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Uma abordagem revolucionária ao Grande Colisor de Hádrons

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Uma abordagem revolucionária ao Grande Colisor de Hádrons

Pesquisadores do experimento ATLAS do CERN no Large Hadron Collider apresentaram uma nova maneira de procurar matéria escura através de jatos quase visíveis, representando uma grande mudança de paradigma na área. O seu trabalho fornece novas direções e limites superiores rigorosos na busca contínua para compreender a matéria escura.

Os pesquisadores estão estudando se as partículas de matéria escura são realmente produzidas dentro de um jato de partículas do Modelo Padrão.

A existência de matéria escura é um mistério de longa data em nosso universo. A matéria escura representa cerca de um quarto do nosso universo, mas não interage significativamente com a matéria normal. A existência de matéria escura foi confirmada por uma série de observações astrofísicas e cosmológicas, incluindo imagens impressionantes recentes obtidas pelo Telescópio Espacial James Webb. No entanto, até à data, nenhuma observação experimental da matéria escura foi relatada. A existência de matéria escura tem sido uma questão que cientistas e astrofísicos de alta energia de todo o mundo têm investigado há décadas.

Avanços na pesquisa da matéria escura

“É por isso que conduzimos pesquisas científicas básicas, para explorar os segredos mais profundos do universo. O Grande Colisor de Hádrons está em CERN “É a maior experiência já criada, e as colisões de partículas que criam condições semelhantes às do Big Bang podem ser exploradas para procurar sinais de matéria escura”, diz o professor Deepak Kar, da Escola de Física da Universidade de Witwatersrand, em Joanesburgo. África do Sul. .

Detector de jato semi-visível ATLAS

Uma representação gráfica de como os jatos quase visíveis apareceriam no detector ATLAS se existissem. Crédito: CERN

Trabalhando na experiência ATLAS no CERN, Carr e a ex-aluna de doutoramento Sukanya Sinha (agora investigadora de pós-doutoramento na Universidade de Manchester), conceberam uma nova forma de procurar matéria escura. Sua pesquisa foi publicada na revista, Letras B de Física.

Uma nova abordagem para detectar matéria escura

“Tem havido um grande número de pesquisas de matéria escura no LHC ao longo das últimas décadas, e elas têm-se concentrado em partículas massivas de interação fraca, chamadas WIMPs”, diz Carr. “WIMPS são uma das classes de partículas que supostamente explicam a matéria escura porque não absorvem ou emitem luz e não interagem fortemente com outras partículas. No entanto, como nenhuma evidência da existência de WIMPs foi encontrada até agora, nós percebeu que a busca pela matéria escura precisava de um salto quântico.

Sukanya Sinha e Deepak Kar

Dr. Sukanya Sinha e Professor Deepak Kar. Crédito: Universidade Wits

“O que nos perguntávamos era se as partículas de matéria escura estão realmente sendo produzidas dentro de um fluxo de partículas do Modelo Padrão”, disse Carr. Isto levou à descoberta de uma nova assinatura de detector conhecida como jatos quase visíveis, que os cientistas nunca tinham observado antes.

Colisões de prótons de alta energia freqüentemente produzem sprays paralelos de partículas, coletadas nos chamados jatos, a partir do decaimento de quarks ou glúons comuns. Fluxos semivisíveis podem surgir quando quarks escuros virtuais decaem parcialmente em quarks do Modelo Padrão (partículas conhecidas) e parcialmente em hádrons escuros estáveis ​​(a “parte invisível”). Por serem produzidos em pares, geralmente junto com jatos de modelo padrão adicionais, surge um desequilíbrio ou perda de energia no detector quando todos os jatos não estão perfeitamente equilibrados. A direção da energia perdida geralmente corresponde a um dos jatos quase visíveis.

Isso torna muito difícil a busca por jatos quase visíveis, já que essa assinatura de evento também pode surgir devido a jatos medidos incorretamente no detector. O novo método de busca de matéria escura de Carr e Sinha abre novos rumos na busca pela existência de matéria escura.

“Embora a minha tese de doutoramento não contenha uma descoberta da matéria escura, ela estabelece os primeiros e bastante rigorosos limites superiores a este modo de produção e já está a inspirar novos estudos”, diz Sinha.

A colaboração ATLAS no CERN destacou este como um dos principais resultados a ser anunciado nas conferências de verão.

Referência: “Investigação da produção não ressonante de jatos quase visíveis usando dados ATLAS Run 2” por The ATLAS Collaboration, 11 de novembro de 2023, Letras B de Física.
doi: 10.1016/j.physletb.2023.138324

Calorímetro Atlas LHC

Experimentos no Grande Colisor de Hádrons na Europa, como o calorímetro ATLAS mostrado aqui, fornecem medições mais precisas de partículas fundamentais. Fonte da imagem: Maximilian Price, CERN

Experiência Atlas

A experiência ATLAS é um dos empreendimentos científicos mais importantes do CERN, a Organização Europeia para a Investigação Nuclear. É uma parte fundamental do Large Hadron Collider (LHC), o maior e mais poderoso acelerador de partículas do mundo. Localizado perto de Genebra, o ATLAS, que significa “A Toroidal LHC ApparatuS”, concentra-se na exploração de aspectos fundamentais da física.

ATLAS foi projetado para explorar uma ampla gama de questões científicas. Procura compreender as forças fundamentais que moldaram o nosso mundo desde o início dos tempos e que determinarão o seu destino. Um de seus principais objetivos é estudar o bóson de Higgs, a partícula associada ao campo de Higgs, que dá massa a outras partículas. A descoberta do bóson de Higgs em 2012, um esforço conjunto entre o ATLAS e o experimento CMS (Compact Muon Solenoid), foi um marco na física.

A experiência também procura sinais de uma nova física, incluindo as origens da massa, dimensões extras e partículas que poderiam constituir a matéria escura. O ATLAS faz isso analisando as inúmeras partículas produzidas quando os prótons colidem quase à velocidade da luz dentro do LHC.

O próprio detector ATLAS é uma maravilha tecnológica. É enorme, medindo cerca de 45 metros de comprimento, 25 metros de diâmetro e pesando cerca de 7.000 toneladas. O detector consiste em diferentes camadas, cada uma projetada para detectar diferentes tipos de partículas resultantes de colisões próton-próton. Inclui uma gama de tecnologias: rastreadores para detectar trajetórias de partículas, calorímetros para medir sua energia e espectrômetros de múons para identificar e medir múons, um tipo de elétron pesado que é fundamental para muitas pesquisas em física.

Os dados coletados pelo ATLAS são enormes, muitas vezes descritos em petabytes. Estes dados são analisados ​​por uma comunidade global de cientistas, contribuindo para a nossa compreensão da física fundamental e potencialmente levando a novas descobertas e tecnologias.

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A primeira espaçonave comercial a pousar na Lua

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A primeira espaçonave comercial a pousar na Lua

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Um voo espacial comercial pousou com sucesso na Lua pela primeira vez, iniciando uma nova era de exploração lunar privada.

Depois de um voo de oito dias, o módulo de pouso não tripulado da Intuitive Machines, com sede nos EUA, pousou com segurança na superfície lunar na quinta-feira, perto de seu alvo, a cratera Malapert A, perto do pólo sul da lua.

O pouso foi repleto de suspense, pois o controle da missão perdeu contato com o módulo de pouso assim que ele alcançou a superfície. Mas cerca de 15 minutos após o horário de pouso alvo, um sinal fraco foi finalmente recebido e o diretor da missão e diretor de tecnologia, Tim Crane, anunciou: “Odysseus encontrou um novo lar”.

“Odisseu está de pé e começando a transmitir dados”, acrescentou a Intuitive Machines em um arquivo correspondência Em X.

A missão marca o retorno bem-sucedido dos Estados Unidos à exploração da Lua pela primeira vez em mais de 50 anos, após o fim do programa Apollo em 1972. Este é um marco importante nos planos da NASA de enviar humanos ao pólo sul de a Lua em 2026, contando com empresas privadas para ajudar a reduzir custos de serviços como transporte, navegação e comunicações.

“Os Estados Unidos estão de volta à Lua”, disse o administrador da NASA, Bill Nelson. Hoje pela primeira vez. . . Uma empresa comercial, lançada por uma empresa americana que liderou a viagem até lá. Isto demonstra o poder e a promessa das parcerias comerciais da NASA. Que vitória!

A NASA disse que a criação de uma economia lunar comercialmente viável seria vital para a sua ambição de estabelecer uma base humana permanente na Lua e, eventualmente, em Marte.

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O pouso “muda todo o paradigma da exploração planetária”, disse Thomas Zurbuchen, professor de ciências espaciais na ETH Zurique que gerenciou as missões científicas da NASA até 2022. Até agora tudo foi feito pelos governos. “Com as empresas, podemos fazer isso a um custo muito menor.”

O pouso seguro de Odysseus foi recebido com alegria no Intuitive Mission Control em Houston, Texas. Nas últimas horas, o módulo de pouso expandiu sua órbita ao redor da Lua devido a um mau funcionamento em seu sistema de navegação a laser e os engenheiros foram forçados a usar instrumentos da carga útil a bordo da NASA.

A NASA pagou à Intuitive US$ 118 milhões para transportar seis cargas científicas, incluindo instrumentos para monitorar o clima espacial da Lua e um farol de rádio para auxiliar na navegação. A empresa também carregava seis pacotes comerciais, incluindo pequenas esculturas de Jeff Koons, uma câmera para registrar o pouso e um arquivo lunar.

A sonda movida a energia solar realizará experimentos perto do pólo sul da Lua e deverá operar por cerca de 14 dias sob a luz solar. É a primeira de três missões Intuitive Machines planejadas pela NASA em preparação para a missão da agência Missões Ártemis Para o Pólo Sul lunar.

A região é rica em recursos como água gelada, que pode ser dividida em hidrogênio e oxigênio para ajudar a manter uma presença humana permanente na Lua. No ano passado, a Índia tornou-se o primeiro país a pousar uma nave espacial na região da Antártica.

O pouso suave da Intuitive ocorre pouco mais de um ano depois que a empresa foi lançada no mercado por meio de uma fusão com uma empresa de aquisição de propósito específico.

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Stephen Altemus, cofundador e CEO, disse ao Financial Times que a empresa pretende, eventualmente, fornecer uma gama de serviços lunares, desde comunicações até navegação e geração de energia.

“Teremos mais dados sobre a Lua e mais compreensão”, disse ele. “Você dá o primeiro passo e depois toda uma série de atividades inesperadas e previsíveis [follow] que é aquele.”

As ações da Intuitive Machines, que caíram de sua primeira negociação em 2023 de US$ 10,03 para US$ 2,32 no início do ano, subiram acentuadamente nas últimas semanas, à medida que a missão avança em direção ao lançamento de um foguete Falcon 9 construído pela empresa SpaceX de Elon Musk. Fechou a quinta-feira a US$ 8,28, queda de 11%.

Uma tentativa de pouso lunar da Astrobotic Technology, com sede em Pittsburgh, falhou no mês passado, quando problemas com o sistema de propulsão da espaçonave levaram a uma perda massiva de combustível logo após o lançamento.

Um veículo espacial japonês não tripulado pousou na superfície lunar em janeiro passado, mas o pouso invertido dificultou a geração de energia solar, limitando sua capacidade de explorar a superfície lunar.

Vídeo: Moon Rush: Lançando a Economia Lunar | Filme FT

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Destaques do sucesso do pouso lunar da espaçonave Odysseus

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Destaques do sucesso do pouso lunar da espaçonave Odysseus

Pela primeira vez em meio século, uma espaçonave de fabricação americana pousou na Lua.

O módulo de pouso robótico foi o primeiro veículo americano a pousar na Lua desde a Apollo 17 em 1972, o capítulo final da surpreendente conquista da humanidade de enviar humanos à Lua e trazê-los todos de volta à vida. Este é um feito que não foi repetido ou mesmo tentado desde então.

O módulo de pouso, chamado Odysseus, e um pouco maior que uma cabine telefônica, chegou à região polar sul da lua às 18h23 horário do leste dos EUA na quinta-feira.

A hora do pouso chegou e passou em silêncio enquanto os controladores de vôo esperavam para ouvir a confirmação do sucesso. Era esperada uma breve pausa na comunicação, mas os minutos se passaram.

Então Tim Crane, diretor de tecnologia da Intuitive Machines, a empresa com sede em Houston que construiu o Odysseus, relatou que um sinal fraco foi detectado na espaçonave.

“É fraco, mas está lá”, disse ele. “Então preparem-se pessoal. Veremos o que acontece aqui.”

Pouco depois, anunciou: “O que podemos confirmar sem dúvida é que nossos equipamentos estão na Lua e estamos transmitindo. Então, parabéns.”

“Houston, Odisseu encontrou seu novo lar”, acrescentou mais tarde.

Mas como a capacidade de comunicação adequada da espaçonave permanece obscura, a celebração de aplausos e cumprimentos no controle da missão foi moderada.

Mais tarde naquela noite, a empresa anunciou notícias mais promissoras.

“Depois de solucionar problemas de comunicação, os controladores de voo confirmaram que o Odysseus estava de pé e começou a transmitir dados”, disse a Intuitive Machines em comunicado. “Neste momento, estamos trabalhando na correlação das primeiras imagens da superfície lunar.”

Embora este projecto fosse muito mais modesto do que as missões Apollo que levaram os astronautas a caminhar na Lua, a esperança da NASA era que pudesse ajudar a inaugurar uma era mais revolucionária: transporte ao redor do sistema solar que fosse tão económico quanto possível. Com viagens espaciais.

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“Acho que é uma coisa inteligente que a NASA está tentando fazer, que é criar um ecossistema competitivo de fornecedores para atender às suas necessidades”, disse Karissa Christensen, CEO da BryceTech, uma empresa de consultoria espacial.

A Intuitive Machines é uma das várias pequenas empresas contratadas pela NASA para transportar instrumentos que realizarão o reconhecimento na superfície lunar antes do retorno dos astronautas da NASA, previsto para o final desta década.

Para a missão, a NASA pagou à Intuitive Machines US$ 118 milhões no âmbito de um programa conhecido como Commercial Lunar Payload Services, ou CLPS, para entregar seis instrumentos à Lua, incluindo uma câmera estéreo destinada a capturar a poeira levantada por Odysseus à medida que se aproximava. Receptor de superfície e rádio para medir os efeitos de partículas carregadas em sinais de rádio.

Também havia mercadorias de outros clientes, como uma câmera feita por estudantes da Universidade Aeronáutica Embry-Riddle, em Daytona Beach, Flórida, e um projeto de arte de Jeff Koons. Partes da espaçonave foram revestidas com material reflexivo fabricado pela Columbia Sportswear.

Odysseus deixou a Terra no início de 15 de fevereiro a bordo de um foguete SpaceX. Ele entrou na órbita da lua na quarta-feira.

A preparação para o pouso incluiu embaralhamento de cartas de última hora.

Depois que a espaçonave entrou na órbita lunar, a Intuitive Machines disse que pousaria na Lua às 17h30 de quinta-feira. A empresa disse na manhã de quinta-feira que a espaçonave havia se movido para uma altitude maior e pousaria às 16h24.

Na tarde de quinta-feira, o horário de pouso foi alterado novamente, com a empresa afirmando que seria necessária uma órbita adicional ao redor da Lua antes da tentativa de pouso às 18h24. Um porta-voz da empresa disse que o dispositivo laser da espaçonave, que deveria fornecer dados sobre altitude e velocidade, não estava funcionando.

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A órbita adicional permitiu duas horas para alterações no software da espaçonave para substituir um instrumento laser experimental diferente, fornecido pela NASA.

Às 18h11, Odisseu ligou seu motor para iniciar sua descida motorizada à superfície. O instrumento laser parecia funcionar como um preenchimento conveniente e tudo parecia estar funcionando até que a espaçonave ficou em silêncio por vários minutos.

O local de pouso de Odisseu foi uma área plana perto da cratera Malaparte A, cerca de 300 quilômetros ao norte do pólo sul da lua. As regiões polares da Lua têm atraído muita atenção nos últimos anos por causa da água congelada que se esconde nas sombras das crateras.

Chegar à lua provou ser uma façanha difícil. Ao contrário dos Estados Unidos, apenas os programas espaciais governamentais da União Soviética, China, Índia e Japão conseguiram colocar sondas robóticas na superfície lunar. Duas empresas – a Ispace do Japão e a Astrobotic Technology de Pittsburgh – já haviam tentado e falhado, assim como a organização sem fins lucrativos israelense SpaceIL.

Numa entrevista antes do lançamento, Steve Altemus, CEO da Intuitive Machines, disse esperar que a NASA continue a seguir uma mentalidade de orçamento lunar, mesmo que o rover Odysseus caia.

“É a única maneira de realmente avançar”, acrescentou. “E é isso que este experimento deve fazer.”

No passado, a NASA construiu sua própria espaçonave.

Antes de Neil Armstrong se tornar a primeira pessoa a pisar na Lua, a NASA enviou uma série de espaçonaves robóticas, do Surveyor 1 ao Surveyor 7, para validar técnicas de pouso e examinar as propriedades do solo lunar. Estas aterragens robóticas dissiparam os receios de que os astronautas e as naves espaciais fossem engolfados por uma espessa camada de poeira fina na superfície lunar.

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Mas quando a NASA projecta e opera naves espaciais, geralmente procura maximizar as probabilidades de sucesso, e os seus projectos tendem a ser caros.

As aterragens lunares da Apollo, de 1969 a 1972, tornaram-se um modelo para um programa massivo que abordou um problema quase impossível de resolver com um orçamento quase ilimitado – o feito proverbial – enquanto o CLPS procurava aproveitar o entusiasmo e a engenhosidade de empreendedores iniciantes.

Thomas Zurbuchen, ex-diretor científico da NASA que iniciou o programa CLPS em 2018, estimou que um módulo de pouso robótico projetado, construído e operado da maneira tradicional da NASA custaria entre US$ 500 milhões e US$ 1 bilhão, ou pelo menos cinco vezes o espaço. A agência pagou pelas Máquinas Intuitivas.

A NASA espera que o capitalismo e a concorrência – com as empresas a propor abordagens diferentes – estimulem a inovação e conduzam a novas capacidades a custos mais baixos.

Mas mesmo que estas empresas tenham sucesso, enfrentam perspectivas comerciais incertas que atraem muitos clientes fora da NASA e de outras agências espaciais.

“Não está claro quem são esses outros clientes”, disse Christensen.

A Intuitive Machines tem contratos para duas outras missões CLPS, e espera-se que outras empresas também obtenham imagens da lua. A Astrobotic Technology, com sede em Pittsburgh, tem uma segunda missão: preparar-se para mover o veículo robótico da NASA para uma área sombreada onde possa haver gelo. A Firefly Aerospace, perto de Austin, Texas, tem seu módulo de pouso Blue Ghost quase pronto, mas ainda não anunciou uma data de lançamento.

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Centenas de pessoas viram uma bola de fogo disparando para o céu na noite de quarta-feira

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Centenas de pessoas viram uma bola de fogo disparando para o céu na noite de quarta-feira

Washington – Moradores de quase uma dúzia de estados e do Canadá relataram ter visto uma bola de fogo no céu na noite de quarta-feira, com alguns descrevendo-o como um evento que nunca tinham visto antes.

A American Meteor Society começou a receber relatórios Pouco depois das 18h45, um objeto brilhante cruzou rapidamente o céu.

Com base em uma série de relatórios, a associação disse que se acreditava que o que foi observado era uma bola de fogo e identificou seu caminho provável como sendo sobre a Comunidade da Pensilvânia.

O vídeo foi fornecido à FOX Weather Uma câmera de segurança em Linden, Virgínia, mostrou o meteorito brilhante, que só ficou visível por alguns segundos.

Um observador de Ohio observou que “parecia muito grande no céu e tinha um longo caminho”.

“Foi a coisa mais incrível que já vi”, declarou o residente do State College, na Pensilvânia.

Veja as coisas que os humanos deixaram para trás na lua

A NASA diz que os meteoritos que entram na atmosfera terrestre são chamados de meteoritos e, se colidirem com a Terra, ganham o nome de meteorito.

Estimativas da agência espacial 48,5 toneladas de matéria espacial atingem a Terra todos os dias, mas grande parte do material queima e não é visível.

Menos de 5% dos meteoritos sobrevivem ao atrito e a velocidades superiores a 40.000 quilômetros por hora para atingir a superfície da Terra.

Até agora, a American Meteor Society não recebeu nenhum relato de que o material espacial de quarta-feira atingiu a Terra, mas se isso aconteceu, parece que as regiões sudoeste-nordeste estavam no seu caminho.

NASA está desenvolvendo um “espanador lunar” para se livrar da poeira lunar

Diz-se que os meteoritos consistem principalmente em materiais metálicos e rochosos e seu tamanho geralmente varia de uma pedra a um punho.

Um museu no Maine ofereceu uma recompensa de US$ 25 mil pelos restos de uma bola de fogo que disparou pelo céu em abril passado, mas ninguém afirmou publicamente ter encontrado um pedaço do espaço sideral.

Especialistas planetários estimam que apenas 500 meteoritos atingem a superfície da Terra a cada ano, com menos de dez recuperados.

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