Neutrina miały inny wpływ na ewolucję wszechświata niż się wydawało?
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Szybkie rozbłyski radiowe (FRB) wciąż stanowią zagadkę. Astronomowie ciągle nie wiedzą, co jest ich źródłem, jak powstają, często nie potrafią też określić położenia źródła. Niedawno dzięki rozbudowanemu Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) zarejestrowano najjaśniejszy z FRB i dokładnie określono jego położenie. To zaś może się przyczynić do rozwiązania zagadki rozbłysków.
Teleskop CHIME powstał, by wykrywać i tworzyć mapę rozkładu wodoru we wszechświecie. Pracę rozpoczął w 2018 roku i od tej pory wykrył około 4000 FRB. Nie był jednak w stanie dokładnie określić lokalizacji rozbłysków. Ostatnio jednak został rozbudowany. Dodano do niego CHIME Outriggers, trzy miniaturowe wersje CHIME rozsiane po całej Ameryce Północnej. Dzięki temu teleskop jest w stanie zlokalizować miejsce rozbłysku. Precyzja narzędzia jest zadziwiająca. Wyobraź sobie, że jesteśmy w Nowym Jorku, a na Florydzie przez tysięczną część sekundy – tyle trwają FRB – rozbłysł świetlik. Zlokalizowanie tej części galaktyki, w której doszło do FRB jest jak wskazanie nie tylko tego, z którego drzewa świetlik pochodzi, ale na której gałęzi przysiadł, mówi Shion Andrew z Kavli Institute.
Wspomniany na wstępie rozbłysk zyskał nieoficjalną nazwę RBLOAT, od „radio brightest flash of all time” (najjaśniejszy rozbłysk radiowy wszech czasów). Jego jasność, w połączeniu ze stosunkowo niewielką odległością, w jakiej do rozbłysku doszło, daje astronomom bezprecedensową okazję do badania tego typu zjawisk. RBFLOAT miał bowiem miejsce w odległości około 130 milionów lat świetlnych od Ziemi, w Gwiazdozbiorze Wielkiej Niedźwiedzicy.
Ultrajasny rozbłysk został wykryty 16 marca 2025 roku. Był tak jasny, że początkowo naukowcy nie byli pewni, czy to FRB czy też jakieś zjawisko, do którego doszło na Ziemi. Okazało się jednak, że teleskopy CHIME Outrigger wskazały, że zjawisko miało miejsce w galaktyce spiralnej NGC4141. Mieliśmy więc do czynienia z jednym z najbliższych i najjaśniejszych z wykrytych FRB.
Dzięki kolejnym obserwacjom tego obszaru astronomowie dowiedzieli się, że FRB pochodził zza krawędzi regionu aktywnego formowania się gwiazd. Autorzy badań wysunęli hipotezę, że źródłem RBFLOAT był magnetar, młoda gwiazda neutronowa o potężnych polach magnetycznych. Lokalizacja miejsca rozbłysku, zaraz za krawędzią regionu formowania się gwiazd, może sugerować, że to magnetar w nieco starszym wieku.
Uczeni przeszukali cały zestaw danych CHIME i nie znaleźli w tym regionie innego rozbłysku. Zatem przynajmniej w ciągu ostatnich 6 lat nie doszło tam do podobnego wydarzenia. Wciąż nie wiadomo, czy powtarzające się i unikatowe FRB mają to samo źródło. Istnieją pewne dowody wskazujące, że nie wszystkie rozbłyski powstają tak samo. Dzięki takim urządzeniom jak CHIME naukowcy mogą rejestrować setki FRB rocznie, porównywać je ze sobą i próbować rozwiązać zagadkę tych niezwykłych zjawisk.
Badania zostały szczegółowo opisane na łamach Astrophysical Journal Letters.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Państwowego Instytutu Geologicznego-Państwowego Instytutu Badawczego i Uniwersytetu Jagiellońskiego dokonali przełomowego odkrycia, zmieniającego pogląd nauki na ewolucję kręgowców lądowych. W Górach Świętokrzyskich znaleźli najstarsze ślady poruszania się kręgowców na lądzie. Ślady pochodzą sprzed ponad 400 milionów lat i dowodzą, że pierwszymi kręgowcami, które próbowały wyjść na ląd, były ryby dwudyszne. Ta próba zasiedlenia nowego środowiska miała miejsce 10 milionów lat przed wyjściem na ląd terapodów – ostatecznych zwycięzców wyścigu o poruszanie się suchą stopą.
Piotr Szrek, Katarzyna Grygorczyk, Sylwester Salwa, Patrycja Dworczak i Alfred Uchman znaleźli skamieniałe ślady, które nazwali Reptanichnus acutori czyli „Czołgający się pionier”. Całość terminologii naukowej brzmi Reptanichnus acutori igen. et isp. nov., gdzie „Reptanichus” to nazwa nowego ichnorodzaju, czyli rodzaju wyznaczonego na podstawie śladów kopalnych, a nie skamieniałych szczątków zwierzęcia; „acutori” to nazwa gatunku, a zapis „igen. et isp. nov.” oznacza nowy ichnorodzaj i nowy ichnogatunek.
Ślad składa się z elementów o różnej morfologii. Badacze zidentyfikowali odciski płetw, tułowia, ogona i pyska, którym zwierzę podpierało się, by podciągnąć resztę ciała. Analiza śladów przyniosła dodatkowe sensacyjne odkrycie. Okazało się, że wędrujące po lądzie ryby niemal zawsze podpierały się pyskiem, przechylając głowę na lewą stronę. To sugeruje dominację prawej półkuli mózgu i jest najstarszym dowodem na lateralizację u kręgowców. Może to też oznaczać, że preferencja dla lewej strony, która u ludzi została wyparta przez praworęczność, pojawiła się ewolucyjnie wcześniej.
Niezwykłe ślady najpierw zauważono w murach słynnego zamku Krzyżtopór. Wówczas naukowcy rozpoczęli badania w regionie i odkryli kolejne ślady w niewielkim opuszczonym kamieniołomie we wsi Ujazd.
Interpretację odnośnie powstania skamieniałości potwierdzają eksperymenty ze współcześnie żyjącymi rybami dwudysznymi z Afryki. Pozostawiają one niemal identyczne ślady.
Więcej na temat badań przeczytasz w artykule Traces of dipnoan fish document the earliest adaptations of vertebrates to move on land.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Lód w przestrzeni kosmicznej jest inny, niż dotychczas sądzono, wynika z badań przeprowadzonych przez uczonych z University College London i University of Cambridge. Ich zdaniem, zawiera on niewielkie kryształki i nie jest całkowicie nieuporządkowanym amorficznym materiałem, jak woda. Przez dekady uważano, że lód poza Ziemią nie posiada struktury, jest amorficzny, gdyż znacznie niższe niż na Ziemi temperatury nie zapewniają wystarczająco dużo energii, by podczas zamarzania uformowały się kryształy.
Autorzy nowych badań przyjrzeli się najpowszechniej występującej formie lodu we wszechświecie, amorficznemu lodowi o niskiej gęstości, który występuje w kometach, na lodowych księżycach czy w chmurach materiału, z których powstają gwiazdy i planety. Przeprowadzone przez nich symulacje komputerowe wykazały, że lód taki najlepiej odpowiada wynikom analiz gdy nie jest w pełni amorficzny, a zawiera niewielkie kryształki o średnicy 3 nanometrów. Naukowcy przeprowadzili też badania, w czasie których krystalizowali (np. poprzez podgrzewanie) uzyskane w różny sposób próbki amorficznego lodu. Zauważyli, że ostateczna struktura krystaliczna lodu zależała od tego, w jaki sposób został oryginalnie utworzony. Stwierdzili też, że gdyby taki lód był w pełni amorficzny, to nie zachowałby żadnych informacji o swojej wcześniejszej strukturze.
Teraz mamy dobre pojęcie, jak na poziomie atomowym wygląda najbardziej rozpowszechniony lód we wszechświecie. To bardzo ważna wiedza, gdyż lód bierze udział w wielu procesach kosmologicznych, na przykład w formowaniu się planet, ewolucji galaktyk czy przemieszczaniu materii we wszechświecie, wyjaśnia główny autor badań doktor Michael B. Davies.
Lód na Ziemi to kosmologiczny ewenement z powodu wysokich temperatur panujących na naszej planecie. Ma dzięki nim uporządkowaną naturę. Uznawaliśmy, że lód w pozostałych częściach wszechświata jest jak unieruchomiona ciekła woda, nieuporządkowana struktura. Nasze badania pokazują, że nie jest to do końca prawda. I każą zadać pytanie o amorficzne struktury w ogóle. Takie materiały są niezwykle ważne dla nowoczesnych technologii. Na przykład światłowody powinny być amorficzne. Jeśli jednak zawierają niewielkie kryształki, a my będziemy potrafili je usunąć, poprawimy ich wydajność, dodaje profesor Christoph Salzmann.
Badania prowadzono zarówno metodą symulacji komputerowych, jak i tworząc amorficzny lód. Metodami obliczeniowymi sprawdzano dwa rodzaje wirtualnego lodu. Jeden powstawał podczas obniżania temperatury wirtualnych molekuł wody do -120 stopni Celsjusza. W zależności od tempa schładzania otrzymany lód składał się ze struktury krystalicznej i amorficznej w różnych proporcjach. Okazało się, że właściwości wirtualnego lodu zawierającego 20% struktury krystalicznej i 80% amorficznej blisko odpowiadają właściwościom prawdziwego lodu amorficznego o niskiej gęstości, który badano metodą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego. Drugi rodzaj lodu składał się z niewielkich ściśniętych razem kryształków pomiędzy którymi symulowano istnienie struktury amorficznej. Taki lód wykazywał największe podobieństwo do prawdziwego kosmicznego lodu gdy zawierał 25% kryształków.
Natomiast podczas badań eksperymentalnych uzyskiwano amorficzny lód o niskiej gęstości albo poprzez osadzanie pary wodnej na bardzo zimnej powierzchni, albo podgrzewając amorficzny lód o dużej gęstości. Następnie tak uzyskany amorficzny lód o niskiej gęstości był delikatnie podgrzewany, by miał wystarczająco dużo energii do utworzenia kryształów. Różnice w uzyskanej w ten sposób strukturze zależały od pierwotnej metody wytworzenia lodu. W ten sposób naukowcy doszli do wniosku, że gdyby lód taki był całkowicie amorficzny, nie zachowałby pamięci o swojej pierwotnej strukturze.
Lód to potencjalnie bardzo przydatny materiał w kosmosie. Mógłby posłużyć do ochrony pojazdu kosmicznego przed promieniowaniem czy do wytworzenia paliwa. Dlatego musimy lepiej rozumieć jego różne rodzaje i właściwości, podsumowuje doktor Davies.
Źródło: Low-density amorphous ice contains crystalline ice grains, https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.112.024203
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wszechświat jest pełen neutrin. Jest ich tak dużo, że w każdej sekundzie przez nasze ciała przelatuje nawet 100 bilionów tych cząstek subatomowych. Mimo tej obfitości neutrino jest najsłabiej poznaną cząstką elementarną. Bardzo słabo oddziałuje ono z materią, dlatego też trudno jest je zarejestrować i badać. Tymczasem fizycy od kilkunastu lat coraz bardziej interesują się neutrinami, gdyż mogą one wyjaśnić wiele tajemnic, na przykład, dlaczego we wszechświecie jest więcej materii niż antymaterii.
Jedną z pierwszych cech neutrin, jakie powinniśmy poznać, są ich rozmiary. Znajomość tego parametru pozwoli na zaprojektowanie bardziej precyzyjnych detektorów, dzięki którym można będzie lepiej zbadać neutrina. Międzynarodowy zespół naukowy opisał na łamach Nature opracowaną przez siebie metodę pomiaru rozmiarów neutrino elektronowego oraz uzyskane wyniki.
Uczeni przeprowadzili eksperyment, podczas którego obserwowali radioaktywny rozpad berylu (7Be). Rozpada się on do litu (7Li). Podczas tego procesu ma miejsce wychwyt elektronu, kiedy to elektron atomu jest przechwytywany przez proton z jego jądra. Powstaje w ten sposób neutron pozostający w jądrze nowego pierwiastka – litu-7 – oraz emitowane jest neutrino elektronowe.
Uwalniana jest energia, która odrzuca nowo powstały atom litu-7 w jednym kierunku, a neutrino w przeciwnym. Badacze obserwowali ten proces w akceleratorze, w którym umieścili bardzo czułe detektory neutrin. Dzięki temu mogli zbadać pęd atomu litu i na tej podstawie obliczyć rozmiary neutrino.
Pomiar oddaje kwantową naturę neutrino. Co oznacza, że „rozmiar” należy tutaj rozumieć jako pewien stopień niepewności co do przestrzeni zajmowanej przez neutrino. Z obliczeń wynika, że dolną granicą rozmiarów pakietu falowego neutrino elektronowego jest 6,2 pikometrów. To oznacza, że pakiet falowy neutrin jest znacznie większy niż pakiet falowy typowego jądra atomowego, który liczy się w femtometrach. Dla jądra wodoru jest to ok. 1,2 fm, dla jądra węgla, ok 3,5 fm.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Badania nad szympansami pomogą zrozumieć nam, jak u człowieka rozwinęły się zdolności inżynieryjne. Pierwsze narzędzia, jakimi posługiwali się ludzie, zostały wykonane z nietrwałych materiałów, nie zachowały się, więc nie możemy ich badać. Na szczęście możemy przyglądać się, w jaki sposób narzędzi używają zwierzęta. Naukowcy z Wielkiej Brytanii, Portugalii, Mozambiku, Tanzanii i Niemiec zauważyli, że szympansy przygotowujące patyki, by łowić nimi termity z gniazd, wykazują się pewną wiedzą inżynieryjną, celowo wybierając odpowiednio elastyczne gałęzie.
Termity są dobrym źródłem energii, tłuszczu, witamin, minerałów i białka. Owady żyją w kopcach, wewnątrz których znajdują się kręte tunele. Badacze wysunęli więc hipotezę, że podczas ich łowienia, lepiej sprawdzają się odpowiednio elastyczne gałęzie niż sztywne patyki. Chcąc przetestować narzędzia używane przez szympansy, uczeni zabrali specjalistycznych sprzęt do Parku Narodowego Gombe i na miejscu badali elastyczność gałęzi, które wykorzystywały szympansy, porównując je z gałęziami, które były dostępne, ale nieużywane przez zwierzęta.
Stwierdzili, że gatunki roślin, z których małpy nigdy nie korzystały do łowienia termitów, miały gałęzie o 175% bardziej sztywne, niż rośliny preferowane przez szympansy. Nawet porównanie roślin znajdujących się w bezpośrednim pobliżu gniazda termitów pokazało wyraźne różnice między materiałem używanym i nigdy nie używanym przez szympansy.
To pierwszy wyczerpujący dowód, że dziko żyjący szympansy kierują się właściwościami mechanicznymi materiału, wybierając gałęzie do łowienia termitów, mówi doktor Alejandra Pascual-Garrido z University of Oxford, która od dekady bada materiały używane przez szympansy z Gombe.
Co więcej, niektóre gatunki roślin, jak te z rodzaju Grewia, są preferowane też na przykład przez szympansy żyjące 5000 kilometrów od Gombe. Sugeruje to, że dzikie szympansy rozumieją właściwości materiałów, dzięki czemu mogą wybierać najlepsze narzędzia do wykonania konkretnego zadania. Łowiąc termity nie wybierają jakiegokolwiek dostępnego patyka. Szukają takiego, który uczyni ich wysiłki najbardziej efektywnymi. To odkrycie, łączące biomechanikę z zachowaniami zwierząt, pomaga nam lepiej zrozumieć procesy poznawcze stojące za wytwarzaniem narzędzi przez szympansy, dokonywaniem ich oceny i wyboru, dodaje Pascual-Garrido.
Jak z każdym odkryciem, tak i tutaj rodzą się pytania o to, w jaki sposób szympansy nabywają tę wiedzę, utrzymują ją i przekazują pomiędzy pokoleniami oraz czy podobne procesy mają miejsce w wyborze narzędzi do innych zadań, na przykład podczas łowienia mrówek czy pozyskiwania miodu. To z kolei prowadzi nas do pytania o to, w jaki sposób ludzie nabyli podobnych umiejętności i jak przebiegała ich ewolucja. Badając, w jaki sposób szympansy wybierają materiał na swoje narzędzia, możemy lepiej zrozumieć, jak robili to nasi przodkowie. Ich narzędzia z nietrwałych materiałów nie przetrwały próby czasu, więc nie jesteśmy w stanie ich zbadać.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.