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Une nouvelle recherche utilise une antenne « parabolique » coaxiale pour rechercher la matière noire

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Une nouvelle recherche utilise une antenne « parabolique » coaxiale pour rechercher la matière noire

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Présentation du design du pain. La structure en forme de « Hershey's Kiss » dirige les signaux potentiels de matière noire vers le détecteur de couleur cuivre sur la gauche. Le détecteur est suffisamment compact pour tenir sur une table. Crédit : Collaboration Pain

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Présentation du design du pain. La structure en forme de « Hershey's Kiss » dirige les signaux potentiels de matière noire vers le détecteur de couleur cuivre sur la gauche. Le détecteur est suffisamment compact pour tenir sur une table. Crédit : Collaboration Pain

L’un des plus grands mystères de la science moderne est la matière noire. Nous savons que la matière noire existe grâce à ses effets sur d’autres objets de l’univers, mais nous n’avons jamais pu la voir directement. Ce n’est pas simple : actuellement, les scientifiques estiment qu’elle constitue environ 85 % de la masse totale de l’univers.

Une nouvelle expérience de collaboration menée par l'Université de Chicago et le Fermi National Accelerator Laboratory, connue sous le nom de Broadband Reflector Experiment for Axion Detection ou BREAD, a publié ses résultats. Premiers résultats À la recherche de la matière noire dans une étude publiée dans Lettres d'examen physique. Bien qu’ils n’aient pas trouvé de matière noire, ils ont réduit les contraintes quant à l’endroit où elle pourrait se trouver et ont démontré une approche unique qui pourrait accélérer la recherche de la matière mystérieuse, avec relativement peu d’espace et de coût.

« Nous sommes très enthousiasmés par ce que nous avons pu faire jusqu'à présent », a déclaré UChicago Assoc. Le professeur David Miller, co-responsable de l'expérience avec Andrew Sonnenschein du Fermilab, qui a initialement développé le concept de l'expérience. « Cette conception présente de nombreux avantages pratiques, et nous avons déjà démontré la meilleure sensibilité à ce jour à cette fréquence de 11-12 GHz. »

« Ce résultat constitue une étape importante pour notre concept, démontrant pour la première fois la puissance de notre approche », a déclaré Stefan Knierk, chercheur postdoctoral au Fermilab et auteur principal de l'étude, qui a dirigé la construction et l'exploitation du détecteur. « C'est formidable de pouvoir réaliser ce type de science créative à l'échelle de la table, où une petite équipe peut tout faire, de la construction de l'expérience à l'analyse des données, tout en ayant un impact énorme sur la physique des particules moderne. »

« Il y a quelque chose »

Lorsque nous regardons autour de l’univers, nous pouvons voir qu’il existe une sorte de matière exerçant suffisamment de gravité pour attirer les étoiles et les galaxies et transmettre la lumière, mais aucun télescope ou instrument n’a été capable de capturer directement la source – d’où le nom de « matière noire ». .»

Cependant, comme personne n’a jamais vu de matière noire, nous ne savons pas exactement à quoi elle ressemble ni même exactement où la chercher. « Nous sommes convaincus qu'il existe quelque chose, mais cela peut prendre de très nombreuses formes », a déclaré Miller.

Les scientifiques ont cartographié plusieurs des options les plus probables en matière de lieux et de formes à rechercher. Généralement, l’approche consiste à construire des détecteurs pour effectuer une recherche très complète d’une zone spécifique (dans ce cas, une gamme de fréquences) afin de l’exclure.

Mais une équipe de scientifiques a découvert une approche différente. Leur conception est « large bande », ce qui signifie qu’ils peuvent rechercher un plus large éventail de possibilités, bien qu’avec une résolution légèrement inférieure.

« Si vous y pensez comme à la radio, la recherche de matière noire revient à régler un cadran pour rechercher une station de radio spécifique, sauf qu'il y a un million de fréquences à vérifier », a déclaré Miller. « Notre approche revient à réaliser une enquête globale auprès de 100 000 stations de radio, plutôt que de quelques-unes seulement. »

Preuve de concept

Le détecteur de pain recherche un sous-ensemble spécifique de probabilités. Il est conçu pour rechercher la matière noire sous la forme de ce que l’on appelle des « axones » ou des « photons noirs » – des particules de très petite masse qui peuvent être converties en photon visible dans de bonnes conditions.

Ainsi, BREAD se compose d’un tube métallique doté d’une surface incurvée qui capture et transmet les photons potentiels à un capteur situé à une extrémité. Tout est suffisamment petit pour tenir dans vos bras, ce qui est inhabituel pour ce type d'expérience. Dans la version complète, BREAD sera installé à l’intérieur de l’aimant pour générer un champ magnétique puissant, augmentant ainsi les chances de transformer les particules de matière noire en photons.

Pour prouver le principe, l’équipe a mené l’expérience sans aimant. La collaboration a fait fonctionner le prototype de l'appareil à l'Université de Chicago pendant environ un mois et analysé les données.

Les scientifiques ont déclaré que les résultats étaient très prometteurs, car ils montraient une très grande sensibilité à la fréquence choisie.

Depuis que les résultats sont parus dans Lettres d'examen physique Accepté, BREAD est déplacé à l'intérieur d'un aimant IRM réutilisé au Laboratoire national d'Argonne et prend plus de données. Son dernier domicile, au Fermi National Accelerator Laboratory, utilisera des aimants plus puissants.

« Ce n'est que la première étape d'une série d'expériences passionnantes que nous prévoyons », a déclaré Sonnenshein. « Nous avons de nombreuses idées pour améliorer la sensibilité de notre recherche d'axions. »

« Il y a encore beaucoup de questions ouvertes en science et une énorme marge de manœuvre pour de nouvelles idées créatives pour répondre à ces questions », a déclaré Miller. « Je pense qu'il s'agit d'un exemple vraiment remarquable de ce type d'idée créative – dans ce cas, des partenariats de collaboration percutants entre la science à plus petite échelle dans les universités et la science plus large dans les laboratoires nationaux. »

L'instrument BREAD a été construit au Fermilab dans le cadre du programme de recherche et développement en détection du laboratoire, puis exploité à l'Université de Chicago, où les données de cette étude ont été collectées. Gabe Hoshino, étudiant diplômé de l'Université de Chicago, a dirigé les opérations du détecteur, aux côtés des étudiants de premier cycle Alex Lapointe et Mira Litman.

Le Laboratoire national d'Argonne possède une installation magnétique qui sera utilisée pour la prochaine phase du programme de physique BREAD. D'autres institutions, notamment le SLAC National Accelerator Laboratory, le Lawrence Livermore National Laboratory, l'Illinois Institute of Technology, le MIT, le Jet Propulsion Laboratory, l'Université de Washington, Caltech et l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, travaillent avec l'Université de Chicago et Fermilab en recherche et développement pour les futures versions d'Experience.

Plus d'information:
Stefan Knierk et al., Premiers résultats d'une recherche à grande échelle de photons noirs pour la matière noire dans la plage de 44 à 52 μV à l'aide d'une antenne parabolique coaxiale, Lettres d'examen physique (2024). est ce que je: 10.1103/PhysRevLett.132.131004

Informations sur les magazines :
Lettres d'examen physique


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Le chef de l’Agence spatiale américaine veut parler avec la Chine des débris spatiaux

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29 août 2024

Le chef du commandement spatial américain espère que la prochaine fois que la Chine lancera un missile laissant derrière elle des débris spatiaux de longue durée, Pékin avertira Washington à l’avance, plutôt que de laisser les États-Unis découvrir par eux-mêmes le chaos orbital.

Parlez dans L’efficacité du Mitchell Institute for Aerospace Studies Lors d’une réunion à la base spatiale Peterson, au Colorado, le 28 août, le général Stephen N. Whiting a souligné deux incidents récents impliquant des débris spatiaux chinois comme étant une source de préoccupation et la nécessité d’améliorer la communication à l’avenir.

« Nous venons de voir le lancement de leur version de Constellation du soleil « Cela a laissé plus de 300 débris en orbite – une fusée Longue Marche 6A », a déclaré Whiting. « Il y a moins de deux ans, ils avaient une autre fusée, qui a mis plus de 500 débris à longue durée de vie… J’espère que la prochaine fois. que « Dans un missile comme celui-ci, il laisse beaucoup de débris. Ce ne sont pas nos capteurs qui détectent cela en premier, mais nous obtenons des communications qui nous aident à comprendre cela, tout comme nous communiquons avec les autres. »

L’incident le plus récent impliquant une fusée Longue Marche 6A s’est produit au début du mois, lorsque le lanceur transportait les 18 premiers satellites d’une constellation de communications prévue pour rivaliser avec Starlink. La fusée s’est brisée en orbite terrestre basse (LEO) quelques jours plus tard, répandant des débris et suscitant des inquiétudes parmi les experts. La société privée de suivi spatial a rapporté que la désintégration pourrait produire plus de 10… 900 épaves shrapnel.

Missile Longue Marche 6 modifié. Image de la China Aerospace Science and Technology Corporation

Whiting a noté que les débris provenaient de l’étage supérieur de la fusée après le lancement des satellites, indiquant que la mission était « généralement réussie ». Cependant, à des altitudes plus élevées, les débris resteront en orbite plus longtemps.

« Nous ne voulons certainement pas voir ce genre de débris », a ajouté Whiting.

Les débris se trouvent généralement sur des orbites inférieures à 600 km (373 miles). Il revient sur Terre après quelques annéesÀ une altitude de 800 km, sa décomposition peut prendre des siècles. Avec de plus en plus de satellites en orbite terrestre basse et des débris persistants provenant de lancements peu judicieux, La probabilité de collisions continue d’augmenter.

Selon le général à la retraite Kevin Shelton, directeur du Centre d’excellence sur l’énergie spatiale du Mitchell Institute, les États-Unis ont déjà eu des problèmes similaires avec des débris à haute altitude, mais ont commencé à évacuer le carburant et les gaz des étages de fusée avant d’entrer en orbite. Cette pratique réduisait les débris et le risque de désintégration, et la Russie l’adopta peu après. Whiting a déclaré qu’on ne savait pas actuellement si la Chine utilisait cette méthode.

« Depuis des décennies, les États-Unis s’intéressent tellement à l’espace que nous avons mis la grande majorité de nos données de suivi à la disposition du monde entier », a déclaré Whiting. « Chaque jour, nous analysons tous les satellites actifs à la recherche de tous ces débris, et nous en informons tout le monde, y compris les Chinois et les Russes… parce que nous ne voulons pas que les satellites heurtent des débris et laissent derrière eux d’autres débris. »

Le développement rapide des capacités spatiales et l’augmentation significative des déploiements de satellites par la Chine et la Russie restent une préoccupation majeure quant à la manière dont les États-Unis abordent le domaine spatial. Chef adjoint des opérations spatiales, le général Michael A. Gotlin a souligné que les récentes mesures prises par ces pays prouvent leur intention d’opérer de manière dangereuse dans ce domaine.

« Ils créent beaucoup de débris et d’orbites que nous devons contourner, ou ils mettent en danger des choses comme la Station spatiale internationale », a déclaré Gotlin lors du Sommet AFCEA/INSA sur le renseignement et la sécurité nationale à Rockville, Maryland, le 28 août. Il a ajouté : « Ils ne se soucient même pas de la sécurité des astronautes. Si ce n’est pas dangereux et non professionnel, je ne sais pas ce que c’est. »

En novembre 2021, la Russie a procédé à un test de missile antisatellite, aboutissant à la création d’un Grande quantité de débris En orbite terrestre basse, ce qui présente un danger pour la Station spatiale internationale et incite l’équipage à prendre des mesures de précaution. En outre, Moscou a également été témoin Une série de fuites de liquide de refroidissement Ces dernières années, la Chine a lancé son propre vaisseau spatial. Même s’il n’y a pas de négociations prévues avec la Russie sur le développement spatial, les espoirs sont grands d’une communication plus active avec Pékin sur les alertes spatiales.

« Nous donnons ces avis aux Chinois, et au cours de l’année dernière, nous avons vu à plusieurs reprises qu’ils nous ont donné quelques avis en retour, et je pense que c’est une chose positive. Nous n’avons aucune discussion. prévu avec la Russie », a déclaré Whiting.

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À la recherche de pierres précieuses : caractérisation de six planètes géantes en orbite autour de naines froides

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À la recherche de pierres précieuses : caractérisation de six planètes géantes en orbite autour de naines froides

Données d’imagerie à contraste élevé pour toutes les cibles. Dans chaque panneau, nous montrons la limite de contraste de 5σ atteinte en fonction de la séparation angulaire de l’étoile hôte pour chaque ensemble de données à contraste élevé. Nous traçons également des cachets postaux de 1,4″ × 1,4″ d’images NESSI reconstruites en bande z (encadré à droite dans chaque panneau) pour toutes les cibles et des images AO (encarts à gauche) pour TOI-5414, TOI-5616, TOI-5634A et TOI-6034. — astro-ph.EP

Les exoplanètes géantes transitant autour d’étoiles naines de type M (GEMS) sont rares, en raison de la faible masse de leurs étoiles hôtes. Cependant, la couverture de l’ensemble du ciel par TESS a permis d’en détecter un nombre croissant pour permettre des enquêtes statistiques telles que le GEMS Search Survey.

Dans le cadre de cet effort, nous décrivons les observations de six planètes géantes en transit, qui incluent des mesures de masse précises pour deux GEMS (K2-419Ab, TOI-6034b) et une validation statistique de quatre systèmes, qui incluent une vérification et des limites de masse supérieures pour trois d’entre elles. (TOI-5218b, TOI-6034b). 5616b, TOI-5634Ab), tandis que le quatrième système – TOI-5414b – est classé comme « planète potentielle ».

Nos observations incluent les vitesses radiales du Habitable Zone Planet Finder sur le télescope Hobby-Eberly et de l’observatoire Maroon-X sur Gemini-North, ainsi que la photométrie et l’imagerie à contraste élevé provenant de plusieurs installations au sol. En plus de la photométrie TESS, K2-419Ab a également été observé et validé statistiquement dans le cadre de la mission K2 au cours des campagnes 5 et 18, qui fournit des contraintes orbitales et planétaires précises malgré la faible luminosité de l’étoile hôte et la longue période orbitale d’environ 20,4 jours.

Avec une température d’équilibre de seulement 380 K, K2-419Ab est l’une des planètes en transit les plus froides et les mieux caractérisées connues. TOI-6034 a un compagnon tardif de type F à environ 40 secondes d’arc, ce qui en fait la première étoile hôte GEMS à avoir un ancien compagnon binaire sur la séquence principale. Ces confirmations s’ajoutent au petit échantillon existant de planètes en transit GEMS confirmées.

Shubham Kanodia, Arvind F. Gupta, Caleb I. Canas, Lea Marta Bernabo, Varghese Reggie, T. Hahn, Madison Brady, Andreas Seyfart, William D. Cochrane, Nydia Morrell, Ritvik Basant, Jacob Bean et Chad F. Bender, Zoé L. De Bors, Alison Perella, Alexina Birkholz, Nina Brown, Franklin Chapman, David R. Ciardi, Catherine A. Clark, Ethan J. Cotter, Scott A. Diddams, Samuel Halverson, Susan Hawley, Leslie Hebb, Ray Holcomb, Steve B. Howell, Henry A. Kobolnicki, Adam F. Kowalski, Alexander Larsen, Jessica Libby Roberts, Andrea S. J. Lin, Michael B. Lund, Raphael Locke, Andrew Munson, Joe B. Ninan, Brooke A. Parker, Nishka Patel, Michael Rudrak, Gabrielle Ross, Arpita Roy, Christian Schwab, Jomundur Stefansson, Aubrey Thoms, Andrew Vanderberg

Commentaires : Accepté dans AJ
Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP)
Citer ce qui suit : arXiv:2408.14694 [astro-ph.EP] (ou arXiv :2408.14694v1 [astro-ph.EP] (pour cette version)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2408.14694
Concentrez-vous pour en savoir plus
Date de publication
De : Shubham Kanodia
[v1] Lundi 26 août 2024, 23:47:24 UTC (5 169 Ko)
https://arxiv.org/abs/2408.14694

Astrobiologie

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La Federal Aviation Administration des États-Unis a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX dans l’attente d’une enquête sur un rare accident d’atterrissage au large des côtes.

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La Federal Aviation Administration a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX en attendant une enquête visant à déterminer pourquoi le propulseur du premier étage s’est arrêté. Collision avec un bateau de débarquement tôt mercredi après avoir contribué au lancement d’un autre lot de satellites Internet Starlink.

après Se lever Après avoir reporté mardi soir le lancement du vaisseau spatial avec équipage Polaris Dawn en raison de prévisions météorologiques à long terme défavorables, SpaceX a continué à travailler sur le premier des lancements consécutifs de satellites Starlink, un depuis la Floride et un depuis la Californie.

Mais le deuxième vol a été annulé après que le premier étage utilisé lors du lancement en Floride s’est brisé et est tombé dans l’océan Atlantique alors qu’il tentait d’atterrir sur un drone SpaceX stationné à des centaines de kilomètres au nord-est de Cap Canaveral.

Une image à exposition temporelle capture la trajectoire enflammée d'une fusée Falcon 9 alors qu'elle s'éloigne de la station spatiale de Cap Canaveral tôt mercredi pour un vol visant à déployer 21 satellites Internet Starlink.
Une image à exposition temporelle montre la trajectoire enflammée d’une fusée Falcon 9 alors qu’elle s’éloignait de la station spatiale de Cap Canaveral tôt mercredi pour un vol visant à déployer 21 satellites Internet Starlink. Cette photo a été prise depuis le Pad 39A du Kennedy Space Center voisin, où la mission Polaris Dawn attend son lancement sur un vol commercial comportant la première sortie dans l’espace non gouvernementale. Ce vol est désormais suspendu dans l’attente d’une enquête sur les raisons pour lesquelles le premier étage d’une fusée Starlink s’est brisé lors de l’atterrissage sur un drone SpaceX au large des côtes.

EspaceX


La FAA a déclaré qu’elle ordonnerait une enquête, immobilisant efficacement les fusées Falcon 9 de SpaceX – y compris la fusée Polaris Dawn – jusqu’à ce que l’enquête soit terminée et que les mesures correctives soient approuvées.

« Le retour en vol de la fusée Falcon 9 dépend de la détermination par la FAA que tout système, processus ou procédure lié à l’anomalie n’a pas d’impact sur la sécurité publique », a déclaré la FAA dans un communiqué.

« En outre, SpaceX devra peut-être demander et obtenir l’approbation de la FAA pour modifier sa licence qui inclut des actions correctives et satisfaire à toutes les autres exigences de licence », a ajouté l’agence.

Mardi soir, SpaceX a reporté un lancement prévu mercredi Mission Aube PolarisLe lancement d’un vol commercial comprenant la première sortie dans l’espace par une organisation non gouvernementale a été reporté à vendredi au plus tôt en raison des conditions météorologiques attendues à la fin de la mission. Le lancement a été suspendu indéfiniment dans l’attente d’une enquête sur l’accident à l’atterrissage.

L’échec de l’atterrissage a mis fin à une séquence de 267 récupérations consécutives réussies de boosters remontant à février 2021. Cependant, le deuxième étage de la fusée Falcon 9 a réussi à transporter 21 satellites Starlink sur leur orbite prévue.

L’atterrissage du premier étage semblait normal jusqu’au moment de l’atterrissage, lorsque plus de flammes que d’habitude sont apparues autour de la base de la fusée à l’approche du pont de la fusée. L’une des jambes d’atterrissage s’est effondrée immédiatement après l’atterrissage et la fusée d’appoint, masquée par le feu et la fumée, s’est renversée par-dessus le côté de la péniche de débarquement dans l’océan Atlantique.

Une caméra montée sur le premier étage d'une fusée Falcon 9 a capturé une vue du drone
Une caméra montée sur le premier étage d’une fusée Falcon 9 a capturé une vue du « manque de gravité » du drone quelques instants avant l’atterrissage. Une caméra sur le drone montre le pont d’atterrissage éclairé par les gaz d’échappement de la fusée alors qu’elle s’approche du navire.

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Au moment de l'atterrissage, un incendie s'est déclaré et l'une des jambes d'atterrissage s'est effondrée.
Au moment de l’atterrissage, un incendie s’est déclaré et l’une des jambes d’atterrissage s’est effondrée.

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Le missile est ensuite tombé dans l'océan Atlantique.
Le missile est ensuite tombé dans l’océan Atlantique.

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« Après une ascension réussie, le premier étage d’une fusée Falcon 9 s’est retourné après son atterrissage sur le vaisseau spatial sans pilote ‘Zero Gravity' », SpaceX Il a dit sur les réseaux sociaux« Les équipes évaluent les données de vol et l’état du missile. »

Il s’agissait du 23e premier étage de la fusée B1062, qui s’est avéré être son dernier lancement et atterrissage, un nouveau record de réutilisabilité. SpaceX autorise les premiers étages de la fusée Falcon 9 pour un maximum de 40 vols par étage.

Peu de temps après le déploiement des satellites Starlink en Floride, la société a annulé le lancement en Californie, qui était prévu à 5 h 58 HAE, pour donner aux ingénieurs plus de temps pour examiner la télémétrie et les séquences vidéo, à la recherche de tout signe de problème. affecter d’autres missiles.

« Retrait de notre deuxième lancement @Starlink la nuit pour donner à l’équipe le temps d’examiner les données d’atterrissage du booster du lancement précédent », a déclaré SpaceX. Il a dit« Une nouvelle date de lancement cible sera partagée une fois disponible. »

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