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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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Astrobiologie et avenir de la vie

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Astrobiologie et avenir de la vie

Astrobiologie et avenir de la vie — LPI

La rencontre de l’astrobiologie et du futur de la vie Une conférence internationale sur l’astrobiologie est prévue du 16 au 18 octobre 2024 au Lunar and Planetary Institute (LPI) à Houston, au Texas. Cette rencontre vise à explorer le potentiel de nouveaux efforts de recherche interdisciplinaires et interministériels organisés autour du thème du futur de la vie. Les présentations liées à l’astrobiologie et aux départements scientifiques de la NASA (astrophysique, sciences biologiques et physiques, sciences de la Terre, héliophysique et sciences planétaires) peuvent inclure des sujets tels que :

  • Signatures techniques (astrophysique, planétologie)
  • Développement futur de la Terre (sciences biologiques et physiques, sciences de la Terre, sciences planétaires)
  • Durabilité climatique à long terme et sort de la biotechnologie et des technologies des océans (astrophysique, sciences de la terre et sciences planétaires)
  • Modélisation des possibilités futures d’observation de la Terre et des exoplanètes (astrophysique, sciences de la terre et sciences planétaires)
  • Survie de la vie sur Terre sur d’autres planètes (Sciences biologiques et physiques)
  • Vie multigénérationnelle en habitats isolés (sciences biologiques et physiques)
  • Evolution solaire/stellaire et zones habitables (astrophysique, sciences de la terre, sciences planétaires)
  • La trajectoire future du Soleil à travers la galaxie et les impacts potentiels sur le climat (astrophysique, sciences de la Terre, sciences planétaires)
  • Rétroactions biosphère/planétaires à long terme affectant les âges habitables des planètes (science planétaire)
  • Stabilité des systèmes planétaires (astrophysique, science planétaire)
  • Variabilité solaire/stellaire et limites de la biosphère et de la technosphère (astrophysique, sciences de la terre, sciences planétaires)
  • Evolution des zones habitables au cours de l’évolution solaire/stellaire après la séquence principale (astrophysique, héliophysique, planétologie)
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Soumettre le résumé

Date limite de soumission des résumés : 2 août 2024, 17h00 CST

Nous encourageons les auteurs à commencer le processus de soumission tôt afin que le personnel du LRI ait suffisamment de temps pour fournir de l’aide. Pour obtenir de l’aide, veuillez envoyer un courriel [email protected].

https://www.hou.usra.edu/meetings/astrobiology2024

Astrobiologie

Explorers Club Fellow, ancien gestionnaire de charge utile de la Station spatiale de la NASA/biologiste spatial, amateur de plein air, journaliste, ancien grimpeur, synesthésie, mélange de Na’vi, Jedi, Freeman et bouddhiste, langue des signes américaine, camp de base de l’île Devon et vétéran de l’Everest, (Il/ lui) 🖖🏻

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Mission BioSentinel Deep Space – Astrobiologie

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Mission BioSentinel Deep Space – Astrobiologie

La carte microfluidique de BioSentinel, conçue au centre de recherche Ames de la NASA dans la Silicon Valley, en Californie, sera utilisée pour étudier l’effet du rayonnement spatial interplanétaire sur la levure. Une fois en orbite, la croissance et l’activité métabolique de la levure seront mesurées à l’aide d’un système de détection à LED tricolore et d’un colorant permettant de lire l’activité des cellules de levure. Ici, les puits roses contiennent des cellules de levure en croissance active qui ont fait passer le colorant du bleu au rose. NASA/Dominic Hart – NASA

BioSentinel a été lancé en tant que charge utile secondaire à bord de la mission Artemis I du système de lancement spatial (SLS) le 16 novembre 2022 et est actuellement en orbite solaire à environ 36 millions de kilomètres de la Terre (au 1er avril 2024).

Le projet BioSentinel s’appuie et améliore un riche héritage de technologies biologiques CubeSat. Les progrès itératifs des CubeSats biologiques permettent un leadership scientifique, donnent un aperçu des risques biologiques des vols spatiaux de longue durée et ouvrent des possibilités passionnantes pour les sciences de la vie innovantes et l’exploration humaine de l’espace lointain.

Assemblage de la charge utile sur une fusée Ares 1 SLS — NASA

À ce jour, le centre de recherche Ames a développé et exploité une série de CubeSats biologiques en orbite terrestre basse. BioSentinel s’appuie sur l’héritage de PharmaSat, O/OREOS et EcAMSat et constitue le premier CubeSats biologique de la NASA destiné à l’exploration spatiale interplanétaire.

La mission BioSentinel a deux objectifs principaux : (1) développer la capacité de soutenir les organismes biologiques dans l’espace planétaire profond et (2) déterminer l’environnement radiologique de l’espace lointain et ses effets sur les organismes biologiques.

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Le satellite BioSentinel se compose de deux sections, dont l’une contient les charges utiles scientifiques et un bus de vaisseau spatial équipé d’ensembles de panneaux solaires, de batteries, d’un système de propulsion de précision, d’un système de navigation de suivi des étoiles, d’un émetteur-récepteur, d’antennes et de systèmes d’entraînement et de traitement de données. . Les deux charges utiles sont un dispositif BioSensor microfluidique et un détecteur de rayonnement.

Le BioSensor transporte la levure naissante S. cerevisiae pour analyser les réponses biologiques aux doses accumulées de rayonnement dans l’espace lointain. Bien que plus d’un milliard d’années d’évolution séparent la levure de l’humain, nous partageons des centaines de gènes homologues qui régissent les processus cellulaires fondamentaux, notamment les dommages et la réparation de l’ADN.

Les cellules de levure sont chargées et séchées à l’intérieur de cartes microfluidiques (18 cartes contenant chacune 16 micropuits). Chaque carte microfluidique se compose de canaux microfluidiques pour permettre aux nutriments d’entrer et aux déchets de sortir, ainsi que d’éléments chauffants pour permettre la croissance des levures. Chaque pont contient également une source optique et des panneaux révélateurs. Les piles de cartes sont montées sur deux collecteurs microfluidiques (neuf cartes par collecteur) connectés à des tubes, des sacs de réactifs, des pompes, des pièges à bulles, des cellules d’étalonnage et des composants électroniques, le tout s’insérant dans le boîtier en aluminium du biocapteur. Un dispositif BioSensor identique a été lancé vers la Station spatiale internationale en décembre 2021 et est revenu sur Terre en août 2022.

La deuxième charge utile scientifique est un spectromètre de rayonnement basé sur TimePix, qui permettra de relier la dosimétrie physique in situ à la réponse biologique aux rayonnements. Ce spectromètre mesure à la fois le transfert d’énergie linéaire (LET) et la dose ionisante totale d’exposition aux rayonnements. Le projet BioSentinel a été principalement soutenu par la Direction du développement des systèmes d’exploration (ESDMD) de la NASA.

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Pour plus d’informations, voir Page de la mission BioSentinel

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Dévoilement des lunes cachées de la Voie Lactée

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Dévoilement des lunes cachées de la Voie Lactée

L’emplacement d’une galaxie naine nouvellement découverte (la galaxie Vierge III) dans la constellation de la Vierge (à gauche) et de ses étoiles membres (à droite ; celles entourées en blanc). Les étoiles membres sont centrées dans la ligne pointillée dans le panneau de droite. Droits d’auteur : NAOJ/Université du Tohoku

Des chercheurs ont découvert deux nouvelles galaxies satellites Voie Lactée Grâce au télescope Subaru, un plus grand nombre de satellites ont été observés qu’on ne le pensait auparavant, indiquant un passage d’un déficit à un excédent du nombre attendu de galaxies.

Depuis des années, les astronomes se demandent comment expliquer pourquoi il y a moins de galaxies lunaires dans la Voie lactée que ne le prédit le modèle standard de matière noire. C’est ce qu’on appelle le « problème des lunes manquantes ». Pour nous rapprocher de la résolution de ce problème, une équipe internationale de chercheurs a utilisé les données du programme stratégique Subaru (SSP) Hyper Suprime-Cam (HSC) pour découvrir deux toutes nouvelles galaxies lunaires.

Ces résultats ont été récemment publiés dans Publications de la Société Astronomique Japonaise Par une équipe de chercheurs du Japon, de Taiwan et d’Amérique.

Le rôle des galaxies lunaires dans la compréhension de la matière noire

Nous vivons dans une galaxie appelée Voie lactée, autour de laquelle gravitent d’autres galaxies plus petites appelées galaxies lunaires. L’étude de ces galaxies lunaires pourrait aider les chercheurs à percer les mystères entourant la matière noire et à mieux comprendre comment les galaxies évoluent au fil du temps.

« Combien de galaxies compte la Voie lactée ? C’est une question importante pour les astronomes depuis des décennies », explique Masahi Chiba, professeur à l’Université du Tohoku.

Galaxies lunaires autour de la Voie Lactée

Galaxies lunaires autour de la Voie Lactée. Le plan du disque galactique se situe sur le plan horizontal. Les carrés bleus représentent les Grands et Petits Nuages ​​de Magellan, et les cercles rouges représentent d’autres galaxies satellites. Plus sa taille optique absolue est faible, plus la taille du point est petite. Droits d’auteur : NAOJ/Université du Tohoku

Découvertes de galaxies naines grâce au télescope Subaru

L’équipe de recherche a réalisé la possibilité de l’existence de nombreuses petites galaxies non découvertes (galaxies naines), lointaines et difficiles à détecter. La puissante puissance du télescope Subaru – situé sur une montagne isolée au-dessus des nuages ​​à Hawaï – est bien adaptée à la recherche de ces galaxies. En fait, cette équipe de recherche a déjà découvert trois nouvelles galaxies naines à l’aide du télescope Subaru.

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L’équipe a désormais découvert deux nouvelles galaxies naines supplémentaires (Virgin III et Sextan II). Avec cette découverte, le nombre total de galaxies satellites découvertes par différentes équipes de recherche a atteint neuf galaxies. Ce nombre est encore bien inférieur aux 220 galaxies satellites prédites par la théorie standard de la matière noire.

Zone surveillée par HSC-SSP

Zone surveillée par HSC-SSP (zone entourée de lignes rouges). Les galaxies lunaires précédemment connues sont indiquées par des carrés noirs, et les galaxies lunaires nouvellement découvertes sont indiquées par des triangles blancs et des étoiles. Droits d’auteur : NAOJ/Université du Tohoku

La perspective changeante sur le nombre de galaxies spatiales

Mais la signature HSC-SSP ne couvre pas l’intégralité de la Voie Lactée. Si la répartition de ces neuf galaxies satellites sur l’ensemble de la Voie Lactée est similaire à celle trouvée dans la signature capturée par HSC-SSP, l’équipe de recherche calcule qu’il pourrait en fait y avoir près de 500 galaxies satellites. Nous sommes désormais confrontés au « problème du trop grand nombre de satellites » et non au « problème des satellites manquants ».

Pour mieux déterminer le nombre réel de galaxies lunaires, davantage d’imagerie et d’analyses à haute résolution sont nécessaires. « La prochaine étape consiste à utiliser un télescope plus puissant qui capture une vue plus large du ciel », explique Chiba. « L’année prochaine, l’observatoire Vera C. Rubin au Chili sera utilisé à cette fin. J’espère que de nombreuses nouvelles galaxies lunaires seront utilisées. sera découvert. »

Référence : « Résultats finaux de la recherche de nouveaux satellites de la Voie lactée dans l’enquête sur le programme stratégique Hyper Suprime-Cam Subaru : découverte d’autres candidats » par Daisuke Homma, Masashi Chiba, Yutaka Komiyama, Masayuki Tanaka, Sakurako Okamoto, Mikito Tanaka, Miho N Ishigaki et Kohei Hayashi, Nobuo Arimoto, Robert H. Lupton, Michael A. Strauss, Satoshi Miyazaki, Xiangyu Wang et Hitoshi Murayama, 8 juin 2024, Publications de la Société Astronomique Japonaise.
DOI : 10.1093/pasj/psae044

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