Connect with us

science

Les noyaux lourds changent de forme à différentes énergies

Published

on

Les noyaux lourds changent de forme à différentes énergies

Newswise – Un nouveau document de recherche met en lumière la nature des noyaux atomiques.

Tout dans l’univers, des plus grandes galaxies aux atomes individuels, est régi par quatre forces fondamentales qui, ensemble, décrivent comment les particules interagissent les unes avec les autres et façonnent le monde tel que nous le connaissons. Ceux-ci incluent l’électromagnétisme, la gravité, les forces nucléaires fortes et faibles.

Suite à une étude récente du Laboratoire national d’Argonne du Département américain de l’énergie (DOE) et de l’Université de Caroline du Nord à Chapel Hill, les chercheurs font un pas de plus vers la compréhension de la force nucléaire forte, l’une des forces les plus mystérieuses au monde.

Plus de 50% des procédures médicales dans les hôpitaux impliquent aujourd’hui des armes nucléaires isotopes. Et la plupart de ceux isotopes Ils ont été découverts lors de recherches fondamentales comme nous le faisons maintenant. » – Robert Janssens, professeur à l’Université de Caroline du Nord à Chapel Hill

Leur travail s’appuie sur les théories fondamentales des structures atomiques qui ont vu le jour avec la physicienne Maria Joppert-Mayer, lauréate du prix Nobel d’Argonne, au début des années 1960. Aide au développement d’un modèle mathématique d’une structure noyaux. Son modèle expliquait pourquoi un certain nombre de protons et de neutrons dans le noyau d’un atome le rendait si stable – un phénomène qui avait intrigué les scientifiques pendant un certain temps.

L’équipe de recherche a déjà mené des expériences similaires pour étudier la force nucléaire forte en examinant comment la structure d’un noyau peut changer lorsqu’il est produit dans un état excité par une réaction nucléaire. Ces expériences et d’autres menées ailleurs les ont amenés à étudier le nickel-64, qui contient 64 neutrons et protons. Ce noyau est le noyau de nickel stable le plus lourd, avec 28 protons et 36 neutrons. Cet isotope du nickel a des propriétés qui permettent à sa structure de changer lorsqu’il est excité par des états d’énergie plus élevés.

READ  Un impact géant pourrait avoir façonné la lune en quelques heures : étude

Pour leur expérience, l’équipe a utilisé le système d’accélérateur Argonne Tandem Linac, une installation utilisateur du Bureau des sciences du ministère de l’Énergie, pour accélérer un échantillon de Ni-64. noyaux vers la cible de la balle. Les atomes de plomb ont pu exciter le Ni-64 noyaux Par les forces électromagnétiques résultant de la répulsion entre les protons du plomb et les protons du nickel.

Le processus est similaire à mettre un sac de pop-corn au micro-ondes. Au fur et à mesure que les granulés chauffent, ils commencent à apparaître sous différentes formes et tailles. Le pop-corn qui sort du micro-ondes est différent de ce qui y entre et, plus important encore, les grains ont changé de forme en raison de l’énergie qui leur est appliquée.

Après Ni-64 noyaux Ils étaient excités, lorsqu’un instrument appelé GRETINA a détecté des rayons gamma émis noyaux revenu à son état d’origine. Un autre détecteur, appelé CHICO2, a déterminé l’orientation des particules impliquées dans la réaction. Les données obtenues par les détecteurs ont permis à l’équipe de déterminer la forme – ou les formes – que prenait le Ni-64 lorsqu’il était excité.

De l’analyse des données, il a été conclu que le Ni-64 noyaux Excité par les interactions avec le plomb a également changé sa forme. Mais au lieu d’apparaître sous les formes pelucheuses familières, le noyau atomique sphérique du nickel s’est transformé en l’une des deux formes en fonction de la quantité d’énergie qui lui est appliquée : aplati, comme une poignée de porte, ou élargi, comme un ballon de football. Ce constat est inhabituel pour un poids lourd noyaux Comme le Ni-64, qui se compose de nombreux protons et neutrons.

READ  La Chine construit un réseau de radars pour soutenir les prévisions météorologiques spatiales mondiales-China.org.cn

« Un modèle est une image de la réalité et c’est un modèle valide seulement s’il peut expliquer ce qui était connu auparavant, et s’il a un certain pouvoir prédictif », a déclaré Robert Janssens, professeur à l’Université de Caroline du Nord à Chapel Hill et co- auteur du papier. « Nous étudions la nature et le comportement noyaux Améliorer en permanence nos modèles actuels de la force nucléaire forte.

En fin de compte, les chercheurs espèrent que leurs découvertes dans le Ni-64 et les zones environnantes s’y tiendront noyaux Il peut jeter les bases de futures découvertes pratiques dans le domaine des sciences nucléaires, telles que l’énergie nucléaire, l’astrophysique et la médecine. Plus de 50% des procédures médicales dans les hôpitaux impliquent aujourd’hui des armes nucléaires isotopesdit Janssens. Et la plupart de ceux isotopes Ils ont été découverts lors de recherches fondamentales comme nous le faisons maintenant. »

document basé sur la recherche, « Excitation coulombienne en plusieurs étapes 64Ni : forme de coexistence et nature de l’excitation bas spin« , a rapporté en octobre dans la revue Physical Review C. Ce travail faisait partie du projet de thèse de doctorat de David Little, étudiant à l’Université de Caroline du Nord à Chapel Hill. A. Daniel Ayangeakaa et Robert Janssens ont dirigé l’effort de l’UNC, et Michael Carpenter a dirigé l’équipe d’Argonne.

Cette recherche a été parrainée par le Bureau de physique nucléaire du Département de l’énergie et la National Science Foundation.

Laboratoire National d’Argonne Cherche à trouver des solutions aux problèmes nationaux pressants dans le domaine de la science et de la technologie. Premier laboratoire national du pays, Argonne mène des recherches révolutionnaires en sciences fondamentales et appliquées dans presque toutes les disciplines scientifiques. Les chercheurs d’Argonne travaillent en étroite collaboration avec des chercheurs de centaines d’entreprises, d’universités et d’agences fédérales, étatiques et municipales pour les aider à résoudre leurs problèmes spécifiques, faire progresser le leadership scientifique américain et préparer la nation à un avenir meilleur. Avec des employés de plus de 60 pays, Argonne est dirigée par UChicago Argonne, LLC à Bureau des sciences du département américain de l’énergie.

READ  Les meilleurs scientifiques ont déclaré que l'examen d'Uranus par la NASA était une priorité absolue

Bureau des sciences du département américain de l’énergie C’est le plus grand soutien de la recherche fondamentale en sciences physiques aux États-Unis et s’efforce de relever certains des défis les plus urgents de notre époque. Pour plus d’informations, visitez https://energy.gov/science.

Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

science

Ingénieur – Des « mégaclusters » de satellites pourraient mettre en péril la reconstitution du trou d’ozone

Published

on

Ingénieur – Des « mégaclusters » de satellites pourraient mettre en péril la reconstitution du trou d’ozone

Le Protocole de Montréal de 1987 a réglementé avec succès les CFC nocifs pour la couche d’ozone afin de protéger la couche d’ozone, réduisant ainsi le trou d’ozone au-dessus de l’Antarctique, et une reprise est attendue dans les 50 prochaines années.

Cependant, de nouvelles recherches de Université de Californie du Sud Ecole d’Ingénieurs de Viterbi Il a montré que ces oxydes ont été multipliés par huit entre 2016 et 2022 et continueront de s’accumuler à mesure que le nombre de satellites en orbite terrestre basse (LEO) augmentera, mettant ainsi la couche d’ozone en danger dans les décennies à venir.

Les chercheurs ont expliqué que sur 8 100 objets en orbite terrestre basse, 6 000 sont des satellites Starlink lancés au cours des dernières années et que la demande d’une couverture Internet mondiale entraîne une augmentation rapide du lancement d’essaims de petits satellites de communication.

SpaceX est le leader de ce projet, avec l’autorisation de lancer 12 000 satellites Starlink supplémentaires et jusqu’à 42 000 satellites prévus. Amazon et d’autres sociétés dans le monde envisagent également de créer des constellations allant de 3 000 à 13 000 satellites, ajoutent les auteurs de l’étude.

Les satellites Internet ont une durée de vie d’environ cinq ans seulement, les entreprises doivent donc lancer des satellites de remplacement pour maintenir le service Internet, ce qui poursuit un cycle d’obsolescence programmée et de contamination imprévue, ont indiqué les chercheurs.

Les oxydes d’aluminium déclenchent des réactions chimiques qui détruisent l’ozone stratosphérique, qui protège la Terre des rayons ultraviolets. Les oxydes ne réagissent pas chimiquement avec les molécules d’ozone, mais conduisent plutôt à des réactions destructrices entre l’ozone et le chlore, conduisant à l’appauvrissement de la couche d’ozone.

READ  L'Institut Allen fait partie du système d'alerte précoce aux tremblements de terre ShakeAlert® le long de la côte ouest

Étant donné que les oxydes d’aluminium ne sont pas consommés dans ces réactions chimiques, ils peuvent continuer à détruire molécule après molécule d’ozone pendant des décennies à mesure qu’ils dérivent dans la stratosphère, ont indiqué les chercheurs.

« Ce n’est que ces dernières années que les gens ont commencé à penser que cela pourrait devenir un problème », a déclaré Joseph Wang, chercheur en astronautique à l’Université de Californie du Sud et auteur correspondant de l’étude, dans un communiqué. « Nous avons été l’une des premières équipes à considérer les implications de ces faits. »

Puisqu’il est impossible de collecter des données sur des engins spatiaux en feu, des études antérieures ont utilisé des analyses de micrométéorites pour estimer la contamination potentielle. Cependant, les chercheurs ont indiqué que les micrométéorites contiennent très peu d’aluminium, un métal qui représente 15 à 40 % de la masse de la plupart des satellites. Ces estimations ne s’appliquent donc pas bien aux nouveaux satellites.

Au lieu de cela, les chercheurs ont modélisé la composition chimique et les liaisons au sein des matériaux satellites lors de leurs interactions aux niveaux moléculaire et atomique. Les résultats ont permis aux chercheurs de comprendre comment la matière change avec différents apports d’énergie.

L’étude a été financée par NASAIl a été constaté qu’en 2022, la rentrée des satellites a augmenté la quantité d’aluminium dans l’atmosphère de 29,5 % au-dessus des niveaux normaux.

La modélisation a montré qu’un satellite typique de 250 kg avec 30 pour cent de sa masse d’aluminium générerait environ 30 kg de nanoparticules d’oxyde d’aluminium (taille de 1 à 100 nanomètres) lors de la rentrée. La plupart de ces particules sont générées dans la mésosphère, entre 50 et 85 kilomètres (30 à 50 miles) au-dessus de la surface de la Terre.

READ  Un impact géant pourrait avoir façonné la lune en quelques heures : étude

L’équipe a ensuite calculé que, en fonction de la taille des particules, il faudrait jusqu’à 30 ans pour que les oxydes d’aluminium dérivent jusqu’aux hauteurs stratosphériques, où se trouvent 90 % de l’ozone troposphérique.

Les chercheurs estiment qu’au moment où les constellations de satellites actuellement prévues seront achevées, 912 tonnes d’aluminium tomberont sur Terre chaque année. Cela libérerait environ 360 tonnes d’oxydes d’aluminium par an dans l’atmosphère, soit une augmentation de 646 % par rapport aux niveaux naturels.

L’étude a été publiée dans la revue en libre accès AGU Lettres de recherche géophysiqueentièrement lisible ici.

Continue Reading

science

Des chercheurs de l’Université de Californie du Sud ont prouvé que le noyau terrestre perdait de la vitesse.

Published

on

Des chercheurs de l’Université de Californie du Sud ont prouvé que le noyau terrestre perdait de la vitesse.

Le noyau interne a commencé à ralentir vers 2010, se déplaçant plus lentement que la surface de la Terre. Crédit : Université de Californie du Sud

Une nouvelle étude fournit des preuves claires que le noyau interne de la Terre a commencé à ralentir vers 2010.

Université de Californie du Sud Les scientifiques ont découvert que le noyau interne de la Terre ralentit par rapport à la surface de la planète, un phénomène qui a commencé vers 2010 après des décennies de tendance inverse. Ce changement majeur a été révélé par l’analyse de données sismiques détaillées provenant de tremblements de terre et d’essais nucléaires. La décélération est affectée par la dynamique du noyau externe liquide environnant et par l’attraction gravitationnelle du manteau terrestre, ce qui peut légèrement affecter la rotation de la Terre.

Dynamique du noyau interne

Des scientifiques de l’Université de Californie du Sud ont prouvé que le noyau interne de la Terre reculait – ralentissait – par rapport à la surface de la planète, comme le montre une nouvelle étude publiée le 12 juin dans la revue nature.

La communauté scientifique débat depuis longtemps du mouvement du noyau interne, certaines études suggérant qu’il tourne plus vite que la surface de la Terre. Cependant, des recherches récentes de l’Université de Californie du Sud montrent de manière concluante qu’à partir de 2010 environ, le noyau interne a ralenti et se déplace désormais à un rythme plus lent que la surface de la planète.

« Quand j’ai vu pour la première fois les sismogrammes qui faisaient allusion à ce changement, j’ai été mystifié », a déclaré John Vidal, professeur de géosciences au doyen de l’USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences. « Mais lorsque nous avons trouvé vingt autres observations pointant vers le même schéma, la conclusion était inévitable. Le noyau interne avait ralenti pour la première fois depuis plusieurs décennies. D’autres scientifiques ont récemment plaidé en faveur de modèles similaires et différents, mais notre dernière étude fournit la solution la plus convaincante. »

READ  Activité de sursaut magnétique SGR J1830-0645 observée à l'aide d'AstroSat

Déclin et ralentissement relatifs

Le noyau interne est dans un état d’inversion et de rétraction par rapport à la surface de la planète car il se déplace légèrement plus lentement au lieu de plus vite que le manteau terrestre pour la première fois depuis environ 40 ans. Par rapport à sa vitesse des décennies précédentes, le noyau interne ralentit.

Le noyau interne est une boule solide de fer et de nickel entourée d’un noyau externe de fer et de nickel liquides. D’environ la taille de la Lune, le noyau interne se trouve à plus de 3 000 milles sous nos pieds et présente un défi pour les chercheurs : il ne peut être ni visité ni vu. Les scientifiques doivent utiliser les ondes sismiques des tremblements de terre pour créer des visualisations du mouvement du noyau interne.

Une nouvelle approche de l’approche itérative

Vidal et Wei Wang, de l’Académie chinoise des sciences, ont utilisé des formes d’onde et des tremblements de terre répétés, contrairement à d’autres recherches. Les tremblements de terre répétés sont des événements sismiques qui se produisent au même endroit pour produire des sismogrammes identiques.

Dans cette étude, les chercheurs ont compilé et analysé les données sismiques enregistrées autour des îles Sandwich du Sud à partir de 121 tremblements de terre répétés survenus entre 1991 et 2023. Ils ont également utilisé les données de deux essais nucléaires soviétiques entre 1971 et 1974, ainsi que des essais répétés français et américains. Expériences nucléaires issues d’autres études du noyau interne.

Vidal a déclaré que le ralentissement de la vitesse du noyau interne était causé par le balancement du noyau externe de fer liquide qui l’entoure, qui génère le champ magnétique terrestre, en plus des forces gravitationnelles des zones denses du manteau rocheux sus-jacent.

READ  SpaceX et la NASA visent un lancement de Crew-6 à la mi-février

Impact sur la surface de la Terre

Les effets de ce changement dans le mouvement du noyau interne de la surface terrestre ne peuvent que faire l’objet de spéculations. Vidal a déclaré que le retrait du noyau interne pourrait modifier la durée d’une journée de quelques fractions de seconde : « Il est très difficile de remarquer que, de l’ordre d’un millième de seconde, il se perd presque dans le bruit des océans. et l’ambiance. »

Les futures recherches menées par les scientifiques de l’USC espèrent tracer plus en détail le chemin du noyau interne afin de révéler exactement pourquoi il change.

« La danse intérieure du cœur est peut-être plus vibrante que ce que nous connaissons jusqu’à présent », a déclaré Vidal.

Référence : « Inner Core Retraction by Seismic Waveform Reflections » par Wei Wang, Jun E. Fidel, Guanying Pang, Keith D. Cooper et Ruyan Wang, 12 juin 2024, nature.
est ce que je: 10.1038/s41586-024-07536-4

Outre Vidal, les autres auteurs de l’étude comprennent Ruian Wang de l’Université de Californie du Sud Dornsife, Wei Wang de l’Académie chinoise des sciences, Guanying Pang de l’Université Cornell et Keith Cooper de l’Université de l’Utah.

Cette recherche a été soutenue par la National Science Foundation (EAR-2041892) et l’Institut de géologie et de géophysique de l’Académie chinoise des sciences (IGGCAS-201904 et IGGCAS-202204).

Continue Reading

science

Obtenez jusqu’à 90 % de précision dans le bruit

Published

on

Obtenez jusqu’à 90 % de précision dans le bruit

Une téléportation quantique de haute précision a été réalisée par une équipe de recherche utilisant une nouvelle technologie d’intrication hybride qui résiste au bruit ambiant, avec un taux de réussite proche de 90 %. Crédit : SciTechDaily.com

Les scientifiques ont fait progresser la téléportation quantique en atténuant les interférences sonores grâce à une nouvelle méthode impliquant l’intrication hybride, atteignant une précision de près de 90 % dans la téléportation des états quantiques, ce qui pourrait considérablement améliorer la communication quantique sécurisée.

Une équipe de recherche dirigée par l’académicien Guangkan Guo de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC) relevant de l’Académie chinoise des sciences (CAS), en collaboration avec l’équipe de recherche de l’Université de Turku, en Finlande, a réussi à surmonter le bruit ambiant pour atteindre ce. Téléportation quantique de haute précision utilisant l’intrication hybride en plusieurs parties. Leurs découvertes ont été récemment publiées dans la revue Avancement de la science.

Surmonter les défis de la téléportation quantique

La téléportation quantique est un protocole crucial dans les communications quantiques, permettant la téléportation d’états quantiques inconnus grâce à l’utilisation de l’intrication quantique. Cependant, en raison de la nature fragile de l’intrication quantique, la téléportation quantique est très sensible au bruit. Réaliser une téléportation quantique de haute précision dans des environnements bruyants constitue un défi urgent.

Étapes de la téléportation quantique bruyante

Étapes de téléportation quantique bruyante. Crédit : Chow-de Liu et al.

Avancées dans la gestion du bruit quantique

Auparavant, pour résoudre le problème de la décohérence des systèmes quantiques ouverts dans un environnement bruyant, l’équipe de recherche a mis au point une méthode complète de régularisation. Photon Polarisation et fréquence, tirant parti de la conception avancée du chemin optique et des dispositifs de modulation spatiale de la lumière programmables. Cette approche leur a permis de créer un simulateur quantique de décohérence de phase entièrement contrôlable et de réaliser une téléportation quantique au-delà du bruit, en utilisant des effets de mémoire non locaux.

READ  Les meilleurs scientifiques ont déclaré que l'examen d'Uranus par la NASA était une priorité absolue

Nouvelles technologies en téléportation quantique

Cependant, les effets de mémoire non locale nécessitent des ressources quantiques strictes telles que l’intrication environnementale, ce qui ne peut être réalisé en général. Sur la base de ces résultats, le présent travail présente une technique de transmission quantique plus polyvalente qui atténue efficacement le bruit ambiant.

En utilisant un simulateur quantique de décohérence de phase entièrement contrôlable, les chercheurs ont introduit des modifications de phase spécifiques dans l’environnement pour établir un état initial intriqué de photons à double polarisation et fréquence. Ces photons ont ensuite été distribués à deux stations utilisateur distinctes, chacune subissant une évolution de décohérence.

Conclusion et implications

En fin de compte, grâce à la communication classique, les chercheurs ont effectué des opérations unitaires appropriées sur les qubits récupérés pour récupérer l’état quantique transmis, atteignant une précision calculée de près de 90 %. Les états de polarisation ne violent jamais l’inégalité de Bell, ce qui suggère une téléportation quantique basée sur une non-localité quantique cachée.

Cette méthode offre une nouvelle façon de surmonter le bruit ambiant, différente des techniques traditionnelles telles que la séparation dynamique et les sous-espaces sans cohérence, et fait progresser la compréhension de la non-localité quantique.

Référence : « Surmonter le bruit dans la téléportation quantique à l’aide de l’enchevêtrement hybride multipart » par Zhao De Liu, Olli Siltanen, Tom Kossila, Rui Heng Miao, Chen Shi Ning, Chuanfeng Li, Guang Kan Ju et Jyrki Bello, 1er mai 2024, Avancement de la science.
est ce que je: 10.1126/sciadv.adj3435

Continue Reading

Trending

Copyright © 2023