neutrina | Svět2000

Vědci zkouší novou metodu jak sledovat neutrina. Dali jim příchuť

14. 8. 2024 Iveta Mauci 2 min read 332 Zobrazení aplikace, chuť, dynamická rovnice, fyzika neutrin, neutrina, slučování hvězd, studie, supernova, věda, vesmír

Astronomie Fyzika Nové Věda Vesmír

Složité uspořádání a velký počet neutrin ve hvězdných systémech znemožňuje jejich sledování. Jde o velký oříšek i při sledování pouhé části neutrin. Podle studie zveřejněné Úřadem pro vědecké a technické informace amerického ministerstva energetiky vědci zkoumali potenciální způsob, jak tento problém vyřešit.

Vědci doufají, že jejich aplikace v astrofyzice pomůže vyřešit dynamické rovnice, které vznikají při vzniku hvězd, supernov a dalších hvězdných systémů. Nová metoda umožňuje používat nejmodernější hydrodynamické simulační kódy. Tento přístup zahrnuje rozšíření tradičních metod výpočtu pohybu neutrin tak, aby zahrnovaly kvantově mechanickou změnu chuti. Takový přístup snižuje složitý výpočet toho, jak se neutrina chovají ve složitých systémech.

Fyzika neutrin

Při sloučení supernov, nebo vzniku neutronových hvězd, dojde k vystřelení mnoha typů chemických a fyzických prvků do prostoru. Jako poslové změn pak putují vesmírem. Od fotonů po gravitační vlny. Od neutrin po těžké prvky. Všichni tito poslové poskytují vědcům nové poznatky o fyzice hvězdných objektů.

Aby vědci mohli tyto „posly“ používat, potřebují pochopit fyziku neutrin. Protože neutrina nesou podstatnou část energie těchto systémů. Kromě toho vědci potřebují porozumět interakcím s obsahem neutrin, aby dokázali předpovědět obsah těžkých prvků, produkovaných při explozí hvězd a při slučování hvězd.

Úhlové momenty zapouzdřují celkový počet a tok neutrin do malé sady pohybových rovnic. Vědci pak mohou tyto rovnice použít k výpočtu změny „chuti“ neutrin. Snížený počet rovnic v metodě úhlového momentu nabízí cestu vpřed pro řešení problémů s transformací chuti neutrin v kompaktních astrofyzikálních objektech. Jako je sloučení neutronových hvězd.

Další články z vědy

Vědecký pohled na neutrina

Podle vědců mají neutrina kvantově mechanickou vlastnost zvanou „chuť“. Tato chuť se může při pohybu vesmírem transformovat. Hlavním úkolem při sledování fyzického pohybu neutrin je změna jejich chuti v astrofyzikálních systémech, jako jsou supernovy s kolapsem jádra a sloučení neutronových hvězd.

*Trojrozměrné obrysy kvantové koherence v simulaci neutrinového momentu. Simulace začíná náhodnými počátečními podmínkami a vyvine strukturu za méně než nanosekundu.*

Cíl metody transformace chuti

Výzkumníci testovali metodu na typu transformace chuti neutrin nazývané „rychlá příchuť“, pro kterou jsou úhlové informace o neutrinech známým požadavkem pro transformaci. Výsledkem bylo, že metoda velmi dobře zachytila růst transformace.

Vyhlídky na použití poloklasického přístupu založeného na úhlovém momentu k zahrnutí kvantově mechanických efektů chuti při transportu neutrin ve zbytku sloučení neutronové hvězdy lze aplikovat do takové transformace.

Vědci došli k tomuto závěru díky použití zdroje z Národního vědeckého výpočetního střediska pro energetický výzkum, oddělení pro uživatele energie. Při své práci také používali stroj Payne, který jim poskytla státní univerzita v Severní Karolíně.

Vědecká studie s otevřeným přístupem doi.org/10.1016/j.physletb.2023.138210

Vědci UTA testují kvantovou povahu gravitace v Antarktidě

6. 5. 2024 Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert 0 komentářů 2 min read 856 Zobrazení gravitace, kvantová mechanika, neutrina, teorie relativity, vesmír

Fyzika Tiskové zprávy TOP 10 Vesmír Země

*Laboratoř IceCube pod hvězdami v Antarktidě.*

Einsteinova teorie obecné relativity vysvětluje, že gravitace je způsobena zakřivením směrů prostoru a času. Nejznámějším projevem je zemská gravitace, která nás drží na zemi a vysvětluje, proč jablka padají na podlahu.

Podle Eureka Alert, se vědci po několika letech pokusili sjednotit tyto dvě oblasti studia, aby dosáhli kvantového popisu gravitace. To by mělo spojit fyziku zakřivení spojenou s obecnou relativitou se záhadnými náhodnými fluktuacemi spojenými s kvantovou mechanikou.

Na druhou stranu v oblasti fyziky vysokých energií vědci studují drobné neviditelné objekty, které se řídí zákony kvantové mechaniky, vyznačující se náhodnými fluktuacemi, které vytvářejí nejistotu v pozicích a energiích částic, jako jsou elektrony, protony a neutrony. Pochopení náhodnosti kvantové mechaniky je nutné k vysvětlení chování hmoty a světla v subatomárním měřítku.

Nová studie v Nature Physics, publikovaná fyziky z Texaské univerzity v Arlingtonu, uvádí novou sondu do hlubokého rozhraní mezi těmito dvěma teoriemi využívající ultravysokoenergetické neutrinové částice detekované částicovým detektorem umístěným hluboko v antarktickém ledovci na jižním pólu.

"Výzva sjednocení kvantové mechaniky s teorií gravitace zůstává jedním z nejnaléhavějších nevyřešených problémů ve fyzice," řekl spoluautor Benjamin Jones, docent fyziky. "Pokud se gravitační pole chová podobně jako ostatní pole v přírodě, jeho zakřivení by mělo vykazovat náhodné kvantové fluktuace."

Aby tým hledal známky kvantové gravitace, umístil tisíce senzorů po celém kilometru čtverečním poblíž jižního pólu v Antarktidě, které monitorovaly neutrina, neobvyklé, ale hojné subatomární částice, které mají neutrální náboj a nemají žádnou hmotnost. Tým byl schopen studovat více než 300 000 neutrin. Hledali, zda těmto ultravysokoenergetickým částicím vadí náhodné kvantové fluktuace v časoprostoru, které by se daly očekávat, pokud by gravitace byla kvantově mechanická, protože cestují na velké vzdálenosti.

„Hledali jsme tyto výkyvy studiem chutí neutrin detekovaných observatoří IceCube,“ řekl Negi. „Naše práce vyústila v měření, které bylo mnohem citlivější než předchozí (více než milionkrát více, u některých modelů), ale nenašli jsme důkazy o očekávaných kvantových gravitačních efektech.“

Benjamin Jones, docent fyziky na Texaské univerzitě v Arlingtonu.

Toto nepozorování kvantové geometrie časoprostoru je silným prohlášením o dosud neznámé fyzice, která funguje na rozhraní kvantové fyziky a obecné teorie relativity.

„Tato analýza představuje poslední kapitolu téměř desetiletého příspěvku společnosti UTA k observatoři IceCube,“ řekl Jones. „Moje skupina nyní provádí nové experimenty, jejichž cílem je pochopit původ a hodnotu hmoty neutrin pomocí technik atomové, molekulární a optické fyziky.“

Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS, vědecká studie byla publikována v Naturephysic.