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Pour la première fois, des physiciens ont détecté des signes de neutrinos au Grand collisionneur de hadrons

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Pour la première fois, des physiciens ont détecté des signes de neutrinos au Grand collisionneur de hadrons

Teach First au CERN Facility Preview pour la prochaine campagne de recherche de 3 ans.

L’équipe internationale d’expérimentation de recherche avancée, dirigée par des physiciens de l’Université de Californie à Irvine, a réalisé la toute première détection d’un neutrino candidat produit par le Large Hadron Collider à CERN Installation près de Genève, Suisse.

Dans un article de recherche publié dans la revue le 24 novembre 2021 examen physique dEn 2018, les chercheurs décrivent comment ils ont observé six interactions de neutrinos lors d’un essai expérimental d’un détecteur d’émulsion sous pression installé au LHC en 2018.

« Avant ce projet, il n’y avait aucun signe de neutrinos dans le collisionneur de particules », a déclaré le co-auteur Jonathan Feng, professeur émérite de physique et d’astronomie à l’UCI et co-responsable de la collaboration FASER. « 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. »

Il a déclaré que la découverte faite pendant le pilote avait donné à son équipe deux informations importantes.

Détecteur de particules FASER

Le détecteur de particules FASER approuvé par le CERN qui sera installé sur le Grand collisionneur de hadrons en 2019 a récemment été amélioré avec un détecteur de neutrinos. L’équipe FASER dirigée par l’UCI a utilisé un détecteur plus petit du même type en 2018 pour faire les premières observations des particules insaisissables générées au collisionneur. Les chercheurs ont déclaré que le nouvel instrument sera capable de détecter des milliers d’interactions de neutrinos au cours des trois prochaines années. Source de l’image : CERN

« 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 », a déclaré Feng. « 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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L’instrument expérimental était composé de plaques de plomb et de tungstène alternant avec des couches d’émulsion. Lors des collisions de particules dans le LHC, certains neutrinos se sont écrasés dans les noyaux métalliques denses, créant des particules qui traversent les couches de l’émulsion et créent des marques visibles après traitement. Ces inscriptions fournissent des indices sur les énergies et les saveurs de la particule – tau, muon ou électron – et s’il s’agit de neutrinos ou d’antineutrinos.

Selon Feng, l’émulsion fonctionne de la même manière que la photographie à l’ère de l’appareil photo numérique. Lorsqu’un film 35 mm est exposé à la lumière, les photons laissent des traînées qui apparaissent sous forme de motifs au fur et à mesure du développement du film. Les chercheurs de FASER ont également pu observer les interactions des neutrinos après le retrait et le développement des couches d’émulsion du détecteur.

« Après avoir vérifié l’efficacité de l’approche du détecteur d’émulsion dans l’observation des interactions des neutrinos générés par le collisionneur de particules, l’équipe FASER met maintenant en place une nouvelle série d’expériences avec un instrument complet beaucoup plus grand et nettement plus sensible », a déclaré Feng. .

Carte d'expérience FASER

L’expérience FASER est située à 480 mètres du point d’interaction Atlas au Grand collisionneur de hadrons. Selon Jonathan Feng, professeur émérite de physique et d’astronomie à l’UCI et co-responsable de la collaboration FASER, il s’agit d’un bon site pour détecter les neutrinos provenant de collisions de particules dans l’installation. Source de l’image : CERN

Depuis 2019, lui et ses collègues se préparent à mener une expérience utilisant les instruments FASER pour examiner la matière noire du LHC. Ils espèrent découvrir des photons noirs, ce qui donnera aux chercheurs un premier aperçu de la façon dont la matière noire interagit avec les atomes naturels et d’autres matières dans l’univers par le biais de forces autres que la gravité.

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Forte du succès de leurs travaux sur les neutrinos au cours des dernières années, l’équipe FASER – composée de 76 physiciens de 21 institutions dans 9 pays – a combiné un nouveau détecteur d’émulsion avec l’instrument FASER. Alors que le détecteur expérimental pèse environ 64 livres, l’instrument FASERnu pèsera plus de 2 400 livres et sera plus réactif et capable de distinguer les types de neutrinos.

a déclaré le co-auteur David Kasper, co-responsable du projet FASER et professeur agrégé de physique et d’astronomie à l’UCI. « Nous découvrirons les neutrinos les plus énergétiques qui ont été produits à partir d’une source artificielle. »

Ce qui rend FASERnu unique, a-t-il déclaré, c’est que si d’autres expériences ont pu distinguer un ou deux types de neutrinos, elles seront capables d’observer les trois saveurs ainsi que leurs homologues antineutrinos. Casper a déclaré qu’il n’y avait eu qu’une dizaine d’observations de neutrinos tau dans toute l’histoire de l’humanité, mais il s’attend à ce que son équipe soit en mesure de doubler ou tripler ce nombre au cours des trois prochaines années.

« Il s’agit d’un lien incroyablement fascinant avec la tradition du département de physique ici à l’UCI », a déclaré Feng, qui perpétue l’héritage de Frederick Raines, membre fondateur du corps professoral de l’UCI qui a remporté le prix Nobel de physique pour avoir été le premier à découvrir neutrinos. « 

« Nous avons produit une expérience de classe mondiale dans le premier laboratoire de physique des particules au monde en un temps record et avec des ressources très peu conventionnelles », a déclaré Casper. « Nous avons une énorme dette de gratitude envers la Fondation Heising-Simons et la Fondation Simons, ainsi que la Société japonaise pour la promotion de la science et le CERN, qui nous ont généreusement soutenus. »

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Référence : « Les premiers candidats à l’interaction des neutrinos dans le LHC » par Henso Abreu et al. (Collaboration FASER), 24 novembre 2021, disponible ici. examen physique d.
DOI : 10.1103/PhysRevD.104.L091101

Savannah Shivley et Jason Arakawa, Ph.D. de l’UCLA. Des étudiants en physique et en astronomie ont également contribué à la recherche.

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La sonde européenne « Joyce » s’approche de la Terre et de la Lune en route vers Jupiter – Euractiv

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La sonde européenne « Joyce » s’approche de la Terre et de la Lune en route vers Jupiter – Euractiv

Un vaisseau spatial lancé l’année dernière devrait revenir en orbite autour de la Terre et de la Lune le mois prochain dans le cadre d’une première manœuvre à haut risque au monde alors qu’il traverse le système solaire jusqu’à Jupiter.

La sonde Juice de l’Agence spatiale européenne a été lancée en avril 2023 pour découvrir si les lunes glacées de Jupiter, Ganymède, Callisto et Europe, sont capables d’héberger une vie extraterrestre dans leurs vastes océans cachés.

Le vaisseau spatial sans pilote, qui pèse six tonnes, se trouve actuellement à 10 millions de kilomètres de la Terre.

Mais il reviendra sur la Lune puis sur la Terre les 19 et 20 août, où il utilisera leur poussée gravitationnelle pour fournir du carburant lors de son voyage sinueux de huit ans vers Jupiter.

Le personnel du Centre d’opérations spatiales de l’ESA à Darmstadt, en Allemagne, a commencé cette semaine à préparer cette manœuvre complexe.

Le jus devrait atteindre le système de Jupiter en juillet 2031.

Le voyage empruntera une route panoramique. Le lancement du vaisseau spatial Europa Clipper de la NASA est prévu pour octobre, mais il a battu Joyce d’un an pour atteindre les lunes de Jupiter.

Une route longue et sinueuse

Joyce choisit la route la plus longue, en partie parce que la fusée Ariane 5 utilisée pour lancer la mission n’était pas assez puissante pour lancer une fusée directement sur Jupiter, située à environ 800 millions de kilomètres.

Sans une fusée massive, envoyer Juice directement vers Jupiter nécessiterait 60 tonnes de carburant à bord – et Juice n’en a que trois tonnes, selon l’Agence spatiale européenne.

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« La seule solution est d’utiliser des aides gravitationnelles », a expliqué à l’AFP Arnaud Boutonnais, responsable des analyses de la mission à l’ESA.

En volant à proximité des planètes, les vaisseaux spatiaux peuvent profiter de leur gravité, ce qui peut modifier leur trajectoire, les accélérer ou les ralentir.

De nombreuses autres missions spatiales ont utilisé des planètes pour augmenter la gravité, mais le survol de la Terre et de la Lune le mois prochain sera une « première mondiale », a déclaré l’Agence spatiale européenne.

L’agence a déclaré qu’il s’agirait de la première « manœuvre d’assistance à double gravité » utilisant des poussées provenant de deux mondes successifs.

Juice parcourra 750 kilomètres au-dessus de la Lune le 19 août, avant de passer par notre planète natale le lendemain.

La sonde quittera la Terre à une vitesse de « 3,3 kilomètres par seconde – au lieu de trois kilomètres si on n’avait pas ajouté la Lune », a précisé Boutonnais.

La sonde Goss passant très rapidement à proximité de la Terre et de la Lune, elle en profitera pour prendre des photos et tester nombre de ses instruments.

Sur Terre, certains prendront des photos de la planète. Certains observateurs du ciel chanceux, équipés de télescopes ou de jumelles puissants, pourront peut-être repérer la planète lors de son passage au-dessus de l’Asie du Sud-Est.

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‘Plat à spaghetti’

Cette étape a été soigneusement calculée depuis de nombreuses années, mais ce ne sera pas une promenade de santé.

« Notre objectif est de créer un trou de souris », a confirmé Boutone.

La moindre erreur lors de son orbite autour de la Lune serait aggravée par la gravité terrestre, créant un faible risque que le vaisseau spatial puisse entrer et brûler dans l’atmosphère terrestre.

L’équipe sur Terre surveillera de près le vaisseau spatial et disposera de 12 à 18 heures pour calculer sa trajectoire et l’ajuster si nécessaire, a déclaré Boutonnet.

Il craignait avant tout un scénario dans lequel la quantité de corrections de cap nécessaires effacerait les gains réalisés grâce au double lance-pierre pour le monde, ce qui signifierait qu’ils « feraient tout cela pour rien ».

Si tout se passe bien, Juice se dirigera à nouveau vers l’espace interplanétaire – au moins pendant un petit moment.

Il se dirigera d’abord vers Vénus pour un nouvel élan en 2025.

La sonde s’approchera encore deux fois de la Terre : une fois en 2026, puis une dernière fois en 2029 avant de finalement s’élancer vers Jupiter.

Vient ensuite la partie la plus difficile.

Une fois que Juice aura atteint Jupiter, il utilisera jusqu’à 35 assistances gravitationnelles pour rebondir autour des lunes océaniques de la planète.

Durant cette étape, le trajet de la sonde ressemble à « une véritable assiette de spaghettis », a déclaré Bottonet.

Il a ajouté : « Ce que nous faisons au système Terre-Lune n’est qu’une plaisanterie comparé à lui. »

En savoir plus avec Euractiv

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La mission historique de l’astronaute Polaris Dawn de SpaceX a été reportée à la mi-août

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La mission historique de l’astronaute Polaris Dawn de SpaceX a été reportée à la mi-août

Nous devrons tous attendre encore un peu pour assister au tout premier vol spatial privé.

SpaceX vise désormais la mi-août pour lancer Polaris Dawn, une mission financée par l’homme d’affaires milliardaire Jared Isaacman. Le prochain vol, qui utilisera le vaisseau spatial Crew Dragon et la fusée Falcon 9 de SpaceX, devait décoller au plus tard le 31 juillet.

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Le T. rex était peut-être beaucoup plus lourd et plus long qu’on ne le pensait auparavant – étude

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Le T. rex était peut-être beaucoup plus lourd et plus long qu’on ne le pensait auparavant – étude

Les chercheurs suggèrent que le Tyrannosaurus rex était peut-être 70 % plus lourd qu’on ne le pensait auparavant et 25 % plus long.

Le plus grand T. rex jamais trouvé vivant pourrait être beaucoup plus grand que le plus grand spécimen actuellement connu, puisqu’il pèse environ 15 tonnes au lieu de 8,8 tonnes et mesure 15 mètres de long au lieu de 12 mètres, selon l’étude.

De nombreux dinosaures plus grands appartenant à divers groupes ont été identifiés à partir d’un seul bon spécimen fossile.

Il est donc impossible de savoir si cet animal est un grand ou un petit exemplaire de cette espèce.

Les chercheurs soulignent que déterminer quel dinosaure était le plus grand, sur la base d’une poignée de fossiles, n’a pas beaucoup de sens.

Dans la nouvelle étude, le Dr Jordan Malone du Musée canadien de la nature à Ottawa, au Canada, et le Dr David Hone de l’Université Queen Mary de Londres, ont utilisé la modélisation informatique pour évaluer un groupe de dinosaures T. rex.

Ils ont pris en compte des facteurs tels que la taille de la population, le taux de croissance, la durée de vie moyenne et le caractère incomplet des archives fossiles.

« Notre étude suggère que pour les grands animaux fossiles tels que le T. rex, nous n’avons aucune idée, d’après les archives fossiles, de la taille absolue qu’ils ont pu atteindre », a déclaré le Dr Malone.

« C’est amusant de penser à un T. rex de 15 tonnes, mais les implications sont également intéressantes d’un point de vue biomécanique ou écologique. »

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Le Dr Hohn a déclaré : « Il est important de souligner qu’il ne s’agit pas vraiment du T. rex, qui constitue la base de notre étude, mais que cette question s’applique à tous les dinosaures et à de nombreuses autres espèces fossiles.

« Se disputer sur « qu’est-ce qui est le plus gros ? » en se basant sur quelques squelettes n’a pas vraiment de sens. »

Le T. rex a été choisi pour le modèle car bon nombre de ses détails étaient déjà bien appréciés.

Le modèle est basé sur des modèles de crocodiles vivants, choisis en raison de leur grande taille et de leur relation étroite avec les dinosaures.

Les chercheurs ont découvert que les plus grands fossiles connus de T. rex se situent probablement dans le 99e centile, soit le 1 pour cent supérieur de la taille du corps.

Cependant, ils soulignent que pour trouver un animal parmi les 99,99 pour cent (un tyrannosaure sur dix mille), les scientifiques devraient fouiller des fossiles au rythme actuel pendant encore 1 000 ans.

Les estimations de taille sont basées sur un modèle, mais la découverte de géants d’espèces modernes suggère qu’il devait encore y avoir des dinosaures plus grands.

« Certains des os et morceaux isolés indiquent clairement des individus plus gros que les squelettes dont nous disposons actuellement », a déclaré le Dr Hoon.

Les résultats ont été publiés dans la revue Ecology and Evolution.

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