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

Адмирал бьёт тревогу из-за НЛО

Альберта занимает третье место по аномальным зонам

Астероид Камо'Оалева был выброшен с Луны

ВВС США следят за внеземной деятельностью

Венера дает важные уроки о потенциале жизни

Вселенная и темная материя эволюционировали совместно

Город Богов, брошенный жителями

Дневник подробной хронологии грядущих столетий

Загадочная человеческая челюсть из коллекции Boy's rock

Инопланетяне отложили Судный день

Конгрессмен обвиняет правительство в сокрытии НЛО

Модель формирования экзопланет-изгоев

Новый Нострадамус выдал партию пророчеств

Первый миллисекундный пульсар в центре галактики

Подводные НЛО представляют реальную угрозу

Правительство не хочет рассекретить документы об НЛО

Приливные силы заставили экзопланету излучать тепло

Ранние галактики эволюционировали намного быстрее

Стивен Спилберг всю жизнь был очарован инопланетянами

Трехмерная структура вспышки вокруг черной дыры

В отчете об НЛО указаны две горячие точки

Гигантское озеро лавы на Ио

Давайте поговорим о НЛО

ИИ станет умнее любого человека в 2025 году

Как гамма-всплески порождают свет

МКС стала рассадником бактерий-мутантов

На дне Балтийского моря обнаружено НЛО

НЛО нарушают все законы физики

НЛО перевозят по пустынной дороге на прицепе

Обнаружили 13 штаммов бактерий-мутантов на МКС

Обнаружили самую крупную звездную черную дыру

Очень важно раскрыть данные об НЛО

Паломники сообщили об НЛО в небе Массачусетса

Почему на Марсе выделяется метан

Программа Kona Blue для реинжиниринга НЛО

Раскрытие проекта Aqua

Стоунхендж ориентирован как на Луну, так и на Солнце

Строительным элементам жизни легче формироваться в космосе

Такер Карлсон высмеял утверждения об инопланетянах

Хью Джекман был послан инопланетянами

Матовые стеклянные перегородки - особенности, виды, как выбрать

В районе Красной поляны обнаружили два дольмена

Два охотника стали первыми жертвами болезни оленей

Должно быть место для честного расследования НЛО

Древнейший вулканизм в Солнечной системе

Жители ХМАО засняли НЛО на фоне северного сияния

Загадка странных огней в ночном небе Вены

Китаец прожил 35 лет с просветом аорты

Люди эволюционировали как жуки, а не как позвоночные

Марсоход получил изображения окаменелостей людей

Нашли экзопланету-бродягу земного типа

НЛО в небе над Сызранью

НЛО, трансформации и откровения астронавтов

Ограничение калорий замедлило биологическое старение

Первая буква фамилии студентов определяет успеваемость

Полая Земля, летающие щиты и муравьиные боги

Почему умные люди верят в теории заговора

Сбывающиеся предсказания ясновидящей Ванги

Фрагменты белков могут возникать в космосе

Человек прилетевший с небес

Шамбала и полая Земля в древнем буддизме

Георадар будет искать водные объекты на Юпитере

Дьявольская комета наконец-то стала видна

Затерянный город найден на территории Тонгатапу

ИИ и НАСА борются с изменением климата

Инопланетное существо, выброшенное на австралийский пляж

Какова масса покоящегося нейтрино

НАСА предупреждает о военном присутствии Китая в космосе

НЛО пролетел над красотами Перта

Ортоклаз из свинца - это своего рода загадка

Отчет о программе Kona Blue

Паскагула устраивает вечеринку в честь похищения

Путешественник во времени показал фото из будущего

Самая глубокая дыра в земле была закрыта

Самые странные и неповторимые дома в Огайо

Случаи похищения людей инопланетянами будут изучены

Смертоносная пещера, которая может вызвать пандемию

Такер Карлсон видел свидетельства о подводных НЛО

У человека расплавились пальцы при встрече с НЛО

Увлечение внеземной жизнью восходит к 17-му веку

Черный зверь бродил по полю британского фермера

Встреча с НЛО в школе Ариэль в Зимбабве

Город-призрак, жители которого были вынуждены бежать

Горы и лавовые озера на Ио с высоты птичьего полета

Два неизвестных объекта пролетели мимо МКС

Документальный фильм о похищении в Паскагуле

ИИ VASA1, который может заставить изображения говорить

ИИ изучает планетарный пограничный слой Земли

Инопланетяне украли мои яйцеклетки

Китай осуществляет военные программы в космосе

Книга, предсказавшая катастрофу Титаника

Компания Boston Dynamics представила нового робота

Метеорологи предупреждают о погодных войнах между странами

НЛО залетел в действующий вулкан

Подводя черту под происхождением жизни

Прыщ превратился в опухоль размером с арбуз

Скрытый потенциал РНК в развитии биоинженерии будущего

Состоят ли дюны Титана из кометной пыли

Таинственная механика полета насекомых

Тайна аномалии Балтийского моря наконец-то раскрыта

Хаббл отправляется на поиски небольших астероидов

Гелиевая звезда с самым низким содержанием металлов

Екатеринбуржец выставил на продажу летающую тарелку

Жизнь может существовать в темных водных Европы

Загадка формирования массивных горячих субкарликов

ИИ способен революционизировать кредитование

Инопланетян следует искать на фиолетовых планетах

Инопланетяне похитили яйца у женщины

Метеорит пробил крышу дома

Непрерывные фейковые новости оказывают большее влияние

НЛО влетает в действующий вулкан-портал

НЛО пилотируются духовными сущностями

Океан Энцелада может поддерживать жизнь

Перуанские мумии не являются инопланетянами

Полицейская камера сняла аварийную посадку НЛО

Полярные сияния на холодных коричневых карликах

Попытки AARO вступить в контакт с Дэвидом Грушем

Правительство США намеренно скрывает информацию об НЛО

Разгадка тайн атмосферных рек

США провели испытания управляемого ИИ истребителя

Экстремальные холода в условиях потепления климата

В один прекрасный день ИИ сможет выполнять всю нашу работу

В сеть просочился отчет о встрече ВМС США с НЛО

Давайте поговорим о неопознанных подводных объектах

Доказательства существования инопланетной жизни

Жизнь нужно искать в пурпурных мирах

Жители графства Дербишир взбешены таинственным жужжанием

Как философы воспринимали инопланетную жизнь

Метеорит, пробивший крышу дома во Флориде, прилетел с МКС

Миссия НАСА Солнечный парус готовится к запуску

На протяжении 600 лет манускрипт Войнича остается загадкой

НАСА ищет дешевый способ доставки образцов с Марса

Обнаружена самая массивная черная дыра в нашей галактике

Паранормальные корни программы Пентагона по НЛО

Подтвержден полет аппарата Dragonfly к Титану

Правительство пытается скрыть правду о НЛО

Пурпурные миры населены инопланетянами

Робот-гуманоид Ameca может имитировать человеческую речь

Тестирование технологий для полета на Марс

Человекоподобный НЛО замечен в небе Калифорнии

Я встретил лысых инопланетян–гуманоидов

В небе Калифорнии замечен странный НЛО

Великобритания разрабатывает правила для ИИ

Город богов разрушило мегаземлетрясение

Еще один механизм выживания тихоходок в космосе

Жуткое послание убийцы Зодиака

Квантовый интернет все ближе

Ковчег Завета питал Великую пирамиду Гизы

Морской офицер выражает тревогу по поводу водных НЛО

Нет доказательств существования инопланетных технологий

Новая книга дает представление о космических поисках жизни

Обнаружили близкую массивную черную дыру

Перепись ближайших окрестностей Солнца

Проект по классификации гамма-всплесков

Пурпурный, а не зеленый цвет - цвет жизни на экзопланетах

Стивен Спилберг снимет новый фильм об НЛО

Тайна объекта в форме сердца на поверхности Плутона

Тайна орбитальной нестабильности планет-гигантов

Технология передачи энергии с космических электростанций

Церера таит в себе мрачную тайну

Электричество и батарейки древних египтян

Yeezy Boost 350 v2 Black Черные. Икона Стиля и Инновации

Билл Гейтс поддерживает искусственный интеллект

В небе Калифорнии замечен таинственный объект

В пещерах на Марсе могут находиться инопланетяне

Геолог-любитель получил сильные ожоги от НЛО

Житель Лондона принял вертолет за НЛО

За НЛО отправляйтесь в маленький городок в Висконсине

Звездолеты помогут в поисках новых физических явлений

Интернет может достичь квантовой скорости

Космические силы США готовятся к первой в истории миссии

Министерство обороны публикует документы Kona Blue

Нейтронные звезды нагреваются от аннигиляции темной материи

Нострадамус предсказал войну в 2024 году

Победителем президентских выборов в 2032 году станет робот

Подводные НЛО ставят под угрозу морскую безопасность США

Подводный НЛО сняло исследовательское судно

Проклятая могила с 450 обезглавленными вампирами

Рассекреченный отчет раскрывает дематериализацию НЛО

Тайна высоких уровней энергии в звездных сверхвспышках

Уважаемый астроном не верит в теории заговора об НЛО

Ярчайший гамма-всплеск породила коллапсирующая звезда

Франшиза Pro.Travel. Предпринимательский успех Татьяны Мамаевой

Возвращение денежных средств пострадавшим от брокеров-мошенников. Путь к справедливости

Встреча с НЛО, от которой у человека расплавились пальцы

Детеныш инопланетянина найден в мексиканской пещере

Подписка на новости
Наверх