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Caça à matéria escura em um cofre em Neutrino Alley

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Caça à matéria escura em um cofre em Neutrino Alley

Esta ilustração representa uma partícula de matéria escura. Cientistas do Oak Ridge National Laboratory tentaram monitorar essas partículas indescritíveis usando detectores de neutrinos em Neutrino Alley.

Cientistas do Oak Ridge National Laboratory tentaram observar a matéria escura em um corredor de porão bem iluminado usando a sensibilidade de seus detectores de neutrinos. Neutrino Alley, onde a equipe está trabalhando, está localizado abaixo da Spallation Neutron Source, um poderoso acelerador de partículas. Após anos de computação teórica, a equipe do COHERENT começou a observar a matéria escura, que se acredita constituir até 85% da massa do universo. O experimento permitiu à equipe ampliar a busca global por matéria escura de uma nova maneira, e eles planejam receber um detector maior e mais sensível para melhorar suas chances de capturar partículas de matéria escura.

Poucas coisas carregam a mesma aura de mistério que a matéria escura. O próprio nome irradia sigilo, sugerindo algo oculto nas sombras do universo.

Chamado uma equipe colaborativa de cientistas coerenteincluindo Kate Schulberg, Distinguished Professor of Physics of Arts and Sciences, Philip Barbeau, Associate Professor of Physics, e o pesquisador de pós-doutorado Daniel Berchie, tentaram trazer a matéria escura das sombras do universo para um destino menos glamoroso: um brilhantemente iluminado , corredor do porão apertado.

Não é um porão comum, no entanto. Trabalhando em uma área do Oak Ridge National Laboratory apelidada de Neutrino Alley, a equipe costuma se concentrar em partículas subatômicas chamadas neutrinos. Eles são produzidos quando as estrelas morrem e se tornam supernovas, ou em um nível mais próximo da Terra, como subproduto da colisão de prótons em aceleradores de partículas.

Perseus grupo de matéria escura

A matéria escura, o material invisível que compõe 85% da matéria do universo, não está escondida muito longe entre as galáxias. Uma equipe de cientistas está tentando tirá-la das sombras. Crédito: Raios-X: NASA/CXO/Fabian et al. ; Rádio: Gendron-Marsolais et al. ; NRAO/AUI/NSF Óptica: NASA, SDSS

Não por acaso, o Neutrino Alley está localizado logo abaixo de um dos aceleradores de partículas mais poderosos do mundo, o Oak Ridge’s. Fonte de nêutrons de espalação (SNS). Neutrino Alley abriga uma coleção de detectores projetados especificamente para monitorar neutrinos enquanto eles passam e colidem com eles.

No entanto, os neutrinos não são o único subproduto dos processos SNS. A matéria escura (não confundir com a antimatéria favorita do vilão) também é produzida quando os aceleradores de partículas colidem prótons. Após anos de computação teórica, a equipe COHERENT decidiu aproveitar o poder do SNS e a sensibilidade de seus detectores de neutrinos para monitorar a matéria escura em Neutrino Alley.

“E nós não vimos isso”, diz Schulberg. “Claro, se tivéssemos visto, teria sido mais emocionante, mas não ver é realmente um grande problema.”

Ela explicou que o fato de a matéria escura não ter sido detectada por seus detectores de neutrinos permite que ela melhore os modelos teóricos de como a matéria escura se parece.

“Sabemos exatamente como um detector de matéria escura responderia se a matéria escura tivesse certas propriedades, então estávamos procurando por essa assinatura específica”.

Kate Schulberg, Grayson Rich e Philip Barbeau

Kate Schulberg, co-autor Grayson Rich e Philip Barbeau. Crédito: Long Li/Duke University

A impressão digital em questão é a forma como os núcleos dos átomos no detector de neutrinos saltam quando atingem um neutrino ou, neste caso, uma partícula de matéria escura.

“É como jogar projéteis em uma bola de boliche em um pedaço de gelo”, disse Berchie. Bolas de boliche, em sua analogia, são os átomos no detector de neutrinos – que neste experimento era um cristal de iodeto de césio de 14,6 kg. “Você pode dizer muito sobre o estilingue e a força que lança pela altura em que a bola de boliche quica no contato.”

Quando se trata de matéria escura, qualquer informação é uma boa informação. Ninguém sabe o que realmente é. Quase 100 anos atrás, os físicos perceberam que o universo não poderia se comportar da maneira que se comportaria se tudo o que ele contivesse fossem as coisas que pudéssemos ver.

“Estamos nadando em um mar de matéria escura”, disse Jason Newby, chefe do Neutrino Research Group no Oak Ridge National Laboratory e coautor do estudo. O consenso dos físicos é que a matéria escura compõe 85% da massa do universo. Deve estar sujeito à gravidade para explicar o comportamento do universo, mas não interage com nenhum tipo de luz ou ondas eletromagnéticas e parece escuro.

Jason Newby e Yuri Efremenko seguram um fotossensor

Jason Newby e o co-autor Yuri Efremenko carregam o pequeno detector de neutrinos de iodeto de césio de 14,6 kg usado para procurar matéria escura em Neutrino Alley. Crédito: Laboratório Nacional Genevieve Martin/Oak Ridge, Departamento de Energia dos EUA

“Aprendemos isso observando grandes galáxias que orbitam umas às outras e vimos que elas giram muito mais rápido do que deveriam, o que implica que elas têm mais massa do que parecem”, disse Birchi. “Então, sabemos que há coisas adicionais por aí, só precisamos saber onde procurá-las.”

“Mesmo que na maioria das vezes não tenhamos resultados, é muito importante que você olhe em todos os lugares e então você pode descartar uma série de possibilidades e focar em uma nova área com estratégia ao invés de apenas usar o ‘espaguete na parede ‘ abordagem”, disse Newby.

Daniel Berchi

Daniel Berchi. Crédito: Duke University

“Estamos estendendo nosso alcance a quaisquer modelos que possam existir para a matéria escura, e isso é muito poderoso”, disse Schulberg.

E a conquista não para por aí, ela observa: o experimento também permitiu que a equipe ampliasse a busca global por matéria escura de uma nova maneira.

“A técnica de detecção típica é ir para o subsolo, construir um detector muito sensível e esperar que as partículas de matéria escura passem”, disse Berchi.

o problema? Partículas de matéria escura podem estar viajando silenciosamente pelo ar. Se também for muito leve, pode não alcançar o detector com energia suficiente para criar uma impressão digital detectável.

A configuração experimental da equipe COHERENT aborda esse problema.

“Quando você entra no acelerador, produz essas partículas com uma energia significativamente maior”, disse Berchi. Isso lhes dá muito gravidade para atingir os núcleos e mostrar o sinal da matéria escura. “

E agora? Ainda não está de volta à prancheta. Neutrino Alley está se preparando para receber um detector maior e mais sensível, que, juntamente com os critérios de busca refinados do COHERENT, aumentará muito as chances de capturar uma dessas partículas demoníacas.

“Estamos no limiar de onde a matéria escura precisa estar”, disse Birchi.

Referência: “Primeira sonda de matéria escura Sub-GeV além das previsões cosmológicas usando o detector COHERENT CsI no SNS” por D. Akimov et al. 3 de fevereiro de 2023 Cartas de revisão física.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.051803

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Os cientistas descobriram uma forma de compensar os efeitos dos genes que encurtam a vida em mais de 60%.

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Os cientistas descobriram uma forma de compensar os efeitos dos genes que encurtam a vida em mais de 60%.

Novas pesquisas sugerem que um estilo de vida saudável pode reduzir significativamente a influência dos genes que predispõem à redução da expectativa de vida, talvez em mais de 60%. O estudo utilizou dados de mais de 350.000 indivíduos do Biobank do Reino Unido para analisar os efeitos dos riscos genéticos e fatores de estilo de vida na expectativa de vida. Concluiu que estilos de vida desfavoráveis ​​e predisposição genética aumentam de forma independente o risco de morte prematura, destacando a importância de comportamentos saudáveis ​​no prolongamento da esperança de vida, especialmente para aqueles em risco genético. Crédito: SciTechDaily.com

Um estilo de vida pouco saudável aumenta o risco de morte em 78%, independentemente da predisposição genética.

Análise de dados de estudos de grande escala e longo prazo, publicados em Medicina Baseada em Evidências do BMJEle ressalta que a adoção de um estilo de vida saudável pode neutralizar o efeito dos genes que encurtam a expectativa de vida em mais de 60%.

Embora os genes e o estilo de vida pareçam ter um efeito aditivo na longevidade de uma pessoa, um estilo de vida pouco saudável está independentemente associado a um risco aumentado de 78% de morte prematura, independentemente da predisposição genética, sugere a investigação.

O Índice de Risco Genético (PRS) combina múltiplas variantes genéticas para chegar à predisposição genética geral de uma pessoa para uma vida útil mais longa ou mais curta. O estilo de vida – consumo de tabaco, consumo de álcool, qualidade da dieta, quantidade de sono e níveis de atividade física – é um fator importante.

Mas não está claro até que ponto um estilo de vida saudável pode compensar uma predisposição genética para uma expectativa de vida mais curta, dizem os pesquisadores.

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Para explorar isto ainda mais, contaram com um total de 353.742 adultos, recrutados para o Biobank do Reino Unido entre 2006 e 2010, e cuja saúde foi acompanhada até 2021.

Uma pontuação de risco genético foi derivada para riscos de vida longos (20% dos participantes), intermediários (60%) e curtos (20%), usando dados do estudo de coorte LifeGen.

A pontuação ponderada de estilo de vida saudável, que inclui não fumar atualmente, consumo moderado de álcool, atividade física regular, forma corporal saudável, sono adequado e dieta saudável, foi categorizada em favorável (23% dos participantes), regular (56%) e médio. (56%). e padrões de estilo de vida desfavoráveis ​​(22%), utilizando dados do estudo US NHANES.

Resultados do estilo de vida e riscos genéticos

Durante um período médio de acompanhamento de aproximadamente 13 anos, 24.239 participantes morreram.

Aqueles com predisposição genética para uma vida curta tinham 21% mais probabilidade de morrer precocemente do que aqueles com predisposição genética para uma vida longa, independentemente do estilo de vida.

Da mesma forma, aqueles com um estilo de vida inadequado tinham 78% mais probabilidade de morrer prematuramente do que aqueles com um estilo de vida adequado, independentemente da sua predisposição genética.

Aqueles com alto risco genético de vida curta e que tinham um estilo de vida inadequado tinham duas vezes mais probabilidade de morrer do que aqueles com predisposição genética para uma vida longa e que tinham um estilo de vida adequado.

Quatro fatores em particular parecem constituir uma combinação ideal de estilo de vida: não fumar; Atividade física regular. Sono adequado à noite. E siga uma dieta saudável.

Este é um estudo observacional e, como tal, não podem ser tiradas conclusões definitivas sobre causa e efeito, os investigadores reconhecem várias limitações às suas descobertas.

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Por exemplo, o estilo de vida foi avaliado apenas num momento e as escolhas de estilo de vida variaram de acordo com a idade. Todos os participantes eram também descendentes de europeus, o que pode limitar a generalização dos resultados, dizem os investigadores.

No entanto, sugerem que as suas descobertas sugerem que o risco genético de redução da esperança de vida ou morte prematura pode ser compensado por um estilo de vida adequado em cerca de 62%.

Aqueles com alto risco genético de escassez poderiam prolongar a sua esperança de vida em quase 5,5 anos aos 40 anos com um estilo de vida saudável, sugerem os investigadores, acrescentando que, dada a forma como os hábitos de vida se estabelecem antes da meia-idade, devem ser tomadas medidas para mitigar a predisposição genética. Uma vida mais curta é necessária antes disso.

Os pesquisadores concluíram: “Este estudo demonstra o papel fundamental de um estilo de vida saudável na mitigação do efeito de fatores genéticos na redução da expectativa de vida”. “As políticas de saúde pública para melhorar estilos de vida saudáveis ​​servirão como complementos poderosos aos cuidados de saúde tradicionais e mitigarão o impacto dos factores genéticos na esperança de vida humana.”

Referência: “Predisposição genética, padrões de estilo de vida modificáveis ​​e seus efeitos combinados na expectativa de vida humana: evidências de vários estudos de coorte” por Zilong Bian, Lijuan Wang, Rong Fan, Jing Sun, Lili Yu, Meihong Xu, Paul R. H. J. Timmers e Xia Chen , James F. Wilson, Evropi Theodoratou, Shifeng Wu e Xue Li, 29 de abril de 2024, Medicina Baseada em Evidências do BMJ.
DOI: 10.1136/bmjebm-2023-112583

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O antigo Telescópio Espacial Hubble volta à vida após um mau funcionamento

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O antigo Telescópio Espacial Hubble volta à vida após um mau funcionamento

A NASA fez isso de novo. A agência espacial dos EUA corrigiu a última falha que afetava o antigo Telescópio Espacial Hubble. O observatório está de volta à ação para desvendar os segredos do universo. “Todos os instrumentos do Hubble estão online e a espaçonave retomou a realização de observações científicas.” NASA disse Em comunicado em 30 de abril.

O problema começou em 23 de abril, quando o Hubble entrou em modo de segurança devido a um problema com um de seus giroscópios. O giroscópio enviou leituras falsas, acionando a caixa de areia do observatório onde as operações científicas estão suspensas. O problema do giroscópio não é novo. O mesmo giroscópio que causou o mau funcionamento recente também se comportou em novembro com problema semelhante.

O Hubble possui seis giroscópios, mas apenas três deles estão operacionais. Os giroscópios ajudam o telescópio a apontar na direção certa para fazer observações e coletar dados. A NASA tem um plano backup que permitiria ao Hubble continuar operando com apenas um giroscópio, mas não precisou implementar esse procedimento. “A espaçonave está saudável e operacional novamente usando todos os três giroscópios”, disse a NASA.

O Hubble foi lançado em 1990. Ele encontrou alguns problemas técnicos durante sua vida, incluindo um sério defeito no espelho que foi resolvido por uma missão de ônibus espacial em 1993. No final, a NASA realizou cinco missões de manutenção, a última delas em 2009. A NASA não opera mais ônibus espaciais, por isso não pode enviar astronautas para consertar o Hubble quando algo dá errado. A solução de problemas deve ser feita no solo, o que torna o histórico de reparos bem-sucedidos da equipe ainda mais impressionante.

Problemas técnicos e hardware desatualizado não são os únicos desafios que o Hubble enfrenta. A órbita do observatório está a deteriorar-se. “Reiniciar o Hubble para uma órbita mais alta e mais estável poderia acrescentar vários anos de operações à sua vida.” NASA disse em 2022. A agência está estudando opções para estabilizar a órbita do Hubble, incluindo a possibilidade de enviar uma nova missão de serviço usando a espaçonave SpaceX Dragon.

O Telescópio Espacial Hubble é tão antigo que qualquer problema técnico levanta temores sobre o seu eventual desaparecimento. A NASA espera continuar a operar o observatório de 34 anos pelo menos até ao final da década, e talvez mais além. O novo e poderoso Telescópio Espacial James Webb será lançado em 2021, mas não se destina a substituir o Hubble. Em vez disso, os dois observatórios complementam-se e, por vezes, colaboram nas imagens, como quando ambos contribuíram para uma vista deslumbrante de galáxias em forma de “árvore de Natal” em 2023.

O trabalho do Hubble tornou-se icônico, tornou-se famoso Pilares da criação Uma imagem do Hubble Deep Field, uma visão histórica de uma área do céu contendo 1.500 galáxias. O observatório pesquisou por toda parte para documentar os planetas do nosso sistema solar, bem como nebulosas, galáxias e estrelas distantes. Sua missão terminará um dia, mas algumas soluções inteligentes significam que esse dia ainda não chegou.

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Nova pesquisa revela que os dinossauros não eram tão inteligentes quanto pensávamos

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Nova pesquisa revela que os dinossauros não eram tão inteligentes quanto pensávamos

Fotografia de um esqueleto de T. rex no Museu Senckenberg em Frankfurt, Alemanha. O Tiranossauro rex viveu no final do período Cretáceo (cerca de 66 milhões de anos atrás) e foi encontrado exclusivamente no oeste da América do Norte. Crédito: Kay R. Caspar

Os dinossauros eram tão inteligentes quanto os répteis, mas não tão inteligentes quanto os macacos, como sugerem pesquisas anteriores.

Uma equipe internacional de paleontólogos, etólogos e neurologistas reexaminou o tamanho e a estrutura do cérebro dos dinossauros e concluiu que eles se comportavam como crocodilos e lagartos.

Num estudo publicado no ano passado, afirmou-se que os dinossauros adoram Tiranossauro Rex Eles tinham um número excepcionalmente grande de neurônios e eram significativamente mais inteligentes do que o esperado. Tem sido afirmado que este elevado número de neurónios poderia beneficiar diretamente a inteligência, o metabolismo e a história de vida. Tiranossauro Rex Ele lembrava um macaco em alguns de seus hábitos. A transmissão cultural de conhecimento, bem como o uso de ferramentas têm sido citados como exemplos de características cognitivas que podem ter possuído.

Crítica da metodologia de contagem de neurônios

Mas o novo estudo publicado em Registro anatômico, em que Hadi George da Universidade de Bristol, Dr. Darren Naish (Universidade de Southampton) e liderado pelo Dr. Royal Ontario Museum) observe mais de perto as técnicas usadas para prever o tamanho do cérebro e o número de neurônios nos cérebros dos dinossauros. A equipe descobriu que suposições anteriores sobre o tamanho do cérebro dos dinossauros e o número de neurônios que seus cérebros continham não eram confiáveis.

A relação entre cérebro e massa corporal em vertebrados terrestres

A relação entre o cérebro e a massa corporal em vertebrados terrestres. Dinossauros como o T. rex tinham proporções de tamanho cérebro-corpo semelhantes às dos répteis vivos. Crédito: Cristian Gutierrez Ibanez

Esta pesquisa surge após décadas de análises nas quais paleontólogos e biólogos examinaram o tamanho e a anatomia do cérebro dos dinossauros e usaram esses dados para inferir comportamento e estilo de vida. As informações sobre os cérebros dos dinossauros vêm dos recheios minerais das cavidades cerebrais, chamados endocasts, bem como dos formatos das próprias cavidades.

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A equipe descobriu que o tamanho de seus cérebros era exagerado – especialmente o tamanho do prosencéfalo – e, portanto, seus neurônios também eram importantes. Além disso, mostraram que as estimativas do número de neurônios não são um guia confiável para a inteligência.

Recomendações para pesquisas futuras

Para reconstruir de forma confiável a biologia de organismos extintos há muito tempo ClassificarA equipe acredita que os pesquisadores devem considerar múltiplas linhas de evidência, incluindo anatomia esquelética, histologia óssea, comportamento de parentes vivos e vestígios de fósseis. “A inteligência dos dinossauros e de outros animais extintos é melhor determinada usando uma variedade de evidências que vão desde a anatomia macroscópica até pegadas fósseis, em vez de confiar apenas em estimativas do número de neurônios”, explicou Hadi, da Escola de Ciências da Terra de Bristol.

“Somos da opinião de que não é uma boa prática prever a inteligência em espécies extintas quando a população de neurônios reconstruída a partir de células endógenas é tudo o que temos para prosseguir”, explicou o Dr. Kai Kaspar.

“Os números de neurônios não são bons preditores do desempenho cognitivo, e usá-los para prever a inteligência em espécies extintas pode levar a interpretações muito enganosas”, acrescentou a Dra. Ornella Bertrand (Instituto de Paleontologia Miquel Crosafont da Catalunha).

O Dr. Darren Naish concluiu: “A possibilidade de o T. rex ser tão inteligente como um babuíno é ao mesmo tempo fascinante e assustadora, com o potencial de reinventar a nossa visão do passado.” “Mas o nosso estudo mostra como todos os nossos dados contradizem esta ideia. Eles eram mais parecidos com crocodilos gigantes e inteligentes, e isso é igualmente notável.”

Referência: “Quão inteligente foi o T. Rex?” Testando afirmações de cognição extraordinária em dinossauros e aplicando estimativas de número de neurônios na pesquisa paleontológica” por Kay R. Caspar, Christian Gutierrez Ibáñez, Ornella C. Bertrand, Thomas Carr, Jennifer A. D. Colburn e Arthur Erb, Hadi George, Thomas R. Holtz, Darren Naish, Douglas R. Willey e Grant R. Hurlburt, 26 de abril de 2024, Registro anatômico.
doi: 10.1002/ar.25459

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