w Syczuanie. Chociaż zawiera on nieco ponad 0,5 tony ksenonu (dla porównania, XENON1T korzysta z 3,2 tony), to uczeni z Państwa Środka prowadzili swoje badania dłużej, dzięki czemu uzyskali tylko o połowę danych mniej niż uczeni pracujący przy XENON1T.
      Naukowcy pracujący przy PandaX-II mają pewną przewagę. Dzięki przeprowadzonej w odstępie 3 lat kalibracji z użyciem metanu, są w stanie lepiej scharakteryzować sygnały generowane w ich urządzeniu przez tryt zanieczyszczający ksenon.
      Przeprowadzony przez nich eksperyment zwiększył prawdopodobieństwo, że XENEN1T dokonał rzeczywistego odkrycia. Wciąż nie wiadomo, czym jest to odkrycie. Ponadto Chińczycy nie byli w stanie z całą pewnością wykluczyć, że nie doszło do zanieczyszczenia.
      Obecnie w Chinach trwają prace nad zwiększeniem czułości PandaX-II. Masa urządzenia zostanie zwiększona do 6 ton, w tym masa samego ksenonu wyniesie 4 tony. Nowe urządzenie, PandaX-4%, rozpocznie pracę jeszcze w bieżącym roku. Również w bieżącym roku ma ruszyć zmodernizowany 8,3-tonowy XENOnT, a w USA rozpoczyna właśnie pracę 10-tonowy LUX-ZEPLIN.
      Dzięki nowym, większym i bardziej czułym detektorom powinniśmy w niedługim czasie dowiedzieć się, co tak naprawdę zarejestrował XENON1T.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Międzynarodowy zespół naukowy postanowił zbadać wpływ hałasu na zwierzęta i ekosystemy morskie. Uczonych zaskoczyło, do jakiego stopnia ludzie zanieczyszczają oceany dźwiękiem, co ma negatywny wpływ na żyjące w nich zwierzęta. Hałas negatywnie wpływa na ich zachowanie, rozmnażanie, zdrowie i może przyczyniać się do śmierci zwierząt.
      Problem jest kolosalny. Na przykład u południowych wybrzeży Chile znajduje się jeden z najważniejszych na południowym Pacyfiku obszarów żerowania płetwali błękitnych. Zwierzęta przybywają tam, by wychowywać młode. Niedawne badania wykazały, że w miesiącach letnich przeciętny płetwal spotyka tam... 1000 łodzi na dobę. Musi więc bez przerwy starać się unikać kolizji, nie mówiąc już o olbrzymim hałasie generowanym przez ich silniki.
      Od czasu rewolucji przemysłowej ludzkość coraz bardziej zanieczyszcza oceany dźwiękiem. Rozwój rybołówstwa, transportu morskiego, turystyki, budowa infrastruktury i wiele innych aktywności H. sapiens powodują, że w światowych oceanach jest coraz więcej sztucznego dźwięku, przez co naturalne odgłosy są coraz słabiej słyszalne.
      Poniżej możemy posłuchać, jak olbrzymia różnica jest pomiędzy naturalnym dźwiękiem oceanu, a dźwiękiem zanieczyszczonym przez człowieka.

      Profesor Carlos M. Duarte z Uniwersytetu Nauki i Technologii im. Króla Abdullaha (KAUST) stanął teraz na czele międzynarodowego zespołu badającego wpływ hałasu na oceany.
      Krajobraz dźwiękowy to silny wskaźnik zdrowia środowiska naturalnego. To, co zrobiliśmy w naszych miastach na lądzie, w których naturalne odgłosy zastąpiliśmy sztucznie generowanym hałasem, zrobiliśmy też w oceanach, mówi Ban Halpern, współautor badań z Narodowego Centrum Analizy Ekologicznej i Syntezy na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Barbara.
      Nie od dzisiaj wiemy, że niszczymy oceany wprowadzając do nich olbrzymie ilości odpadów, niszcząc wybrzeża i rafy koralowe. Znacznie trudniej jednak zauważyć to, co robimy za pomocą hałasu. Tymczasem może on być niezwykle szkodliwy. Powoduje np. że młode zwierzęta nie słyszą nawoływań rodziców i nie potrafią wrócić do bezpiecznych kryjówek. Tymczasem w projektach ochrony oceanów bardzo rzadko uwzględnia się zanieczyszczenie dźwiękiem.
      Dźwięk w wodzie podróżuje bardzo szybko i bardzo daleko. Nic więc dziwnego, że zwierzęta morskie są bardzo wyczulone na dźwięk. Wykorzystują go w całym szeregu swoich zachowań. Dźwięk odgrywa w oceanach kolosalną rolę. Ludzie wciąż nie doceniają tego aspektu środowiska morskiego, stwierdzają autorzy badań. Nikt z nas nie chciałby mieszkać koło autostrady, bo wiąże się to z ciągłym uciążliwym hałasem. Zwierzęta w oceanie bez przerwy są narażone na olbrzymi hałas.
      Naukowcy z Arabii Saudyjskiej, Danii, USA, Wielkiej Brytanii, Australii, Nowej Zelandii, Holandii, Niemiec, Hiszpanii, Norwegii i Kanady postanowili przeprowadzić dokumentację dźwięków oddziałujących na środowisko morskie na całym świecie. W tym celu przeanalizowali ponad 10 000 prac naukowych na ten temat.
      Głębokie wody oceaniczne są postrzegane przez ludzi – nawet przez specjalistów zajmujących się tym środowiskiem – jako odległe ekosystemy. Jednak gdy wiele lat temu za pomocą hydrofonu słuchałem dźwięków w oceanach, byłem zdumiony, że na głębokości 1000 metrów dominującym dźwiękiem był... dźwięk padającego na powierzchni deszczu. I wtedy zdałem sobie sprawę, jak olbrzymią rolę odgrywa dźwięk w oceanach. W ciągu zaledwie sekundy dociera on z powierzchni na kilometr pod wodę, mówi Duarte.
      Autorzy badań uważają, że w wysiłkach na rzecz ochrony oceanów należy brać pod uwagę hałas generowany przez ludzi. I hałas ten należy zmniejszać. Wiele takich działań można przeprowadzić już teraz i nie byłyby one zbyt skomplikowane. Istnieją np. technologie produkcji cichych silników okrętowych. Powoli się one rozpowszechniają, a wprowadzenie odpowiednich przepisów spowodowałoby ich szybsze wdrożenie i zmniejszenie tym samym hałasu w oceanach.
      Co więcej, tego typu działania odniosłoby natychmiastowy skutek. Gdy np. zanieczyszczamy ocean środkami chemicznymi i przestajemy je stosować, minie wiele lat, gdy środki te przestaną negatywnie oddziaływać na środowisko. W przypadku dźwięku zmniejszenie hałasu natychmiast poprawia sytuację. I środowisko natychmiast reaguje, czego dowodem jest jego szybki odradzanie się w związku ze zmniejszoną aktywnością człowieka spowodowaną COVID-19.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Spełniły się najgorsze obawy inżynierów – teleskop w Arecibo się zawalił. Do katastrofy doszło, gdy ważąca 900 ton platforma odbiornika radioteleskopu spadła na znajdującą się 120 metrów niżej czaszę. Na szczęście – jak wcześniej informowaliśmy – już wcześniej specjaliści doszli do wniosku, że cała struktura jest niestabilna i teleskop przeznaczono do likwidacji, zatem w katastrofie nikt nie ucierpiał.
      Arecibo to jedno z najważniejszych urządzeń w historii radioastronomii. Teleskop przez ponad pół wieku służył światowej nauce, dostarczając niezwykle ważnych danych. Przez dziesięciolecia był też największym tego typu urządzeniem. Większy – FAST – wybudowali dopiero Chińczycy, jednak jego możliwości badawcze, ze względu na lokalizację oraz pracę wyłącznie w trybie pasywnym w wielu dziedzinach nie dorównują Arecibo. A raczej nie dorównywały, gdyż dzisiaj nastąpił ostateczny koniec legendarnego obserwatorium.
      Koniec, którego można się było spodziewać, ale nikt nie przypuszczał, że nastąpi tak szybko. Już kilkanaście lat temu informowaliśmy, że Narodowa Fundacja Nauki USA od lat umieszczała utrzymanie radioteleskopu na dole listy swoich priorytetów i oczywistym było, że w bliższej niż dalszej przyszłości przestanie go finansować, przeznaczając zaoszczędzone pieniądze na nowocześniejsze, bardziej obiecujące projekty. Jednak jeszcze pół roku temu mogliśmy przypuszczać, że Arecibo będzie działał jeszcze przez kilka lat.
      Początkiem końca było zerwanie się w sierpniu jednej z lin pomocniczych podtrzymujących platformę odbiornika. Spadająca lina wybiła kilkudziesięciometrową dziurę w czaszy teleskopu. Już wówczas wykonana inspekcja kazała zadać sobie pytanie o stabilność całej struktury. Postanowiono jednak naprawić radioteleskop. I gdy czekano na dostawę nowych lin na początku listopada doszło do zerwania się kolejnej liny nośnej. To zaskoczyło specjalistów, którzy oceniali, że pozostałe liny powinny bez problemu wytrzymać obciążenia. Eksperci doszli więc do wniosku, że najwyraźniej cała struktura jest bardziej osłabiona, niż się wydaje. Kolejne ekspertyzy inżynieryjne wykazały, że teleskopu nie uda się naprawić nie narażając przy tym robotników na utratę życia. Dlatego też podjęto decyzję o jego wyburzeniu. Szczegółowo o tym informowaliśmy.
      Dzisiaj w nocy upadek platformy z odbiornikiem ostatecznie zakończył historię radioteleskopu w Arecibo.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zmiany klimaty spowodowały, że cyklony tropikalne docierające na ląd wolniej słabną, przez co dalej docierają i powodują większe zniszczenia, czytamy na łamach najnowszego wydania Nature. Naukowcy z The Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) Graduate University dowiedli, że cyklony, które tworzą się nad gorącymi wodami oceanicznymi, niosą obecnie więcej wilgoci, przez co po dotarciu na ląd dłużej się utrzymują. To sugeruje, że w przyszłości mogą utrzymywać się jeszcze dłużej i obszarom, do których wcześniej nie docierały.
      To bardzo ważne spostrzeżenie, które powinno być brane pod uwagę przy podejmowaniu decyzji dotyczących radzenia sobie ze skutkami globalnego ocieplenia, mówi jeden z autorów badań, profesor Pinaki Chakraborty, dyrektor Jednostki Mechaniki Płynów na OIST. Wiemy, że miejscowości przybrzeżne muszą przygotować się na bardziej intensywne huragany. Okazuje się, że na ich nadejście muszą być też gotowe miejscowości położone w głębi lądu, które mogą nie mieć odpowiedniej infrastruktury, by sobie z tym radzić, a ich mieszkańcy mogą nie mieć doświadczenia z takimi zjawiskami, dodaje uczony.
      Naukowcom z Okinawy udało się wykazać bezpośredni związek pomiędzy ocieplającym się klimatem, a tymi cyklonami, które docierają na ląd. Na potrzeby swoich badań naukowcy przeanalizowali huragany, które w ostatnim półwieczu uformowały się nad północnym Atlantykiem i dotarły na ląd. Okazało się, że obecnie w ciągu pierwszej doby po uderzeniu w ląd cyklony słabną dwukrotnie wolniej niż przed 50 laty. Gdy przyjrzeliśmy się danym jasno było widać, że w kolejnych latach cyklony słabną coraz wolniej. Nie był to jednak proces ciągły. Zmiany w poszczególnych latach odpowiadały zmianom temperatury powierzchni wód oceanicznych, mówi doktorant Lin Li, główy autor badań.
      Naukowcy przetestowali swoje spostrzeżenia za pomocą symulacji komputerowych czterech różnych cyklonów, które przeprowadzono z różnymi danymi dotyczącymi temperatury powierzchni oceanu. Gdy w symulacji huragan osiągnął kategorię 4, naukowcy symulowali jego nadejście nad ląd, odcinając go od źródła wilgoci od spodu.
      Cyklony tropikalne to silniki cieplne, jak np. silnik w samochodzie. W silniku samochodowym spalane jest paliwo i uzyskana energia cieplna zamieniana jest w pracę mechaniczną. W cyklonach wilgoć z powierzchni oceanu jest paliwem, które intensyfikuje i podtrzymuje siłę huraganu, a energia cieplna z wody jest zamieniana w potężne wiatry. W momencie, gdy huragan dotrze na ląd, dostawy paliwa zostają przerwane. Bez paliwa samochód zaczyna zwalniać, a huragan, bez źródła wilgoci, traci na sile, wyjaśnia Li.
      Naukowcy zauważyli, że nawet gdy nad ląd docierają cyklony o tej samej sile, to ten, który uformował się nad cieplejszymi wodami, wolniej słabnie. Symulacje te udowodniły, że wyciągnęliśmy prawidłowe wnioski z naszych analiz. A wnioski te mówią, że cieplejsze oceany wpływają na tempo słabnięcia huraganu, nawet po odcięciu połączenia z wodami oceanicznymi. Pytanie brzmi, dlaczego tak się dzieje, mówi Chakraborty.
      Przeprowadzili więc dodatkowe symulacje i wykazali, że odpowiedzią na to pytanie jest wilgotność. Nawet gdy cyklon dociera na ląd, zamienia się w huragan i nie ma łączności z oceanem, powietrze wciąż zawiera sporo wilgoci. Z czasem wilgoć tę traci i wiatry słabną. Huragany, które powstają nad cieplejszymi wodami oceanicznymi, mogą zawierać więcej wilgoci, która podtrzymuje je przez dłuższy czas i nie pozwala im szybko osłabnąć, dodają uczeni.
      Naukowcy zauważają, że konieczna jest zmiana obecnych – zbyt prostych – modeli badania huraganów. Obecne modele nie biorą pod uwagę wilgotności. Rozważają one huragany jako suchy wir powietrza, który jest osłabiany przez tarcie o ląd. Nasza praca pokazuje, że ten model jest niekompletny. Dlatego też modele te nie wykazywał dotychczas oczywistego wpływu ocieplania się klimatu na huragany, mówi Li.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pewna Kanadyjka oddała ukradzione przez siebie fragmenty Pompejów twierdząc, że od czasu kradzieży jej rodzinę spotykają nieszczęścia. Kobieta imieniem Nicole ukradła przed 15 laty dwa fragmenty mozaiki, kawałek amfory oraz fragment innej ceramiki. Teraz zwróciła je w jednym z biur podróży, a w pozostawionym przez siebie liście nazywa przedmioty „przeklętymi”.
      Z listu dowiadujemy się, że w 2005 roku Nicole, która miała wówczas niewiele ponad 20 lat, odwiedziła Pompeje i wywiozła stamtąd wspomniane zabytki. Od tamtej pory prześladują ją nieszczęścia. Teraz mam 36 lat i dwukrotnie miałam nowotwór piersi. Ostatnio skończyło się obustronną mastektomią. Moja rodzina i ja przeżywamy problemy finansowe. Jesteśmy dobrymi ludźmi, nie chcę przekazać klątwy na moje dzieci i resztę rodziny. Zabierzcie je. One przyniosły mi nieszczęścia, czytamy w liście. Kobieta stwierdza, że w zwróconych zbytkach znajduje się negatywna energia.
      Pompeje od dawna zmagają się z plagą kradzieży dokonywanych przez turystów. Przez lata około stu turystów zwróciło skradzione artefakty. Na terenie Pompejów założono niewielkie muzeum, w którym można zobaczyć zarówno oddane zabytki, jak i listy, wyrażające skruchę. Zdecydowana większość ukradzionych przedmiotów ma niewielką wartość. Bardziej interesujące są listy, mówi rzecznik prasowa Pompejów. Mogą stać się one w przyszłości obiektem interesujących badań antropologicznych nad motywami, jakie kierowały ludźmi z różnych krajów, gdy kradli zabytki i gdy je zwracali.
      Przekonanie o klątwie ukradzionych artefaktów jest dość zabawne, ale może powstrzymywać przed kolejnymi tego typu wydarzeniami. Mamy nadzieję, że – niezależnie od przekonania o sprowadzaniu nieszczęścia – zwiększy się świadomość dotycząca dziedzictwa kulturowego, stwierdziła w korespondencji z KopalniąWiedzy Maria Luisa Vitale, rzecznik Parku Archeologicznego Pompejów.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...