Naukowcy z projektu STEREO nie znaleźli neutrino sterylnego. Uważają, że ono nie istnieje
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Dzisiaj, 17 lat od wystrzelenia, pojazd STEREO-A po raz pierwszy przeleciał pomiędzy Ziemią a Słońcem, dokonując tym samym pierwszego przelotu w pobliżu naszej planety. Bliźniacza misja STEREO (Solar TErrestrial RElations Obserwatory) została wstrzelona 25 października 2006 roku. Pierwszy leciał STEREO-A (Ahead), za nim zaś STEREO-B (Behind). Pojazdy ruszyły po podobnej do ziemskich orbitach wokół Słońca.
Już w pierwszych latach misja osiągnęła swój główny cel – dostarczyła stereoskopowych obrazów Słońca. Natomiast pięć lat po wystrzeleniu, 6 lutego 2011 roku, separacja pomiędzy orbitami obu pojazdów wyniosła 180 stopni. Wówczas ludzkość po raz pierwszy zobaczyła Słońce jako kulę. Wcześniej byliśmy „uwiązani” na linii Ziemia-Słońce. W danym momencie widzieliśmy tylko jedną stronę Słońca. STEREO zerwała tę uwięź i zobaczyliśmy Słońce jako obiekt trójwymiarowy, mówi Lika Guhathakurta, pracująca przy misji STEREO.
Misja osiągnęła wiele innych celów naukowych, aż w 2014 roku po planowanym resecie NASA utraciła kontakt z pojazdem STEREO-B. Jednak STEREO-A wciąż jest pod kontrolą i dzisiaj po raz pierwszy dogonił Ziemię w jej podróży wokół Słońca, dostarczając w międzyczasie danych niedostępnych z Ziemi. W ciągu ostatnich i kolejnych kilku tygodni kontrola naziemna będzie mogła postawić przed pojazdem nowe zadania. Pojazd dostarczy nowych obrazów stereoskopowych. Tym razy we współpracy z satelitami SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) i SDO (Solar Dynamic Observatory). Co więcej, odległość pomiędzy STEREO-A a Ziemią będzie się zmieniała, co pozwoli na zoptymalizowanie obrazu.
Naukowcy wykorzystają bliski przelot pojazdu do dokonania wielu różnych pomiarów, zidentyfikowania aktywnych magnetycznie regionów pod plamami słonecznymi. Mają nadzieję, że w ten sposób uda im się uzyskać trójwymiarowy obraz tych regionów. Przetestują też nową teorię dotyczącą pętli koronalnych, mówiącą, że nie są one tym, czym się dotychczas wydawały. Ostatnio pojawiła się hipoteza, że pętle koronalne to iluzje optyczne. Jeśli przyjrzymy im się z różnych punktów, powinno być to bardziej widoczne, mówi inny z naukowców, Terry Kucera.
Naukowcy mają też nadzieję, że podczas przelotu STEREO-A w pobliżu Ziemi pojazd doświadczy koronalnego wyrzutu masy i dostarczy nam niedostępnych dotychczas informacji na jego temat. Tak wielkie nadzieje pokładane w przelocie w pobliżu Ziemi związane są z faktem, że ostatnio STEREO-A był równie blisko naszej planety wkrótce po wystrzeleniu. Jednak wówczaw mieliśmy do czynienia z minimum słonecznym, najniższą aktywnością naszej gwiazdy w jej 11-letnim cyklu. Obecnie zbliżamy się do maksimum słonecznego, które powinno mieć miejsce w 2025 roku. W tej fazie cyklu STEREO-A doświadczy zupełnie innego Słońca. To może nam dostarczyć olbrzymiej ilości nowych danych, wyjaśnia Guhathakurta.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wyniki eksperymentu MicroBooNE nie przyniosły żadnych śladów istnienia neutrina sterylnego, poinformowali naukowcy z Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab). Neutrino sterylne to hipotetyczna cząstka, której istnienie byłoby dobrym wyjaśnieniem niektórych anomalii w prowadzonych eksperymentach. Jeśli uda się je znaleźć, byłoby to niezwykle ważne odkrycie, prowadzące do znaczących zmian w naszym rozumieniu fizyki.
Nowe wyniki nie napawają jednak optymizmem. Międzynarodowy zespół naukowy pracujący przy eksperymencie MicroBooNE przeprowadził cztery dodatkowe analizy, a ich wyniki zaprezentował podczas seminarium. Wynik każdej z analiz jest taki sam – brak śladów istnienia neutrina sterylnego. Za to wszystko świetnie pasuje do Modelu Standardowego, który przewiduje istnienie trzech rodzajów neutrin. I tyle ich właśnie znamy.
To bardzo solidne badania, które przeprowadziliśmy za pomocą różnych rodzajów interakcji, analiz i technik rekonstrukcji. Wszystkie dały taki sam wynik i wszystkie wskazują na brak śladów neutrino sterylnego, mówi profesor Bonnie Fleming z Yale Univerity.
MicroBooNE to 170-tonowy wykrywacz neutrin, który działa od 2015 roku. W eksperyment zaangażowanych jest niemal 200 naukowców z 36 instytucji z 5 krajów. Wykorzystują najnowocześniejsze techniki do uzyskania trójwymiarowego obrazu reakcji z udziałem neutrin i badają cząstki biorące w nich udział.
Neutrino to jedna z podstawowych cząstek natury. To najbardziej rozpowszechnione we wszechświecie cząstki. Są obojętne, niezwykle małe i rzadko wchodzą w interakcje z innymi cząstkami. Wiąże się z nimi wiele intrygujących kwestii fizycznych, dlatego są przedmiotem intensywnych badań. Jedno z pytań na ich temat brzmi, dlaczego mają tak małą masę i czy to one odpowiadają za przewagę materii nad antymaterią.
Wyniki eksperymentu MicrBooNE to ważny element na drodze ku lepszemu zrozumieniu otaczającego nas świata. Skoro neutrino sterylne nie istnieje, fizycy muszą spróbować w inny sposób wyjaśnić obserwowane anomalie. W większym stopniu będą mogli skupić się na innych hipotezach próbujących je wyjaśnić, jak istnienie egzotycznej ciemnej materii czy niewyjaśnionych zjawisk fizycznych związanych z istnieniem bozonu Higgsa.
Wykrywacz MicroBooNE korzysta z ponad 8000 czujników śledzących trasy cząstek. Umieszczono to w 170 tonach płynnego argonu. Neutrina wchodzą w interakcje z argonem, w wyniku czego powstają cząstki, które czujniki potrafią wychwycić. Dzięki temu możemy poznać szczegółowe trasy tych cząstek, a co najważniejsze – odróżnić fotony od elektronów.
Podczas pierwszych trzech lat pracy urządzenia nie zarejestrowano nadmiaru elektronów, ale nie zauważono też nadmiaru fotonów, co mogło wskazywać na błędy w danych. Nie zauważyliśmy tego, co spodziewaliśmy się zaleźć. Ani elektronów, ani fotonów. Jednak dane nie są błędne. Tam dzieje się coś, co musimy wyjaśnić, mówi Sam Zeller, rzecznik prasowy eksperymentu.
Dotychczas z 95-procentową pewnością wykluczono fotony jako jedyne źródło nietypowych danych, a elektrony jako jedyne wyjaśnienie zostały wykluczone z ponad 99-procentową pewnością. Naukowcom pozostała jeszcze połowa danych do przeanalizowania. Pracę zaczęli od najbardziej prawdopodobnych źródeł sygnałów. Teraz, skoro je wykluczono, pozostaje kilka innych możliwości. Być może pojawia się elektron i pozyton jednocześnie lub też dochodzi do jakiegoś zjawiska, w którym pojawia się m.in. foton.
Początkowe analizy skupiały się na poszukiwaniu neutrino sterylnego. Nie można jednak wykluczyć, że naukowcy znajdą coś zupełnie innego, jak cząstki ciemnej materii czy hipotetyczny bozon Z'. A być może będzie to neutrino sterylne, które pojawia się w zupełnie nieoczekiwany sposób.
MicroBooNE to jeden z wielu eksperymentów badających neutrina. Przy okazji jest to urządzenie testowe, które ma położyć podwaliny pod przyszłe detektory wykorzystujące technologię ciekłego argonu. Zbudowaliśmy i przetestowaliśmy sprzęt, stworzyliśmy całą infrastrukturę do przetwarzania olbrzymiej ilości danych. Przeprowadzamy symulacje, kalibracje, mamy algorytmy do rekonstrukcji, analiz strategii badawczych i automatyzacji analizy za pomocą maszynowego uczenia się. Nasza praca kładzie podwaliny pod przyszłe eksperymenty, wyjaśnia Justin Evans z University of Manchester.
Technologia ciekłego argonu zostanie wykorzystana m.in. z detektorze ICARUS, który ma rozpocząć pracę za kilka tygodni i będzie stanowiło – wraz z MicroBooNE i SBND – komplet trzech uzupełniających się wykrywaczy. Trzeci element zestawu, który niedawno opisywaliśmy, Short-Baseline Near Detector (SBND), ma zaś ruszyć w 2023 r. SBND również będzie korzystał z ciekłego argonu, a wykrywacz będzie tak wydajny, że w ciągu miesiąca dostarczy więcej danych niż MicroBooNE przez dwa lata.
W fizyce istnieje sporo ważnych pytań, na które brak odpowiedzi. Neutrina mogą nam powiedzieć, gdzie tych odpowiedzi szukać. sądzę, że jeśli chcemy zrozumieć wszechświat, musimy zrozumieć neutrino, mówi Bonnie Fleming.
« powrót do artykułu -
Fermilab buduje ostatni z wielkich detektorów, które mają znaleźć neutrino sterylne i fizykę poza MSprzez KopalniaWiedzy.pl
W Fermi National Accelerator Laboratory (Fermi Lab), jednej z najbardziej zasłużonych instytucji dla rozwoju fizyki cząstek, trwa właśnie budowa ostatniego z wielkich detektorów, który ma badać neutrino i szukać dowodów na istnienie fizyki poza Modelem Standardowym. Zespół detektorów powstaje w ramach Short-Baselina Neutrino Program.
Projekt składa się ze źródła neutrin i trzech detektorów ustawionych w linii prostej. Short-Baseline Near Detector (SBND), którego budowa właśnie się rozpoczęła, znajdzie się 110 metrów za obszarem, w którym strumień protonów będzie uderzał w cel, generując strumień neutrin mionowych. W odległości 360 metrów za SBND znajduje się MicroBooNE. Urządzenie to rozpoczęło pracę już w 2015 roku. Za MicroBooNE, w odległości 130 metrów, stoi zaś ICARUS, który rozpocznie pracę jeszcze tej jesieni.
Podróżujące przez przestrzeń neutrino podlega oscylacjom, zmienia się pomiędzy trzema różnymi rodzajami: neutrinem mionowym, taonowym i elektronowym. I właśnie te oscylacje mają badać SBND, MicroBooNE i ICARUS. Jeśli okazałoby się, że istnieje czwarty rodzaj neutrin lub też badane neutrina zachowywałyby się w inny sposób, niż obecnie się przewiduje, detektory powinny to wykryć i być może fizyka wyjdzie poza Model Standardowy.
Czujniki detektora SBND będą zawieszone w zbiorniku z płynnym argonem. Gdy neutrino trafi do zbiornika i zderzy się z atomem argonu, powstaną liczne cząstki oraz światło. Zostaną one zarejestrowane przez czujniki, a analizy sygnałów pozwolą fizykom na precyzyjne odtworzenie trajektorii wszystkich cząstek powstałych w wyniku kolizji. Zobaczymy obraz, który pokaże nam olbrzymią liczbę szczegółów w bardzo małej kali. W porównaniu z wcześniejszymi eksperymentami otworzy nam się naprawdę nowe spektrum możliwości, mówi Anne Schukraft, koordynatorka techniczna projektu.
Wewnątrz SBND znajdą się trzy wielkie elektrody. Dwie anody i katoda. Każda z nich będzie mierzyła 5x4 metry. Natężenie pola elektrycznego pomiędzy katodą a każdą z anod wyniesie 500 V/cm. Anody zostaną umieszczone na przeciwnych ścianach pomieszczenia w kształcie sześcianu. Będą one przechwytywały elektrony, a znajdujące się za nimi czujniki będą rejestrowały fotony. W środku detektora umieszczona zostanie folia spełniająca rolę katody. Zamontowano ją pod koniec lipca, a w najbliższych dniach ma zostać ukończony montaż pierwszej anody.
Całość, gdy zostanie ukończona, będzie ważył ponad 100 ton i zostanie wypełniona argonem o temperaturze -190 stopni Celsjusza. Komora będzie znajdowała się w stalowym kriostacie o izolowanych ścianach, którego zadaniem będzie utrzymanie niskiej temperatury wewnątrz. Skomplikowany system rur będzie ciągle filtrował argon, by utrzymać go w czystości.
SBND to przedsięwzięcie międzynarodowe. Poszczególne elementy systemy powstają w wielu krajach, przede wszystkim w USA, Wielkiej Brytanii, Brazylii i Szwajcarii. Schukraft przewiduje, że nowy detektor ruszy na początku 2023 roku.
Gdy prace nad SBND się zakończą, detektor będzie pracował razem z MicroBooNE i ICARUSEM. Naukowcy chcą przede wszystkim poszukać dowodów na istnienie neutrina sterylnego, cząstki, która nie wchodzi w interakcje z oddziaływaniami słabymi. Już wcześniej, podczas eksperymentów prowadzonych w Liquid Scintillator Neutrino Detector w Los Alamos National Lab i MiniBooNE w Fermilab odkryto sygnały, które mogą wskazywać na istnienie takiej cząstki.
Pomysł polega na tym, by umieścić detektor naprawdę blisko źródła neutrin, w nadziei, że uda się złapać ten typ neutrina. Następnie jest kolejny detektor, a dalej jeszcze jeden. Mamy nadzieję, że zobaczymy oscylacje sterylnego neutrina, wyjaśnia Rober Acciarri, współdyrektor prac nad budową detektorów.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Sondy STEREO (Solar TErrestrial RElations Obserwatory), wystrzelone przez NASA w 2006 roku, ustawiły się po przeciwległych stronach Słońca. Dzięki temu możemy po raz pierwszy w historii oglądać naszą gwiazdę w pełnej krasie.
To wielka chwila dla uczonych zajmujących się fizyką Słońca. STEREO pokazały Słońce takim, jakie jest - jako sferę gorącej plazmy i złożonych pól magnetycznych - stwierdził Angelos Vourlidas, członek zespołu naukowego STEREO.
Każda z sond filmuje połowę gwiazdy i przekazuje obraz na Ziemię. Połączenie obrazów z obu źródeł pozwala na stworzenie sfery. Teleskopy Stereo są dostosowane do pracy z czterema długościami ultrafioletu, odpowiadającym kluczowym aspektom aktywności słonecznej - flarom, tsunami i liniom pola magnetycznego.
Dzięki tym danym możemy "latać" wokół Słońca i sprawdzać, co dzieje się za horyzontem. Spodziewam się wielkich postępów w fizyce Słońca oraz w przepowiadaniu kosmicznej pogody - mówi Lika Guhathakurta z NASA.
Dzięki STEREO nie zaskoczy nas już sytuacja, w której po niewidocznej stronie Słońca pojawia się bardzo aktywny region, a gdy gwiazda się obróci, w kierunku Ziemi podążają olbrzymie ilości cząstek. Odległe aktywne regiony nie będą już nas zaskakiwały. Dzięki STEREO wiemy, co się wydarzy.
Obserwacje całej powierzchni Słońca są też ważne i z tego powodu, że pozwolą na przewidywanie pogody kosmicznej w całym Układzie Słonecznym. Dowiemy się np. o burzach słonecznych podążających w stronę Marsa czy innych planet. A wiedza ta przyda się przy planowaniu kolejnych misji kosmicznych.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.