Темная материя - рецепт открытия
Около трех лет назад Вольфганг «Вольфи» Миттиг и Ясид Айяд отправились на поиски недостающей массы Вселенной, более известной как темная материя, в сердцевине атома. Их экспедиция не привела их к темной материи, но они все же нашли то, чего никогда раньше не видели, то, что не поддается объяснению. Ну, по крайней мере, объяснение, с которым все могли бы согласиться. «Это было что-то вроде детективной истории», — сказал Миттиг, почетный профессор Ханны факультета физики и астрономии Мичиганского государственного университета и преподаватель Центра изучения пучков редких изотопов, или FRIB. «Мы начали искать темную материю и не нашли ее», — сказал он. «Вместо этого мы обнаружили другие вещи, которые было сложно объяснить теорией». Итак, команда вернулась к работе, проводя больше экспериментов, собирая больше доказательств, чтобы их открытие имело смысл. Миттиг, Айяд и их коллеги поддержали свою позицию в Национальной сверхпроводящей циклотронной лаборатории, или NSCL, в Университете штата Мичиган. Работая в NSCL, команда нашла новый путь к своему неожиданному месту назначения, о котором они подробно рассказали 28 июня в журнале Physical Review Letters.
При этом они также раскрыли интересную физику, которая происходит в сверхмалом квантовом царстве субатомных частиц. В частности, команда подтвердила, что когда ядро атома, или ядро, перенасыщено нейтронами, оно все же может найти путь к более стабильной конфигурации, выбрасывая вместо этого протон. Темная материя — одна из самых известных вещей во Вселенной, о которой мы знаем меньше всего. На протяжении десятилетий ученые знали, что в космосе содержится больше массы, чем мы можем видеть, основываясь на траекториях звезд и галактик. Чтобы гравитация удерживала небесные объекты на своих путях, должна быть невидимая масса, и ее много — в шесть раз больше обычной материи, которую мы можем наблюдать, измерять и характеризовать. Хотя ученые убеждены, что темная материя существует, им еще предстоит найти, где и придумать, как ее обнаружить напрямую. «Обнаружение темной материи — одна из основных целей физики», — сказал Айяд, исследователь ядерной физики из Галисийского института физики высоких энергий (IGFEE) Университета Сантьяго-де-Компостела в Испании. Говоря округлыми цифрами, ученые запустили около 100 экспериментов, чтобы попытаться выяснить, что такое темная материя, сказал Миттиг.
«Ни один из них не преуспел после 20, 30, 40 лет исследований», — сказал он. «Но была теория, очень гипотетическая идея, что вы можете наблюдать темную материю с очень определенным типом ядра», — сказал Айяд, который ранее был физиком детекторных систем в NSCL. Эта теория основывалась на том, что она называет темным распадом. Утверждалось, что определенные нестабильные ядра, ядра, которые естественным образом разваливаются, могут выбрасывать темную материю, когда они разрушаются. Поэтому Айяд, Миттиг и их команда разработали эксперимент, который мог бы найти темный распад, зная, что шансы против них. Но игра была не такой большой, как кажется, потому что исследование экзотических распадов также позволяет исследователям лучше понять правила и структуры ядерного и квантового миров. У исследователей был хороший шанс открыть что-то новое. Вопрос был в том, что это будет. По словам Айяда, когда люди представляют себе ядро, многие могут представить себе комковатый шар, состоящий из протонов и нейтронов. Но ядра могут принимать странные формы, в том числе так называемые гало-ядра.
Бериллий-11 является примером ядра с гало. Это форма или изотоп элемента бериллия, который имеет четыре протона и семь нейтронов в своем ядре. Он удерживает 10 из этих 11 ядерных частиц в плотном центральном скоплении. Но один нейтрон уплывает далеко от этого ядра, слабо связанный с остальной частью ядра, как Луна, вращающаяся вокруг Земли, сказал Айяд. Бериллий-11 также нестабилен. После срока службы около 13,8 секунд он разваливается в результате так называемого бета-распада. Один из ее нейтронов выбрасывает электрон и становится протоном. Это превращает ядро в стабильную форму элемента бора с пятью протонами и шестью нейтронами, бор-11. Но согласно этой очень гипотетической теории, если нейтрон, который распадается, находится в гало, бериллий-11 может пойти совершенно другим путем: он может подвергнуться темному распаду. В 2019 году исследователи начали эксперимент на канадском национальном ускорителе частиц, TRUMF, в поисках этого самого гипотетического распада. И они нашли распад с неожиданно высокой вероятностью, но это был не темный распад.
Похоже, что слабосвязанный нейтрон бериллия-11 выбрасывал электрон, как при обычном бета-распаде, но бериллий не следовал известному пути распада к бору. Команда предположила, что высокую вероятность распада можно объяснить, если состояние в боре-11 существует как дверь к другому распаду, к бериллию-10 и протону. Для любого, кто ведет счет, это означало, что ядро снова стало бериллием. Только теперь у него было шесть нейтронов вместо семи. «Это происходит только из-за ядра гало», — сказал Айяд. «Это очень экзотический тип радиоактивности. На самом деле это было первое прямое свидетельство протонной радиоактивности ядра, богатого нейтронами». Но наука приветствует тщательное изучение и скептицизм, и отчет команды за 2019 год был встречен здоровой дозой того и другого. Это состояние «проема» в боре-11 казалось несовместимым с большинством теоретических моделей. Без надежной теории, которая объясняла бы то, что увидела команда, разные эксперты по-разному интерпретировали данные команды и предлагали другие потенциальные выводы. «У нас было много долгих дискуссий, — сказал Миттиг. «Это было хорошо». Какими бы полезными ни были (и продолжают оставаться) обсуждения, Миттиг и Айяд знали, что им потребуется собрать больше доказательств, подтверждающих их результаты и гипотезу. Им придется разрабатывать новые эксперименты.
В эксперименте группы 2019 года TRUMF генерировал пучок ядер бериллия-11, который команда направила в камеру обнаружения, где исследователи наблюдали различные возможные пути распада. Это включало процесс бета-распада с испусканием протонов, в результате которого был создан бериллий-10. Для новых экспериментов, которые проводились в августе 2021 года, идея команды заключалась в том, чтобы запустить реакцию с обращением во времени. То есть исследователи начнут с ядер бериллия-10 и добавят протон. Сотрудники в Швейцарии создали источник бериллия-10 с периодом полураспада 1,4 миллиона лет, который NSCL может затем использовать для получения радиоактивных пучков с помощью новой технологии реускорителя. Технология испаряла и впрыскивала бериллий в ускоритель, что позволяло исследователям проводить высокочувствительные измерения. Когда бериллий-10 поглотил протон с нужной энергией, ядро перешло в то же самое возбужденное состояние, которое, как полагали исследователи, они открыли тремя годами ранее. Он даже выплюнет протон обратно, что может быть обнаружено как признак процесса. «Результаты двух экспериментов очень совместимы», — сказал Айяд.
Это была не единственная хорошая новость. Без ведома команды независимая группа ученых из Университета штата Флорида разработала еще один способ исследовать результат 2019 года. Айяду довелось побывать на виртуальной конференции, на которой команда штата Флорида представила свои предварительные результаты, и увиденное воодушевило его. «Я сделал скриншот встречи в Zoom и сразу же отправил его Вулфи», — сказал он. «Затем мы связались с командой штата Флорида и нашли способ поддерживать друг друга». Две команды были на связи, когда готовили свои отчеты, и обе научные публикации теперь появляются в одном и том же выпуске Physical Review Letters. И новые результаты уже вызывают ажиотаж в сообществе. «Работа привлекает большое внимание. Через несколько недель Вольфи посетит Испанию, чтобы поговорить об этом», — сказал Айяд. Частично волнение связано с тем, что работа команды может предоставить новое тематическое исследование того, что известно как открытые квантовые системы. Это пугающее название, но эту концепцию можно воспринимать как старую пословицу: «ничто не существует в вакууме».
Квантовая физика предоставила основу для понимания невероятно крошечных компонентов природы: атомов, молекул и многого другого. Это понимание продвинуло вперед практически все области физической науки, включая энергетику, химию и материаловедение. Однако большая часть этой структуры была разработана с учетом упрощенных сценариев. Сверхмалая интересующая система будет каким-то образом изолирована от океана информации, обеспечиваемой окружающим миром. Изучая открытые квантовые системы, физики отходят от идеализированных сценариев и обращаются к сложности реальности. Открытые квантовые системы буквально повсюду, но найти такую, которая достаточно удобна, чтобы чему-то научиться, непросто, особенно в вопросах, связанных с ядром. Миттиг и Айяд увидели потенциал в своих слабо связанных ядрах и знали, что NSCL, а теперь и FRIB могут помочь в его разработке. NSCL, пользовательский центр Национального научного фонда, десятилетиями служивший научному сообществу, принял у себя работу Миттига и Айяда, которая является первой опубликованной демонстрацией технологии автономного реускорителя.
FRIB, пользовательский объект Управления науки Министерства энергетики США, официально запущенный 2 мая 2022 года, — это то место, где работа может быть продолжена в будущем. «Открытые квантовые системы — обычное явление, но это новая идея в ядерной физике», — сказал Айяд. «И большинство теоретиков, которые выполняют эту работу, работают в FRIB». Но эта детективная история все еще находится в своих первых главах. Чтобы завершить дело, исследователям все еще нужно больше данных, больше доказательств, чтобы полностью понять то, что они видят. Это означает, что Айяд и Миттиг по-прежнему занимаются тем, что у них получается лучше всего, и проводят расследования. «Мы идем вперед и проводим новые эксперименты», — сказал Миттиг. «Смысл всего этого в том, что важно проводить хорошие эксперименты с сильным анализом».
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Последние аномальные новости

Агенты разведки расследуют появление НЛО в Розуэлле

Восстановили профиль Уффингтонской белой лошади

Второй мозговой имплантат Neuralink появится через неделю

Две женщины были похищены белыми кубиками

Знаменитости, которые сталкивались с инопланетянами

Инопланетяне обманывают человечество

История пропавшего человека из Мичигана

Металлический фрагмент НЛО не инопланетного происхождения

Недостающее звено в образовании черных дыр

НЛО пролетел над городом в Мексике

Новая программа создания ядерного оружия Sentinel

Пентагон опубликовал отчет о материалах НЛО

Почему НЛО нацеливаются на ядерные боеголовки

Суперземля с подходящими условиями для жизни

Таинственные кольца в небе над Берлином

Таинственные красные огни, мерцающие в атмосфере Земли

Упрощение строительства баз на Луне

Фото инопланетян из Розуэлла - существуют

Фото НЛО военно-морского флота не выдерживают критики

Что будет послезавтра в реальной жизни

Астероид Рюгу позволяет заглянуть в наше прошлое

Безопасные марсианские пещеры для будущих колонистов

Вонючая экзопланета со смертоносным стеклянным дождем

Гипотетический сценарий столкновения с астероидом

Горячие точки, связанные с НЛО, по всему миру

Идеальное место для жизни за пределами Солнечной системы

ИК-свечение на Юпитере вызвано темной материей

Как растут и эволюционируют черные дыры

Лунные вихри могут быть намагничены невидимой магмой

НАСА публикует два документа по архитектуре Луна-Марс

Небесный фейерверк вокруг формирующейся звезды

Неуловимые космические плазмоиды

Неуместные Артефакты продолжают появляться

Обнаружили необычную радиогалактику

Правительство США скрывает важную информацию о НЛО

Пустынный мох может вырасти на Марсе

Ровер-адьютант для прогулок по Луне

Тайна удивительно слабых радиационных поясов Урана

Успешно завершено имитационное путешествие на Марс

Форма гало из темной материи Млечного Пути

Астероидные породы раскрывают тайны Солнечной системы

Биоразлагаемая электроника развивается

Выращивания гороха в искусственной марсианской почве

Гигантский НЛО с зелеными огнями, пролетел над Ираном

Животные из Царства Теней

Земля окружена барьером от вторжения инопланетянам

ИИ поможет определить предел текучести металлов

Картографирование Марса с использованием открытой науки

Китаец попытался повторить подвиг Железного человека

На Марс ежедневно падают метеориты

Новые результаты добавляют загадочности нейтрино

Обнаружено дело Паскагулы в архиве APRO

Потрясающая инфографика об экзопланетах

Причина появления НЛО рядом с ядерными объектами

Происхождение лунного металлического железа

Самая посещаемая привидениями школа Британии

Сигарообразный НЛО замечен в приморском городке

Состоялась беседа ученых об уфологических технологиях

Тест парашютных сенсоров для посадки на Марс

Что знают президенты о НЛО, но не говорят о них вслух

Польза масла амаранта холодного отжима

Взять кредит под залог доли в квартире. Надежное и доступное решение

Срочный выкуп недвижимости. Решение финансовых проблем за несколько дней

Нержавеющая надежность. Фитинги WERK для вашего бизнеса

Джейрахско-Ассинский заповедник. Великолепие природы и истории Ингушетии

Самые популярные промокоды Магнит Маркет от сайта Garpo.ru

Бигфута со светящимися глазами заметили в лесу Луизианы

Выращивание местообитаний в космосе из грибов

Женщина рассказала о внетелесном опыте

Крошечные яркие объекты на заре Вселенной ставят в тупик

Метеороиды падают на Марс чаще, чем считалось

Мы ближе, чем когда-либо, к ответу

НЛО в форме пивной банки пролетел мимо корабля НАСА

НЛО изучают самолеты, боеголовки и ядерные реакторы

НЛО с красными огнями преследовали копы

Обнаружили два новых спутника нашей галактики

Один инопланетянин выжил при крушении в Розуэлле

Первое сообщение о наблюдении летающей тарелки

Подростки заметили бигфута на юге Луизианы

Расшифрована разница в плотности субнептуновых объектов

Создали улыбающегося робота с живой кожей

Существуют ли инопланетяне на самом деле

Тайна происхождения протозвездной системы

Точная дата конца человечества, предсказанная Бабой Вангой

Черный инопланетянин, увлекающийся модификацией тела

Что вы можете увидеть во время наблюдения за небом

Возрождение маленького городка с помощью инопланетян

Загадка камня с человеческим лицом

Из музея в Розуэлле украли артефакт

Известные сыктывкарцы рассказали о НЛО

Как выглядят ангелы согласно Библии

Как карма наказывает людей

Кировчане рассказали о встречах с необъяснимым

Китай испытает систему планетарной обороны

Маленький домовой за диваном

Насколько быстрее на Луне идет время

Необходимо провести дополнительные исследования в Розуэлле

НЛО в небе над Нижневартовском

Новый инструмент для моделирования материалов

Почему НЛО преследуют самолеты и боеголовки

Пролили свет на тайну антикитерского механизма

Страшные предсказания экстрасенса Саломе

Тайна временных провалов

Умершие близкие могут навещать нас

Человечество находится на пороге третьей мировой

Что погубило древние цивилизации

В Розуэлле еще многое предстоит сделать науке

Впечатляющие 'Столпы творения'

Загадочное происхождение сердцебиений мертвых звезд

Загадочные сумки Богов

Крупнейший фестиваль НЛО прошел в Розуэлле

Метеоритный дождь стал причиной коллапса Бронзового века

Мох может сделать Марс пригодным для жизни

Новые загадки пояса Койпера

Новые теплые субнептуновые экзопланеты

Опасения по поводу пузыря ИИ усиливаются

Оптические иллюзии определяют нашу суть

Поиск гравитационных аномалий, вызванных темной энергией

Реликвия с изображением Моисея, получающего 10 заповедей

Свидетельства существования исчезнувшей цивилизации

Секретные правительственные программы по НЛО

Строительство базы из лунных материалов

Таинственный НЛО замечен на фоне Луны

Три странных НЛО замечены над Канзас-Сити

Удивительное поведение черных дыр

Улицы Розуэлла запружены пришельцами

В водах Ладожского озера обитает чудовище

Ватикан назвал истекающую кровью Мадонну подделкой

Верхние слои атмосферы Юпитера удивляют астрономов

Впечатления уфологов о феномене НЛО

Древный город на Марсе, разрушенный термоядерной атакой

Изменения в организме во время космических полетов

Изучение атмосфер экзопланет в поисках внеземной жизни

Инопланетяне и Апокалипсис. Значение посланий инопланетян

Неожиданная находка фосфата в образце астероида

Новое ПО позволит изучить лунную поверхность

Озера лавы крупным планом на спутнике Юпитера Ио

Парниковые газы - признак деятельности инопланетян

Раскрыта правда мохнатого НЛО

Свидетель крушения НЛО из Розуэлла нарушает молчание

Скрытые явления в сверхчистых квантовых материалах

Стоунхендж внесут в список объектов культурного наследия

Таинственные огни и странные шары в Гластонбери

Таинственный сигнал из космоса, который ставит в тупик

Три потенциальные суперземли вокруг ближайшей звезды

Хакер украл секреты OpenAI

Выращивание крупнозубковых сортов чеснока

Актер Курт Рассел видел НЛО

Бионический протез ноги с нейроинтерфейсом

В Массачусетсе больше наблюдений НЛО, чем в большинстве штатов

В этом году в Пенсильвании видели около 30 НЛО

Знакомство с наблюдениями НЛО на фестивале в Гластонбери

Искусственный интеллект ускоряет разработку новых материалов

Квантовые эффекты препятствуют образованию черных дыр

Лучшие в истории кадры с НЛО, снятые на камеру

Маленькие зеленые человечки или большие государственные секреты

НАСА раскрыло происхождение странного мохнатого НЛО

НЛО - вопросительный знак в истории человечества

НЛО замечен в волгоградском небе

Пилот пропал без вести после встречи с НЛО

По мере роста числа наблюдений НЛО растет и число опровержений

Разбившийся НЛО прославил Форт-Уорт

Разгадка тайны зеленых металлов

Раскрываем тайны непознанного

Таинственный мир британских НЛО

Тайна исчезновения легендарного французского меча

Уфологический фестиваль в Розуэлле

Что такое адресная справка и когда требуется ее перевод на иностранный язык

Аборигены Австралии практиковали симпатическую магию

Бигфут напугал группу туристов в лесу Луизианы

Бигфут съел оленью ногу, которую оставили для него

Венера - идеальное место для подсчета метеоритов

Гуманоидного робота научили водить автомобиль

Круги на полях, как появилась эта мистификация

Многие россияне верят, что инопланетяне посещали Землю

Можем ли мы разместить центры обработки данных в космосе

Над курганским округом заметили НЛО

Пришельцы могут выглядеть совершенно не так

Пять объектов, построенных пришельцами

Распадаются ли протоны

Скрывается ли что-то между звезд

Создано устройство для управления жидким светом

Стоит ли ждать встречи с НЛО

Страшные встречи с австралийским бигфутом

Тайна мощного полярного сияния в небе Арктики

Что знают вологжане об НЛО и Дне уфолога

Подписка на новости
Наверх