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Double découverte magique

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Double découverte magique

Le noyau déformé du zirconium-80 est plus léger que la somme des masses de 40 protons et 40 neutrons. La masse perdue est convertie en énergie de liaison par E = mc2. L’énergie de liaison est responsable de la cohésion des noyaux. Crédit : Installation de rayons isotopiques rares

Une équipe de chercheurs, comprenant des scientifiques du National Superconducting Cyclotron Laboratory (NSCL) et de la Rare Isotope Bundles (FRIB) Facility de la Michigan State University (MSU), a résolu le problème de la masse manquante de zirconium 80.


Pour être juste, ils ont aussi cassé l’affaire. Les expérimentateurs ont montré que le zirconium-80 un atome de zirconium contient 40 protons et 40 neutrons dans son noyau, ou noyau— Plus léger que prévu, utilisant la capacité inégalée de NSCL à former et à analyser des isotopes rares. Ensuite, les théoriciens du FRIB ont pu expliquer cette pièce manquante en utilisant Advanced modèles nucléaires et de nouvelles méthodes statistiques.

« L’interaction entre les théoriciens nucléaires et expérimentaux est comme une danse coordonnée », a déclaré Alec Hamker, assistant de recherche étudiant diplômé au FRIB et premier auteur de l’étude publiée par l’équipe le 25 novembre dans la revue. Physique de la Nature. « Ils se relaient et se suivent. »

« Parfois, la théorie fait des prédictions dès le début, d’autres fois, les expériences trouvent des choses auxquelles on ne s’attendait pas », a déclaré Ryan Ringel, scientifique en chef du FRIB, qui faisait partie du groupe qui a fabriqué le zirconium-80. Masse La mesure. Ringel est également professeur agrégé adjoint de physique au département de physique et d’astronomie de la FRIB et de la MSU au Collège des sciences naturelles.

« Ils se poussent et cela conduit à une meilleure compréhension du noyau, qui est essentiellement tout ce avec quoi nous interagissons », a-t-il déclaré.

Cette histoire est donc plus grande qu’un simple noyau. D’une certaine manière, il s’agit d’un aperçu de FRIB, une installation d’utilisateurs de sciences nucléaires soutenue par l’Office of Science du ministère de l’Énergie des États-Unis.

Lorsque les opérations des utilisateurs commenceront l’année prochaine, les scientifiques nucléaires du monde entier auront la possibilité de travailler avec la technologie FRIB pour créer des isotopes rares qu’il serait impossible d’étudier ailleurs. Ils auront également l’opportunité de travailler avec des experts du FRIB pour comprendre les résultats et les implications de ces études. Ces connaissances ont une gamme d’applications, allant d’aider les scientifiques à mieux comprendre l’univers à l’amélioration des traitements contre le cancer.

« Au fur et à mesure que nous avançons dans l’ère FRIB, nous pouvons prendre des mesures comme nous l’avons fait ici et bien plus encore », a déclaré Ringel. « Nous pouvons aller plus loin. Il y a suffisamment de capacité ici pour nous permettre d’apprendre pendant des décennies. »

Cependant, le zirconium-80 est un noyau vraiment intéressant à part entière.

Pour commencer, c’est un noyau dur, mais la fabrication de noyaux rares est une spécialité de la NSCL. L’installation a produit suffisamment de zirconium-80 pour permettre à Ringel, Hammaker et leurs collègues de déterminer sa masse avec une précision sans précédent. Pour ce faire, ils ont utilisé ce que l’on appelle un spectromètre de masse à piège de Penning à l’installation LEBIT (Low Energy Beam and Ion Trap) de la NSCL.

« Les gens ont déjà mesuré cette masse, mais ils ne l’ont pas mesurée avec précision », a déclaré Hamaker. « Et cela a révélé une physique intéressante. »

« Lorsque nous effectuons des mesures de masse à ce niveau exact, nous mesurons en fait la masse manquante », a déclaré Ringel. « La masse du noyau n’est pas seulement la somme de la masse des protons et des neutrons qu’il contient. Il y a une masse manquante qui apparaît comme l’énergie qui maintient le noyau ensemble. »

C’est là que l’une des équations scientifiques les plus célèbres permet d’expliquer les choses. en E = mc2, la lettre E représente l’énergie et m la masse (c est le symbole de la vitesse de la lumière). Cela signifie que la masse et l’énergie sont équivalentes, bien que cela ne puisse être observé que dans des conditions extrêmes, comme celles du cœur d’un atome.

Lorsqu’un noyau a plus d’énergie de liaison, c’est-à-dire qu’il a plus de force dans sa friction avec les protons et les neutrons, il aura plus masse manquante. Cela permet d’expliquer l’état du zirconium-80. Leurs noyaux sont étroitement connectés, et cette nouvelle mesure a révélé que l’association était plus forte que prévu.

Cela signifie que les théoriciens du FRIB ont dû trouver une explication et peuvent se tourner vers les prédictions d’il y a des décennies pour aider à fournir une réponse. Par exemple, les théoriciens soupçonnaient qu’un noyau de zirconium-80 pouvait être magique.

De temps en temps, un certain noyau casse sa prédiction de masse en ayant un nombre spécial de protons ou de neutrons. Les physiciens se réfèrent à ces nombres magiques. La théorie supposait que le zirconium-80 contient un nombre spécial de protons et de neutrons, ce qui le rend doublement magique.

Des expériences antérieures ont montré que le zirconium 80 ressemble plus à un ballon de rugby ou de football américain qu’à sa forme sphérique. Les théoriciens ont prédit que la forme pourrait conduire à ces doubles magies. Avec la mesure la plus précise de la masse du zirconium-80 à ce jour, les scientifiques peuvent étayer ces idées avec des données solides.

« Les théoriciens ont spéculé que le zirconium-80 était un noyau déformé à double enchantement il y a plus de 30 ans », a déclaré Hammer. « Il a fallu un certain temps aux expérimentateurs pour apprendre la danse et fournir les preuves aux théoriciens. Maintenant que les preuves sont en place, les théoriciens peuvent passer aux prochaines étapes de la danse. »

La danse continue donc, et pour étendre la métaphore, NSCL, FRIB et MSU offrent l’une des meilleures salles de bal pour que vous puissiez jouer. Il dispose d’une installation unique en son genre, d’un personnel expert et du programme d’études supérieures en physique nucléaire le mieux classé du pays.

« Je suis capable de travailler sur place dans une installation d’utilisateurs nationale sur des sujets à la pointe de la science nucléaire », a déclaré Hamaker. « Cette expérience m’a permis de développer des relations et d’apprendre de nombreux membres du personnel et des chercheurs du laboratoire. Le projet a été couronné de succès grâce à leur dévouement envers la science, les installations et l’équipement de pointe du laboratoire.


Découvrez ce qui fait fonctionner le noyau


Plus d’information:
Alec Hammer, mesure précise de la masse d’un noyau léger auto-couplant 80Zr, Physique de la nature (2021). DOI : 10.1038 / s41567-021-01395-w. www.nature.com/articles/s41567-021-01395-w

Introduction de
Université de Michigan

la citation: Double Magical Discovery (2021, 25 novembre) Extrait le 25 novembre 2021 de https://phys.org/news/2021-11-doubly-magic-discovery.html

Ce document est soumis au droit d’auteur. Nonobstant toute utilisation équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans autorisation écrite. Le contenu est fourni à titre informatif seulement.

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Regardez la lune recouvrir l’étoile géante bleue Spica le 13 juillet

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Regardez la lune recouvrir l’étoile géante bleue Spica le 13 juillet

L’un des événements les plus intéressants de l’astronomie optique, et certainement le plus rapide, se produit lorsque la Lune éclipse une étoile. Le bord de la lune se rapproche, semble appuyer dessus pendant plusieurs secondes, puis l’étoile disparaît soudainement ! Il réapparaît à la même vitesse sur la face cachée de la Lune jusqu’à une heure ou plus plus tard.

Le samedi 13 juillet, toute personne disposant d’un télescope et d’un ciel dégagé devrait se concentrer sur la lune de ce soir-là, juste après son premier quartier (éclairée à 52 %). À ce moment-là, la Lune passera devant l’étoile de première magnitude Cygnus Spongiosa vue d’Amérique du Nord.

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enfin! Les astronautes peuvent désormais boire leur propre urine lors d’une sortie dans l’espace, grâce à un nouvel appareil intelligent

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enfin!  Les astronautes peuvent désormais boire leur propre urine lors d’une sortie dans l’espace, grâce à un nouvel appareil intelligent

Sortir de la Station spatiale internationale (ISS) est déjà un véritable défi sans avoir à se soucier des appels de la nature à mi-chemin d’une sortie dans l’espace. Aujourd’hui, les scientifiques affirment avoir mis au point une nouvelle façon de capturer l’urine des astronautes et de la recycler en eau potable en quelques secondes. minutes.

Pendant des années, lors de sorties dans l’espace autour de la Station spatiale internationale, les astronautes se soulageaient en utilisant des couches jetables à l’intérieur de leurs combinaisons spatiales, connues sous le nom de Des vêtements avec une absorption maximale (MAG). Ces vêtements, conçus pour la première fois en Début des années 1980Il collecte et stocke l’urine, permettant ainsi aux astronautes de « partir » en mouvement. Mais comme les sorties dans l’espace peuvent parfois prendre jusqu’à huit heures, les appareils MAG peuvent mettre les astronautes physiquement mal à l’aise. Risque d’irritation et d’infection cutanée.

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Une nouvelle proposition changerait cela

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Une nouvelle proposition changerait cela

Droit d’auteur : Unsplash/CC0 Domaine public

Les planétologues proposent une nouvelle définition d’une planète pour remplacer celle que de nombreux chercheurs considèrent comme héliocentrique et dépassée. La définition actuelle — élaborée en 2006 par l’Union astronomique internationale (IAU), l’organisation qui donne des noms officiels aux objets dans l’espace — précise que pour qu’un corps céleste soit classé comme planète, il doit orbiter autour du soleil dans notre système solaire. .

Mais les scientifiques savent que les corps célestes en orbite autour d’étoiles en dehors de notre système solaire sont assez courants, et un article de journal paraîtra prochainement. Journal des sciences planétaires Cette proposition appelle à une nouvelle définition de la planète qui ne la limite pas aux frontières de notre système solaire. La proposition introduit également des critères quantitatifs pour clarifier davantage la définition d’une planète. Le document de recherche est actuellement en cours de publication. disponible Sur le arksif Serveur de préimpression.

Jean-Luc Margot, auteur principal de l’article et professeur de sciences de la Terre, des planètes et de l’espace, de physique et d’astronomie à l’Université de Californie à Los Angeles, présentera la nouvelle définition proposée lors de l’Assemblée générale de l’AIU en août 2024.

Selon la définition actuelle, une planète est un corps céleste qui orbite autour du Soleil et qui a une masse suffisamment grande pour le forcer à prendre une forme sphérique, éliminant ainsi les autres corps proches de son orbite autour du Soleil.

« La définition actuelle mentionne spécifiquement les planètes en orbite autour de notre soleil. Nous savons maintenant qu’il existe des milliers de planètes, mais la définition de l’AIU ne s’applique qu’aux planètes de notre système solaire », a déclaré Margot. « Nous proposons une nouvelle définition qui peut être appliquée aux corps célestes en orbite autour de n’importe quelle étoile, reste stellaire ou naine brune. »

Les auteurs affirment que même si l’exigence selon laquelle une planète doit orbiter autour du Soleil est très spécifique, les autres critères de la définition de l’AIU sont trop vagues. Par exemple, la définition dit que la planète « a diminué son orbite » sans préciser ce que cela signifie. La nouvelle définition proposée contient des critères mesurables qui peuvent être appliqués pour identifier les planètes à l’intérieur et à l’extérieur de notre système solaire.

Dans la nouvelle définition, une planète est un corps céleste :

  • Il orbite autour d’une ou plusieurs étoiles, naines brunes ou restes stellaires.
  • Supérieur à 1023 kg et
  • Masse minimale de 13 masses de Jupiter (2,5 x 10)28 kg).

Margot et ses collègues Brett Gladman de l’Université de la Colombie-Britannique et Tony Yang, étudiant au lycée Chaparral de Temecula, en Californie, ont exécuté un algorithme mathématique sur les propriétés des objets de notre système solaire pour voir quels objets se regroupent. L’analyse a révélé des ensembles de caractéristiques distinctes partagées par les planètes de notre système solaire qui peuvent être utilisées comme point de départ pour créer une classification des planètes en général.

Par exemple, si un objet a suffisamment de gravité pour se frayer un chemin en collectant ou en éjectant des objets plus petits à proximité, on dit qu’il est dynamiquement dominant.

« Toutes les planètes de notre système solaire sont dynamiquement dominantes, mais d’autres objets, y compris les planètes naines comme Pluton, qui n’est pas une vraie planète, et les astéroïdes, ne le sont pas. Cette propriété pourrait donc être incluse dans la définition d’une planète », a déclaré Margot. dit.

La condition de dominance dynamique fournit une limite inférieure à la masse. Mais les planètes potentielles pourraient également être trop grandes pour correspondre à la nouvelle définition. Par exemple, certaines planètes gazeuses sont si massives qu’une fusion thermonucléaire du deutérium se produit, et l’objet devient une sous-étoile appelée naine brune et n’est donc pas une planète. Cette limite a été déterminée comme étant la masse de 13 Jupiters ou plus.

D’un autre côté, l’exigence actuelle selon laquelle les planètes doivent être sphériques pose un problème plus important. Les planètes lointaines peuvent rarement être observées avec suffisamment de détails pour déterminer leur forme avec certitude. Les auteurs affirment que l’exigence de forme est si difficile à mettre en œuvre qu’elle est pratiquement inutile à des fins d’identification, même si les planètes sont généralement rondes.

« Le fait d’avoir des définitions liées à la quantité la plus mesurable – la masse – élimine le débat sur la question de savoir si un objet particulier répond au critère », explique Gladman. « C’est une faiblesse de la définition actuelle. »

La bonne nouvelle est que dans le système solaire, il existe des corps célestes de plus de 1021 Il semble que le poids corporel de 10 kg soit rond. Tous les objets répondent donc à la masse minimale proposée de 10 kg23 Le kilogramme devrait être sphérique.

Même si tout changement formel dans la définition d’une planète par l’AIU se produira probablement d’ici quelques années, Margot et ses collègues espèrent que leurs travaux serviront de point de départ à une conversation qui mènera à une définition améliorée.

Plus d’information:
Jean-Luc Margot et al., Critères quantitatifs d’identification des planètes, Journal des sciences planétaires (2024). DOI : 10.3847/PSJ/ad55f3. sur arksif: arxiv.org/abs/2407.07590

Fourni par l’Université de Californie, Los Angeles


la citationLa définition scientifique d’une planète dit qu’elle devrait orbiter autour de notre soleil : une nouvelle proposition changerait cela (11 juillet 2024) Extrait le 11 juillet 2024 de https://phys.org/news/2024-07-scientific-definition-planet- orbite-soleil.html

Ce document est soumis au droit d’auteur. Nonobstant toute utilisation équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie de celui-ci ne peut être reproduite sans autorisation écrite. Le contenu est fourni à titre informatif uniquement.

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