Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

CERN: superprecyzyjne pomiary wykazały, że antymateria i materia reagują tak samo na grawitację

Recommended Posts

W CERN zakończono najbardziej precyzyjne w historii eksperymenty, których celem było sprawdzenie czy materia i antymateria reagują tak samo na oddziaływanie grawitacji. Trwające 1,5 roku badania z wykorzystaniem protonów i antyprotonów przeprowadzili specjaliści z eksperymentu BASE (Baryon Antibaryon Symmetry Experiment).

Naukowcy zmierzyli stosunek ładunku do masy protonu i antyprotonu z dokładnością 16 części na bilion. To najbardziej precyzyjny ze wszystkich testów symetrii materii i antymaterii przeprowadzony na cząstkach złożonych z trzech kwarków, zwanych barionami, i ich antycząstkach, mówi Stefan Ulmer, rzecznik prasowy BASE.

Zgodnie z Modelem Standardowym cząstki i antycząstki mogą się od siebie różnić, jednak większość właściwości, szczególnie ich masa, powinno być identycznych. Znalezienie różnicy masy pomiędzy protonami a antyprotonami lub też różnicy w ich stosunku ładunku do masy, oznaczałoby złamanie podstawowej symetrii Modelu Standardowego, symetrii CPT. Byłby to również dowód na znalezienie fizyki wykraczającej poza opisaną Modelem Standardowym.

Istnienie takiej różnicy mogłoby doprowadzić do wyjaśnienia, dlaczego wszechświat składa się głównie z materii, mimo że podczas Wielkiego Wybuchu powinny powstać takie same ilości materii i antymaterii. Różnice pomiędzy cząstkami materii i antymaterii zgodne z Modelem Standardowym, są o rzędy wielkości zbyt małe, by wyjaśnić obserwowaną nierównowagę.

Naukowcy z BASE wykorzystali podczas swoich pomiarów antyprotony i jony wodoru, które służyły jako ujemnie naładowane przybliżenia protonów. Umieszczono je w tzw. pułapce Penninga. Badania prowadzono pomiędzy grudniem 2017 roku a majem 2019. Później przystąpiono do opracowywania wyników, a po zakończeniu prac w najnowszym numerze Nature poinformowano o rezultatach.

Po uwzględnieniu różnic pomiędzy jonami wodoru a protonami okazało się, że stosunek ładunku do masy protonu jest z dokładnością do 16 części na miliard identyczny ze stosunkiem ładunku do masy antyprotonu. To czterokrotnie bardziej dokładne obliczenia niż wszystko, co udało się wcześniej uzyskać, mówi Stefan Ulmer. Aby dokonać tak precyzyjnych pomiarów musieliśmy najpierw znacznie udoskonalić nasze narzędzia. Badania przeprowadziliśmy w czasie, gdy urządzenia wytwarzające antymaterię były nieczynne. Wykorzystaliśmy więc magazyn antyprotonów, w którym mogą być one przechowywane przez lata, dodaje.

Prowadzenie eksperymentów w pułapce Penninga w czasie, gdy urządzenia wytwarzające antymaterię nie działają, pozwala na uzyskanie idealnych warunków, gdyż nie występują zakłócające badania pola magnetyczne generowane przez „fabrykę antymaterii”.

Naukowcy z BASE nie ograniczyli się tylko do niespotykanie precyzyjnego porównania protonów i antyprotonów. Przeprowadzili też testy słabej zasady równoważności. Wynika ona z teorii względności i głosi, że zachowanie wszystkich obiektów w polu grawitacyjnym jest niezależne od ich właściwości, w tym masy. Oznacza to, że jeśli pominiemy inne siły – jak np. siłę tarcia – reakcja wszystkich obiektów na oddziaływanie grawitacji jest taka sama. Przykładem może być tutaj piórko i młotek, które w próżni powinny opadać z tym samym przyspieszeniem.

Orbita Ziemi wokół Słońca ma kształt elipsy, co oznacza, że obiekty uwięzione w pułapce Penninga będą odczuwały niewielkie zmiany oddziaływania grawitacyjnego. Okazało się, że zarówno proton i antyproton identycznie reagują na te zmiany. Uczeni z BASE potwierdzili, że słaba zasada równoważności odnosi się zarówno do materii jak i antymaterii z dokładnością około 3 części na 100.

Ulmer podkreśla, że uzyskana w tym eksperymencie precyzja jest podobna do założeń eksperymentu, w ramach których CERN chce badać antywodór podczas spadku swobodnego w polu grawitacyjnym Ziemi. BASE nie prowadziło eksperymentu ze swobodnym spadkiem antymaterii w polu grawitacyjnym Ziemi, ale nasze pomiary wpływu grawitacji na antymaterię barionową są co do założeń bardzo podobne do planowanego eksperymentu. To wskazuje, że w dopuszczonym zakresie niepewności nie znaleźliśmy żadnych anomalii w interakcjach pomiędzy antymaterią a grawitacją.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Hmmm, to komplikuje sprawy. Ale bardziej istotne było by zbadanie jakie jest oddziaływanie grawitacyjnie pomiędzy antycząstkami (antymateria-antymateria).

Share this post


Link to post
Share on other sites

Super - jedno pytanie chyba rozwiązane, chyba mało kto podejrzewał żeby było inaczej.

Warto pamiętać że dalej eksperymentalnie nie znamy masy grawitacyjnej elektronu: z eksperymentu w latach 60-tych (Witteborn, Fairbank) wyszło że jest zerowa! ... ale okazało się że był problem eksperymentalny: w ekranującej rurce z powodów grawitacyjnych powstał gradient pola elektrycznego - dokładnie niwelując hipotetyczną masę grawitacyjną elektronu ... te problemy dalej nie zostały rozwiązane, dobre slajdy: https://indico.cern.ch/event/361413/contributions/1776296/attachments/1137816/1628821/WAG2015.pdf

Dla asymetrii materia-antymateria raczej zupełnie nie tędy droga (szukaniu fundamentalnych różnic). Znamy statystyczne łamanie symetrii np. przy powstawaniu życia: czym więcej jednego typu np. cukrów, tym łatwiej przyszłym pokoleniom tego typu - statystycznie prowadząc do kompletnej dominacji jednej opcji, pierwotnie wybranej w sposób losowo. Dla materii-antymaterii analogicznie wystarczy żeby np. w obecności elektronu/pozytronu, odrobinę łatwiej o bariogenezę protonu/antyprotonu.

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
4 godziny temu, Jarek Duda napisał:

Dla asymetrii materia-antymateria raczej zupełnie nie tędy droga (szukaniu fundamentalnych różnic). Znamy statystyczne łamanie symetrii np. przy powstawaniu życia: czym więcej jednego typu np. cukrów, tym łatwiej przyszłym pokoleniom tego typu - statystycznie prowadząc do kompletnej dominacji jednej opcji, pierwotnie wybranej w sposób losowo. Dla materii-antymaterii analogicznie wystarczy żeby np. w obecności elektronu/pozytronu, odrobinę łatwiej o bariogenezę protonu/antyprotonu.

 Jednak to różnorodność zapewnia przetrwanie a nie dominacja. Lekko mi się przykład nie spina :P 

4 godziny temu, Jarek Duda napisał:

masę grawitacyjną elektronu

Ja to może się nie znam i jestem ignorantem, ale jak standardowy Polak się wypowiem. Masa to tylko konsekwencja przebywania materii w polu grawitacyjnym. Nie ma tam nic ciekawego można bez niej żyć. W sumie masa to ułuda. Jak wyznaczyć wzorzec masy w przestrzeni kosmicznej pozbawionej silnego pola grawitacyjnego? No nie da się i nie ma to większego sensu. Grawitacja to konsekwencja spinu materii (tak mi mój móżdżek ameby  podpowiada). Powiem szczerze twór pt. 'masa grawitacyjna'  wygląda mi na jakiś piękny twór sf z cyklu 'blastery odwróconej ciemnej materii wzbogacone 7 struną przeszłości'. 

:P Ok, sprawdziłem 'masa grawitacyjna'. Tak jak podejrzewałem, brak zrozumienia czym jest masa wyprodukował takie wypociny jak 'jak masa grawitacyjna'. Przecież to energia cząsteczki w spoczynku. Oczywiście w spoczynku którego nie można zapewnić.  Po co operować na jakiś abstrakcyjnych bytach? Cos ma energię i tyle. Cała reszta to pobożne życzenia.    

Oczywiście co bystrzejsi poszli po rozum do głowy i nie ma wyznaczania wzorca masy starego bo to był absurd:

https://pl.wikipedia.org/wiki/Kilogram

Nie wiem co intersującego jest w masie,
1. jest niewłaściwie interpretowana, co prowadzi do niejasności
2. nie da się jej prawidłowo określić no bo niby jak? 


Ogólnie stara definicja masy powstała chyba tylko po to, aby Pane E. mógł swoje czary odprawiać.  

Edited by l_smolinski

Share this post


Link to post
Share on other sites
50 minutes ago, l_smolinski said:

Jednak to różnorodność zapewnia przetrwanie a nie dominacja

Różnorodność dla przetrwania to trochę później, na początku kluczowe były podstawowe materiały jak cukry, aminokwasy - których (re-)użycie wymaga kompatybilności, wręcz enancjomery mogą być toksyczne (np. https://en.wikipedia.org/wiki/Mirror_life ) - sukces życia wymagał wczesnej dominacji jednej z opcji (wybranej np. losowo).

W przypadku CPT-symetrycznego: "w obecności elektronu łatwiej o bariogenezę protonu" + "w obecności pozytronu łatwiej o bariogenezę antyprotonu" też nastąpiłoby statystyczne łamanie symetrii, m.in. dzięki wyrównywaniu przez anihilację.

58 minutes ago, l_smolinski said:

Masa to tylko konsekwencja przebywania materii w polu grawitacyjnym.

Są ze 4 rodzaje masy:
1) inercyjna w F=ma,
2) energia E=mc^2
3) grawitacyjna w F~mM/r^2
4) de Brogliea - związana częstotliwość E = hbar omega ( https://en.wikipedia.org/wiki/Matter_wave )

Równoważność 1) i 2) jest w szczególnej teorii względności.
Z 3) wiemy że dla jąder (teraz też anty), dla elektronów dalej eksperymentalnie nie potwierdzone (nie wiemy).
4) potwierdzona eksperymentalnie tylko dla elektronów ( https://link.springer.com/article/10.1007/s10701-008-9225-1 ) - dalej nie wiemy (?)

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
48 minut temu, Jarek Duda napisał:

Są ze 4 rodzaje masy:
1) inercyjna w F=ma,
2) energia E=mc^2
3) grawitacyjna w F~mM/r^2
4) de Brogliea - związana częstotliwość E = hbar omega ( https://en.wikipedia.org/wiki/Matter_wave )

No, tak i 4) to jedyne słuszne podejście jak dla mnie. Reszta to jakieś kłody pod nogi rzucane.  No bo przecież
1) to  4) + efekt dopplera,
2) to tak naprawdę 4),
3) to nasza lokalna interpretacja w związku z G i g o jakieś tam wartości. O dziwo to się bardzo dobrze sprawdzało, ale prawda jest zawarta w 4) jak dla mnie. 

48 minut temu, Jarek Duda napisał:

W przypadku CPT-symetrycznego: "w obecności elektronu łatwiej o bariogenezę protonu" + "w obecności pozytronu łatwiej o bariogenezę antyprotonu" też nastąpiłoby statystyczne łamanie symetrii, m.in. dzięki wyrównywaniu przez anihilację.

Tylko to też jest takie lokalne. Bo zależ od otoczenia. Te stwierdzenia nie będą najpodobniej  prawdziwe dla KBE lub rozgrzanej plazmy. Wyróżnienie jakiegoś stanu otoczenia w laboratorium jako tego prawdziwego i naturalnego i pierwotnego dla początków wszechświata nie ma uzasadnienia.     Mój mały bogobojny rozumek podpowiada mi, że wszystko jest cyklem i akurat mamy mniej anty cząsteczek. 

48 minut temu, Jarek Duda napisał:

4) potwierdzona eksperymentalnie tylko dla elektronów ( https://link.springer.com/article/10.1007/s10701-008-9225-1 ) - dalej nie wiemy (?)

No, ale to chyba też jest potwierdzenie i to bardziej solidnie dla elektronu:

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.100.073003

No a nagroda nobla za udowodnienie, że neutrina mają masę? Bo oscylują - mają energię. Masa to częstotliwość zgodnie z 4).  

Edited by l_smolinski

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 9.01.2022 o 08:44, Jarek Duda napisał:

chyba mało kto podejrzewał żeby było inaczej

No właśnie ja podejrzewałem.

Poza tym jeśli dobrze kojarzę, to wiele pomysłów np. na napęd nad-świetlny opierało się na tym, że antymateria mała zakrzywiać czasoprzestrzeń odwrotnie do zwykłej materii. Skoro antymateria grawitacyjnie oddziałuje tak samo jak zwykła materia, to lipa z napędu warp :P

Edited by Sławko

Share this post


Link to post
Share on other sites

Masa grawitacyjna bierze się z wykrzywienia energią - która w przeciwieństwie do ładunku ma tylko jeden znak.

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites

A to nie jest tak, że materia jest dyslokacją w kwantowej strukturze przestrzeni, gdzie dochodzi do lokalnego nie zbilansowania ściskającej siły osobliwości i rozrywającej siły momentu obrotowego, co do zasady pozostających w globalnej równowadze zgodnie z metryką Kerrego na pierścieniu wirującej czarnej dziury, którą jest na wszechświat?

  • Haha 1
  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 godziny temu, GROSZ-ek napisał:

A to nie jest tak, że materia jest dyslokacją w kwantowej strukturze przestrzeni, gdzie dochodzi do lokalnego nie zbilansowania ściskającej siły osobliwości i rozrywającej siły momentu obrotowego, co do zasady pozostających w globalnej równowadze zgodnie z metryką Kerrego na pierścieniu wirującej czarnej dziury, którą jest na wszechświat?

Dokładnie tak właśnie jest. W takim pierścieniu wystarczy dać krok w złą stronę i albo giniesz od dyslokacji, albo siła momentu obrotowego (?) rozrywa na cząstki o rozmiarach Plancka.

bpnmsp

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

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Rada CERN jednogłośnie przyjęła dzisiaj plan dotyczący strategii rozwoju badań nad fizyką cząstek w Europie. Plan zakłada m.in. wybudowanie 100-kilometrowego akceleratora cząstek. O stworzeniu wstępnego raportu projektowego budowy Future Circular Collider (FCC) informowaliśmy na początku ubiegłego roku.
      The European Strategy for Particle Physics został po raz pierwszy przyjęty w 2006 roku, a w roku 2013 doczekał się pierwszej aktualizacji. Prace nad jego obecną wersją rozpoczęły się w 2018 roku, a w styczniu ostateczna propozycja została przedstawiona podczas spotkania w Niemczech. Teraz projekt zyskał formalną akceptację.
      CERN będzie potrzebował znaczniej międzynarodowej pomocy, by zrealizować swoje ambitne plany. Stąd też w przyjętym dokumencie czytamy, że Europa i CERN, za pośrednictwem Neutrino Platform, powinny kontynuować wsparcie dla eksperymentów w Japonii i USA. W szczególności zaś, należy kontynuować współpracę ze Stanami Zjednoczonymi i innymi międzynarodowymi partnerami nad Long-Baseline Neutriono Facility (LBNF) oraz Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE).
      Obecnie szacuje się, że budowa nowego akceleratora, który byłby następcą Wielkiego Zderzacza Hadronów, pochłonie co najmniej 21 miliardów euro. Instalacja, w której dochodziłoby do zderzeń elektronów z pozytonami, miała by zostać uruchomiona przed rokiem 2050.
      Zatwierdzenie planów przez Radę CERN nie oznacza jednak, że na pewno zostaną one zrealizowane. Jednak decyzja taka oznacza, że CERN może teraz rozpocząć pracę nad projektem takiego akceleratora, jego wykonalnością, a jednocześnie rozważać inne konkurencyjne projekty dla następcy LHC. Myślę, że to historyczny dzień dla CERN i fizyki cząstek, zarówno w Europie jak i poza nią, powiedziała dyrektor generalna CERN Fabiola Gianotti po przyjęciu proponowanej strategii.
      Z opinią taką zgadzają się inni specjaliści. Dotychczas bowiem CERN rozważał wiele różnych propozycji. Teraz wiadomo, że skupi się przede wszystkim na tej jednej.
      Przyjęta właśnie strategia zakłada dwuetapowe zwiększanie możliwości badawczych CERN. W pierwszym etapie CERN wybuduje zderzacz elektronów i pozytonów, którego energia zostanie tak dobrana, by zmaksymalizować produkcję bozonów Higgsa i lepiej zrozumieć ich właściwości.
      Później instalacja ta zostanie rozebrana, a w jej miejscu powstanie potężny zderzacz protonów. Urządzenie będzie pracowało z energiami rzędu 100 teraelektronowoltów (TeV). Dla porównania, LHC osiąga energie rzędu 16 TeV.
      Zadaniem nowego zderzacza będzie poszukiwanie nowych cząstek i sił natury. Większość technologii potrzebna do jego zbudowania jeszcze nie istnieje. Będą one opracowywane w najbliższych dekadach.
      Co ważne, mimo ambitnych planów budowy 100-kilometrowego zderzacza, nowo przyjęta strategia zobowiązuje CERN do rozważenia udziału w International Linear Collider, którego projekt jest od lat forsowany przez japońskich fizyków. Japończycy są zadowoleni z takiego stanowiska, gdyż może pozwoli to na przekonanie rządu w Tokio do ich projektu.
      W przyjętej właśnie strategii czytamy, że CERN będzie kontynuował rozpoczęte już prace nad High Luminosity LHC (HL-LHC), czyli udoskonaloną wersją obecnego zderzacza. Budowa 100-kilometrowego tunelu i zderzacza elektronów i pozytonów ma rozpocząć się w roku 2038. Jednak zanim ona wystartuje, CERN musi poszukać pieniędzy na realizację swoich zamierzeń. Chris Llewellyn-Smith, były dyrektor generalny CERN, uważa, że do europejskiej organizacji mogłyby dołączyć Stany Zjednoczone, Japonia i Chiny, by powołać nową globalną organizację fizyczną.
      Nie wszyscy eksperci entuzjastycznie podchodzą do planów CERN. Sabine Hossenfelder, fizyk teoretyczna z Frankfurckiego Instytutu Zaawansowanych Badań krytykuje wydawanie olbrzymich kwot w sytuacji, gdy nie wiemy, czy zwiększanie energii zderzeń cząstek przyniesie jakiekolwiek korzyści naukowe poza pomiarami właściwości już znanych cząstek. Z opinią tą zgadza się Tara Shears z University of Liverpool. Uczona zauważa, że o ile powodem, dla którego budowano LHC było poszukiwanie bozonu Higgsa i urządzenie spełniło stawiane przed nim zadanie, to obecnie brak dobrze umotywowanych powodów naukowych, by budować jeszcze potężniejszy akcelerator. Nie mamy obecnie żadnych solidnych podstaw. A to oznacza, że cały projekt obarczony jest jeszcze większym ryzykiem, mówi. Dodaje jednak, że jednocześnie wiemy, że jedynym sposobem na znalezienie odpowiedzi są eksperymenty, a jedynymi miejscami, gdzie możemy je znaleźć są te miejsca, w które jeszcze nie zaglądaliśmy.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Doktor Agnieszka Dziurda z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN stoi na czele międzynarodowego zespołu naukowego, który w CERN prowadzi badania nad oscylacjami cząstek pomiędzy światem materii i antymaterii. Co prawda materia i antymateria wydają się swoimi przeciwieństwami, jednak istnieją cząstki, które raz zachowują się jak należące do świata materii, a raz antymaterii. Grupa doktor Dziurdy zmierzyła właśnie ekstremalne tempo oscylacji takich cząstek.
      Naukowcy wzięli na warsztat mezony Bs0 i za pomocą detektora LHCb z niespotykaną dotychczas dokładnością zbadali ich oscylacje. Nie byli pierwszymi, którzy podjęli się tego zadania. Już w 2006 roku w amerykańskim Fermilab mierzono to zjawisko. Nam udało się teraz poprawić dokładność pierwotnego pomiaru aż o dwa rzędy wielkości, chwali się doktor Dziurda.
      Materia widzialna jest złożona głównie z kwarków górnych, dolnych, elektronów i neutrin elektronowych. Na przykład jądra atomów zbudowane są z protonów (składających się z 2 kwarków górnych i 1 kwarka dolnego) oraz neutronów (1 kwark górny i 2 kwarki dolne). Model Standardowy klasyfikuje kwark górny, dolny, elektron i neutrino elektronowe jako cząstki jednej generacji. Istnieją jeszcze dwie inne generacje, z cząstkami o podobnych właściwościach, ale coraz bardziej masywnych.
      Kwarki nie występują swobodnie. Łączą się z innymi kwarkami. A najprostsze takie połączenie tworzy mezon, złożony z par kwark-antykwark. Mezony mogą przenosić ładunek elektryczny, lecz nie muszą. Te pozbawione ładunku elektrycznego, określane jako neutralne, wykazują frapującą cechę: oscylują między postacią materialną a antymaterialną. My skupiliśmy się na analizie częstotliwości oscylacji neutralnych mezonów zawierających kwark piękny b z trzeciej generacji i kwark dziwny s z drugiej, oznaczonych jako Bs0, mówi doktor Dziurda.
      Mezony są niestabilne i rozpadają się w czasie pikosekund. Jedna pikosekunda to 0,000000000001. Jednak zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej, produkty rozpadu neutralnych mezonów są różne, w zależności od tego, czy w momencie rozpadu znajdowały się w świecie materii czy antymaterii. Zatem dopiero po zarejestrowaniu i zidentyfikowaniu produktów rozpadu danego mezonu mogliśmy ustalić, czy rozpadł się on jako reprezentant świata materii, czy antymaterii. Połączenie tej wiedzy z informacją o naturze cząstki w momencie produkcji pozwoliło nam na pomiar częstotliwości oscylacji, stwierdza polska uczona.
      Zespół Dziurdy przeanalizował mezony Bs0 powstałe w latach 2015–2018 w Wielkim Zderzaczu Hadronów jako wynik zderzeń proton-proton o łącznej energii 13 TeV (teraelektronowoltów). Badania wykazały, że mezony te oscylują pomiędzy materią i antymaterią 3 tryliony razy na sekundę. To aż 300-krotnie szybciej niż oscylacje typowego cezowego zegara atomowego.
      Badania takie nie tylko potwierdzają przewidywania mechaniki kwantowej, ale pozwalają zawęzić też obszar poszukiwania nieznanych cząstek spoza Modelu Standardowego.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ludzie, Ziemia czy gwiazdy pojawili się dlatego, że w pierwszej sekundy istnienia wszechświata wytwarzane było więcej materii niż antymaterii. Ta asymetria była niezwykle mała. Na każde 10 miliardów cząstek antymaterii pojawiało się 10 miliardów + 1 cząstka materii. Ta minimalna nierównowaga doprowadziła do stworzenia materialnego wszechświata, a fenomenu tego współczesna fizyka nie potrafi wyjaśnić.
      Z teorii wynika bowiem, że powinna powstać dokładnie taka sama liczba cząstek materii i antymaterii. Grupa fizyków-teoretyków stwierdziła właśnie, że nie można wykluczyć, iż w naszych możliwościach leży wykrycie nietopologicznych solitonów Q-balls, a ich wykrycie pozwoliłoby odpowiedzieć na pytanie, dlaczego po Wielkim Wybuchu pojawiło się więcej materii niż antymaterii.
      Obecnie fizycy uważają, że asymetria materii i antymaterii pojawiła się w pierwszej sekundzie po Wielkim Wybuchu, a w jej czasie rodzący się wszechświat gwałtownie zwiększył swoje wymiary. Jednak przetestowanie teorii o inflacji kosmologicznej jest niezwykle trudne. Żeby ją sprawdzić musielibyśmy wykorzystać olbrzymie akceleratory cząstek i dostarczyć im więcej energii, niż jesteśmy w stanie wyprodukować.
      Jednak amerykańsko-japoński zespół naukowy, w skład którego wchodzą m.in. specjaliści z japońskiego Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU) i Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA) uważają, że do przetestowania tej teorii można wykorzystać nietopologiczne solitony Q-ball. Jedna z teorii dotyczących nierównowagi materii i antymaterii mówi bowiem, że pojawiła się ona w wyniku złożonego procesu tzw. bariogenezy Afflecka-Dine'a. To w jej przebiegu miały pojawić się Q-balle.
      Profesor Graham White, główny autor badań z Kavli IPMU wyjaśnia, czym jest Q-ball. Mówi, że jest bozonem, jak bozon Higgsa. Bozon Higgsa pojawia się, gdy pole Higgsa zostaje wzbudzone. Jednak w polu Higgsa mogą pojawiać się też inne elementy, jak grudki. Jeśli mamy pole bardzo podobne do pola Higgsa, które ma pewien ładunek, nie ładunek elektryczny, ale jakiś ładunek, wówczas taka grudka ma ładunek taki, jak jedna cząstka. Jako, że ładunek nie może po prostu zniknąć, całe pole musi „zdecydować” czy tworzy grudki czy cząstki. Jeśli utworzenie grudek będzie wymagało mniej energii, będą powstawały grudki. Łączące się ze sobą grudki stworzą Q-ball, mówi.
      Często mówimy, że takie Q-balle istnieją przez jakiś czas. W miarę rozszerzania się wszechświata zanikają one wolniej niż promieniowanie tła, w końcu większość energii wszechświata skupia się w Q-ballach. W międzyczasie pojawiają się niewielkie fluktuacje w gęstości promieniowania, które skupiają się tam, gdzie dominują Q-balle. Gdy zaś Q-ball się rozpada, jest to zjawisko tak gwałtowne, że pojawiają się fale grawitacyjne. Możemy je wykryć w nadchodzących dekadach. Piękno poszukiwań fal grawitacyjnych polega na tym, że wszechświat jest całkowicie dla nich przezroczysty, wędrują więc do jego początku, mówi White.
      Zdaniem teoretyków, generowane przez znikające Q-balle fale mają odpowiednie charakterystyki, by można je było zarejestrować za pomocą standardowych wykrywaczy fal grawitacyjnych.
      Szczegóły badań zostały opublikowane w serwisie arXiv.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W Instytucie Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego powstał pierwszy na świecie tomograf, który pozwala na uzyskanie trójfotonowego obrazu PET. Urządzenie J-PET autorstwa profesora Pawła Moskala i jego zespołu znacząco różni się od tradycyjnych tomografów PET, generujących obraz w oparciu o dwa fotony. Nowatorska technika obrazowania nie tylko pozwoli na lepsze diagnozowanie nowotworów, ale umożliwi też badanie symetrii pomiędzy materią a antymaterią.
      Tomograf powstał w ramach projektu Jagielloński PET (J-PET). Wykorzystuje on znaną technikę obrazowania metodą pozytonowej tomografii emisyjnej. Podczas tej techniki wyznaczany jest przestrzenny rozkład atomów pozytonium, czyli stanów związanych elektronu i pozytonu, które powstają w ciele pacjenta w czasie badania PET. Zespół profesora Moskala z UJ oraz ich współpracownicy z Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie,  Narodowego Centrum Badań Jądrowych, Uniwersytetu w wiedniu i włoskiego Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej, jako pierwszy pokazał, w jaki sposób zrekonstruować rozpad pozytonium na trzy fotony.
      Możliwość rekonstrukcji takiego właśnie rozpadu pozytonium pozwala na opracowanie niekonwencjonalnych sposobów obrazowania PET. Umożliwia również prowadzenie badań podstawowych. Profesor Moskal i jego grupa opublikowali na łamach Nature Communications artykuł, w którym opisali test symetrii względem połączenia odwrócenia ładunku (C), odbicia przestrzennego (P) i odwrócenia w czasie (T) w układach leptonowych. To tzw. test symetrii CPT. Dzięki wykorzystaniu J-PET osiągnęli niespotykaną dotychczas precyzję (10-4) takich badań przeprowadzonych za pomocą pozytonium.
      Projekt Jagielloński PET ma na celu stworzenie urządzenia, które pozwoli na jednoczesne obrazowanie całego ciała. Naukowcy chcą, by służyło ono zarówno do lokalizowania nowotworów, jak i określania stopnia ich złośliwości, badania rozprowadzania leków i ich metabolizmu. W skład zespołu pracującego nad nowatorskim rozwiązaniem wchodzą lekarze, biolodzy, chemicy, fizycy, elektronicy i informatycy. Urządzenie budowane jest w oparciu o technologię stworzoną na Uniwersytecie Jagiellońskim.
      Jednocześnie na uczelni powstaje Centrum Teranostyki. To termin stworzony z połączenia słów terapia i diagnostyka. Centrum będzie zajmowało się opracowywaniem rozwiązań technologicznych pozwalających na jednoczesne wykrywanie i leczenie chorób.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...