science
Les physiciens « mettent en évidence » les détails intérieurs et la désintégration du noyau simple
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. »
Surligner
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.
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
Introduction de
Laboratoire national de Brookhaven
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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29 août 2024
Le chef du commandement spatial américain espère que la prochaine fois que la Chine lancera un missile laissant derrière elle des débris spatiaux de longue durée, Pékin avertira Washington à l’avance, plutôt que de laisser les États-Unis découvrir par eux-mêmes le chaos orbital.
Parlez dans L’efficacité du Mitchell Institute for Aerospace Studies Lors d’une réunion à la base spatiale Peterson, au Colorado, le 28 août, le général Stephen N. Whiting a souligné deux incidents récents impliquant des débris spatiaux chinois comme étant une source de préoccupation et la nécessité d’améliorer la communication à l’avenir.
« Nous venons de voir le lancement de leur version de Constellation du soleil « Cela a laissé plus de 300 débris en orbite – une fusée Longue Marche 6A », a déclaré Whiting. « Il y a moins de deux ans, ils avaient une autre fusée, qui a mis plus de 500 débris à longue durée de vie… J’espère que la prochaine fois. que « Dans un missile comme celui-ci, il laisse beaucoup de débris. Ce ne sont pas nos capteurs qui détectent cela en premier, mais nous obtenons des communications qui nous aident à comprendre cela, tout comme nous communiquons avec les autres. »
L’incident le plus récent impliquant une fusée Longue Marche 6A s’est produit au début du mois, lorsque le lanceur transportait les 18 premiers satellites d’une constellation de communications prévue pour rivaliser avec Starlink. La fusée s’est brisée en orbite terrestre basse (LEO) quelques jours plus tard, répandant des débris et suscitant des inquiétudes parmi les experts. La société privée de suivi spatial a rapporté que la désintégration pourrait produire plus de 10… 900 épaves shrapnel.
Whiting a noté que les débris provenaient de l’étage supérieur de la fusée après le lancement des satellites, indiquant que la mission était « généralement réussie ». Cependant, à des altitudes plus élevées, les débris resteront en orbite plus longtemps.
« Nous ne voulons certainement pas voir ce genre de débris », a ajouté Whiting.
Les débris se trouvent généralement sur des orbites inférieures à 600 km (373 miles). Il revient sur Terre après quelques annéesÀ une altitude de 800 km, sa décomposition peut prendre des siècles. Avec de plus en plus de satellites en orbite terrestre basse et des débris persistants provenant de lancements peu judicieux, La probabilité de collisions continue d’augmenter.
Selon le général à la retraite Kevin Shelton, directeur du Centre d’excellence sur l’énergie spatiale du Mitchell Institute, les États-Unis ont déjà eu des problèmes similaires avec des débris à haute altitude, mais ont commencé à évacuer le carburant et les gaz des étages de fusée avant d’entrer en orbite. Cette pratique réduisait les débris et le risque de désintégration, et la Russie l’adopta peu après. Whiting a déclaré qu’on ne savait pas actuellement si la Chine utilisait cette méthode.
« Depuis des décennies, les États-Unis s’intéressent tellement à l’espace que nous avons mis la grande majorité de nos données de suivi à la disposition du monde entier », a déclaré Whiting. « Chaque jour, nous analysons tous les satellites actifs à la recherche de tous ces débris, et nous en informons tout le monde, y compris les Chinois et les Russes… parce que nous ne voulons pas que les satellites heurtent des débris et laissent derrière eux d’autres débris. »
Le développement rapide des capacités spatiales et l’augmentation significative des déploiements de satellites par la Chine et la Russie restent une préoccupation majeure quant à la manière dont les États-Unis abordent le domaine spatial. Chef adjoint des opérations spatiales, le général Michael A. Gotlin a souligné que les récentes mesures prises par ces pays prouvent leur intention d’opérer de manière dangereuse dans ce domaine.
« Ils créent beaucoup de débris et d’orbites que nous devons contourner, ou ils mettent en danger des choses comme la Station spatiale internationale », a déclaré Gotlin lors du Sommet AFCEA/INSA sur le renseignement et la sécurité nationale à Rockville, Maryland, le 28 août. Il a ajouté : « Ils ne se soucient même pas de la sécurité des astronautes. Si ce n’est pas dangereux et non professionnel, je ne sais pas ce que c’est. »
En novembre 2021, la Russie a procédé à un test de missile antisatellite, aboutissant à la création d’un Grande quantité de débris En orbite terrestre basse, ce qui présente un danger pour la Station spatiale internationale et incite l’équipage à prendre des mesures de précaution. En outre, Moscou a également été témoin Une série de fuites de liquide de refroidissement Ces dernières années, la Chine a lancé son propre vaisseau spatial. Même s’il n’y a pas de négociations prévues avec la Russie sur le développement spatial, les espoirs sont grands d’une communication plus active avec Pékin sur les alertes spatiales.
« Nous donnons ces avis aux Chinois, et au cours de l’année dernière, nous avons vu à plusieurs reprises qu’ils nous ont donné quelques avis en retour, et je pense que c’est une chose positive. Nous n’avons aucune discussion. prévu avec la Russie », a déclaré Whiting.
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À la recherche de pierres précieuses : caractérisation de six planètes géantes en orbite autour de naines froides
Données d’imagerie à contraste élevé pour toutes les cibles. Dans chaque panneau, nous montrons la limite de contraste de 5σ atteinte en fonction de la séparation angulaire de l’étoile hôte pour chaque ensemble de données à contraste élevé. Nous traçons également des cachets postaux de 1,4″ × 1,4″ d’images NESSI reconstruites en bande z (encadré à droite dans chaque panneau) pour toutes les cibles et des images AO (encarts à gauche) pour TOI-5414, TOI-5616, TOI-5634A et TOI-6034. — astro-ph.EP
Les exoplanètes géantes transitant autour d’étoiles naines de type M (GEMS) sont rares, en raison de la faible masse de leurs étoiles hôtes. Cependant, la couverture de l’ensemble du ciel par TESS a permis d’en détecter un nombre croissant pour permettre des enquêtes statistiques telles que le GEMS Search Survey.
Dans le cadre de cet effort, nous décrivons les observations de six planètes géantes en transit, qui incluent des mesures de masse précises pour deux GEMS (K2-419Ab, TOI-6034b) et une validation statistique de quatre systèmes, qui incluent une vérification et des limites de masse supérieures pour trois d’entre elles. (TOI-5218b, TOI-6034b). 5616b, TOI-5634Ab), tandis que le quatrième système – TOI-5414b – est classé comme « planète potentielle ».
Nos observations incluent les vitesses radiales du Habitable Zone Planet Finder sur le télescope Hobby-Eberly et de l’observatoire Maroon-X sur Gemini-North, ainsi que la photométrie et l’imagerie à contraste élevé provenant de plusieurs installations au sol. En plus de la photométrie TESS, K2-419Ab a également été observé et validé statistiquement dans le cadre de la mission K2 au cours des campagnes 5 et 18, qui fournit des contraintes orbitales et planétaires précises malgré la faible luminosité de l’étoile hôte et la longue période orbitale d’environ 20,4 jours.
Avec une température d’équilibre de seulement 380 K, K2-419Ab est l’une des planètes en transit les plus froides et les mieux caractérisées connues. TOI-6034 a un compagnon tardif de type F à environ 40 secondes d’arc, ce qui en fait la première étoile hôte GEMS à avoir un ancien compagnon binaire sur la séquence principale. Ces confirmations s’ajoutent au petit échantillon existant de planètes en transit GEMS confirmées.
Shubham Kanodia, Arvind F. Gupta, Caleb I. Canas, Lea Marta Bernabo, Varghese Reggie, T. Hahn, Madison Brady, Andreas Seyfart, William D. Cochrane, Nydia Morrell, Ritvik Basant, Jacob Bean et Chad F. Bender, Zoé L. De Bors, Alison Perella, Alexina Birkholz, Nina Brown, Franklin Chapman, David R. Ciardi, Catherine A. Clark, Ethan J. Cotter, Scott A. Diddams, Samuel Halverson, Susan Hawley, Leslie Hebb, Ray Holcomb, Steve B. Howell, Henry A. Kobolnicki, Adam F. Kowalski, Alexander Larsen, Jessica Libby Roberts, Andrea S. J. Lin, Michael B. Lund, Raphael Locke, Andrew Munson, Joe B. Ninan, Brooke A. Parker, Nishka Patel, Michael Rudrak, Gabrielle Ross, Arpita Roy, Christian Schwab, Jomundur Stefansson, Aubrey Thoms, Andrew Vanderberg
Commentaires : Accepté dans AJ
Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP)
Citer ce qui suit : arXiv:2408.14694 [astro-ph.EP] (ou arXiv :2408.14694v1 [astro-ph.EP] (pour cette version)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2408.14694
Concentrez-vous pour en savoir plus
Date de publication
De : Shubham Kanodia
[v1] Lundi 26 août 2024, 23:47:24 UTC (5 169 Ko)
https://arxiv.org/abs/2408.14694
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La Federal Aviation Administration des États-Unis a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX dans l’attente d’une enquête sur un rare accident d’atterrissage au large des côtes.
La Federal Aviation Administration a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX en attendant une enquête visant à déterminer pourquoi le propulseur du premier étage s’est arrêté. Collision avec un bateau de débarquement tôt mercredi après avoir contribué au lancement d’un autre lot de satellites Internet Starlink.
après Se lever Après avoir reporté mardi soir le lancement du vaisseau spatial avec équipage Polaris Dawn en raison de prévisions météorologiques à long terme défavorables, SpaceX a continué à travailler sur le premier des lancements consécutifs de satellites Starlink, un depuis la Floride et un depuis la Californie.
Mais le deuxième vol a été annulé après que le premier étage utilisé lors du lancement en Floride s’est brisé et est tombé dans l’océan Atlantique alors qu’il tentait d’atterrir sur un drone SpaceX stationné à des centaines de kilomètres au nord-est de Cap Canaveral.
EspaceX
La FAA a déclaré qu’elle ordonnerait une enquête, immobilisant efficacement les fusées Falcon 9 de SpaceX – y compris la fusée Polaris Dawn – jusqu’à ce que l’enquête soit terminée et que les mesures correctives soient approuvées.
« Le retour en vol de la fusée Falcon 9 dépend de la détermination par la FAA que tout système, processus ou procédure lié à l’anomalie n’a pas d’impact sur la sécurité publique », a déclaré la FAA dans un communiqué.
« En outre, SpaceX devra peut-être demander et obtenir l’approbation de la FAA pour modifier sa licence qui inclut des actions correctives et satisfaire à toutes les autres exigences de licence », a ajouté l’agence.
Mardi soir, SpaceX a reporté un lancement prévu mercredi Mission Aube PolarisLe lancement d’un vol commercial comprenant la première sortie dans l’espace par une organisation non gouvernementale a été reporté à vendredi au plus tôt en raison des conditions météorologiques attendues à la fin de la mission. Le lancement a été suspendu indéfiniment dans l’attente d’une enquête sur l’accident à l’atterrissage.
L’échec de l’atterrissage a mis fin à une séquence de 267 récupérations consécutives réussies de boosters remontant à février 2021. Cependant, le deuxième étage de la fusée Falcon 9 a réussi à transporter 21 satellites Starlink sur leur orbite prévue.
L’atterrissage du premier étage semblait normal jusqu’au moment de l’atterrissage, lorsque plus de flammes que d’habitude sont apparues autour de la base de la fusée à l’approche du pont de la fusée. L’une des jambes d’atterrissage s’est effondrée immédiatement après l’atterrissage et la fusée d’appoint, masquée par le feu et la fumée, s’est renversée par-dessus le côté de la péniche de débarquement dans l’océan Atlantique.
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« Après une ascension réussie, le premier étage d’une fusée Falcon 9 s’est retourné après son atterrissage sur le vaisseau spatial sans pilote ‘Zero Gravity' », SpaceX Il a dit sur les réseaux sociaux« Les équipes évaluent les données de vol et l’état du missile. »
Il s’agissait du 23e premier étage de la fusée B1062, qui s’est avéré être son dernier lancement et atterrissage, un nouveau record de réutilisabilité. SpaceX autorise les premiers étages de la fusée Falcon 9 pour un maximum de 40 vols par étage.
Peu de temps après le déploiement des satellites Starlink en Floride, la société a annulé le lancement en Californie, qui était prévu à 5 h 58 HAE, pour donner aux ingénieurs plus de temps pour examiner la télémétrie et les séquences vidéo, à la recherche de tout signe de problème. affecter d’autres missiles.
« Retrait de notre deuxième lancement @Starlink la nuit pour donner à l’équipe le temps d’examiner les données d’atterrissage du booster du lancement précédent », a déclaré SpaceX. Il a dit« Une nouvelle date de lancement cible sera partagée une fois disponible. »
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