Connect with us

Horoscopo

Científicos descubren nueva física en la búsqueda de materia oscura

Published

on

Científicos descubren nueva física en la búsqueda de materia oscura

Se estima que el 85% de la masa del universo es materia oscura, una forma hipotética de materia.

No, los científicos aún no tienen idea de qué es la materia oscura. Sin embargo, los científicos de la MSU ayudaron a descubrir nueva física mientras la investigaban.

Wolfgang «Wolfi» Mittig y Yassid Ayyad comenzaron su búsqueda de la materia oscura, también llamada la masa perdida del universo, en el corazón de un[{» attribute=»»>atom around three years ago.

Even though their exploration did not uncover dark matter, the scientists nonetheless discovered something that had never been seen before that defied explanation. Well, at least an explanation on which everyone could agree.

“It’s been something like a detective story,” said Mittig, a Hannah Distinguished Professor in Michigan State University’s Department of Physics and Astronomy and a faculty member at the Facility for Rare Isotope Beams, or FRIB.

“We started out looking for dark matter and we didn’t find it,” he said. “Instead, we found other things that have been challenging for theory to explain.”

In order to make their finding make sense, the team went back to work, conducting further tests and accumulating more data. Mittig, Ayyad, and their colleagues reinforced their argument at Michigan State University’s National Superconducting Cyclotron Laboratory or NSCL.

The researchers discovered a new route to their unanticipated destination while working at NSCL, which they revealed in the journal Physical Review Letters. Additionally, they revealed intriguing physics at work in the ultra-small quantum realm of subatomic particles.

The scientists showed, in particular, that even when an atom’s center, or nucleus, is overcrowded with neutrons, it can find a route to a more stable configuration by spitting out a proton instead.

Shot in the dark

Dark matter is one of the most well-known yet least understood things in the universe. Scientists have known for decades that the universe contains more mass than we can perceive based on the motions of stars and galaxies.

Six times as much unseen mass as regular matter that we can see, measure, and classify is required for gravity to hold celestial objects to their courses. Although researchers are certain that dark matter exists, they have yet to find where and devise how to detect it directly.

“Finding dark matter is one of the major goals of physics,” said Ayyad, a nuclear physics researcher at the Galician Institute of High Energy Physics, or IGFAE, of the University of Santiago de Compostela in Spain.

Speaking in round numbers, scientists have launched about 100 experiments to try to illuminate what exactly dark matter is, Mittig said.

“None of them has succeeded after 20, 30, 40 years of research,” he said.

“But there was a theory, a very hypothetical idea, that you could observe dark matter with a very particular type of nucleus,” said Ayyad, who was previously a detector systems physicist at NSCL.

This theory centered on what it calls a dark decay. It posited that certain unstable nuclei, nuclei that naturally fall apart, could jettison dark matter as they crumbled.

So Ayyad, Mittig, and their team designed an experiment that could look for a dark decay, knowing the odds were against them. But the gamble wasn’t as big as it sounds because probing exotic decays also lets researchers better understand the rules and structures of the nuclear and quantum worlds.

The researchers had a good chance of discovering something new. The question was what that would be.

Help from a halo

When people imagine a nucleus, many may think of a lumpy ball made up of protons and neutrons, Ayyad said. But nuclei can take on strange shapes, including what are known as halo nuclei.

Beryllium-11 is an example of a halo nuclei. It’s a form, or isotope, of the element beryllium that has four protons and seven neutrons in its nucleus. It keeps 10 of those 11 nuclear particles in a tight central cluster. But one neutron floats far away from that core, loosely bound to the rest of the nucleus, kind of like the moon ringing around the Earth, Ayyad said.

Beryllium-11 is also unstable. After a lifetime of about 13.8 seconds, it falls apart by what’s known as beta decay. One of its neutrons ejects an electron and becomes a proton. This transforms the nucleus into a stable form of the element boron with five protons and six neutrons, boron-11.

But according to that very hypothetical theory, if the neutron that decays is the one in the halo, beryllium-11 could go an entirely different route: It could undergo a dark decay.

In 2019, the researchers launched an experiment at Canada’s national particle accelerator facility, TRIUMF, looking for that very hypothetical decay. And they did find a decay with unexpectedly high probability, but it wasn’t a dark decay.

It looked like the beryllium-11’s loosely bound neutron was ejecting an electron like normal beta decay, yet the beryllium wasn’t following the known decay path to boron.

The team hypothesized that the high probability of the decay could be explained if a state in boron-11 existed as a doorway to another decay, to beryllium-10 and a proton. For anyone keeping score, that meant the nucleus had once again become beryllium. Only now it had six neutrons instead of seven.

“This happens just because of the halo nucleus,” Ayyad said. “It’s a very exotic type of radioactivity. It was actually the first direct evidence of proton radioactivity from a neutron-rich nucleus.”

But science welcomes scrutiny and skepticism, and the team’s 2019 report was met with a healthy dose of both. That “doorway” state in boron-11 did not seem compatible with most theoretical models. Without a solid theory that made sense of what the team saw, different experts interpreted the team’s data differently and offered up other potential conclusions.

“We had a lot of long discussions,” Mittig said. “It was a good thing.”

As beneficial as the discussions were — and continue to be — Mittig and Ayyad knew they’d have to generate more evidence to support their results and hypothesis. They’d have to design new experiments.

The NSCL experiments

In the team’s 2019 experiment, TRIUMF generated a beam of beryllium-11 nuclei that the team directed into a detection chamber where researchers observed different possible decay routes. That included the beta decay to proton emission process that created beryllium-10.

For the new experiments, which took place in August 2021, the team’s idea was to essentially run the time-reversed reaction. That is, the researchers would start with beryllium-10 nuclei and add a proton.

Collaborators in Switzerland created a source of beryllium-10, which has a half-life of 1.4 million years, that NSCL could then use to produce radioactive beams with new reaccelerator technology. The technology evaporated and injected the beryllium into an accelerator and made it possible for researchers to make a highly sensitive measurement.

When beryllium-10 absorbed a proton of the right energy, the nucleus entered the same excited state the researchers believed they discovered three years earlier. It would even spit the proton back out, which can be detected as a signature of the process.

“The results of the two experiments are very compatible,” Ayyad said.

That wasn’t the only good news. Unbeknownst to the team, an independent group of scientists at Florida State University had devised another way to probe the 2019 result. Ayyad happened to attend a virtual conference where the Florida State team presented its preliminary results, and he was encouraged by what he saw.

“I took a screenshot of the Zoom meeting and immediately sent it to Wolfi,” he said. “Then we reached out to the Florida State team and worked out a way to support each other.”

The two teams were in touch as they developed their reports, and both scientific publications now appear in the same issue of Physical Review Letters. And the new results are already generating a buzz in the community.

“The work is getting a lot of attention. Wolfi will visit Spain in a few weeks to talk about this,” Ayyad said.

An open case on open quantum systems

Part of the excitement is because the team’s work could provide a new case study for what is known as open quantum systems. It’s an intimidating name, but the concept can be thought of like the old adage, “nothing exists in a vacuum.”

Quantum physics has provided a framework to understand the incredibly tiny components of nature: atoms, molecules, and much, much more. This understanding has advanced virtually every realm of physical science, including energy, chemistry, and materials science.

Much of that framework, however, was developed considering simplified scenarios. The super small system of interest would be isolated in some way from the ocean of input provided by the world around it. In studying open quantum systems, physicists are venturing away from idealized scenarios and into the complexity of reality.

Open quantum systems are literally everywhere, but finding one that’s tractable enough to learn something from is challenging, especially in matters of the nucleus. Mittig and Ayyad saw potential in their loosely bound nuclei and they knew that NSCL, and now FRIB could help develop it.

NSCL, a National Science Foundation user facility that served the scientific community for decades, hosted the work of Mittig and Ayyad, which is the first published demonstration of the stand-alone reaccelerator technology. FRIB, a U.S. Department of Energy Office of Science user facility that officially launched on May 2, 2022, is where the work can continue in the future.

“Open quantum systems are a general phenomenon, but they’re a new idea in nuclear physics,” Ayyad said. “And most of the theorists who are doing the work are at FRIB.”

But this detective story is still in its early chapters. To complete the case, researchers still need more data and more evidence to make full sense of what they’re seeing. That means Ayyad and Mittig are still doing what they do best and investigating.

“We’re going ahead and making new experiments,” said Mittig. “The theme through all of this is that it’s important to have good experiments with strong analysis.”

Reference: “Evidence of a Near-Threshold Resonance in 11B Relevant to the β-Delayed Proton Emission of 11Be” Y. Ayyad, W. Mittig, T. Tang, B. Olaizola, G. Potel, N. Rijal, N. Watwood, H. Alvarez-Pol, D. Bazin, M. Caamaño, J. Chen, M. Cortesi, B. Fernández-Domínguez, S. Giraud, P. Gueye, S. Heinitz, R. Jain, B. P. Kay, E. A. Maugeri, B. Monteagudo, F. Ndayisabye, S. N. Paneru, J. Pereira, E. Rubino, C. Santamaria, D. Schumann, J. Surbrook, L. Wagner, J. C. Zamora and V. Zelevinsky, 1 June 2022, Physical Review Letters.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.012501

NSCL was a national user facility funded by the National Science Foundation, supporting the mission of the Nuclear Physics program in the NSF Physics Division.

READ  La nave espacial retirada volverá a entrar en la atmósfera de la Tierra con algún riesgo para los humanos, dice la NASA

Experiencia en periódicos nacionales y periódicos medianos, prensa local, periódicos estudiantiles, revistas especializadas, sitios web y blogs.

Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Horoscopo

El telescopio Einstein 'Lobster Eye' de China publica el primer lote de imágenes espaciales alucinantes

Published

on

El telescopio Einstein 'Lobster Eye' de China publica el primer lote de imágenes espaciales alucinantes

Una misión conjunta de telescopios de rayos X chinos y europeos llamada sonda einstein visualiza con éxito el universo en pantalla panorámica, con un diseño de telescopio que imita los ojos de una langosta.

La sonda Einstein, lanzada el 9 de enero a bordo de un cohete chino Gran Marcha, se encuentra actualmente en pruebas y calibración de sus instrumentos mientras orbita la Tierra a una altitud de 600 kilómetros (373 millas). Sus primeras observaciones fueron reveladas en un simposio en Beijing.

Continue Reading

Horoscopo

Los astrónomos resuelven el misterio de la dramática explosión de FU Orionis en 1936

Published

on

Los astrónomos resuelven el misterio de la dramática explosión de FU Orionis en 1936

Impresión artística de la vista a gran escala de FU~Ori. La imagen muestra los flujos producidos por la interacción entre los fuertes vientos estelares alimentados por la explosión y la envoltura residual a partir de la cual se formó la estrella. El viento estelar provoca un fuerte choque en la envoltura, y el gas CO arrastrado por el choque es lo que reveló el nuevo ALMA. Crédito: NSF/NRAO/S. Dagnello

ALMA Las observaciones de FU Orionis revelan cómo la acreción gravitacional de un flujo de gas pasado provoca un brillo repentino en estrellas jóvenes, arrojando luz sobre los procesos de formación de estrellas y planetas.

Un grupo inusual de estrellas en la constelación de Orión ha revelado sus secretos. FU Orionis, un sistema de estrellas dobles, atrajo por primera vez la atención de los astrónomos en 1936, cuando la estrella central de repente se volvió 1.000 veces más brillante de lo habitual. Este comportamiento, esperado en estrellas moribundas, nunca se había observado en una estrella joven como FU Orionis.

Este extraño fenómeno inspiró una nueva clasificación de estrellas que comparten el mismo nombre (FUo estrellas). Las estrellas FUor estallan repentinamente, alcanzando su brillo, antes de atenuarse nuevamente varios años después.

Ahora se entiende que este brillo se debe a que las estrellas absorben energía de su entorno a través de la acreción gravitacional, la fuerza principal que da forma a las estrellas y los planetas. Sin embargo, cómo y por qué sucede esto ha seguido siendo un misterio hasta ahora, gracias a que los astrónomos utilizan el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

READ  9 piezas de decoración al rojo vivo para darle vida a un espacio

Observaciones innovadoras con ALMA

“FU Ori ha estado devorando materia durante casi 100 años para mantener su erupción. Finalmente hemos encontrado una respuesta a cómo estas estrellas jóvenes y brillantes reponen su masa”, dice Antonio Hales, subdirector del Centro Regional Norteamericano ALMA, científico del Observatorio Nacional de Radioastronomía y autor principal de la investigación, publicada el 29 de abril. . en el Revista de Astrofísica. «Por primera vez, tenemos evidencia de observación directa del material que alimenta las erupciones».


Acérquese al sistema binario FU Ori y al transmisor de acreción recientemente descubierto. Esta impresión artística muestra la serpentina recién descubierta alimentando constantemente la masa de la envoltura al sistema binario. Crédito: NSF/NRAO/S. Dagnello

Las observaciones de ALMA revelaron una larga y delgada corriente de monóxido de carbono cayendo sobre FU Orionis. Este gas no parecía contener suficiente combustible para sostener la explosión actual. En cambio, se cree que esta corriente de acreción es un remanente de una característica anterior, mucho más grande, que cayó en este joven sistema estelar.

«Es posible que la interacción con un flujo de gas más grande en el pasado haya hecho que el sistema sea inestable y haya provocado un aumento en el brillo», dice Hales.

Progresos en la comprensión de la formación estelar

Los astrónomos utilizaron varias configuraciones de antenas de ALMA para capturar los diferentes tipos de emisiones de FU Orionis y detectar flujos de masa en el sistema estelar. También combinaron nuevos métodos numéricos para modelar el flujo másico como una corriente de acreción y estimar sus propiedades.

«Comparamos la forma y la velocidad de la estructura observada con las que se esperaban de un rastro de gas entrante, y los números tenían sentido», dice Aashish Gupta, Ph.D. candidato al Observatorio Europeo Austral (ESO), y coautor de este trabajo, quien desarrolló los métodos utilizados para modelar el transmisor de acreción.

Streamer de acreción del sistema binario FU Ori

Acérquese al sistema binario FU Ori y al transmisor de acreción recientemente descubierto. Esta impresión artística muestra la serpentina recién descubierta alimentando constantemente la masa de la envoltura al sistema binario. Crédito: NSF/NRAO/S. Dagnello

“La gama de escalas angulares que podemos explorar con un solo instrumento es realmente notable. ALMA nos brinda una visión integral de la dinámica de la formación de estrellas y planetas, desde las grandes nubes moleculares en las que nacen cientos de estrellas hasta las escalas más familiares de los sistemas solares”, agrega Sebastián Pérez de la Universidad de Santiago de Chile (USACH) . ), director del Núcleo Milenio sobre Exoplanetas Jóvenes y sus Lunas (YEMS) en Chile, y coautor de esta investigación.

READ  Vea a Júpiter brillar durante un acercamiento cercano a la Tierra el lunes

Estas observaciones también revelaron una lenta salida de monóxido de carbono de FU Orionis. Este gas no está asociado con la explosión más reciente. Más bien, es similar a los flujos observados alrededor de otros objetos protoestelares.

Hales añade: “Al comprender cómo se forman estas estrellas FUor en particular, confirmamos lo que sabemos sobre cómo se forman las diferentes estrellas y planetas. Creemos que todas las estrellas experimentan explosiones. Estas explosiones son importantes porque afectan la composición química de los discos de acreción alrededor de las estrellas nacientes y los planetas que eventualmente forman.

«Hemos estado estudiando FU Orionis desde las primeras observaciones de ALMA en 2012», añade Hales. Es fascinante tener finalmente respuestas.

Referencia: “Descubrimiento de una serpentina de acreción y un flujo lento de alto ángulo alrededor de FU Orionis” por AS Hales, A. Gupta, D. Ruíz-Rodríguez, JP Williams, S. Pérez, L. Cieza, C. González-Ruilova, JE Pineda, A. Santamaría-Miranda, J. Tobin, P. Weber, Z. Zhu y A. Zurlo, 29 de abril de 2024, La revista de astrofísica.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad31a1

Continue Reading

Horoscopo

El cuarteto copia el espacio en Clark para convertirse en el Centro de Aprendizaje Judío Jabad de Evanston

Published

on

El cuarteto copia el espacio en Clark para convertirse en el Centro de Aprendizaje Judío Jabad de Evanston
Captura de imagen recortada de Google, noviembre de 2022

En algún momento antes de septiembre, el espacio de 2,300 pies cuadrados en 825 Clark St., anteriormente ocupado por Quartet Copies, probablemente volverá a estar lleno de actividad como el Centro de Aprendizaje Judío Jabad de Evanston.

En una llamada telefónica, el rabino Meir Hecht de Jabad de Evanston confirmó que Jabad compró el espacio a principios de 2024.

Espacio de aprendizaje y biblioteca abiertos al público.

Charles Davidson de Charles Davidson Group presentó la solicitud de análisis de zonificación en línea el 25 de febrero y la solicitud fue aprobada el 11 de marzo.

La solicitud incluía una carta de Hecht, como director de la Fundación de Aprendizaje Judío, que indicaba que el futuro centro de aprendizaje ofrecería clases para adultos diarias y nocturnas, una escuela hebrea para niños los domingos por la mañana, un salón después de la escuela para adolescentes, un salón después de la escuela. un programa de escuela de artes hebreas y una biblioteca abierta de domingo a jueves.

Actualmente, estas actividades se llevan a cabo en los hogares de las personas, en la Universidad Northwestern o en el Centro Comunitario Fleetwood-Jourdain. Hasta la pandemia, el programa de arte extraescolar se llevaba a cabo en las escuelas del Distrito 65. Hecht dijo que está ansioso por ponerlo en marcha nuevamente.

Los servicios de adoración se llevarían a cabo el viernes por la noche y el sábado por la mañana, así como durante los días festivos religiosos. Jabad Evanston ya cuenta con un espacio abierto y sin renovar para séders, almuerzos y servicios de Pesaj, dijo Hecht.

«Además, proporcionaremos a la comunidad una extensa biblioteca judía abierta al público para estudiar y leer», escribió Hecht. “La biblioteca y la sala de estudio/lectura serán un espacio acogedor para los miembros de la comunidad de todas las edades a diario.

READ  La nave espacial retirada volverá a entrar en la atmósfera de la Tierra con algún riesgo para los humanos, dice la NASA

“Esperamos que este nuevo centro de aprendizaje judío sea un faro de luz para toda la comunidad de Evanston. Todos son bienvenidos”, dijo Hecht.

Continue Reading

Trending