Sign in to follow this
Followers
0
Zdeformowane jądro podwójnie magiczne. Znaleźli zaginioną masę cyrkonu-80
-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Analiza danych z misji InSight wykazała, że jądro Marsa jest całkowicie płynne. Ma więc inną budowę niż jądro Ziemi, gdzie stałe jądro wewnętrzne otoczone jest przez płynne jądro zewnętrzne. Dotychczas nikt nie był w stanie stwierdzić, jaki jest stan skupienia jądra Czerwonej Planety. Udało się to dopiero uczonym z USA, Belgii, Niemiec i Francji, którzy podczas swoich badań wykorzystali dane z InSight.
Zrozumienie struktury wewnętrznej oraz atmosfery Marsa jest niezbędne do opisania historii tworzenia się i ewolucji planety. Wysłana w 2018 roku InSight zebrała unikatowe dane na temat jej budowy zewnętrznej. Misja zakończyła się w grudniu ubiegłego roku, ale naukowcy z całego świata wciąż analizują przysłane przez nią dane.
Na ich podstawie badacze stwierdzili, że pod płaszczem, które w całości jest ciałem stałym, znajduje się jądro o średnicy 1835 ± 55 km i średniej gęstości 5955–6290 kg/m3. Nasze analizy danych z InSight stanowią argument przeciwko istnieniu stałego jądra wewnętrznego i pokazują kształt jądra wskazując, że głęboko w płaszczu istnieją wewnętrzne anomalie masy. Znaleźliśmy też dowody na powolny wzrost tempa ruchu obrotowego Marsa, który może być powodowany długoterminowym trendem w wewnętrznej dynamice Marsa lub wpływem jego atmosfery i pokryw lodowych, czytamy w artykule opublikowanym na łamach Nature.
« powrót do artykułu -
By 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 -
By KopalniaWiedzy.pl
Komety to jedna z najstarszych obiektów w Układzie Słonecznym. Te lodowe pozostałości po formowaniu się planet zostały wyrzucone przez grawitację na obrzeża Układu Słonecznego. Ich rezerwuarem jest Obłok Oorta, hipotetyczny obłok materiału znajdującego się w odległości od kilku tysięcy do 100 000 jednostek astronomicznych od Słońca.
Tym, co najbardziej przyciąga naszą uwagę w kometach jest ich spektakularny warkocz ciągnący się na wiele milionów kilometrów. Jego źródłem jest jądro komety, składające się z lodu, pyłu i okruchów skalnych. Jądra większości znanych komet liczą kilka lub kilkanaście kilometrów średnicy. Teleskop Hubble'a odkrył właśnie prawdziwego giganta wśród jąder komet – olbrzyma o średnicy około 140 kilometrów.
Cometa C/2014 UN271 (Bernardinelli-Bernstein) została odkryta przez Pedro Bernardinellego i Gary'ego Bernsteina w archiwalnych zdjęciach z Dark Energy Survey w Cerro Tololo Inter-American Observatory w Chile. Po raz pierwszy zaobserwowano ją w 2010 roku. A w bieżącym roku naukowcy wykorzystali Teleskop Hubble'a oraz radioteleskopy, by odróżnić jej stałe jądro od otaczającej je chmury pyłu. Okazało się, że mają do czynienia z największym znanym jądrem komety. Obecnie C/2014 UN271znajduje się w odległości mniejszej niż 3,2 miliarda kilometrów od Słońca, a za klika milionów lat ponownie trafi do Obłoku Oorta.
Aby uświadomić sobie, z jakim gigantem mamy do czynienia, musimy wiedzieć, że średnica jądra C/2014 UN271 jest około 50-krotnie większa niż średnica typowej komety. Słynna kometa Halleya ma jądro o średnicy 11 kilometrów, zaś jądro komety Hale-Boppa ma 74 km średnicy. Dotychczasową rekordzistką była kometa C/2002 z jądrem o średnicy 96 kilometrów. Teraz zaś mówimy o 140-kilometrowym jądrze.
Profesor David Jewitt Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles, współautor badań nad C/2014 UN271 mówi, że ta kometa to wierzchołek góry lodowej olbrzymiego zbioru tysięcy komet znajdujących się w odległych obszarach Układu Słonecznego, które odbijają zbyt mało światła, byśmy mogli je dostrzec. Zawsze podejrzewaliśmy, że ta kometa ma wielkie jądro, gdyż widzimy ją tak jasną z tak dużej odległości. Teraz mamy potwierdzenie.
"To niezwykły obiekt, biorąc pod uwagę fakt, jak bardzo jest aktywny w tak dużej odległości od Słońca. Domyślaliśmy się, że jądro może być całkiem duże, ale musieliśmy to potwierdzić, dodaje główny autor artykułu naukowego, Man-To Hui z Uniwersytetu Nauki i Technologii w Taipa w Macau. Naukowcy wykorzystali więc pięć zdjęć wykonanych w styczniu bieżącego roku przez Hubble'a.
Głównym problemem było odróżnienie jądra od otaczającego go gazu i pyłu. Kometa jest obecnie zbyt daleko od Ziemi, by można było ten problem rozwiązać wizualnie. Jednak w danych z Hubble'a widać pojaśnienia w miejscu, gdzie znajduje się jądro. Hui i jego zespół stworzyli komputerowy model warkocza komety, który pasował do obrazów z Hubble'a. Następnie poświatę z warkocza odjęto od całości, pozostawiając samo tylko światło odbijane przez jądro.
Uzyskane w ten sposób wyniki porównano z wcześniejszymi pomiarami dokonanymi za pomocą radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submilimeter Array). Wszystkie te dane łącznie pozwoliły na określenie średnicy jądra i jego współczynnika odbicia. Okazało się, że dane z Hubble'a odnośnie wielkości jądra komety są zgodne z wcześniejszymi danymi z ALMA, jednak jądro jest ciemniejsze niż sądzono. Jest wielkie i ciemniejsze od węgla, mówi Jewitt.
Kometa C/2014 UN271 od ponad miliona lat podąża w kierunku Słońca. Pochodzi prawdopodobnie z Obłoku Oorta, ale – podobnie jak inne komety – nie narodziła się w nim, ale została tam wypchnięta przez oddziaływania grawitacyjne olbrzymich planet w czasach, gdy orbity Jowisza i Saturna wciąż ewoluowały.
Kometa Bernardinelli-Bernstein znajduje się na eliptycznej orbicie, a jej podróż wokół Słońca trwa około 3 milionów lat. Obecnie znajduje się w odległości około 3 godzin świetlnych od Słońca, a w najdalszym punkcie orbity od naszej gwiazdy dzieli ją około pół roku świetlnego.
Obłok Oorta to hipotetyczna struktura, której istnienie jako pierwszy postulował holenderski astronom Jan Oort. Masa Obłoku może sięgać nawet 20-krotności masy Ziemi. Jednak samego obłoku nie możemy zaobserwować, gdyż tworzący go materiał, w tym olbrzymia liczba komet, jest zbyt słabo widoczny, byśmy mogli go bezpośrednio obserwować. Jeśli Obłok istnieje, to jest największą strukturą w Układzie Słonecznym i jest – przynajmniej przy obecnym stanie techniki – całkowicie dla nas niewidzialny.
Wiemy jednak, że komety przybywają do wewnętrznych obszarów Układu Słonecznego z każdej strony, a to sugeruje, że Obłok Oorta ma kształt sfery. Jeśli on rzeczywiście istnieje, to sondy Voyager mogą do niego dotrzeć za około 300 lat, a kolejnych 30 000 lat zajmie im przelot przez Obłok.
« powrót do artykułu -
By 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 -
By 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
-
-
Recently Browsing 0 members
No registered users viewing this page.