Socialiniai tinklai

Mokslas

Tamsiosios materijos detektoriumi stebėtas rečiausias kada nors užfikuotas įvykis

technologijos

Paskelbta

data

Kaip stebėti procesą, trunkantį daugiau nei trilijoną kartų ilgiau už Visatos amžių? XENON Collaboration tyrėjų komanda atliko tai instrumentu, skirtu neapčiuopiamų Visatos tamsiosios materijos dalelių paieškai. Balandžio 25 dieną žurnale Nature publikuotame straipsnyje tyrėjai praneša stebėję ksenono-124 skilimą, kurio pusperiodis yra 1,8×10²² metų.

„Iš tiesų matėme, kaip vyksta šis skilimas. Tai – ilgiausias, lėčiausias kada nors tiesiogiai stebėtas procesas, ir mūsų tamsiosios materijos detektorius pakankamai jautrus, kad jį išmatuotų,“ sakė Ethanas Brownas, fizikos asist. prof. Rensselaer, ir tyrimo benraautorius. „Nuostabu būti šio proceso liudininku, ir tai rodo, kad mūsų detektorius gali užfiksuoti rečiausią kada nors užfiksuotą įvykį.“

XENON Collaboration naudoja XENON1T, 1 300 kilogramų indą pilną supergryno skysto ksenono, nuo kosminių spindulių saugomo kriostate, panardintame į vandenį 1 500 metrų po Gran Sasso kalnais Italijoje. Tyrėjai ieško tamsiosios materijos (kurios penkis kartus daugiau, nei įprastos, bet kuri labai retai su įprasta materija sąveikauja) fiksuodami mažus šviesos žybsnius, kai dalelės sąveikauja su detektoriaus ksenonu. O kadangi XENON1T buvo skirtas fiksuoti tamsiosios materijos dalelės ir ksenono branduolio sąveiką, detektorius aptinka bet kokią sąveiką su ksenonu.

Ksenono skilimo požymiai radosi, ksenono atomo branduolio protonui pavirtus į neutroną. Daugumoje skylančių elementų tai nutinka, kai į branduolį įtraukiamas vienas elektronas. Bet kad pavirstų neutronu, protonas ksenono branduolyje privalo sugerti du elektronus, – įvykti „dvigubas elektrono perėmimas.“

Dvigubas elektrono perėmimas vyksta tik tada, kai visai šalia branduolio du elektronai atsiduria tinkamu metu – „retas įvykis turi vykti kartu su kitu retu įvykiu, tad bendras įvykis nutinka itin retai,“ paaiškino Brownas

.Kai ši ultrareta proga pasitaikė ir dvigubas elektrono perėmimas įvyko detektoriuje, instrumentas užfiksavo atomo elektronų persirikiavimo, užpildant poros branduolio absorbuotų elektronų vietas, signalą.

„Vykstant dvigubam perėmimui, elektronai perimami iš artimiausio branduoliui elektrono sluoksnio, ir jame atsiranda laisva vieta,“ sakė Brownas. „Likę elektronai peršoka į žemiausią lygį ir mes šį procesą užfiksavome detektoriuje.“

Šis pasiekimas pirmą kartą leido šmatuoti šio ksenono izotopo pusinio skilimo periodą, remiantis tiesioginiu jo radioaktyvaus skilimo stebėjimu.

„Tai – stulbinamas atradimas, praplečiantis fundamentaliausių materijos savybių pažinimo ribas,“ pabrėžė Mokslo mokyklos dekanas Curtas Brenemanas. „Dr. Browno darbas kalibruojant detektorių ir užtikrinant ksenono švarumą iki aukščiausio įmanomo lygio, buvo kritiškai svarbūs šiam svarbiam stebėjimui.“

XENON Collaboration dalyvauja daugiau nei 160 mokslininkų iš Europos, JAV ir Viduriniųjų Rytų, o nuo 2002 metų,naudojo tris vis jautresnius skysto ksenono detektorius Gran Sasso Nacionalinėje laboratorijoje Italijoje. XENON1T, didžiausias tokio tipo detktorius, duomenis rinko nuo 2016 metų iki 2018 metų gruodžio, kai buvo išjungtas. Dabar mokslininkai rengia eksperimentą naujai XENONnT fazei, kurioje aktyvi detektoriaus masė bus trigubai didesnė, nei XENON1T. Drauge su mažesniu foninio triukšmo lygiu, tai detektorius jautrumą padidins maždaug 10 kartų.

Komentarai

Jūsų komentaras

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *

Mokslas

Kinijos radioteleskopas užfiksavo „atkaklių“ signalų seriją iš tolimojo kosmoso

technologijos

Paskelbta

data

Skelbia

Greituosius radijo blyksnius geriau fiksuoti greitu teleskopu. Tad, Kinijos FAST teleskopas tam puikiai tinka. Neseniai jis tai patvirtino, užfiksavęs ne bet kokius, o daug kartų pasikartojančius radijo blyksnius.

Prieš kelis metus kalnų slėnyje Kinijoje buvo pastatytas gigantiškas, 500 metrų apertūros radioteleskopas. Jis pavadintas FAST ir juo neseniai padarytas, turbūt svarbiausias per šio teleskopo dar neilgą istoriją, atradimas. Teleskopu pavyko užfiksuoti neįprastus, pribloškiamu dažnumu besikartojančius greituosius radioblyksnius iš tolimo kosmoso. Atrodo, lyg kas iš kito Visatos krašto bandytų mums „prisiskambinti“.

Toks radioblyksnių tipas pirmą kartą užfiksuotas dar 2012 metais, Puerto Rike esančioje Arecibo observatorijoje, ir nuo to laiko jis pasikartojo dar kelis kartus. Signalas pavadintas FRB 121102, o iš netiesioginių požymių mokslininkai nustatė, kad jis atsklido iš už 3 milijardų šviesmečių – tai yra toli netgi regimosios visatos masteliu. Ir štai, rugpjūčio 30 dieną, FRB 121102 pasireiškė vėl. Tačiau dabar jau kaip dešimtys pasikartojančių impulsų.

Sutapimas tai ar ne, tačiau FAST yra jautriausias 1,05–1,45 GHz dažnių ruože, todėl jis – idealus FRB 121102 stebėjimo įrankis. Rugsėjo 3 dieną buvo užfiksuota iš karto 20 impulsų iš eilės. Radioteleskopo komanda intensyviai darbuojasi ir jau spėjo operatyviai paskaičiuoti ir atlikti pakeitimus, pašalindami praskrendančių lėktuvų ir palydovų keliamus trikdžius. FAST pasirengęs „klausyti“ FRB 121102, ir šimtai mokslininkų iš viso pasaulio padės analizuoti juo surinktus signalus.

Jei nėra būtinybės, nežemiškos civilizacijos siunčiamų signalų galimybės niekas nesvarsto. Labiau tikėtina, kad tai tradicinis žmonijos mokslo „bruožas“ – kaskart, kai sukuriam naują galingą detektorių, pasaulio vaizdas staiga pasikeičia. Gauname naujų, ne visai suprantamų duomenų, ir pradedame perdirbinėti senus modelius ir teorijas. Kalbant apie FRB 121102, jau yra iškelta hipotezių, kad šių signalų šaltinis – kažkoks kosminis kūnas, apie kurį kol kas nieko nežinome. Gali būti, kad taip pasireiškia dar nežinoma neutroninės žvaigždės gyvavimo fazė.

Skaityti daugiau

Kosmosas

Ar Venera buvo tinkama gyvybei?

Konstanta 42

Paskelbta

data

Skelbia

Venera yra labai panašaus dydžio į Žemę planeta, tačiau daugeliu savybių ji visiškai nepanaši į mūsiškę. Pavyzdžiui, ją dengia labai tanki atmosfera, sukurianti daugiau nei 400 laipsnių karštį paviršiuje, o aplink savo ašį planeta apsisuka net per 243 Žemės dienas.

Naujame tyrime teigiama, kad šios savybės gali būti susijusios; maža to, abi jos galėjo kilti dėl to, kad Venera kadaise buvo tinkama gyvybei.

Remdamiesi skaitmeniniais modeliais, astronomai išnagrinėjo, kaip Veneros sukimąsi galėtų paveikti Saulės sukeliami potvyniai planetą dengiančiame vandenyne. Žinoma, vandenyno Veneros paviršiuje šiuo metu nėra, bet tolimoje praeityje galėjo būti. O Saulė potvynius Veneroje sukelia stipresnius, nei Žemėje, nes yra arčiau.

Potvyniai lėtina planetos sukimąsi; Žemės paros trukmė pailgėja vos 20 sekundžių per milijoną metų, bet kaimyninėje planetoje efektas gali būti daug stipresnis. Pavyzdžiui, jei Veneros vandenyno vidutinis gylis buvo 850 metrų – gerokai mažiau, nei Žemės 3,7 kilometro – potvyniai jos sukimosi periodą per milijoną metų galėtų pailginti net 72 Žemės paromis.

Kitaip tariant, vos per 10-50 milijonų metų Veneros sukimasis nuo panašaus į Žemę galėtų sulėtėti iki dabartinio. Taip lėtai besisukančioje planetoje stipriai išaugtų temperatūrų skirtumas tarp dienos ir nakties, taigi dienos pusėje vandenynas imtų garuoti. Per dar kelis milijonus metų jis galėtų išgaruoti visiškai, apgaubdamas Venerą tankia atmosfera ir sukeldamas negrįžtamą šiltnamio efektą.

Toks laikotarpis yra labai trumpas, kalbant geologiniais mastais, taigi net jei Veneroje kažkada buvo gyvybei tinkamos sąlygos ir gyvybė susiformavo, ji tikrai neturėjo šansų išgyventi iki šių laikų.

Šie rezultatai piešia niūrias prognozes egzoplanetų gyvybingumui, ypač planetų, kurios sukasi arti mažų žvaigždžių. Jose potvyniai yra labai stiprūs ir net jei jos nėra prirakinamos prie savo žvaigždžių, kad visada į jas būtų nukreipusios vieną pusrutulį, vandenynai vis tiek gali išgaruoti, o šansai užsimegzti gyvybei – išnykti.

Tyrimo rezultatai publikuojami Astrophysical Journal Letters.

Skaityti daugiau

Reklama

Skaitomiausi