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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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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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L'atterrisseur lunaire japonais dort après avoir survécu à la nuit lunaire – journal

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L'atterrisseur lunaire japonais dort après avoir survécu à la nuit lunaire – journal

TOKYO : L'atterrisseur japonais est revenu en mode veille après avoir étonnamment survécu à une nuit lunaire glaciale de deux semaines, a annoncé l'agence spatiale japonaise, avec une autre tentative pratique prévue pour la fin du mois.

L'atterrisseur intelligent d'exploration lunaire (SLIM) sans pilote a atterri en janvier sous un angle bancal qui a laissé ses panneaux solaires pointés dans la mauvaise direction.

Au fur et à mesure que l'angle du soleil changeait, il reprenait vie pendant deux jours et effectuait des observations scientifiques du cratère avec une caméra performante. Cette semaine, la sonde SLIM, qui « n'a pas été conçue pour les dures nuits lunaires », lorsque les températures descendent jusqu'à moins 133 degrés, a encore créé la surprise en se réveillant deux semaines plus tard.

« SLIM s'est rendormi au coucher du soleil juste après 3 heures du matin (heure japonaise) le 1er », a déclaré vendredi l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale (JAXA) sur X, anciennement connue sous le nom de Twitter, à côté d'une photo de la surface rocheuse de la lune capturée par le vaisseau spatial. Mars ». L'enquête.

« Bien que la probabilité d'échec augmente en raison des cycles de chaleur extrêmes, nous essaierons de faire fonctionner SLIM à nouveau lorsque la lumière du soleil reviendra fin mars », a déclaré l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale.

Cette annonce intervient après que l'atterrisseur américain sans pilote Odysseus soit devenu le premier vaisseau spatial privé à se rendre sur la Lune. L'atterrisseur a transmis sa dernière image jeudi avant que ses réserves d'énergie ne soient épuisées.

Le rover SLIM, surnommé « Moon Sniper » en raison de sa technique d'atterrissage précise, a atterri à l'intérieur de la zone d'atterrissage cible le 20 janvier.

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Publié dans Al-Fajr, le 3 mars 2024

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Podcast de cette semaine dans l'espace : Épisode 100 – À bord de Virgin Galactic dans l'espace

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Podcast de cette semaine dans l'espace : Épisode 100 – À bord de Virgin Galactic dans l'espace

sur Épisode 100 de Cette semaine dans l'espaceTarek Woroud accueille à nouveau le Dr Alan Stern du Southwest Research Institute pour partager son expérience de vol à bord d'un avion spatial privé.

Alan, planétologue et chercheur principal de la mission New Horizons de la NASA vers Pluton et au-delà, effectuera un vol spatial suborbital en novembre 2023 à bord de l'avion spatial VSS Unity de Virgin Galactic. Il explique à quoi ressemble cette expérience, ce qu'elle promet pour la future science spatiale, et bien plus encore.

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Un accident spatial signifie que les tardigrades pourraient avoir pollué la Lune : ScienceAlert

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Un accident spatial signifie que les tardigrades pourraient avoir pollué la Lune : ScienceAlert

Il y a un peu plus de cinq ans, le 22 février 2019, une sonde spatiale sans pilote était placée en orbite autour de la Lune.

Le nom de la chose Beresheet Il a été construit par SpaceIL et Israel Aerospace IndustriesIl était censé être le premier vaisseau spatial privé à effectuer un atterrissage en douceur. Parmi la cargaison de la sonde se trouvaient des tardigrades, célèbres pour leur capacité à survivre même dans les climats les plus rigoureux.

la mission Il a eu un problème depuis le débutAvec l'échec des caméras de « suivi stellaire » chargées de déterminer la direction de l'engin spatial et ainsi contrôler correctement ses moteurs. Les contraintes budgétaires ont dicté une conception raccourcie et, même si le centre de commandement a pu surmonter certains problèmes, les choses sont devenues plus difficiles le 11 avril, jour du débarquement.

En route vers la Lune, le vaisseau spatial voyageait à grande vitesse et a dû ralentir pour effectuer un atterrissage en douceur. Malheureusement, lors de la manœuvre de freinage, le gyroscope est tombé en panne, bloquant le moteur principal.

A 150 m d'altitude, Beresheet Il roulait toujours à 500 km/h, trop rapide pour être arrêté à temps. La collision a été violente puisque la sonde s'est brisée et ses restes ont été dispersés sur une distance d'une centaine de mètres. Nous le savons car le site a été photographié par le satellite LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) de la NASA le 22 avril.

Des animaux capables de (presque) tout gérer

Alors qu'est-il arrivé à tardigrades Qui voyageait à bord de la sonde ? Compte tenu de leur remarquable capacité à survivre à des situations qui tueraient presque n’importe quel autre animal, est-il possible qu’ils aient pollué la Lune ? Pire encore, peuvent-ils le reproduire et le coloniser ?

Les tardigrades sont des animaux microscopiques mesurant moins d'un millimètre de long. Ils possèdent tous des cellules nerveuses, une bouche s'ouvrant au bout d'une trompe rétractable, un intestin contenant des organismes microscopiques et quatre paires de pattes non articulées terminées par des griffes, dont la plupart sont dotées d'yeux. Malgré leur petite taille, ils partagent un ancêtre commun avec les arthropodes comme les insectes et les araignées.

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La plupart des tardigrades vivent dans des milieux aquatiques, mais on peut les trouver dans n'importe quel environnement, même dans les zones urbaines. Emmanuel Delagotchercheur au Centre national de la recherche scientifique, les récolte dans les mousses et les lichens du Jardin des Plantes à Paris.

Pour être actifs, se nourrir de microalgues comme la chlorelle, et se déplacer, croître et se reproduire, les tardigrades ont besoin d'être entourés d'une couche d'eau. Ils se reproduisent de manière sexuée ou asexuée par parthénogenèse (à partir d'un œuf non fécondé) ou même par hermaphrodisme, lorsqu'un individu (ayant à la fois des gamètes mâles et femelles) s'autoféconde.

Une fois l'œuf éclos, la vie active du tardigrade dure de 3 à 30 mois. Un total de 1265 espèces ont été décritesdont deux fossiles.

Les tardigrades sont réputés pour leur résistance à des conditions qui n’existent ni sur Terre ni sur la Lune. Ils peuvent arrêter le métabolisme en perdant jusqu’à 95 % de l’eau corporelle. Certaines espèces fabriquent du sucre, le tréhalose, qui Agit comme un antigelD’autres synthétisent des protéines censées intégrer les composants cellulaires dans un réseau de « verre » amorphe qui assure la résistance et la protection de chaque cellule.

Lors de la déshydratation, le corps d'un tardigrade peut réduire de moitié sa taille normale. Les pattes disparaissent et seules les griffes restent visibles. Cet état, connu sous le nom Cryptobiosese poursuit jusqu'à ce que les conditions de vie active redeviennent favorables.

Selon le type de tardigrade, les individus ont besoin de plus ou moins de temps pour se déshydrater et tous les spécimens d'une même espèce ne sont pas capables de reprendre une vie active. Les adultes déshydratés survivent quelques minutes à des températures aussi basses que -272°C ou jusqu'à 150°C, et à long terme à des doses gamma élevées de 1 000 ou 4 400 Gy.

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En comparaison, une dose de 10 Gy est mortelle pour l’homme, et 40 à 50 000 Gy stérilisent tous types de matériaux. Cependant, quelle que soit la dose, les radiations tuent les œufs tardigrades. De plus, la protection conférée par la cryptobiose n’est pas toujours claire, comme dans le cas de Melnésium tardigradeumLes radiations affectent de la même manière les animaux actifs et déshydratés.

Les types Melnésium tardigradeum Dans son état actif. (n'importe lequel. Shukrai, Yu. Warnken, A. Hotz-Wagenblatt, MA Groehme, S. Henger et coll. (2012)., CC par)

La vie lunaire ?

Alors, qu’est-il arrivé aux tardigrades après leur collision avec la lune ? Certains d’entre eux sont-ils encore viables, enterrés sous la lune ? Le richeDes poussières allant de quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres de profondeur ?

Tout d’abord, ils doivent avoir survécu à l’impact. Tests de laboratoire Il a été démontré que des échantillons congelés de… Hypsibius Dujardini Les espèces se déplaçant à 3 000 km/h dans le vide ont subi des dommages mortels lorsqu'elles ont heurté le sable. Cependant, ils ont survécu à des impacts de 2 600 kilomètres par heure ou moins, et leurs « atterrissages durs » sur la Lune, qu’ils soient indésirables ou non, ont été beaucoup plus lents.

La surface de la Lune n’est pas protégée des particules solaires et des rayons cosmiques, notamment gamma, mais là aussi, les tardigrades seraient capables de résister.

En fait, Robert Wimmer-Schoengruber, professeur à l'Université de Kiel en Allemagne, et son équipe ont montré que… Les doses de rayons gamma frappant la surface de la Lune étaient constantes mais faibles Par rapport aux doses ci-dessus, 10 ans d’exposition aux rayons gamma lunaires équivalent à une dose totale d’environ 1 Gy.

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Mais se pose ensuite la question de la « vie » sur la Lune. L'ours d'eau devra supporter des pénuries d'eau ainsi que des températures allant de -170 à -190°C la nuit lunaire et de 100 à 120°C le jour.

Le jour ou la nuit lunaire dure longtemps, un peu moins de 15 jours terrestres. La sonde elle-même n’a pas été conçue pour résister à des conditions aussi extrêmes, et même si elle ne s’était pas écrasée, elle aurait cessé toute activité après seulement quelques jours sur Terre.

Malheureusement pour les tardigrades, ils ne peuvent pas surmonter le manque d’eau liquide, d’oxygène et de microalgues – et ne pourront jamais se réactiver, encore moins se reproduire. Leur colonisation de la Lune est donc impossible.

Cependant, des échantillons inactifs existent sur le sol lunaire, et leur présence soulève des questions éthiques, telles que : Matthieu Soie» souligne un écologiste de l'université d'Edimbourg. De plus, alors que l’exploration spatiale prend son essor dans toutes les directions, polluer d’autres planètes pourrait nous faire manquer la découverte de la vie extraterrestre.

L'auteur remercie Emmanuel Delagot et Cédric Houbas du Musée de Paris, ainsi que Robert Wimmer-Schoengruber de l'Université de Kiel, pour leur lecture critique du texte et leurs conseils.Conversation

Laurent Palkadirecteur de conférences, Muséum National d'Histoire Naturelle (MNHN)

Cet article a été republié à partir de Conversation Sous licence Creative Commons. Lis le Article original.

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