La masse au repos des neutrinos fantômes est l’une des quantités les plus recherchées en physique des particules et les scientifiques sont sur le point de la localiser, grâce à une nouvelle expérience menée par des chercheurs de l’Institut Max Planck de physique nucléaire en Allemagne.

Si la masse des neutrinos est connue, cela pourrait ouvrir la porte à une physique au-delà du modèle standard de la physique des particules, qui décrit toutes les forces et particules élémentaires connues de l’univers.

Dire que les neutrinos sont étranges est un euphémisme. Autrefois suggéré qu'il n'y avait pas de masse du tout, il est désormais clair que cette particule à peine existante est en réalité composée de trois types en un, avec des identités oscillant dans un étrange flou quantique alors qu'elle se précipite dans l'espace. Cette faible identité signifie la masse, qui Il se présente sous différentes formesétalé sur l'apparence changeante du neutrino.

Parce qu’ils sont si légers et étranges, les neutrinos ne respectent peut-être pas les mêmes règles que les autres particules. L’ajout précis d’un échantillon de leurs masses incroyablement petites pourrait aider à confirmer et à exclure de nouveaux modèles en physique des particules.

Cependant, les physiciens ne peuvent pas peser des groupes de neutrinos stationnaires comme des raisins sur une balance. Au lieu de, Ils peuvent juste Confirmer l'existence Ces particules subatomiques en examinant leurs interactions avec d'autres particules, ou En mesurant les produits Leur décadence. C'est peut-être juste la particule Présent pour le plus bref instant Mais à ce moment-là, il laisse sa marque, ou une trace, à partir de laquelle les physiciens peuvent déduire la masse.

Cependant, sans charge et pratiquement sans force gravitationnelle, les neutrinos n’exercent que les forces les plus faibles sur les autres particules. En fait, des milliards de neutrinos traversent votre corps en ce moment, la plupart provenant du Soleil, mais… Ils interagissent rarement Avec nous.

Cependant, ce n’est pas parce qu’ils ont peu d’effet sur les autres particules subatomiques que les neutrinos ne constituent pas une partie essentielle de la matière. qu'ils Les molécules les plus abondantes Qui ont une masse dans l'univers, et savoir ce qui donne à ces différences entre les neutrinos des masses si petites, non nulles, peut aider les physiciens à résoudre ou à comprendre certaines des divergences du modèle standard que présentent les neutrinos dans la façon dont ils oscillent.

Les physiciens améliorent régulièrement leurs meilleures estimations des limites supérieures des masses individuelles et collectives des neutrinos en utilisant différentes méthodes. La mesure la plus précise à ce jour d'une « saveur » appelée neutrino électronique a révélé qu'elle ne pouvait pas dépasser 0,8 MeV. Traduisant cela en masse en termes de 1 kilogramme (ou 2,2 livres), cela équivaut au poids de quatre raisins secs par rapport au soleil.

L'estimation la plus récente a été déterminée en février 2022 par l'expérience Karlsruhe Tritium Neutrino (Catherine) en Allemagne, a été déduite de la pulvérisation d'électrons et de neutrinos émise comme une forme super-lourde de désintégration de l'hydrogène.

Une autre façon d'obtenir la masse d'un neutrino, aussi légère soit-elle, consiste à étudier ce qui se passe lorsque le noyau atomique de l'isotope artificiel holmium-163 absorbe un électron de sa coque interne. En conséquence, un proton se transforme en neutron, du dysprosium-163 est produit et un neutrino est libéré.

Les physiciens peuvent alors mesurer l'énergie totale libérée lors de cette désintégration à l'aide d'un type de calorimètre et en déduire la masse du neutrino « manquant » qui a volé dans l'éther en se basant sur la masse totale de l'atome et la célèbre équation d'Einstein, E = mc2.²Où masse et énergie sont égales.

Ceci est calculé comme ce qu'on appelle valeur x: Une différence d'énergie qui peut se traduire par la masse « perdue » de la somme des particules atomiques après une réaction de désintégration. Cette différence de masse est interprétée comme un neutrino.

Cependant, les atomes d'or dans lesquels l'holmium-163 est présent peuvent affecter cette réaction de désintégration, Il explique Christoph Schweiger, physicien à l'Institut Max Planck de physique nucléaire et auteur principal de la nouvelle étude.

« Il est donc important de mesurer la valeur Q le plus précisément possible à l'aide d'une méthode alternative et de la comparer à la valeur déterminée par calorimétrie afin de détecter d'éventuelles sources d'erreur systématiques. » Il dit.

Pour ce faire, Schweiger et ses collègues ont mis en place une expérience combinant cinq soi-disant Pièges à écrireempilés les uns sur les autres à l'intérieur d'un aimant supraconducteur placé sous vide et immergé dans de l'hélium liquide à environ 4 degrés Kelvin (-269,1 degrés Celsius ou -452,5 degrés Fahrenheit).

Tous ces efforts contribuent à protéger l’équipement afin qu’il soit suffisamment sensible pour capturer les particules dans les pièges de Penning et mesurer d’infimes différences d’énergie entre les ions chargés d’holmium-163 et de dysprosium-163.

« Avec un Airbus A-380 doté d'une charge utile maximale, vous pouvez utiliser cette sensibilité pour déterminer si une seule goutte d'eau s'est posée dessus », a déclaré Schweiger. Il dit.

En fait, les chercheurs ont mesuré les ions holmium-163 entrants et les ions dysprosium-163 résultants pour arriver à une valeur Q de 2863,2 ± 0,6 eVC.^-2qui est 50 fois plus précise que la tension précédente, qui atteignait une valeur de 2833 ± 34 V C.^-2.

L’utilisation d’une valeur Q plus précise et mesurée de manière indépendante en conjonction avec d’autres résultats expérimentaux « est essentielle pour évaluer les incertitudes systématiques dans la détermination de la masse des neutrinos », expliquent Schweiger et ses collègues. Écrire dans leur article publié.

Bien qu'il ne s'agisse que d'une pièce du puzzle, une résolution améliorée dans des mesures telles que Q peut être combinée à un large éventail de méthodes pour comprendre pourquoi les fantômes étranges et chatoyants du monde des particules se comportent comme des esprits frappeurs.

L'étude a été publiée dans Physique naturelle.

Une nouvelle mission de la NASA teste une nouvelle façon de naviguer dans notre système solaire en levant sa voile dans l'espace pour capter non pas le vent, mais la force motrice de la lumière du soleil.

Le système avancé de voile solaire composite de la NASA est dirigé par le centre de recherche Ames de l'agence dans la Silicon Valley en Californie. Un CubeSat de la taille d'un four à micro-ondes devrait être lancé À bord d'une fusée Rocket Lab Electron depuis le Launch Complex 1 de la société sur la péninsule de Mahia en Nouvelle-Zélande. La fenêtre de lancement s'ouvre à 15h PDT Mardi 23 avril (22h UTC). Le déploiement et l’exploitation réussis de bras à voile solaire composites légers démontreront leur capacité et ouvriront la porte à des missions à grande échelle sur la Lune, sur Mars et au-delà.

Une fois en orbite, à environ 600 milles au-dessus de la Terre, le CubeSat déploiera un système de voile solaire composite léger, alimenté par l'énergie solaire, mesurant plus de 800 pieds carrés. Tout comme un voilier utilise le vent pour traverser l'océan, la technologie des voiles solaires utilisera la pression de la lumière du soleil pour voyager dans l'espace et effectuer une série de manœuvres pour démontrer l'élévation et l'abaissement de l'orbite. Tout au long de l'exposition, le vaisseau spatial peut être visible à l'œil nu dans le ciel nocturne.

Les médias intéressés à planifier une interview avec l'un des ingénieurs de la NASA Ames impliqués dans le développement de CubeSat doivent envoyer un e-mail au bureau des communications de la NASA Ames à [email protected].

Une bobine de ressources informatives comprend des clips animés du système de voile solaire ici.

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Pour plus d’informations sur le centre de recherche Ames de la NASA, visitez :

https://www.nasa.gov/ames

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Rachel Hoover

Centre de recherche Ames, Silicon Valley, Californie.
650-604-4789

[email protected]

Les astronomes ont détecté les émissions d'une naine brune à l'aide du télescope spatial James Webb, suggérant qu'elle pourrait produire des aurores semblables à celles observées près des pôles terrestres, et qu'elle pourrait également avoir une lune active sur son orbite.

Les naines brunes sont plus grandes que les planètes mais ont moins de masse que les étoiles et apparaissent fréquemment dans tout l'univers. Parmi les milliers d’objets connus, l’année dernière, une étude menée par le chercheur Jackie Faherty du Musée américain d’histoire naturelle a étudié des dizaines de ces corps célestes à l’aide du puissant œil du télescope Webb.

Située à environ 47 années-lumière de la Terre, l'une de ces naines brunes, CWISEP J193518.59-154620.3 (également connue sous le nom de W1935), a une température de surface d'environ 400 degrés Fahrenheit et une masse potentielle comprise entre six et 35 fois celle de la Terre. Jupiter.

Au cours de leur étude, Faherty et son équipe ont découvert que W1935 était différente des autres naines brunes qu'ils avaient observées ; Plus précisément, ils semblent émettre du méthane. Ceci est inhabituel car le méthane est souvent associé à des planètes plus grandes telles que les géantes gazeuses.

« Au début, nous étions confus quant à ce que nous voyions, mais cela s'est finalement transformé en une pure excitation de découverte », a déclaré Faherty.

La détection initiale de méthane émanant de W1935 a été rapportée en janvier, ce qui a laissé les astronomes perplexes étant donné que l'objet est relativement froid et ne dispose d'aucune étoile hôte pour fournir à sa haute atmosphère l'énergie qui entraînerait normalement de telles émissions de méthane.

Faherty et son équipe se sont appuyés sur une modélisation informatique dans leurs observations de W1935, qui ont révélé qu'il semble également y avoir une inversion de température, ce qui est assez courant pour les planètes en orbite autour des étoiles. Cependant, sans aucune source de chaleur extérieure, il semblait étrange que le W1935 possède cette propriété en raison de son isolation.

Ben Burningham, chercheur de l'Université du Hertfordshire et co-auteur d'un nouvel article décrivant les découvertes de l'équipe, affirme que l'équipe a été « agréablement choquée » par la découverte et s'est mise au travail pour tenter de déterminer la source de la chaleur supplémentaire lors de W1935. haute atmosphère.

En examinant notre système solaire, ils ont d'abord fait des comparaisons avec Jupiter et Saturne, qui ressemblent tous deux à W1935 en ce sens qu'ils émettent du méthane et présentent également des inversions de température, que les astronomes associent à la présence d'aurores sur ces planètes.

En d’autres termes, toutes les preuves semblent également indiquer l’existence d’aurores boréales en 1935. Ce phénomène lumineux est provoqué par l'interaction entre les particules de haute énergie émises par le Soleil et les champs magnétiques entourant Jupiter, Saturne et la Terre.

Cependant, sans une étoile proche pour contribuer aux émissions de particules qui contribuent aux aurores que nous observons dans notre système solaire, les scientifiques se demandaient ce qui pourrait se cacher derrière une naine brune comme W1935.

Un autre facteur qui contribue à la génération d’aurores dans notre système solaire est la présence de lunes volcaniquement actives entourant de plus grandes planètes telles que Jupiter et Saturne. Ces lunes expulsent dans l’espace des matériaux qui interagissent également avec leurs champs magnétiques. Il semble donc possible que W1935 possède également une lune volcanique qui n’a pas encore été directement observée.

« Chaque fois qu'un astronome pointe le télescope spatial James Webb vers un objet, il a l'opportunité de faire une nouvelle découverte surprenante », a récemment déclaré Faherty. Il a dit D'après les résultats obtenus par son équipe.

Faherty et ses collègues Nouveau papier« Émission de méthane d’une naine brune froide » paru le 17 avril 2024 dans la revue nature.

Micah Hanks est rédacteur en chef et co-fondateur de The Debrief. Il peut être contacté par email à [email protected]. Suivez son travail dans micahhanks.com Et le dixième : @mikahanks.