Zhoudunming Tu explique la science de l’exploration des distributions de gluons et de la dissociation des deutérons dans les collisions superpériphériques de deutérons et d’ions d’or tout en parlant avec un groupe d’étudiants de l’Université de Princeton. Crédit : Yingshi Bing, Princeton
Les scientifiques ont découvert une nouvelle façon de « voir » à l’intérieur des noyaux atomiques les plus simples afin de mieux comprendre la « colle » qui maintient ensemble les éléments constitutifs de base de la matière. Les résultats viennent d’être publiés dans Lettres d’examen physiqueprovient de la collision de photons (particules de lumière) avec des deutérons, qui sont les noyaux atomiques les plus simples (constitués d’un seul proton lié à un neutron).
Les collisions se sont produites au collisionneur d’ions lourds relatifs (RHIC) du département américain de l’énergie (DOE), l’Office of Science for Research in Nuclear Physics du laboratoire national de Brookhaven du département américain de l’énergie. Des scientifiques du monde entier analysent les données des collisions subatomiques du RHIC pour mieux comprendre les particules et les forces qui construisent la matière visible de notre monde.
Dans ces collisions particulières, les photons se sont comportés un peu comme un faisceau de rayons X pour fournir le premier aperçu de la façon dont les particules appelées gluons sont disposées à l’intérieur du deutéron.
« Le gluon est très mystérieux », a déclaré Zhoudunming Tu, physicien du laboratoire de Brookhaven, qui a dirigé ce projet, à la collaboration STAR du RHIC. Les gluons, en tant que « porteurs » de la force forte*, sont la colle qui maintient ensemble les quarks, les éléments constitutifs internes des protons et des neutrons. Ils combinent également des protons et des neutrons pour former des noyaux atomiques. « Nous voulons étudier la distribution des gluons car c’est l’une des clés qui maintient les quarks ensemble. Cette mesure de la distribution des gluons dans un deutéron n’a jamais été faite auparavant. »
De plus, comme les collisions photon-deutéron entraînent parfois la désintégration des deutérons, les collisions peuvent aider les scientifiques à comprendre ce processus.
« La mesure de la dissociation du deutéron nous en dit long sur les mécanismes sous-jacents qui maintiennent ces particules ensemble dans les noyaux en général », a déclaré Tu.
Comprendre les gluons et leur rôle dans la matière nucléaire sera l’un des principaux axes de recherche du collisionneur électron-ion (EIC), une future installation de recherche en physique nucléaire en phase de planification au laboratoire de Brookhaven. À l’EIC, les physiciens utiliseront les photons générés par les électrons pour sonder la distribution des gluons dans les protons et les noyaux, ainsi que la force qui maintient les noyaux ensemble. Mais Tu, qui a élaboré des plans de recherche sur l’EIC, s’est rendu compte qu’il pourrait obtenir des indices en examinant les données existantes des expériences 2016 du RHIC sur les deutérons.
« La motivation derrière l’étude du deutéron est qu’il est simple, mais il a toujours tout ce qu’un noyau complexe a », a expliqué Tu. « Nous voulons étudier l’état le plus simple du noyau pour comprendre cette dynamique, y compris comment il change lorsque vous passez d’un simple proton à des noyaux plus complexes que nous étudierons à l’EIC. »
Il a donc commencé à passer au crible les données que STAR avait recueillies sur des centaines de millions de collisions en 2016.
« Les données étaient là. Personne n’a regardé la distribution du deutéron gluon jusqu’à ce que je commence quand j’étais un collègue de Goldhaber en 2018. Je venais de rejoindre Brookhaven, et j’ai trouvé cette connexion à l’EIC. »
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RHIC peut accélérer une large gamme d’ions –noyaux atomiques Ils sont dépouillés de leurs électrons. Il peut même envoyer des faisceaux de deux types différents de particules se déplaçant dans des directions opposées à travers les boucles jumelles de l’hippodrome de 2,4 milles de long à presque la vitesse de la lumière. Mais il ne peut pas accélérer directement les photons.
Mais grâce à la physique, qui a été abordée ici récemment, les particules en mouvement rapide avec beaucoup de charge positive émettent leur propre lumière. Ainsi, en 2016, lorsque le centre de deutéron du RHIC a percuté des ions d’or hautement chargés, ces ions d’or rapides étaient entourés de nuages de photons. En identifiant les « collisions supraocéaniques » – où le deutéron n’est vu que par un nuage de photons provenant d’un ion d’or – Tu s’est rendu compte qu’il pouvait étudier Photons Interagissez avec les deutérons pour avoir un aperçu de l’intérieur.
Un signe clair de ces interactions est la production d’une particule appelée J/psi, qui est alimentée par un photon qui interagit avec les gluons à l’intérieur du deutéron.
« J’ai trouvé 350 J/psi », a déclaré Tu. « Il n’y a que 350 événements sur les centaines de millions de collisions enregistrées par l’expérience STAR. C’est en fait un événement très rare. »
Bien que J/psi se désintègre rapidement, le détecteur STAR peut suivre les produits de désintégration pour mesurer la quantité d’impulsion transférée à partir de la réaction. La mesure de la distribution du transfert d’impulsion à travers toutes les collisions permet aux scientifiques de déduire la distribution des gluons.
« Il existe une relation biunivoque entre le transfert d’impulsion (le « coup de pied » donné à J/psi) et l’endroit où se trouve le gluon dans le deutéron », a expliqué Tu. « En moyenne, les gluons à l’intérieur du noyau du deutéron donnent une très grande poussée d’impulsion. Les gluons à la périphérie donnent la plus petite poussée. Par conséquent, l’examen de la distribution globale de l’impulsion peut être utilisé pour cartographier la distribution des gluons dans le deutéron. »
« Les résultats de notre étude ont comblé une lacune dans notre compréhension de la dynamique des gluons entre le proton libre et le noyau lourd », a déclaré Shuai Yang, un collaborateur STAR de la South China Normal University. Yang était un physicien qui a été le pionnier de l’utilisation de la lumière émise par des ions en mouvement rapide pour étudier les propriétés de la matière nucléaire dans les collisions de noyaux superocéaniques au RHIC et au Large Hadron Collider (LHC) en Europe. « Ce travail jette un pont entre la physique des particules et Physique nucléaire, » il a dit.
Un autre contributeur majeur, William Schmidk de Brookhaven Lab, a déclaré: « En fait, nous étudions ce processus depuis de nombreuses années. Mais c’est le premier résultat qui nous indique la dynamique des gluons des deux nucléons individuels (le terme collectif désignant les protons et les neutrons). et des noyaux dans le même système. »
Étude de désintégration du deutéron
En plus de générer une particule J/psi, chaque interaction photon-gluon donne également une impulsion qui dévie le deutéron – ou brise ce noyau simple en un proton et un neutron. L’étude du processus de dissociation donne un aperçu de la force générée par le gluon qui maintient les noyaux ensemble.
En cas de dissociation, le proton chargé positivement est dévié dans le champ magnétique de l’accélérateur RHIC. Mais le neutron neutre continue d’avancer. Pour capturer ces « neutrons spectateurs », STAR dispose d’un détecteur situé à 18 mètres de son centre le long de la ligne de faisceau à une extrémité.
« Ce processus est très simple », a noté Tu. « Un seul J/psi est produit au centre de l’ÉTOILE. Les seules autres particules qui peuvent être formées proviennent de cette désintégration du deutéron. Ainsi, chaque fois que vous obtenez un neutron, vous savez que cela provient de la désintégration du deutéron. Le détecteur STAR peut mesurer ce processus avec plus de précision. Une carte incontestablement élevée. »
Mesurer la relation entre le processus de dissociation et la particule J/psi produite par l’interaction gluon peut aider les scientifiques à comprendre le rôle des gluons dans l’interaction entre les protons et les neutrons. Ces connaissances peuvent différer de ce que les scientifiques comprennent de ces interactions à basse énergie.
« A haute énergie, le photon ne voit presque que des gluons à l’intérieur du deutéron », a déclaré Tu. « après gluons « kick » la particule J/psi, la manière dont ce « kick » conduit à la dissociation est très probablement liée à la dynamique des gluons entre le proton et le neutron. L’avantage de cette mesure est que nous pouvons déterminer expérimentalement le canal dominé par les gluons et la dissociation nucléaire en même temps. »
En outre, Tu note que la mesure des neutrons issus de la dissociation nucléaire – communément appelée « signes de spectateur » – est une technique large et utile qui sera certainement utilisée dans les EIC à l’avenir.
Mais à l’EIC, « les appareils seront bien meilleurs et auront plus de couverture », a-t-il expliqué. « Nous pourrons améliorer la précision gluon Mesures de la distribution spatiale des noyaux légers aux noyaux lourds. Et les systèmes de détection EIC capteront à peu près tout ce qui concerne la désintégration des nucléons, afin que nous puissions étudier plus en détail comment les nucléons interagissent les uns avec les autres. «
D’autres contributeurs majeurs qui ont collaboré pour effectuer les analyses de données complexes de cette étude comprenaient des physiciens de Brookhaven Lab, Jaroslav Adam, Zilong Chang et Thomas Ullrich.
*le une force puissante Ce sont les quatre forces fondamentales les plus puissantes de la nature (forte, faible, électromagnétique et gravitationnelle). Et contrairement à toutes les autres forces, la force d’interaction devient plus grande avec l’augmentation de la distance. La force de liaison entre deux quarks à une distance supérieure à 10-15ème mètres (c’est-à-dire au-delà d’un millionième de milliardième de mètre) plus de 10 tonnes.
Plus d’information:
MS Abdallah et al, Examen de la structure du deutéron gluon à l’aide de J / photoproduction dans des collisions super-terminales d + Au, Lettres d’examen physique (2022). DOI : 10.1103/ PhysRevLett.128.122303
la citation: Les physiciens font la lumière sur les détails internes et la rupture du noyau simple (2022, 24 mars), récupéré le 24 mars 2022 sur https://phys.org/news/2022-03-physicists-breakup-simple-nucleus.html
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Les archéologues ont récemment découvert plusieurs monuments préhistoriques dans le sud-est de l’Irlande. Cette découverte comble les lacunes d’une grande période de l’histoire qui reste inexpliquée.
De nouvelles découvertes faites dans la région de Baltinglass, dans le comté de Wicklow, ont remis en question les hypothèses antérieures sur l’histoire de la région et les pratiques spirituelles et sociales du début du Néolithique et de l’âge du bronze.
Jusqu’à présent, il y avait peu de preuves de vie dans la région au cours de la période du Néolithique moyen, qui s’étend sur 2 000 ans, entre le Néolithique ancien et l’âge du bronze.
Les archéologues ont utilisé le LiDAR, ou Light Detection and Ranging, une méthode de télédétection utilisant des lasers pulsés pour mesurer les distances jusqu’au sol. La précision du LiDAR a permis aux experts de voir des paysages cachés que la technologie précédente ne pouvait pas détecter.
L’étude a été dirigée par le Dr James O’Driscoll de l’Université d’Aberdeen. Une étude de haute technologie du terrain a permis de découvrir cinq ruines du Néolithique moyen – des espaces longs et étroits dans la terre qui auraient servi de sorte de chemin.
La plupart de ces cinq îles mesurent entre 492 et 656 pieds, mais la plus grande s’étend sur environ 1 312 pieds, selon l’étude. Les « chemins » sont entourés de talus ou de fossés, et sont creusés à la main à l’aide de pelles en bois.
D’après les connaissances actuelles sur cette période, on pense qu’il est associé à des structures funéraires qui suivent les mouvements du soleil. Le Dr O’Driscoll considère cet alignement comme le symbole de la transition du défunt – de la vie à la mort, puis à la réincarnation. Les passages aidaient les morts à faire leur voyage vers l’au-delà.
L’étude émet également l’hypothèse qu’il aurait pu être utilisé comme itinéraire pour un cortège « funéraire ».
Sans LiDAR, les ruines auraient probablement été perdues à jamais dans l’histoire, car des années d’activité agricole les ont cachées sous la surface.
Cette découverte nous offre également un nouvel aperçu de la région autour de Co Wicklow et nous permet de mieux comprendre à quoi ressemblait la communauté à cette époque.
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La porte d’entrée vers le monde souterrain, un immense trou dans le permafrost sibérien, s’agrandit de 35 millions de pieds cubes (millions de mètres cubes) chaque année à mesure que le sol gelé fond, selon une nouvelle étude.
Le cratère, officiellement connu sous le nom de cratère Batagai (également orthographié Patagayka) ou de cratère colossal, présente une falaise arrondie qui a été repérée pour la première fois sur des images satellite en 1991 après l’effondrement d’une partie de la crête des hautes terres de Yana, dans le nord de la Yakoutie, en Russie. Cet effondrement a exposé des couches de pergélisol dans la partie restante de la crête qui existait autrefois. Gelé jusqu’à 650 mille ans — Le pergélisol le plus ancien de Sibérie et le deuxième plus ancien du monde.
De nouvelles recherches suggèrent que l’immense falaise de Patagai, ou mur de tête, recule à un rythme de 40 pieds (12 mètres) par an en raison du dégel du pergélisol. La partie effondrée du flanc de la colline, qui plongeait à 180 pieds (55 m) sous le mur de tête, a également rapidement fondu et coulé en conséquence.
De nouvelles recherches suggèrent que le cratère Batagai, ou affaissement massif, en Sibérie, augmente de façon stupéfiante chaque année. (Crédit image : Padi Prints/Troy TV Stock via Alamy)
« Les caractéristiques du dégel rapide du pergélisol sont répandues Une augmentation a été observée dans l’Arctique L’équipe de recherche a écrit dans une étude publiée en ligne le 31 mars dans la revue : Géomorphologie. Cependant, la quantité de glace et de sédiments perdue à la suite de l’effondrement massif de Patagai est « exceptionnellement élevée » en raison de la taille massive de la dépression, qui s’étendait sur 3 250 pieds (990 mètres) de large en 2023.
à propos de: La fonte du pergélisol arctique peut libérer du radon radioactif cancérigène
La falaise massive mesurait 2 600 pieds (790 m) de large en 2014, ce qui signifie qu’elle a augmenté sa largeur de 660 pieds (200 m) en moins de 10 ans. Des chercheurs Je savais déjà qu’elle grandissaitMais c’est la première fois qu’ils mesurent le volume de matière fondue s’écoulant du trou. Pour ce faire, ils ont examiné des images satellite, des mesures sur le terrain et des données de tests en laboratoire sur des échantillons de Batagai.
Les résultats ont indiqué qu’une zone de glace et de sédiments équivalente à plus de 14 grandes pyramides de Gizeh avait fondu à cause de l’effondrement massif survenu depuis son effondrement. Le taux de dissolution est resté relativement constant au cours de la dernière décennie et s’est produit principalement le long de la paroi verticale sur les bords ouest, sud et sud-est du cratère.
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Le méga-effondrement de Patagai « se développe toujours activement », mais il y a une limite à son extension, ont écrit les chercheurs dans l’étude. Le pergélisol restant à l’intérieur du trou n’a que quelques pieds d’épaisseur, donc « la possibilité d’aller plus profondément a déjà été épuisée en raison de la géologie sous-jacente ».
La découverte des plus grandes empreintes de dinosaures tyrannosaures connues au monde sur le site de Longxiang à Longyan, dans la province du Fujian (est de la Chine), a conduit à la création d’une nouvelle espèce raciale appelée Fujianipus yingliangi. (Photo/Service de presse chinois)
Lundi matin, une équipe de scientifiques de l’Université chinoise des géosciences de Pékin et du Musée d’histoire naturelle paléolithique de Yingliang a annoncé la découverte des plus grandes empreintes de déinonychosaures connues au monde sur le site de Longxiang à Longyan, dans la province du Fujian (est de la Chine), établissant ainsi une nouvelle espèce. de dinosaure. Son nom est Foganibus Yinglianji.
Les déinonychosaures étaient un groupe de dinosaures théropodes carnivores ou omnivores qui vivaient de la fin du Jurassique au Crétacé. Les membres célèbres de ce groupe incluent Velociraptor et Deinonychus, qui sont apparus dans les films Jurassic Park.
L’article connexe, intitulé « Les pistes de Deinonychosaurus dans le sud-est de la Chine enregistrent un possible troodontidé géant », a été publié dans la revue universitaire iScience, une sous-revue de Cell, en avril.
En 2020, une équipe de scientifiques a découvert un total de 248 ensembles d’empreintes de dinosaures bien préservées dans les vasières du comté de Longyan. Parmi elles, il y avait 12 empreintes de dinosaures à deux doigts, qui peuvent être clairement divisées en deux types. Basé sur la taille et la morphologie.
Les traces plus petites, d’environ 11 cm de long, ont été identifiées comme des Velociraptorichnus, des empreintes appartenant à une créature qui pourrait ressembler à un Velociraptor. Les traces les plus grandes, d’environ 36 centimètres de long, sont celles de l’ichnotaxon fondateur Fujianipus yingliangi. Sur la base de la taille des traces, on estime que Fujianibus mesurait au moins 5 mètres de long et une hauteur de hanches supérieure à 1,8 mètre, ce qui en fait l’un des plus grands oiseaux de proie connus.
Alors que de nombreux dinosaures déinonychosauridés étaient petits, l’évolution des grands dinosaures n’était pas rare et s’est produite indépendamment à plusieurs reprises. « Les empreintes du Fujianibus représentent un autre exemple de gigantisme indépendant chez les dinosaures en dehors des Amériques », a déclaré Niu Kitching, conservateur exécutif du musée.
Les dinosaures étaient décorés de plumes. Ils avaient quatre griffes à chaque pied. La première griffe de chaque pied était petite et placée à l’écart du pied principal. Le deuxième orteil du pied arrière portait de grandes griffes en forme de faucille, qui étaient généralement levées vers le haut pendant le mouvement, laissant derrière elles des empreintes à deux doigts laissées sur le sol par les troisième et quatrième orteils.
Selon Xing Lida, l’un des auteurs de la recherche, ils ont trouvé un total de six empreintes de deux doigts, cinq empreintes formant une trace. La longueur moyenne des empreintes est d’environ 36,4 cm et sa largeur est de 16,9 cm.
Ces empreintes, les plus grandes empreintes de dinosaures jamais trouvées en Chine et même dans le monde, appartenaient très probablement à un grand dinosaure théropode, peut-être un type de grand droméosaurien, a déclaré Xing.
Pour leurs recherches, l’équipe de recherche a créé une nouvelle classification des empreintes digitales. Pour rendre hommage aux contributions exceptionnelles du Musée d’histoire naturelle de la pierre de Yingliang à la recherche sur les dinosaures dans le Fujian, ils ont nommé ce type d’empreinte Fujianibus yingliangi.
Niu a souligné que la désignation officielle de la collection d’empreintes de dinosaures de Longxiang dans le Fujian lui confère une véritable « identité scientifique » en tant que collection d’empreintes de dinosaures du Crétacé supérieur la mieux préservée, la plus grande et la plus diversifiée découverte en Chine à ce jour.
Cette découverte démontre également l’énorme potentiel de recherche du groupe d’empreintes de dinosaures de Longxiang dans le Fujian et revêt une grande importance pour l’étude de la faune des dinosaures du Crétacé supérieur en Chine, a ajouté Niu.
