Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Niemcy dokonali najbardziej precyzyjnych pomiarów masy deuteronu
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Zachodzące w przestrzeni kosmicznej procesy, w czasie których powstają gwiazdy, mogą prowadzić też do pojawienia się obiektów o masie nieco większej od Jowisza. Badacze korzystający z Teleskopu Webba odkryli w mgławicy NGC 1333 aż sześć takich niezwykłych obiektów o masie planety, ale niepowiązanych grawitacyjne z żadną gwiazdą. Powstały w procesie takim, jak powstają gwiazdy, czyli zapadnięcia się gazu i pyłu, ale ich masa odpowiada masie planet. Badamy granice procesów formowania się gwiazd. Jeśli masz obiekt, który wygląda jak młody Jowisz, to czy jest możliwe, by w odpowiednich warunkach przekształcił się w gwiazdę? To ważne pytanie w kontekście zrozumienia powstawania gwiazd i planet, mówi główny autor badań, astrofizyk Adam Langeveld z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa.
Dane z Webba sugerują, że odkryte obiekty mają masę od 5 do 10 razy większą niż masa Jowisza. To oznacza, że są jednymi z najlżejszych znanych nam obiektów, które powstały w procesach, w jakich powstają gwiazdy oraz brązowe karły, obiekty o masie 13–80 mas Jowisza, zbyt małej, by zaszła przemiana wodoru w hel.
Wykorzystaliśmy niezwykła czułość Webba w zakresie podczerwieni, by odnaleźć najsłabiej świecące obiekty w młodej gromadzie gwiazd. Poszukujemy odpowiedzi na podstawowe dla astronomii pytanie o najmniej masywny obiekt podobny do gwiazdy. Okazuje się, że najmniejsze swobodne obiekty powstające w procesach takich, jak gwiazdy, mogą mieć masę taką, jak gazowe olbrzymy krążące wokół pobliskich gwiazd, wyjaśnia profesor Ray Jayawardhana, który nadzorował badania. Nasze obserwacje potwierdzają, że obiekty o masie planetarnej mogą powstawać w wyniku dwóch procesów. Jeden to kurczenie się chmur pyłu i gazu – czyli tak jak tworzą się gwiazdy – drugi zaś to powstawanie planet w znajdującym się wokół gwiazdy dysku akrecyjnym z pyłu i gazu. Tak właśnie powstał Jowisz i inne planety Układu Słonecznego, dodaje Jayawardhana.
Najbardziej intrygującym z obiektów znalezionych przez Webba jest ten najlżejszy, o masie 5-krotnie większej od Jowisza. Obecność wokół niego dysku akrecyjnego wskazuje, że obiekt najprawdopodobniej uformował się takim procesie, w jakim powstają gwiazdy. Sam dysk również interesuje badaczy. Nie można wykluczyć, że mogą z nim pojawić się planety. To może być żłobek miniaturowego układu planetarnego, znacznie mniejszego niż nasz układ, dodaje Alexander Scholz, astrofizyk z University of St. Andrews.
Co interesujące, Webb nie zarejestrował – a ma takie możliwości – żadnego obiektu o masie mniejszej niż 5 mas Jowisza. Może to oznaczać dolną granicę masy obiektów formujących się z zapadnięcia chmur pyłu i gazu.
Autorzy badań przeanalizowali też profil światła wszystkich nowo znalezionych obiektów oraz dokonali ponownej analizy profilu światła 19 znanych brązowych karłów. Odkryli przy tym brązowego karła, który ma towarzysza o masie planety. To rzadkie znalezisko rzuca wyzwanie naszym modelom tworzenia się układów podwójnych.
W najbliższych miesiącach naukowcy chcą zająć się analizą atmosfer nowo odkrytych obiektów i porównać je do brązowych karłów oraz gazowych olbrzymów.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z CERN-u dokonali najbardziej precyzyjnych pomiarów masy kwarka górnego. To najcięższa z cząstek elementarnych, a poznanie jej masy jest niezbędne do poznania zasad funkcjonowania wszechświata w najmniejsze skali.
Najnowsze wyniki uzyskane przez zespół pracujący przy eksperymencie CMS (Compact Muon Solenoid) w Wielkim Zderzaczu Hadronów pozwoliły na poznanie masy kwarka górnego z dokładnością około 0,27%. Tak olbrzymią precyzję udało się osiągnąć dzięki wykorzystaniu nowych metod analitycznych oraz poprawienia procedur dotyczących radzenia sobie z niepewnościami pomiaru.
Znajomość masy najcięższej z cząstek to kluczowy element, który pozwoli przetestować matematyczną spójność całego modelu cząstek elementarnych. Na przykład, jeśli znalibyśmy dokładną masę bozonu W i bozonu Higgsa, moglibyśmy – korzystając z Modelu Standardowego – poznać dokładną masę kwarka górnego. Podobnie działa to w drugą stronę – poznanie dokładnej masy kwarka górnego i bozonu Higgsa, pozwoli na wyliczenie dokładnej masy bozonu W. Fizyka teoretyczna dokonała na tym polu olbrzymich postępów, jednak wciąż trudno jest dokładnie określić masę kwarka górnego. Tymczasem dla zrozumienia wszechświata, a szczególnie jego stabilności, potrzebujemy jak najbardziej precyzyjnych informacji o masie bozonu Higgsa i kwarka górnego. Z dotychczas dostępnych informacji na temat masy kwarka górnego wiemy, że wszechświat znajduje się bardzo blisko stanu metastabilnego. Jeśli masa kwarka górnego byłaby minimalnie inna, wszechświat w długim terminie byłby mniej stabilny i mógłby zakończyć swój żywot podczas gwałtownego wydarzenia podobnego do Wielkiego Wybuchu.
Podczas ostatnich badań naukowcy z CMS wykorzystali dane zebrane przez CMS w 2016 roku podczas zderzeń protonów. Wzięli pod uwagę pięć różnych właściwości zderzeń, podczas których powstawała para kwarków górnych. Właściwości te zależą właśnie od masy kwarka górnego. Dotychczas przy tego typu badaniach pod uwagę brano trzy właściwości. Ponadto naukowcy przeprowadzili ekstremalnie precyzyjną kalibrację danych z CMS, dzięki czemu lepiej zrozumieli wszelkie niepewności pomiaru i ich wzajemne zależności. Po przeprowadzeniu odpowiednich obliczeń stwierdzili, że masa kwarka górnego wynosi 171,77±0,38 GeV. Jest ona zatem zgodna zarówno z wcześniejszymi pomiarami, jak i z założeniami Modelu Standardowego.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy starają się określić własności grawitonu – hipotetycznej cząstki przenoszącej oddziaływanie grawitacyjne. W pracy opublikowanej w czasopiśmie Journal of High Energy Astrophysics prof. Marek Biesiada wraz ze współpracownikami na podstawie analizy 12 gromad galaktyk przedstawili nowe ograniczenie na masę grawitonu. Jest ono o siedem rzędów wielkości silniejsze niż ograniczenia wynikające z obserwacji fal grawitacyjnych.
Ogólna Teoria Względności (OTW) zmieniła nasze wyobrażenia o grawitacji. W myśl OTW, materia zakrzywia czasoprzestrzeń, a wszystkie obiekty, jeśli nie podlegają wpływowi innych, niegrawitacyjnych oddziaływań, to poruszają się w tej zakrzywionej czasoprzestrzeni po szczególnych trajektoriach zwanych geodezyjnymi. Dla niezbyt dużych zakrzywień czasoprzestrzeni i niewielkich prędkości, w porównaniu do prędkości światła, teoria Einsteina odtwarza prawo powszechnego ciążenia Newtona, które z powodzeniem stosujemy nadal do opisu ruchu planet, czy gwiazd w galaktykach.
Wiemy, że pozostałe trzy oddziaływania fundamentalne – długozasięgowe oddziaływanie elektromagnetyczne, oraz oddziaływania słabe i silne rządzące materią na poziomie subatomowym - mają naturę kwantową. W opisie kwantowym oddziaływanie polega na wymianie przenoszącej je cząstki (bozonu). Dla elektromagnetyzmu jest to foton – cząstka światła, kwant fali elektromagnetycznej. Dla oddziaływań silnych i słabych są to odpowiednio gluony oraz bozony Z i W. Od przeszło stu lat fizycy próbują w ten sam sposób spojrzeć na powszechne ciążenie, poszukując kwantowej teorii grawitacji. Przez analogię do innych oddziaływań, hipotetyczną cząstką przenoszącą grawitację miałby być tzw. grawiton. Ze względu na nieskończony zasięg oddziaływań grawitacyjnych słabnących z kwadratem odległości, grawiton – podobnie jak foton – powinien być bezmasowy. Są to jednak tylko przewidywania teoretyczne, które trzeba zweryfikować eksperymentalnie.
Badając własności hipotetycznego grawitonu można postawić pytanie odwrotne: jakie, dające się zaobserwować konsekwencje, powinny się ujawnić w dostępnym nam obrazie Wszechświata i jego dynamiki, gdyby jednak grawiton miał inne cechy niż się spodziewamy – na przykład, gdyby miał bardzo małą, ale jednak niezerową masę? Jeśli dane obserwacyjne – zawsze obarczone niepewnością – pozostają w zgodzie z hipotezą bezmasowego grawitonu, to niepewność związana z tymi danymi pozwala na oszacowanie z góry maksymalnej masy grawitonu, czyli pozwala odpowiedzieć na pytanie jak lekki może być grawiton, by konsekwencje wynikające z jego masy nie kłóciły się jeszcze z danymi obserwacyjnymi. W pracy opublikowanej w czasopiśmie Journal of High Energy Astrophysics prof. Marek Biesiada z NCBJ wspólnie z dr Aleksandrą Piórkowską-Kurpas z Uniwersytetu Śląskiego oraz prof. Shuo Cao z Bejing Normal University uzyskali w ten sposób ograniczenie na masę grawitonu mg < 5·10-29 eV.
Z każdą cząstką związana jest charakterystyczna długość tzw. fali Comptona – odwrotnie proporcjonalna do jej masy – wyjaśnia prof. Marek Biesiada. Im większa masa, tym mniejsza długość tej fali. W przypadku cząstek przenoszących oddziaływania, długość fali Comptona określa zasięg oddziaływania. Zerowa masa oznacza nieskończoną długość fali Comptona, czyli zasięg nieskończony. W przypadku elektromagnetyzmu teoria przewiduje, że foton powinien być bezmasowy. Podobnie jest w przypadku grawitacji. Zatem badania masy grawitonu są w istocie testem teorii. Są testem bardzo istotnym, gdyż niektórzy badacze proponowali teorie modyfikujące OTW, które przewidują, że zasięg oddziaływania grawitacyjnego powinien być skończony. W teoriach takich modyfikacji ulega potencjał Newtonowski: na dużych odległościach siła przyciągania grawitacyjnego maleje szybciej niż z kwadratem odległości.
Obecnie dysponujemy coraz dokładniejszymi pomiarami mas gromad galaktyk w funkcji odległości od centrum. Jest to możliwe dzięki połączeniu obserwacji w promieniach X oraz kosmologicznego promieniowania mikrofalowego, zarejestrowanego przez satelitę Planck.
W naszych badaniach wykorzystaliśmy pomiary mas 12 gromad galaktyk z próbki X-COP, testując możliwe odstępstwa od potencjału Newtonowskiego – dodaje profesor Biesiada. W rezultacie uzyskaliśmy jedno z najsilniejszych ograniczeń górnych na masę grawitonu. Jest ono siedem rzędów wielkości (10 mln razy) silniejsze od ograniczeń dostarczonych z obserwacji fal grawitacyjnych przez detektory LIGO-Virgo.
Naukowcy NCBJ uczestniczą we wszystkich, kluczowych dla kosmologii, toczących się obecnie i planowanych projektach. Będą one z pewnością przynosić nowe, coraz dokładniejsze testy fizyki fundamentalnej.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Po 10 latach analiz i wielokrotnego sprawdzania wyników, badacze z projektu CDF collaboration prowadzonego przez Fermi National Accelarator Laboratory (Fermilab) ogłosili, że dokonali najbardziej precyzyjnych pomiarów masy bozonu W, nośnika jednego z czterech podstawowych oddziaływań fizycznych. Uzyskane wyniki sugerują, że Model Standardowy powinien zostać poprawiony lub poszerzony.
Znamy cztery podstawowe oddziaływania fizyczne: grawitacyjne, słabe, elektromagnetyczne i silne. Bozon W jest nośnikiem oddziaływań słabych. Specjaliści z Fermilab, wykorzystując dane z Collider Detector at Fermilab (CDF) okreslili masę bozonu W z dokładnością do 0,01%. Pomiar jest dwukrotnie bardziej dokładny niż dotychczasowe. Po jego wykonaniu naukowcy wykorzystali nową wartość do przetestowania Modelu Standardowego.
Wprowadziliśmy olbrzymią liczbę poprawek i dodatkowych weryfikacji. Wzięliśmy pod uwagę nasze lepsze rozumienie samego wykrywacza cząstek oraz postępy w teoretycznym i eksperymentalnym rozumieniu interakcji bozonu W z innymi cząstkami. Gdy w końcu przeprowadziliśmy wszystkie obliczenia okazało się, że różnią się one od przewidywań Modelu Standardowego, mówi Ashutosh V. Kotwal z Duke University, który stał na czele grupy wykonującej obliczenia. Jest on jednym z 400 naukowców skupionych wokół CDF collaboration.
Nowe pomiary w wielu aspektach zgadzają się z wcześniejszymi pomiarami masy bozonu W, ale w niektórych są z nimi rozbieżne. Dlatego też konieczne będą kolejne badania. To bardzo intrygujące wyniki, ale do ich pełnego wyjaśnienie konieczne jest potwierdzenie w ramach innych eksperymentów, mówi zastępca dyrektora Fermilab, Joe Lykken.
Bozon W, nośnik oddziaływań słabych, jest m.in odpowiedzialny za procesy powodujące, że Słońce świeci, a cząstki się rozpadają. Fermilab, a którym działał niezwykle zasłużony dla nauki akcelerator Tevatron, dysponuje olbrzymią ilością danych zbieranych w latach 1985–2011. Pomiary CDF były prowadzone przez wiele lat. Wyniki tych pomiarów były ukryte w danych, które trzeba było szczegółowo przeanalizować. Gdy w końcu je uzyskaliśmy, byliśmy zdumieni, mówi fizyk Chris Hays z Uniwersytetu Oksfordzkiego.
Masa bozonu W jest około 80-krotnie większa od masy protonu i wynosi około 80 000 MeV/c2. Teraz naukowcy z Fermilab ją uściślili. Dzięki ich pracy wiemy, że wynosi ona 80 433 ± 9 MeV/c2. Wynik ten bazuje na badaniach 4,2 milionów bozonów W uzyskanych w Fermilab.
W ciągu ostatnich 40 lat eksperymenty w wielu akceleratorach pozwoliły na badanie bozonu W. To bardzo trudne, złożone pomiary, które cały czas są doprecyzowywane. Nam praca zajęła wiele lat. Dokonaliśmy najbardziej precyzyjnych pomiarów, dzięki czemu mogliśmy stwierdzić, że istnieje rozbieżność pomiędzy wartością zmierzoną, a oczekiwaną, mówi rzecznik CDF collaboration Giogrio Chiarelli z Włoskiego Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej.
Najbardziej precyzyjne obliczenia masy bozonu W wykonane na podstawie Modelu Standardowego – w których wykorzystuje się pomiary masy kwarka górnego i bozonu Higgsa – dają wynik 80 357 ± 6 MeV/c2. Różnica pomiędzy teoretycznymi obliczeniami a wykonanymi pomiarami jest więc widoczna. Teraz autorzy kolejnych eksperymentów oraz fizycy teoretyczni powinni spróbować ją wyjaśnić. Jeśli różnica pomiędzy wynikiem eksperymentów a teoretycznymi obliczeniami jest spowodowana istnieniem jakiegoś nowego oddziaływania – a to tylko jedna z możliwości – to przyszłe eksperymenty powinny je wykryć.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Uniwersytet w Białymstoku będzie popularyzować opracowany w zeszłym roku kalkulator masy bocianich gniazd. Kalkulator pozwala oszacować masę gniazda z zaledwie 2 pomiarów: wysokości i szerokości. Może on pomóc ocenić zagrożenie, spowodowane już istniejącymi gniazdami, ale też przyczynić się do projektowania bardziej wytrzymałych elementów nośnych dachów, słupów czy platform lęgowych, na których mogą zagnieździć się bociany - podkreśla Adam Zbyryt, doktorant ze Szkoły Doktorskiej Nauk Ścisłych i Przyrodniczych UwB.
Kalkulator powstał w ramach projektu pt. „Ochrona bociana białego w dolinach rzecznych wschodniej Polski”. Był on realizowany przez Polskie Towarzystwo Ochrony Ptaków (PTOP) oraz Biebrzański Park Narodowy i Łomżyński Park Krajobrazowy Doliny Narwi.
Autorami narzędzia są Adam Zbyryt, dr Łukasz Dylewski z Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu oraz dr Grzegorz Neubauer z Uniwersytetu Wrocławskiego.
Na projekt „Nie udźwigniesz, taki to ciężar! Popularyzacja kalkulatora masy gniazd bociana białego” Adama Zbyryta Ministerstwo Edukacji i Nauki przyznało dofinansowanie w wysokości 60.500 zł.
Gniazda bociana białego należą do jednych z największych i najcięższych struktur budowanych przez zwierzęta na świecie. Nierzadko osiągają szerokość i wysokość dwóch metrów, a ich masa przekracza półtorej tony. Ponieważ coraz więcej bocianów gnieździ się blisko człowieka, a gniazda zakładane są na słupach elektroenergetycznych czy dachach budynków, generuje to konflikty na linii człowiek przyroda. Głównym problemem jest właśnie masa gniazd, która znacząco obciąża różnego rodzaju konstrukcje. Wynika to głównie z tego, że ich wnętrze to zbita przetworzona materia, która stanowi glebę (histosol) – wyjaśnia biolog.
Kalkulator jest dostępny w 5 wersjach językowych: po polsku, angielsku, hiszpańsku, francusku i rosyjsku. Wymiary gniazda podaje się w centymetrach, należy też określić wskaźnik ubicia materiału gniazdowego (do wyboru są 2 opcje: normalne i ubite). Jak napisano na stronie z kalkulatorem, wyświetlone zostaną wyniki dla trzech najlepszych równań (modeli) szacujących masę. Szacowana przeciętna masa gniazda o podanych wymiarach wyświetlona jest w kolumnie „Średnia”. Dolne (po lewej stronie) i górne (po prawej stronie) kolumny zawierają predykcyjne przedziały ufności dla oszacowania średniej na trzech predefiniowanych poziomach.
Projekt „Nie udźwigniesz, taki to ciężar!” ma pomóc w rozpropagowaniu metody zarówno w Polsce, jak i w krajach, gdzie bocian biały (Ciconia ciconia) licznie gniazduje, a więc np. w Hiszpanii, Portugalii, Białorusi, Bułgarii, Litwie i w Niemczech. Posłużą do tego różne kanały, w tym prasa, radio i telewizja czy media społecznościowe. Chodzi o to, by uniknąć problemów związanych z gniazdami i przyczynić się do ochrony gatunku.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.