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Los físicos han realizado la medición más precisa del mundo de la vida útil de los neutrones

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El detector de neutrones ultrafríos de alta eficiencia que se utiliza en la trampa de la «tina». Crédito: Laboratorio Nacional de Los Alamos / Michael Pierce

Un equipo internacional de investigadores ha tomado la medida más precisa del mundo de la vida útil de los neutrones, lo que puede ayudar a responder preguntas sobre el universo temprano.

Un equipo internacional de físicos dirigido por investigadores de la Universidad de Indiana en Bloomington ha anunciado la medición más precisa del mundo de la vida útil de los neutrones.

Los resultados del equipo, que incluye a científicos de más de 10 laboratorios y universidades nacionales en los Estados Unidos y en el extranjero, representan una mejora de más del doble con respecto a las mediciones anteriores, con una incertidumbre de menos de un décimo de un por ciento.

El trabajo aparece en la edición del 13 de octubre de la revista. Cartas de examen físico. También fue el tema de una rueda de prensa en vivo en la reunión de otoño de 2021 de la División de Física Nuclear de la Sociedad Estadounidense de Física.

«Este trabajo establece un nuevo estándar de oro para una medida que es fundamentalmente importante para cuestiones como la relativa abundancia de elementos creados en el universo temprano», dijo David Baxter, presidente del departamento de IU Bloomington College of Arts and Sciences. La física. “Estamos orgullosos del antiguo papel de IU como institución líder en este trabajo. «

Los autores afiliados a IU en el momento del estudio eran los estudiantes graduados Nathan Callahan, Maria Dawid y Francisco González; ingeniero Walt Fox; El profesor Rudy de física Chen-Yu Liu; el investigador Daniel Salvat; y el técnico mecánico John Vanderwerp. (Callahan y González están actualmente afiliados al Laboratorio Nacional Argonne y al Laboratorio Nacional Oak Ridge, respectivamente). La investigación se llevó a cabo en el Laboratorio Nacional de Los Alamos.

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El objetivo científico del experimento es medir cuánto tiempo, en promedio, un neutrón libre vive fuera de los límites de los núcleos atómicos.

«El proceso por el cual un neutrón ‘decae’ en un protón – con la emisión de un electrón ligero y un neutrino casi sin masa – es uno de los procesos más fascinantes conocidos por los físicos», dijo Salvat, quien dirigió los experimentos en Los Alamos. “El esfuerzo por medir este valor con mucha precisión es importante porque comprender la vida útil precisa del neutrón puede arrojar luz sobre cómo se desarrolló el universo, así como permitir a los físicos descubrir fallas en nuestro modelo del universo subatómico que conocemos pero que nadie aún ha podido encontrar.

Los neutrones utilizados en el estudio son producidos por la fuente de neutrones ultrafríos en el Centro de Ciencias de Neutrones de Los Alamos en el Laboratorio Nacional de Los Alamos. El experimento UCNtau captura estos neutrones, cuyas temperaturas se reducen a casi cero absoluto, dentro de una «bañera» revestida con unos 4000 imanes. Después de esperar de 30 a 90 minutos, los investigadores cuentan los neutrones supervivientes en la nave mientras levitan contra la gravedad por la fuerza de los imanes.

El diseño único de la trampa UCNtau permite que los neutrones se almacenen durante más de 11 días, un tiempo significativamente más largo que los diseños anteriores, minimizando la necesidad de correcciones sistemáticas que podrían sesgar los resultados de las mediciones de la vida útil. Durante dos años, los investigadores del estudio contaron alrededor de 40 millones de neutrones capturados con este método. Estos esfuerzos fueron el trabajo de tesis de González, quien recogió los datos en Los Álamos como estudiante de posgrado de IU de 2017 a 2019, y lideró el análisis del resultado publicado.

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Salvat dijo que los resultados del experimento ayudarán a los físicos a confirmar o negar la validez de la «matriz Cabibbo-Kobayashi-Maskawa», que involucra partículas subatómicas llamadas quarks y juega un papel importante en el «Modelo Estándar» ampliamente aceptado de la física de partículas. También ayudará a los físicos a comprender el papel potencial que las nuevas ideas en física, como la desintegración de los neutrones en la materia oscura, pueden desempeñar en la evolución de las teorías sobre el universo, y quizás ayude a explicar cómo se formaron los primeros núcleos atómicos. .

«El modelo subyacente que explica la desintegración de neutrones implica que los quarks cambian su identidad, pero los cálculos mejorados recientemente sugieren que este proceso puede no ocurrir como se esperaba», dijo Salvat. «Nuestra nueva medida de la vida útil de los neutrones proporcionará una evaluación independiente para abordar este problema, o proporcionará evidencia muy necesaria para el descubrimiento de nueva física».

Referencia: «Mejora de la medición de la vida útil de los neutrones con UCNtPor FM González, EM Fries, C. Cude-Woods, T. Bailey, M. Blatnik, LJ Broussard, NB Callahan, JH Choi, SM Clayton, SA Currie, M. Dawid, EB Dees, BW Filippone, W. Fox, P. Geltenbort, E. George, L. Hayen, KP Hickerson, MA Hoffbauer, K. Hoffman, AT Holley, TM Ito, A. Komives, C.-Y. Liu, M. Makela, CL Morris, R. Musedinovic, C. O’Shaughnessy, RW Pattie Jr., J. Ramsey, DJ Salvat, A. Saunders, EI Sharapov, S. Slutsky, V. Su, X. Sun, C. Swank, Z. Tang, W. Uhrich, J. Vanderwerp, P. Walstrom, Z. Wang, W. Wei y AR Young, 13 de octubre de 2021, Cartas de examen físico.
arXiv: 2106.10375

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Los astronautas despegarán desde Cabo Cañaveral en su primer vuelo espacial tripulado en casi 56 años.

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Los astronautas despegarán desde Cabo Cañaveral en su primer vuelo espacial tripulado en casi 56 años.

TAMPA, Fla. (WFLA) – Por primera vez en más de medio siglo, los astronautas despegarán de la estación espacial en Cabo Cañaveral, Florida, la próxima semana.

Si todo va según lo planeado, la nave espacial Boeing Starliner en un cohete Atlas V se lanzará desde Cabo Cañaveral, lo que será la primera vez que humanos despeguen desde la estación espacial en casi 56 años.

La última vez que se lanzó un ser humano al espacio desde Ciudad del Cabo fue a bordo del Apolo 7 en 1968.

Los dos astronautas de la NASA asignados al primer vuelo espacial tripulado de Boeing, Butch Wilmore y Suni Williams, llegaron a su sitio de lanzamiento la semana pasada, poco más de una semana antes de su despegue programado para el 6 de mayo.

Wilmore y Williams volaron desde Houston al Centro Espacial Kennedy el 25 de abril y servirán como pilotos de pruebas para la cápsula Starliner de Boeing, que hace su debut con tripulación después de años de retrasos.

El Starliner, que despegará el viernes sobre un cohete Atlas, volará a la Estación Espacial Internacional para un crucero de prueba de una semana. Boeing está tratando de alcanzar a SpaceX, que lanza astronautas para la NASA desde 2020.

En los dos vuelos de prueba anteriores del Starliner de Boeing no había nadie a bordo. El primero, en 2019, no he aprobado a la estación espacial debido a problemas de software y otros. boeing repetí la demostración en 2022. Más recientemente, la cápsula era presa por problemas con los paracaídas y cinta inflamable que hubo que retirar.

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Wilmore enfatizó que se trataba de un vuelo de prueba destinado a descubrir todo lo que estaba mal.

“¿Esperamos que esto salga perfecto? Este es el primer vuelo humano de la nave espacial”, dijo a los periodistas. «Estoy seguro de que descubriremos cosas». Por eso hacemos esto.

La NASA contrató a SpaceX y Boeing hace una década, pagándoles miles de millones de dólares para transportar astronautas hacia y desde la estación espacial. La agencia espacial todavía quiere tener dos cápsulas para sus astronautas, incluso si la estación espacial cerrará en 2030.

«Es de vital importancia», señaló Wilmore.

Wilmore y Williams serán los primeros astronautas en viajar en un cohete Atlas desde el Proyecto Mercurio de la NASA a principios de los años 1960.

La Prensa Asociada contribuyó a este informe.

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El sol arde cerca de una erupción solar de Clase X: la llamarada M9,5 provoca cortes de radio en todo el Pacífico (vídeo)

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El sol arde cerca de una erupción solar de Clase X: la llamarada M9,5 provoca cortes de radio en todo el Pacífico (vídeo)

Anoche (30 de abril), el sol desató una llamarada solar extremadamente poderosa, provocando cortes de radio generalizados en toda la región del Pacífico. La erupción alcanzó su punto máximo a las 19:46 EDT (23:46 GMT) y terminó poco después a las 19:58 EDT (23:58 GMT).

Erupciones solares son erupciones de el solque emiten intensas ráfagas de radiación electromagnética. Se crean cuando la energía magnética se acumula en la atmósfera solar y se libera. Las erupciones solares se clasifican por tamaño en grupos de letras, siendo la clase X la más potente. Luego están las bengalas de Clase M que son 10 veces más débiles que las bengalas de Clase X, seguidas por las bengalas de Clase C que son 10 veces más débiles que las bengalas de Clase M, las bengalas de Clase B son 10 veces más débiles que las bengalas de Clase C y finalmente, las bengalas de Clase A que son 10 veces más débiles que las bengalas de Clase B y tienen sin consecuencias notables en la Tierra.

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Los científicos miden por primera vez los rayos X emitidos por rayos ascendentes particularmente peligrosos: ScienceAlert

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Los científicos miden por primera vez los rayos X emitidos por rayos ascendentes particularmente peligrosos: ScienceAlert

La forma en que pensamos sobre los rayos tiende a ser algo direccional. Desciende del cielo en nítidos chorros eléctricos, el símbolo mismo del poder de la tormenta.

Pero no siempre caen rayos, y los científicos acaban de realizar una primera medición que puede ayudarnos a comprender cómo se forma esta poderosa fuerza de la naturaleza.

En cierto tipo de rayo que cae hacia el cielo, llamado rayo positivo ascendente, un equipo dirigido por el astrofísico Toma Oregel-Chaumont del Instituto Federal Suizo de Tecnología (EPFL) detectó y midió directamente la emisión de rayos x.

Los relámpagos positivos ascendentes son un tipo de relámpagos que comienzan con líderes cargados negativamente en un punto de gran altitud y se elevan gradualmente hacia el cielo para conectarse con una nube de tormenta antes de transferir una carga positiva al suelo. Y la detección de rayos X podría ayudar a mitigar los daños causados ​​por los rayos en todo el mundo.

«A nivel del mar, los rayos ascendentes son raros, pero podrían convertirse en el tipo dominante en altitudes elevadas». Oregel-Chaumont dice. «También pueden ser más dañinos porque durante un destello ascendente, el rayo permanece en contacto con una estructura por más tiempo que durante un destello descendente, dándole más tiempo para transferir la carga eléctrica».

Los rayos X son un conocido acompañamiento de los rayos. Los detectamos en destellos descendentes, de nube a tierra, y en destellos provocados por llamaradas, ambos durante la fase descendente negativa del aguijón líder. Y esto se detectó en la fase pico de relámpagos negativos ascendentes.

Pero según Oregel-Chaumont y su equipo, la detección de rayos X en la fase máxima de cuatro destellos positivos ascendentes que se originan en la Torre Säntis en Suiza es una nueva herramienta para comprender los rayos.

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«El mecanismo real por el cual los rayos se inician y propagan sigue siendo un misterio». ellos explican. «La observación de destellos ascendentes desde grandes estructuras como la Torre Säntis permite correlacionar las mediciones de rayos X con otras cantidades medidas simultáneamente, como observaciones por vídeo de alta velocidad y corrientes eléctricas».

Torre Santis en los Alpes de Appenzell. (EPFL)

La Torre Säntis tiene una ubicación privilegiada para el estudio de los rayos. Diseñada y utilizada como torre de telecomunicaciones y estación de monitoreo meteorológico, la estructura de 124 metros de altura (407 pies) se encuentra en la cima del Monte Säntis de 2.502 metros (8.209 pies) en los Alpes de Appenzell.

Sobresaliendo como un dedo en el cielo, es un objetivo principal para los rayos; de hecho, rayos de electricidad lo alcanzan unas 100 veces al año.

Debido a que es tan alto y tiene una vista clara desde las montañas cercanas, es un lugar excelente para registrar y analizar el comportamiento de los rayos. Los investigadores capturaron sus cuatro destellos ascendentes utilizando cámaras de alta velocidad; Incluso se grabó un destello a una impresionante velocidad de 24.000 fotogramas por segundo.

Estas cámaras permitieron a los investigadores diferenciar entre destellos ascendentes positivos que emiten rayos X y aquellos que no. La emisión de rayos X es muy breve, desaparece en el primer milisegundo después de la formación del líder y se correlaciona con cambios muy rápidos en el campo eléctrico, así como con la velocidad a la que cambia la corriente.

Según los investigadores, esto tiene implicaciones para mitigar el alcance de la destrucción causada por los rayos en las estructuras humanas.

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“Como físico, me gusta poder entender la teoría detrás de las observaciones, pero esta información también es importante para entender los rayos desde una perspectiva técnica” Oregel-Chaumont dice.

«Cada vez más estructuras de gran altitud, como turbinas eólicas y aviones, se construyen con materiales compuestos. Estos son menos conductores que metales como el aluminio, por lo que se calientan más, lo que los hace vulnerables a los daños causados ​​por los rayos dirigidos hacia arriba».

La investigación del equipo fue publicada en Informes científicos.

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