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Des physiciens découvrent pour la première fois des « particules fantômes » déroutantes au LHC

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Une percée majeure en physique des particules a été réalisée au Grand collisionneur de hadrons (LHC).

filtre première fois neutrinos Ils ont été découverts, non seulement dans le LHC, mais dans Lequel Collisionneur de particules.

Les six interactions de neutrinos, découvertes à l’aide du détecteur FASERnu Sub-Nutrino, non seulement prouvent la faisabilité de la technologie, mais ouvrent une nouvelle voie pour l’étude de ces particules mystérieuses, en particulier à haute énergie.

« Avant ce projet, il n’y avait aucun signe de neutrinos dans le collisionneur de particules », a-t-il déclaré. Le physicien Jonathan Feng a déclaré : de l’Université de Californie, Irvine, coprésident de la FASER Collaboration.

« Cette percée importante est une étape vers le développement d’une compréhension plus profonde de ces particules insaisissables et du rôle qu’elles jouent dans l’univers. »

En fait, les neutrinos se trouvent partout. C’est l’une des particules subatomiques les plus abondantes de l’univers. Mais il ne porte aucune charge et a une masse presque nulle, donc même s’il traverse l’univers presque à la vitesse de la lumière, il n’interagit pratiquement pas avec lui. Des milliards de choses vous traversent en ce moment. Pour le neutrino, le reste de l’univers est essentiellement immatériel ; Pour cette raison, elles sont également connues sous le nom de particules fantômes.

Bien qu’ils interagissent rarement, ce n’est jamais la même chose. Des détecteurs comme glaçon en Antarctique, Super Kamiokande au Japon et mini-pong Au Fermilab dans l’Illinois, il a utilisé des réseaux de photodétecteurs sensibles conçus pour capturer les gerbes de lumière qui apparaissent lorsque les neutrinos interagissent avec d’autres particules dans un environnement complètement sombre, par exemple.

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Mais pendant longtemps, les scientifiques ont également voulu étudier les neutrinos produits lors de collisions de particules. En effet, les neutrinos des collisionneurs, qui proviennent principalement de la désintégration des hadrons, sont produits à des énergies très élevées, qui ne sont pas bien étudiées. La détection des neutrinos par collisionneur donne accès à des énergies et à des types de neutrinos rarement vus ailleurs.

FASERnu est ce qu’on appelle un fichier Réactif émulsifiant. Les plaques de plomb et de tungstène alternent avec des couches d’émulsion : lors des expériences sur les particules dans le LHC, les neutrinos peuvent entrer en collision avec les noyaux des plaques de plomb et de tungstène, ce qui donne des particules qui laissent des traces dans les couches de l’émulsion, tout comme les rayonnements ionisants tracent des chemins dans une chambre des nuages.

Les peintures doivent être développées comme une pellicule photographique. Ensuite, les physiciens pourraient analyser les trajectoires des particules pour voir ce qui les a produites ; Qu’il s’agisse d’un neutrino, alors quelle est la « saveur » ou le type d’un neutrino. Il existe trois types de neutrinos – électron, muon et tau – ainsi que leurs homologues antineutrinos.

Dans le cycle expérimental FASERnu réalisé en 2018, six interactions de neutrinos candidats ont été enregistrées dans les couches d’émulsion. Cela peut sembler peu, compte tenu du nombre de particules produites pendant le fonctionnement du Grand collisionneur de hadrons, mais cela a donné à la collaboration deux informations importantes.

« Tout d’abord, vérifiez que la position avancée du point d’interaction ATLAS dans le LHC est le bon emplacement pour détecter les neutrinos du collisionneur », Feng a dit. « Deuxièmement, nos efforts ont démontré l’efficacité de l’utilisation d’un détecteur d’émulsion pour surveiller ces types d’interactions de neutrinos. »

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Le détecteur expérimental était un appareil relativement petit, pesant environ 29 kilogrammes (64 lb). L’équipe travaille actuellement sur la version complète, environ 1 100 kilogrammes (plus de 2 400 livres). Cet instrument serait nettement plus sensible et permettrait aux chercheurs de différencier les saveurs des neutrinos de leurs homologues antineutrinos.

Ils prédisent que le troisième cycle d’observation du LHC produira 200 milliards de neutrinos électroniques, 6 000 milliards de neutrinos muoniques, 9 milliards de neutrinos tau et antineutrinos. Comme nous n’avons détecté qu’une dizaine de neutrinos tau au total jusqu’à présent, ce serait un gros problème.

La coopérative cherche également des proies plus insaisissables. Ils ont de grands espoirs de révéler photons sombres, qui est actuellement hypothétique, mais peut aider à révéler la nature de matière noireLa masse mystérieuse et indétectable qui constitue la majeure partie de la matière de l’univers.

Mais les découvertes de neutrinos représentent à elles seules un pas en avant très excitant pour notre compréhension des composants fondamentaux de l’univers.

« Compte tenu de la puissance de notre nouveau détecteur et de son emplacement principal au CERN, nous espérons pouvoir enregistrer plus de 10 000 interactions de neutrinos dans le prochain cycle du LHC, à partir de 2022 », Le physicien et astronome David Kasper a déclaré : de l’Université de Californie, Irvine, coprésident du projet FASER.

« Nous découvrirons les neutrinos les plus énergétiques qui ont été produits à partir d’une source artificielle. »

Les recherches de l’équipe ont été publiées dans examen physique d.

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Les astronautes sont ravis d'effectuer le premier vol d'essai à bord du vaisseau spatial Starliner de Boeing

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Les astronautes sont ravis d'effectuer le premier vol d'essai à bord du vaisseau spatial Starliner de Boeing

Deux astronautes vétérans se sont rendus au Centre spatial Kennedy jeudi après-midi pour préparer le premier lancement d'essai du vaisseau spatial Starliner de Boeing, un vol très attendu depuis des années. En retard Après deux Vols d'essai sans pilote Et un travail approfondi pour résoudre une variété de problèmes techniques.

Les astronautes Barry « Butch » Wilmore et Sunita Williams, deux des astronautes les plus expérimentés de la NASA avec quatre vols spatiaux précédents, 11 sorties dans l'espace et 500 jours en orbite entre ces périodes, ont atterri sur la piste de 3 miles de long du port spatial à bord d'un avion d'entraînement à réaction T-38. après le vol. Du Centre spatial Johnson à Houston.

Le commandant du Starliner Barry « Butch » Wilmore (à droite) et la pilote Sunita Williams (à gauche) se sont rendus jeudi au Centre spatial Kennedy pour préparer le premier lancement test du vaisseau spatial vers la Station spatiale internationale le 6 mai.

NASA/Frank Michaud


« Nous aimons la Floride », a déclaré Wilmore aux journalistes sur la piste, « Nous aimons le Kennedy Space Center, parce que c'est là que vous lancez des gens dans l'espace. » « Dans moins de deux semaines, le prochain vol que nous prendrons se fera sur notre dos et prendra son envol. »

L'achèvement du vol d'essai de l'équipage Starliner, ou CFT, « augmentera la capacité (de la NASA) vers et depuis la station spatiale, et c'est essentiel », a-t-il déclaré. «Nous sommes ravis d'être ici.»

« C'est là que le caoutchouc rencontre la route », a déclaré Williams, « et là où nous quittons cette planète, et c'est plutôt cool ! »

Quelques heures après l'arrivée de l'équipage, et peu après que deux astronautes russes ont effectué une sortie dans l'espace de quatre heures et 36 minutes à l'extérieur de la Station spatiale internationale, les chefs de mission ont effectué un examen de préparation au vol de deux jours, autorisant provisoirement le lancement du véhicule Starliner à bord de l'avion. Véhicule de lancement uni. Fusée Alliance Atlas 5 à 22 h 34 HAE le lundi 6 mai.

Si tout va bien, Wilmore et WilliamsTous deux anciens pilotes d'essai de la Marine, ils accosteront à la station spatiale le 8 mai et reviendront sur Terre le 15 mai ou peu après. Si la mission se déroule bien, la NASA prévoit de commencer les vols opérationnels de rotation de l'équipage du Starliner en 2025, en alternance avec SpaceX.

« Aujourd'hui a été un grand jour pour notre programme d'équipage commercial », a déclaré Steve Stich, administrateur du CCP de la NASA. « Tous les partenaires (internationaux), puis toute notre équipe, ont mené une enquête préalable pour procéder au lancement le 6 mai. De plus, nous avons (signé) ce que nous appelons la qualification humaine provisoire pour Starliner pour ce vol avec équipage. test. C’était une grosse affaire pour la NASA et toute notre équipe.

Le vaisseau spatial Starliner est abaissé au sommet d'une fusée United Launch Alliance Atlas 5 au complexe de lancement 41 de la station spatiale de Cap Canaveral.

Al-Ula


La NASA a attribué deux contrats pour le programme d'équipage commercial en 2014, l'un à SpaceX d'une valeur de 2,6 milliards de dollars et l'autre à Boeing d'une valeur de 4,2 milliards de dollars, pour stimuler le développement d'engins spatiaux autonomes capables de transporter des astronautes vers et depuis la Station spatiale internationale.

L’objectif était de mettre fin à la dépendance à l’égard du vaisseau spatial russe Soyouz après le retrait de la navette spatiale et de reprendre le lancement d’astronautes américains depuis le sol américain à bord de fusées et d’engins spatiaux américains. Il est tout aussi important pour la NASA de disposer de deux vaisseaux spatiaux indépendants pour les vols d'équipage vers la Station spatiale internationale au cas où le ferry d'une entreprise s'arrêterait avant la Terre pour une raison quelconque.

SpaceX a commencé les vols d'essai en mai 2020, lançant avec succès deux astronautes de la NASA lors d'un vol d'essai Crew Dragon vers la station spatiale. Depuis lors, SpaceX a lancé 50 astronautes, astronautes et civils en orbite sur huit vols opérationnels vers le complexe de laboratoires, trois visites commerciales et un vol financé par des fonds privés vers une orbite terrestre basse.

Boeing a lancé son Starliner dans un avion Vol d'essai sans pilote En décembre 2019, le vaisseau spatial a rencontré des problèmes logiciels et de communication majeurs qui se sont combinés pour entraver la tentative d'amarrage à la station spatiale et ont presque conduit à la destruction du vaisseau de l'équipage.

une Le deuxième vol sans pilote Il a été commandé (et payé par Boeing), mais lors de la fenêtre de lancement d'août 2021, les ingénieurs des fenêtres ont découvert des valves corrodées dans le système de propulsion du vaisseau spatial. La résolution de ce problème a retardé le deuxième vol d’essai jusqu’en mai 2022.

Bien que la mission ait été un succès, d'autres problèmes ont été découverts, notamment des problèmes de parachute et des inquiétudes concernant la possibilité que le ruban de protection enroulé autour du câblage interne s'enflamme. La correction de ces problèmes et la recherche d'une place pour la visite dans le programme de vol complexe de la station spatiale ont finalement retardé le test en vol de l'équipage au 6 mai.

Accorder Problèmes récents Avec des avions Boeing qui ont soulevé des questions sur l'entreprise Culture de sécuritéLe test en vol réussi de l'équipage est considéré par beaucoup comme une étape cruciale pour Boeing et le programme d'équipage commercial de la NASA.

Pour sa part, Wilmore a déclaré qu'il ne considérait pas le lancement du Starliner dans le contexte des problèmes de l'avion largement rapportés par Boeing.

Vue d'artiste du vaisseau spatial Starliner lors de son approche finale vers la Station spatiale internationale.

NASA


« Je ne pense pas qu'il s'agisse nécessairement de Boeing ou d'un vol », a-t-il déclaré. « Ils sont tous d'une importance vitale. Il s'agit des vols spatiaux habités. Cet adage que vous avez entendu depuis Apollo 13, selon lequel l'échec n'est pas une option ? Cela n'a rien à voir spécifiquement avec Boeing ou ce programme. Ce sont toutes les choses que nous faisons dans l'espace humain. vol spatial. » .

« Donc, ce n’est ni plus ni moins important que tout ce que nous faisons », a-t-il déclaré. « Il se trouve que c'est la chose la plus importante que nous faisons en ce moment. »

« Le succès de cette mission a toujours été très important pour nous en tant que programme pour de nombreuses raisons », a reconnu Mark Nappi, responsable du programme Starliner de Boeing.

« Premièrement, nous avons des humains qui pilotent ce véhicule », a-t-il déclaré. « Nous prenons cela très au sérieux dans le domaine des vols spatiaux habités. J'ai passé ma carrière dans ce secteur et cela a toujours été en tête de liste. »

« Deuxièmement, il s'agit d'une capacité importante pour nous et pour la NASA, c'est pourquoi nous nous sommes engagés à le faire, et nous allons le faire et y parvenir. Je n'y pense donc pas en termes de ce qui est important pour Boeing. autant j'y pense en termes de ce qui est important pour ce programme, ce qui est important « Donner suite aux engagements que nous avons pris envers nos clients ».

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La synthèse de deux nouveaux carbures offre une perspective sur la manière dont les structures carbonées complexes existent sur d'autres planètes

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La synthèse de deux nouveaux carbures offre une perspective sur la manière dont les structures carbonées complexes existent sur d'autres planètes

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Structure cristalline de HP-CaC2 Avec une moyenne cumulative de 44(1). Modèle boule-et-bâton avec cellule unitaire définie ; Les atomes de calcium apparaissent sous forme de sphères blanches et les atomes de carbone sous forme de sphères rouges et bleues sur deux sites cristallographiques distincts, C1 (site Wyckoff de 4 g) et C2 (4 h), respectivement. (b) Géométrie d'un nanoruban polyacyne déprotoné ; Les distances C–C et les angles sont étiquetés CCC. Les coupes efficaces de la fonction de localisation électronique (ELF) calculée sont représentées dans des plans perpendiculaires (c) et parallèles (d) aux nanorubans de polyacène. crédit: Communications naturelles (2024). est ce que je: 10.1038/s41467-024-47138-2

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Structure cristalline de HP-CaC2 Avec une moyenne cumulative de 44(1). Modèle boule-et-bâton avec cellule unitaire définie ; Les atomes de calcium apparaissent sous forme de sphères blanches et les atomes de carbone sous forme de sphères rouges et bleues sur deux sites cristallographiques distincts, C1 (site Wyckoff de 4 g) et C2 (4 h), respectivement. (b) Géométrie d'un nanoruban polyacyne déprotoné ; Les distances C–C et les angles sont étiquetés CCC. Les coupes efficaces de la fonction de localisation électronique (ELF) calculée sont représentées dans des plans perpendiculaires (c) et parallèles (d) aux nanorubans de polyacène. crédit: Communications naturelles (2024). est ce que je: 10.1038/s41467-024-47138-2

Des chercheurs de l'Université de Bayreuth ont acquis de nouvelles connaissances dans le domaine de la chimie du carbone à haute pression : ils ont synthétisé deux nouveaux carbures – des composés de carbone et d'un autre élément chimique – dotés de structures uniques. Les résultats pourraient fournir une explication inattendue de la répartition généralisée des hydrocarbures aromatiques polycycliques dans l’univers. La recherche est publié Dans le magazine Communications naturelles.

Les carbures sont des composés de carbone et d'un autre élément chimique. Les carbures nouvellement synthétisés ressemblent à des composés de type organométallique et pourraient fournir de nouvelles informations sur le comportement de structures carbonées complexes sous des pressions et des températures extrêmement élevées.

La possibilité de l’existence ou de la formation de tels composés dans les conditions intérieures de la planète pourrait avoir des implications importantes pour les sciences de la Terre et l’astrobiologie, où ils pourraient être à l’origine d’hydrocarbures et jouer un rôle dans l’origine de la vie.

Sous la direction du professeur Leonid Dobrovinsky de l'Institut géologique bavarois et du professeur Dr Natalia Dobrovinskaya du laboratoire de cristallographie de l'université de Bayreuth, des recherches sur de nouveaux composés carbonés révèlent qu'ils contiennent des éléments structurels similaires à ceux trouvés dans des composés complexes. composés organiques. Molécules, mais déprotonées (c'est-à-dire qu'elles ne contiennent pas d'hydrogène).

Pour y parvenir, les chercheurs ont utilisé des cellules à enclume en diamant qui ont compressé de minuscules cristaux de carbure de calcium à des pressions de l'ordre du gigapascal à trois chiffres et les ont simultanément chauffés à des températures d'environ 3 000 degrés Celsius. Ces conditions sont cohérentes avec celles trouvées à une profondeur de 2 900 km à l’intérieur de la Terre. Le changement de pression et de température a entraîné la formation de carbure de calcium en deux nouveaux carbures : le polymorphe haute pression de CaC2 Et la Californie3C7.

Structure cristalline du Ca3C7 Avec une moyenne cumulative de 38 (1). Projection de la structure de Ca3C7 le long de l'axe a, en se concentrant sur des chaînes 2D d'atomes de carbone alignées le long de l'axe b. Les atomes de calcium apparaissent sous forme de sphères blanches et les atomes de carbone sous forme de sphères rouges et bleues dans les deux positions cristallographiques distinctes C1 (4c) et C2 (8d), respectivement. Les atomes de carbone, appelés C3(8d) et C4(8d), sont représentés par des sphères grises. (b) Géométrie de la chaîne discrète semi-poly (indénoindène) (p-PInIn) étiquetée avec les distances C-C et les angles C-C-C. c, d Des coupes efficaces de la fonction de localisation électronique (ELF) calculée dans les deux plans différents contenant les chaînes p-PInIn sont présentées. crédit: Communications naturelles (2024). est ce que je: 10.1038/s41467-024-47138-2

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Structure cristalline du Ca3C7 Avec une moyenne cumulative de 38 (1). Projection de la structure de Ca3C7 le long de l'axe a, en se concentrant sur des chaînes 2D d'atomes de carbone alignées le long de l'axe b. Les atomes de calcium apparaissent sous forme de sphères blanches et les atomes de carbone sous forme de sphères rouges et bleues dans les deux positions cristallographiques distinctes C1 (4c) et C2 (8d), respectivement. Les atomes de carbone, étiquetés C3(8d) et C4(8d), sont représentés par des sphères grises. (b) Géométrie de la chaîne discrète semi-poly (indénoindène) (p-PInIn) étiquetée avec les distances C-C et les angles C-C-C. c, d Montrer les sections efficaces de la fonction de localisation électronique (ELF) calculée dans les deux plans différents contenant les chaînes p-PInIn. crédit: Communications naturelles (2024). est ce que je: 10.1038/s41467-024-47138-2

Bien que le polymorphisme haute pression de CaC2 Il a la même composition chimique que la substance primaire, mais en diffère par la disposition spatiale des atomes et par ses propriétés chimiques. Le polymorphe possède des chaînes carbonées qui peuvent exister dans des conditions bien au-delà de celles connues pour exister dans les composés organiques conventionnels.

Il est possible que la formation de tels composés dans les conditions présentes à l’intérieur des planètes ait joué un rôle dans l’origine de la vie, car ils pourraient être à l’origine des hydrocarbures.

Le composé de formule chimique Ca3C7 Ils n’ont jamais été observés auparavant, leur synthèse et l’élucidation de leur structure représentent donc une avancée importante dans la compréhension du comportement des matériaux à base de carbone dans des conditions extrêmes.

« Nos découvertes repoussent non seulement les limites de la chimie connue du carbone, mais offrent également une nouvelle perspective sur la manière dont les structures complexes du carbone existent au plus profond de la Terre et peut-être sur d'autres planètes », a expliqué le professeur Leonid Dobrovinsky, chercheur principal de l'étude. Des cadavres. »

Le professeur Natalia Dobrovinskaya a ajouté : « Les similitudes entre ces carbures à haute pression et les composés organométalliques déprotonés ouvrent des possibilités passionnantes pour la conception de nouveaux matériaux dotés de propriétés électroniques, magnétiques et optiques uniques. »

Plus d'information:
Sayana Kandarkhayeva et al., Extension de la chimie du carbone à haute pression via la synthèse de CaC2 Et la Californie3C7 Avec du polyacène déprotoné et des nanorubans de type poly(indinoindine), Communications naturelles (2024). est ce que je: 10.1038/s41467-024-47138-2

Informations sur les magazines :
Communications naturelles


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La station spatiale chinoise a été impliquée dans un accident spatial

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La station spatiale chinoise a été impliquée dans un accident spatial
La Station spatiale chinoise Tiangong vue d'en haut.
La Station spatiale chinoise Tiangong vue d'en haut. CMSA

Les membres de l'équipage à bord de la station spatiale chinoise ont terminé avec succès les réparations après que des débris ont provoqué une panne de courant partielle dans l'installation, ont révélé mercredi des responsables de l'Agence chinoise pour l'espace habité (CMSA) lors d'une conférence de presse.

Les débris spatiaux ont heurté les câbles d'alimentation reliés aux ailes solaires du module central et ont été réparés par les astronautes lors de deux sorties dans l'espace à la station spatiale Tiangong, la plus récente au début du mois dernier.

L'équipage devrait revenir sur Terre le 30 avril après que les opérations de la station auront été transférées à l'équipage entrant de Shenzhou-18. Les médias d'État ont rapporté.

La CMSA s'efforce d'améliorer les procédures d'avertissement et d'évitement des collisions spatiales et a réduit le taux de fausses alarmes de 30 %, ont indiqué des responsables de l'agence. Dans le cadre d'une autre mesure visant à améliorer la sécurité, la caméra haute définition installée sur le bras robotique de Tiangong, ainsi que les caméras portables utilisées par les astronautes lors des sorties dans l'espace, seront utilisées pour examiner attentivement l'état de l'extérieur de la station afin de vérifier et d'analyser toute frappe. Mécanisme d'impact de petits débris.

La station spatiale chinoise orbite à environ 280 milles au-dessus de la Terre et à environ 30 milles au-dessus de la Station spatiale internationale. Cela place les deux installations en orbite proche de la Terre, là où se trouvent la plupart des déchets spatiaux dangereux.

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Les débris spatiaux sont constitués de satellites déclassés, de parties de fusées usées et d'un grand nombre de petits fragments résultant de collisions aléatoires impliquant ces objets. Ils voyagent autour de la Terre à une vitesse fulgurante et toute frappe sur l’une ou l’autre station spatiale peut potentiellement causer des dégâts considérables.

Les opérateurs des deux installations orbitales disposent de systèmes pour surveiller les déchets les plus gros, et si l'un d'entre eux est considéré comme étant sur le point d'entrer en collision avec une station, l'installation est déplacée vers une orbite supérieure ou inférieure pour l'éviter.

Lors d'un incident dramatique survenu en 2021, les membres de l'équipage à bord de la Station spatiale internationale ont reçu l'ordre de se réfugier dans leur vaisseau spatial lorsqu'un nuage de débris spatiaux dangereux – créé par un essai antimissile russe qui a détruit un vieux satellite – s'est approché de manière alarmante de la station. . Heureusement, la Station spatiale internationale a pu éviter tout dommage et l'équipage a été autorisé à reprendre ses fonctions normales.

Alors que de plus en plus de déchets spatiaux apparaissent constamment, un certain nombre d'entreprises explorent différentes façons de les éliminer afin de rendre les opérations en orbite proche de la Terre plus sûres, non seulement pour les stations spatiales, mais également pour les satellites opérationnels qui alimentent les services vitaux sur Terre. .

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