Ζύγισαν τη Γη χρησιμοποιώντας νετρίνα από το Διάστημα

Οι επιστήμονες έχουν χρησιμοποιήσει μέχρι τώρα πολλές μεθόδους για να διασταυρώσουν το βάρος της Γης και να υπολογίσουν τι κρύβεται μέσα της – συνήθως, έχουν χρησιμοποιήσει ηχητικά κύματα και τη δύναμη της βαρύτητας για να κάνουν τους υπολογισμούς τους. Αλλά μια ομάδα ζύγισε τη Γη με έναν εντελώς νέο τρόπο: με τη μέτρηση των μυστηριωδών κοσμικών σωματιδίων που περνούν μέσα από αυτήν, τα νετρίνα.

Τα ηλεκτρόνια είναι τέλεια σφαιρικά, επιβεβαιώνουν νέες μετρήσεις

Φυσικοί από την συνεργασία ACMEEDM εξέτασαν το σχήμα του φορτίου ενός ηλεκτρονίου με πρωτοφανή ακρίβεια για να επιβεβαιώσουν ότι είναι εξαιρετικά σφαιρικά. Τούτο το αποτέλεσμα, που αναφέρεται στο περιοδικό Nature , υποστηρίζει την ισχύ του Καθιερωμένου Μοντέλου της Σωματιδιακής Φυσικής και φαίνεται να αναγκάζει πολλές εναλλακτικές θεωρίες να αναθεωρηθούν.

Οι φυσικοί ανακαλύπτουν δύο νέα σωματίδια στον επιταχυντή LHCb

Οι φυσικοί στο πείραμα LHCb του CERN βρήκαν δύο σωματίδια που δεν είχαν δει ποτέ, όπως επίσης και υπάρχουν υπαινιγμοί ενός άλλου νέου σωματιδίου, σε συγκρούσεις πρωτονίων υψηλής ενέργειας. Το LHCb είναι ένα πείραμα που δημιουργήθηκε για να διερευνήσει τι συνέβη μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, που επέτρεψε στην ύλη να επιβιώσει και να οικοδομήσει το Σύμπαν που ζούμε σήμερα.

Η θεωρία της υπερσυμμετρίας ή Susy

Από τι αποτελείται ο κόσμος μας; Αυτή η ιστορική ερώτηση αποτελεί ακόμα το αντικείμενο μιας έντονης συζήτησης στους κύκλους της φυσικής σωματιδίων. Οι παρατηρησιακοί αστροφυσικοί έχουν δείξει ότι ο Κόσμος είχε μια αρχή πριν, περίπου, 13.7 δισεκατομμύρια έτη με ένα κατακλυσμιαίο ξέσπασμα στοιχειωδών σωματιδίων. Δεν υπάρχει στην πραγματικότητα κανένα αποδεικτικό στοιχείο, ότι οποιαδήποτε από τα σωματίδια της ύλης τα οποία ξέρουμε υπήρχαν πριν από αυτό το Μεγάλο Γεγονός.

Υπόνοιες για περίεργα υπερσυμμετρικά σωματίδια από το διάστημα που αψηφούν το καθιερωμένο μοντέλο της φυσικής

Δύο ασυνήθιστα σήματα εντοπίστηκαν από έναν ανιχνευτή σωματιδίων που αιωρείτο από ένα μπαλόνι πάνω από την Ανταρκτική, που το καθιερωμένο μοντέλο της σωματιδιακής φυσικής δεν μπορεί να εξηγήσει.

Μικροί επιταχυντές του CERN θα μπορούσαν τελικά να επιταχύνουν ηλεκτρόνια

Ο μεγαλύτερος επιταχυντής σωματιδίων στον κόσμο, ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων στο CERN, αφού επιταχύνει τα πρωτόνια γύρω από έναν κύκλο 27 χιλιομέτρων τα αναγκάζει να συγκρουστούν μαζί, αλλά αυτή η προσέγγιση δεν λειτουργεί για ηλεκτρόνια – γιατί πρέπει να επιταχυνθούν σε ευθεία γραμμή.

Παρατηρήθηκε η διάσπαση του Higgs σε 2 bottom κουάρκ

Έξι χρόνια μετά την ανακάλυψή του, το πείραμα ATLAS στο CERN παρατήρησε περίπου το 30% των διασπάσεων του μποζονίου Higgs που προβλέπονται στο πρότυπο μοντέλο. Ωστόσο, η ευνοούμενη διάσπαση του μποζονίου Higgs σε ένα ζευγάρι bottom (πυθμένιων) κουάρκ (H → bb), η οποία αναμένεται να αντιπροσωπεύει σχεδόν το 60% όλων των πιθανών διασπάσεων, παρέμεινε φευγαλέα μέχρι τώρα. Η παρατήρηση αυτού του τρόπου αποσύνθεσης και η μέτρηση του ρυθμού του είναι ένα υποχρεωτικό βήμα για την επιβεβαίωση ή την διάψευση της παραγωγής μάζας για φερμιόνια μέσω αλληλεπιδράσεων Yukawa, όπως προβλέπεται στο Πρότυπο Μοντέλο.

Μια νέα μορφή της ύλης μπορεί να βρίσκεται πέρα ​​από τον περιοδικό πίνακα

Επί του παρόντος, το βαρύτερο στοιχείο του περιοδικού πίνακα είναι το Ογκανέσσιο (Oganesson), το οποίο έχει ατομική μάζα A=294 και ατομικό αριθμό Z=118, με χημικό σύμβολο Og. όπως ονομάστηκε έτσι επίσημα από το 2016. Όπως και σε κάθε στοιχείο του περιοδικού πίνακα, σχεδόν όλη η μάζα του προέρχεται από τα πρωτόνια και νετρόνια, που αποτελούνται από τρία κουάρκ το κάθε ένα. Ένα κρίσιμο χαρακτηριστικό όλων των γνωστών βαρυονικών υλικών είναι ότι τα κουάρκ τους είναι συνδεδεμένα τόσο σφιχτά από την ισχυρή πυρηνική δύναμη που είναι αδιαχώριστα. Καθώς τα σωματίδια που είναι κατασκευασμένα από δεσμευμένα κουάρκ (όπως είναι τα πρωτόνια και τα νετρόνια) ονομάζονται αδρόνια, γι αυτό και οι επιστήμονες αναφέρονται στην βασική κατάσταση της βαρυονικής ύλης ως «αδρονική ύλη».

Ο μεγάλος επιταχυντής LHC του CERN αναβαθμίζεται

Στόχος είναι η κατασκευή του νέας γενιάς επιταχυντή υψηλής φωτεινότητας High-Luminosity LHC (HL-LHC), ο οποίος θα επιτρέψει στο CERN να περάσει σε μια νέα φάση της ιστορίας του, βελτιώνοντας από το 2026 την απόδοσή του σημαντικά, καθώς θα καταστεί εφικτή η μεγάλη αύξηση του αριθμού των συγκρούσεων μεταξύ των υποατομικών σωματιδίων.

Γιάννης Σεμερτζίδης: Ένας κυνηγός των αξιονίων της σκοτεινής ύλης

Έχετε σκεφθεί ποτέ πως το 99,99999% του ατόμου αποτελείται από κενό; Έχετε αναρωτηθεί τι κάνει τον Ήλιο και τα άλλα αστέρια να είναι τόσο φωτεινά; Γιατί παρά τη μεγάλη ταχύτητα με την οποία κινούνται τα ουράνια σώματα τελικά συγκροτούν ηλιακά συστήματα; Αυτά είναι ορισμένα από τα βασικά ερωτήματα για τη δημιουργία και οργάνωση της ύλης που προσπαθεί να απαντήσει η σύγχρονη φυσική. Ταυτόχρονα, τα ανοιχτά ερωτήματα γύρω από την άγνωστη φύση της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας, που αθροιστικά αποτελούν το 95% του σύμπαντος, μας καλούν να ψάξουμε βαθύτερα.

Τα σκοτεινά φωτόνια ίσως δεν υπάρχουν

Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια και το Εθνικό Εργαστήριο Lawrence, διεξήγαγε μια εξαιρετικά ακριβή μέτρηση της σταθεράς λεπτοδομής α (που επιδρά στο χρώμα του φωτός που εκπέμπεται από τα άτομα) και με αυτόν τον τρόπο έχουν βρει στοιχεία που δημιουργούν αμφιβολίες για τη θεωρία των σκοτεινών φωτονίων.

Η εισαγωγή των κουάρκ σαν θεμελιωδών συστατικών της ύλης

Στις αρχές της δεκαετίας του ’30 οι φυσικοί νόμιζαν ότι είχαν ανακαλύψει όλο τον ατομικό κόσμο. Τα πρωτόνια, νετρόνια, ηλεκτρόνια καθώς και μερικά ακόμη σωματίδια που είχαν βρει έδιναν την εικόνα ενός τακτοποιημένου, οργανωμένου σχεδίου. Αλλά 30 χρόνια αργότερα η ειδυλλιακή αυτή εικόνα είχε χαθεί μια για πάντα. Οι φυσικοί βρέθηκαν να έχουν στα χέρια τους ένα τεράστιο πλήθος σωματιδίων, περίπου διακόσια σωματίδια, που είχαν ανακαλυφθεί, και προσπαθούσαν να τα κατατάξουν σε ομάδες για την καλύτερη εξήγησή τους. Συγχρόνως προσπαθούσαν να βρουν μοντέλα που θα μας έλεγαν πως αλληλεπιδρούν μεταξύ τους τα θεμελιώδη δομικά υλικά του σύμπαντος.

Το πυθμένιο (bottom) κουάρκ μπορεί να οδηγήσει τους φυσικούς σε μια πορεία προς νέες ανακαλύψεις

Το Στάνταρτ ή Καθιερωμένο Μοντέλο της Φυσικής των σωματιδίων έχει αναπτυχθεί εδώ και αρκετές δεκαετίες για να περιγράψει τις ιδιότητες και τις αλληλεπιδράσεις των στοιχειωδών σωματιδίων. Το μοντέλο έχει επεκταθεί και τροποποιηθεί με νέες πληροφορίες, αλλά ξανά και ξανά, τα πειράματα έχουν ενισχύσει την εμπιστοσύνη των φυσικών σε αυτό.

Οι φυσικοί σχεδιάζουν το διάδοχο του επιταχυντή LHC με τριπλάσιο μέγεθος

Λίγο πιο κοντά στην «ώρα μηδέν» της γέννησης του σύμπαντος στοχεύει το CERN, το οποίο σχεδιάζει την ανάπτυξη δύο επιταχυντών νέας γενιάς, που θα λειτουργούν με υψηλότερες ενέργειες από τον γνωστό «Μεγάλο Επιταχυντή Ανδρονίων» (LHC), που το 2012 ανακάλυψε το σωματίδιο Higgs. Με τον τρόπο αυτό, οι επιστήμονες θα αναζητήσουν το άγνωστο, ελπίζοντας, αρχικά, να μάθουν περισσότερα για τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια που καλύπτει το 95% του σύμπαντος.

Η μυστική ζωή του μποζονίου Higgs

Το μποζόνιο Higgs υπήρξε από τις πρώτες στιγμές του σύμπαντος μας. Το χωρίς κατεύθυνση πεδίο του διαπερνά όλο τον χώρο και προσελκύει εφήμερα σωματίδια για να επιβραδυνθούν και να αποκτήσουν μάζα. Χωρίς το πεδίο Higgs, δεν θα μπορούσαν να υπάρχουν σταθερές δομές. το σύμπαν θα ήταν ψυχρό, σκοτεινό και χωρίς ζωή.

Οι φυσικοί σχεδιάζουν να μεταφέρουν αντιύλη έξω από το εργαστήριο για πρώτη φορά

Υπάρχει ένα παλιό ρητό: «Εάν το βουνό δεν πάει στον Μωάμεθ, τότε ο Μωάμεθ πρέπει να πάει στο βουνό», αλλά τώρα έχουμε μια φανταστική νέα έκδοση: «Αν τα ραδιενεργά σωματίδια είναι πολύ βραχύβια για να φτάσουν στην αντιύλη, τότε η αντιύλη πρέπει να πάει στα ραδιενεργά σωματίδια». Έτσι το πρότζεκτ PUMA στο CERN αναμένεται να στείλει περίπου ένα δισεκατομμύριο αντιπρωτόνια σε ένα πολύ ιδιαίτερο οδικό ταξίδι, οδηγώντας έτσι σε μια συναρπαστική φυσική. Γιατί η σύγκρουση των αντιπρωτονίων με τα κανονικά πρωτόνια μεγάλων πυρήνων, είναι ένας τρόπος για να μπορούμε να προσδιορίσουμε τη διάταξη των σωματιδίων στον πυρήνα τους. Αυτό ακριβώς προτίθεται να κάνει και το project PUMA.

Οι παράξενες ιδιότητες του βαρύτερου στοιχείου Ογκανέσσιου

Το Ογκανέσσιο είναι το υπερβαρύ χημικό στοιχείο με ατομικό αριθμό 118 και με χημικό σύμβολο Og και βρίσκεται στον περιοδικό πίνακα χημικών στοιχείων στον τομέα p. Είναι το τελευταίο (γνωστό) στοιχείο της 7ης περιόδου, αλλά και το πρώτο τεχνητό μέλος της Ομάδας 18. Οι ιδιότητές του έχουν αποδειχθεί δύσκολο να μετρηθούν από τη στιγμή που συντέθηκαν για πρώτη φορά το 2002. Τώρα μια προηγμένη προσομοίωση υπολογιστή έχει συμπληρώσει μερικά από τα κενά, και αποδεικνύεται ότι το στοιχείο είναι ακόμη πιο περίπλοκο από ό, τι πολλοί αναμενόταν.

Κάνοντας ταλαντώσεις των νετρίνων στον πάγο

Η αποστολή IceCube στον πάγο της Ανταρκτικής έχει μετρήσει ταλαντώσεις των νετρίνων σε ενέργειες υψηλότερες από οποιαδήποτε προηγούμενη παρατήρηση. Τα ατμοσφαιρικά νετρίνα – που δημιουργούνται όταν οι κοσμικές ακτίνες συγκρούονται με μόρια στην ανώτερη ατμόσφαιρα – μπορούν να ταλαντεύονται από τη μια γεύση στην άλλη καθώς μετακινούνται προς τους ανιχνευτές στο έδαφος. Το παρατηρητήριο νετρίνων του IceCube, που βρίσκεται στον Νότιο Πόλο, έχει μετρήσει την ταλάντωση των ατμοσφαιρικών νετρίνων σε μια περιοχή ενέργειας κατά έναν παράγοντα 10 – πλάσιο από τα προηγούμενα πειράματα. Τα αποτελέσματα αυτά μειώνουν την αβεβαιότητα ορισμένων παραμέτρων ταλάντωσης, συμβάλλοντας έτσι στην επίλυση μιας έντασης στις πρόσφατες μετρήσεις.

Μετρήσεις στον επιταχυντή LHC ίσως υπονοούν μια εντελώς νέα φυσική, αλλά απαιτούνται και νέα πειράματα

Από τα μέσα έως τα τέλη του 20ου αιώνα, οι κβαντικοί φυσικοί πορεύτηκαν χώρια από την ενοποιημένη θεωρία της φυσικής, όπως προσφέρθηκε από τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν. Η φυσική της μεγάλης κλίμακας εξουσιαζόταν από τη βαρύτητα, αλλά μόνο η κβαντική φυσική θα μπορούσε να περιγράψει τις παρατηρήσεις της μικρής κλίμακας.