12:17 2022-05-18
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Perspective pentru a caracteriza mai bine fizica nucleară și mediile extreme ale exploziilor cosmice
_ Perspective pentru a caracteriza mai bine fizica nucleară și mediile extreme ale exploziilor cosmice
Cercetătorii din statul Michigan au ajutat să cerceteze în interiorul unei noi – un tip de explozie nucleară astrofizică – fără a părăsi Pământul.
Aceste evenimente stelare ajută la crearea elementele chimice ale universului, iar spartanii au ajutat la explorarea naturii lor cu un fascicul de izotopi intens și un dispozitiv experimental personalizat cu sensibilitate record la Laboratorul Național de Ciclotroni Supraconductor, sau NSCL. Echipa și-a publicat activitatea pe 3 mai în jurnalul Physical Review Letters.
„Lucrăm la acest proiect de aproximativ cinci ani, așa că este foarte interesant să văd că această lucrare iese”, a spus Christopher Wrede. , profesor de fizică la Facility for Rare Isotope Beams, sau FRIB și în Departamentul de Fizică și Astronomie al MSU. Wrede, un membru al facultății MSU/FRIB, a condus proiectul internațional de cercetare.
NSCL a fost o unitate a Fundației Naționale de Știință care a servit comunitatea științifică timp de decenii. FRIB, o facilitate pentru utilizatorii Biroului de Știință al Departamentului de Energie al S.U.A., a fost lansată oficial pe 2 mai. Acum, FRIB va inaugura o nouă eră de experimente care le oferă cercetătorilor precum Wrede să testeze și să verifice mai bine teoriile științifice care explică cosmosul.
De exemplu, cu experimentele lor la NSCL, cercetătorii au oferit o calibrare mai bună pentru ceea ce sunt cunoscute sub numele de „termometre nucleare”. Rezultatele experimentale au îmbunătățit precizia calculelor pe care oamenii de știință le folosesc pentru a determina temperatura interioară a noii - pluralul lui nova. Cu rezultatele sale, echipa a confirmat că interiorul unei noi numite V838 Herculis era de aproximativ 50.000 de ori mai fierbinte decât suprafața soarelui.
„În cele din urmă, informațiile pe care le-am extras din experimentele noastre au redus incertitudinile în acest sens. calcul cu un factor de doi până la patru”, a spus Wrede. „Am fost de fapt surprinși de cât de aproape a fost de temperatura la care ne așteptam.”
Acest acord ajută la consolidarea teoriilor care stau la baza fizicii nucleare a novelor, ceea ce spune ceva. Înțelegerea noastră a novelor a parcurs un drum lung de când oamenii le-au observat pentru prima dată cu sute de ani în urmă – un fapt exemplificat de numele nova în sine, care înseamnă „nou”.
„Cu mult timp în urmă, dacă ceva în cerul a ieșit din senin, vă puteți imagina oameni gândindu-se „Stai puțin. Ce naiba este asta?’” a spus Wrede. „‘Trebuie să fie o stea care nu a fost acolo înainte.’”
Oamenii de știință au aflat de atunci că noele nu sunt stele noi, ci stele existente la distanță care devin vizibile pe Pământ atunci când explodează sau declanșează explozii. Poate cel mai cunoscut exemplu de „nouă stea” este o supernova, adică atunci când o stea întreagă explodează. În galaxia noastră, Calea Lactee, acest lucru este relativ rar, se întâmplă o dată. la fiecare sută de ani sau cam așa ceva.
Reacțiile nucleare studiate de Wrede și echipa sa, totuși, se găsesc în ceea ce se numesc nova clasice, care sunt mai frecvente în vecinătatea noastră cosmică. Oamenii de știință observă aproximativ o duzină într-un mod tipic. an, adesea ajutat de astronomi amatori. Și, pentru că o stea nu explodează complet într-o nova clasică, aceeași poate apărea de mai multe ori (deși timpul tipic dintre apariții este de aproximativ 10.000 de ani, a spus Wrede).
O nova clasică este creată de două stele care orbitează una în jurul celeilalte suficient de aproape încât o stea poate sifona nuclear combustibil de la celălalt. Când steaua care sifonează împrumută suficient combustibil, poate declanșa o serie energetică de explozii nucleare.
Înțelegerea proceselor nucleare ale tuturor stelelor îi ajută pe cercetători să înțeleagă de unde provin elementele universului, iar cele care implică două stele sunt deosebit de importante în Calea Lactee, spuse Wrede.
„Aproximativ jumătate din stelele pe care le vedem pe cer sunt de fapt sisteme cu două stele sau sisteme binare”, a spus el. „Dacă vrem cu adevărat să înțelegem cum funcționează galaxia noastră pentru a produce elemente chimice, nu există nicio modalitate de a le ignora.”
Wrede a studiat o reacție nucleară specifică în cadrul unor noi care, în natură, implică versiuni. sau izotopi ai fosforului. Fosforul din interiorul unei noi poate înghiți un proton suplimentar pentru a crea izotopi de sulf, dar, din păcate, oamenii de știință nu pot recrea această reacție în condițiile stelare de pe Pământ. Așa că Wrede și echipa au făcut următorul lucru cel mai bun.
În schimb, au început cu izotopi de clor care se descompun în izotopi de sulf. Apoi au urmărit acei izotopi de sulf scuipat protoni pentru a deveni fosfor. Este reacția de interes în sens invers, care le permite cercetătorilor să sintetizeze, în esență, o reluare instantanee a acțiunii pe care o pot derula pentru a înțelege mai bine jocul naturii.
Dar a existat o altă încrețitură. Pentru a-și atinge obiectivul, echipa a trebuit să efectueze măsurători record ale protonilor cu cea mai mică energie care au ieșit din sulf. Pentru a face acest lucru, cercetătorii au construit un instrument pe care l-au numit Detectorul de gaze cu etichetare cu germaniu sau GADGET.
„Acești protoni au o energie foarte scăzută și, folosind tehnici convenționale, semnalul ar fi afectat de fundal. ”, a spus Wrede. GADGET a adoptat o abordare neconvențională - folosind o componentă de detector gazos în loc de siliciu solid - pentru a obține sensibilitatea necesară pentru a vedea protonii.
„În ceea ce privește sensibilitatea, este un record mondial”, a spus Wrede.
p>
Desigur, instrumentele și tehnicile sunt doar o parte a ecuației. Echipa avea nevoie și de talent pentru a construi instrumentul, a rula experimentele și a interpreta datele. Wrede, în special, l-a lăudat pe studentul absolvent de cercetare spartan Tamas Budner, primul autor al lucrării care a contribuit la fiecare fază a proiectului.
Budner își va obține titlul de doctor în această vară de la top-ul MSU. a clasat programul de absolvire în fizică nucleară, mulțumită în mare măsură acestui proiect, pe care l-a numit fortuitor. Când și-a început pentru prima dată programul de absolvire în 2016, nu știa în al cui laborator va lucra sau în ce proiect va prelua.
„Când am venit la MSU, nu prea am știut. Știu la ce vreau să lucrez. Dar mi s-a părut un mediu captivant în care oamenii lucrează la o mulțime de lucruri diferite cu multă tehnologie cool, de ultimă oră", a spus Budner.
"I-am trimis un e-mail lui Chris. despre acest proiect și a bifat o mulțime de casete pentru mine. Aș putea vedea toți pașii implicați în proces: construirea unui nou detector, realizarea unui nou experiment și analiza datelor", a spus el. „Avea toate lucrurile pe care mi-am dorit să le încerc.”
De asemenea, Spartanilor s-au alăturat acestui proiect cercetători din întreaga lume. Membrii echipei provin din instituții din Franța, Spania, China, Israel, Canada și Coreea de Sud. De asemenea, a existat o cohortă națională de colaboratori care s-au alăturat de la Universitatea Notre Dame din Indiana și de la Laboratorul Național Oak Ridge din Tennessee.
MSU, totuși, a fost epicentrul experimentelor ca acasă la NSCL, care a oferit fascicul necesar de izotopi de clor de mare intensitate. Acum FRIB va continua tradiția NSCL, continuând să atragă cercetători de top din întreaga lume pentru a răspunde la unele dintre cele mai mari întrebări ale științei cu experimente care nu sunt posibile în altă parte.
Și echipa lui Wrede va face parte din acea. Are deja aprobarea pentru a rula un nou experiment la FRIB, cu un nou sistem GADGET de pornit.
„Am actualizat deja GADGET. Îl numim GADGET 2”, a spus Wrede. „Este un sistem mult mai complex și poate măsura protonii și mai sensibil.”
Comentarii:
Adauga Comentariu