Текст уведомления здесь

Блазар «обстрелял» Антарктиду нейтрино высоких энергий

Активные ядра галактик, выстреливающие разогнанную до околосветовых скоростей плазму, впервые проявили себя как источник довольно экзотических частиц.
Добавить в закладки
Комментарии

Работы двух групп исследователей, связанных с научной коллаборацией IceCube, показали, что окрестности активно пожирающих материю сверхмассивных черных дыр в центрах галактик являются источником нейтрино особо высоких энергий. До сих пор надежно удавалось зарегистрировать только такие источники нейтрино, как Солнце, либо близкие сверхновые. Новое открытие важно не только из-за регистрации нового класса источников нейтрино, но и потому, что может пролить свет на происхождение космических частиц особо высоких энергий, до сих пор остававшееся загадкой. Соответствующие статьи опубликованы в Science.

Блазары — это особо компактные квазары, галактики с активно излучающим ядром. От других галактик с активным ядром их отличает наличие релятивистских джетов — струй плазмы, разогнанных до околосветовых скоростей. Другая особенность блазаров — все они происходят от галактик, сильно отличающейся от нашей. Если Млечный Путь, в котором мы живем, спиральная галактика, то блазары находятся в центрах гигантских эллиптических (овальных) галактик.

Международная коллаборация IceCube изучает данные наблюдений, собранных с помощью крупного подповерхностного нейтринного «телескопа», расположенного под толщами льда в Антарктиде. Мощности IceCube — это большие кубические бассейны с водой, при прохождении через которые нейтрино могут вызывать слабые вспышки. Регистрируя такие вспышки в разнесенных в пространстве «кубах» с водой, исследователи могут определить, с какого именно направления пришло то или иное нейтрино. Для ряда нейтрино высоких энергий эти направления совпадали. Изучая их, ученые выявили объекты — кандидаты источников подобных нейтрино.

Одним из них был блазар TXS 0506+056, свет от которого шел до Земли 4 миллиарда лет. Кроме пучка нейтрино высоких энергий, пришедшего от него и зарегистрированного в 2017 году, на высокую активность этого блазара показало и наблюдение за ним в оптическом и иных диапазонах на целом ряде обычных телескопов. Тот факт, что повышение интенсивности излучений от блазара совпало с появлением с этого же направления нейтрино высоких энергий указывает на то, что именно он и является их наиболее вероятным источником. Новое открытие указывает на «нейтринную активность» блазаров, до того остававшуюся лишь гипотезой.

Интересно, что на протяжении многих лет с тех же самых направлений, что и нейтрино высоких энергий, регистрируются и иные частицы особо высоких энергий. Эти частицы даже породили в научном сообществе парадокс Зацепина — Грайзена — Кузьмина. Так называют теоретический верхний предел энергии космических лучей от удаленных источников. Если обычная частица высокой энергии преодолевает в космосе более 50 мегапарсеков (более 160 миллионов световых лет), то она претерпевает распад на частицы заметно меньших энергий. Это значит, что никакие частицы ультравысоких энергий не должны вообще регистрироваться земными астрономами, ведь ближе 160 миллионов световых лет от нас нет никаких источников столь энергичных частиц.

Увы, на практике такие частицы регулярно регистрируются, показывая, что существует парадокс или астрономы чего-то не замечают. Особую значимость проблеме придавало то, что она перестала быть чисто астрофизической и стала, по сути, крупной проблемой еще и для физики элементарных частиц: получалось, что частицы могут вести себя не совсем так, как это представляли себе ученые ранее.

Однако довольно давно было выдвинуто предположение, что если у какого-то активного астрофизического объекта «утекает» большое количество нейтрино — частиц, слабо взаимодействующих с обычным веществом, то такие нейтрино могут преодолеть очень большую дистанцию. Куда большую, чем остальные частицы, подчиняющиеся пределу Зацепина — Грайзена — Кузьмина. В частности, была предложена так называемая модель Z-вспышки, по которой нейтрино ультравысоких энергий из далеких галактик могут достигать нашей галактики, столкнуться с реликтовым антинейтрино и аннигилировать до адронов, обычных частиц, которые также будут иметь высокую энергию. Когда такие обычные частицы ультравысоких энергий достигают Земли, они и воспринимаются астрономами как нарушители предела Зацепина — Грайзена — Кузьмина.

Найденные IceCube нейтрино высоких энергий, исходящих от далекого блазара, хорошо вписываются в такой сценарий «нейтринного» объяснения парадокса Зацепина — Грайзена — Кузьмина, остающегося одной из главных нерешенных проблем современной физики. И хотя пока рано что-то утверждать, новое открытие указывает на то, что нейтрино особо высоких энергий действительно могут быть таким решением.

Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Человек покинул Африку и захватил Китай более двух миллионов лет назад

Это примерно на 270 тысяч лет удревняет экспансию Homo за пределы их родного континента.
Добавить в закладки
Комментарии

Китайские исследователи при участии британских коллег обнаружили в центральной части этой страны каменные орудия, возраст которых определен в 1,26—2,12 миллиона лет. Если верна нижняя граница этой датировки, то данные орудия — самое древнее свидетельство присутствия людей за пределами Африки, где и возник род Homo. Соответствующая статья опубликована в Nature.

По современным данным, самым древним видом нашего рода является Homo habilis, чьи останки найдены только в Африке. К нему или его непосредственным предкам относится челюсть LD 350−1. Ее возраст 2,8 миллиона лет, и она считается самым древним из останков представителей рода Homo. Однако первым видом, достоверно вышедшим за пределы Африки, стал Homo erectus — их останки в грузинской пещере Дманиси появились 1,8 миллиона лет назад. А около 1,7 миллиона лет назад кости того же вида появляются в Китае.

Авторы новой работы изучили 88 каменных орудий из 17 слоев раскопа в районе Шаньчэн (провинция Хэнань, Центральный Китай). Орудия эти разных типов — от сравнительно специализированных скребков и сверл до более универсальных рубил. Главным образом они сделаны из кварца и кварцита, выход которого есть в горах поблизости от района раскопок. Обнаружить рядом с орудиями кости людей не удалось. Отдельно стоит отметить, что и кварц, и кварцит — крайне твердые породы, и их обработка требует уверенных навыков работы с камнем. Но в данном случае это скорее плюс, чем минус, — такие орудия нельзя спутать с камнями, расщепленными в силу естественных процессов, не связанных с человеческой деятельностью.

Чтобы определить возраст орудий, ученые обратились к датировке слоев, в которых они были найдены. Слои содержали ряд пород с частицами железа. Когда оно нагревается до точки Кюри, то «запоминает» направление и интенсивность магнитного поля Земли на момент остывания. Расположение магнитных полюсов Земли постоянно меняется, как и сила магнитного поля. Оценивая следы этих изменений, можно сравнительно точно датировать породы, содержащие такие частицы железа. [ ... ]

Читать полностью

Московские физики нашли условия плавного течения цемента

Ламинарное течение суспензий оказалось возможным только при равномерном распределении частиц и определенном сочетании свойств взвеси.
Добавить в закладки
Комментарии

Не все суспензии оказались способны к спокойному ламинарному движению. Их переход к турбулентному течению можно предсказать, зная ключевые гидродинамические характеристики потока. Об этом российские ученые пишут в статье, опубликованной журналом Physics of Fluids.

Cуспензия — это множество мелких твердых частиц, взвешенных в жидкости. Большинство практически важных материалов, включая эмалевые краски и цемент, являются именно суспензиями. В зависимости от размеров, плотности и количества частиц в этой двухфазной системе они могут распределяться равномерно либо медленно оседать под действием силы тяжести.

Течение у этих двухфазных систем, как и у обычных жидкостей, может быть плавным, ламинарным, либо, наоборот, турбулентным, с активным перемешиванием и вихрями. Оно характеризуется числом Рейнольдса, которое зависит от скорости, плотности, вязкости и других параметров среды. Переход числа Рейнольдса через критическое значение отражает возникновение неустойчивостей — и переход от спокойного течения к турбулентному.

Московские ученые: заведующий лабораторией механики многофазных сред НИИ Механики МГУ Александр Осипцов и Сергей Боронин, ведущий научный сотрудник Центра добычи углеводородов Сколтеха (SCHR), — рассмотрели параметры, при которых двухфазное течение равномерных и неравномерных суспензий будет ламинарным, а при каких — турбулентным. Им удалось показать, что переход потока через критическое число Рейнольдса определяется свойствами суспензии, которые описывают числа Стокса и Фруда. [ ... ]

Читать полностью

«Сталевары» предложили новый способ изготовления фотопереключаемых устройств на графене

Его отличает необычная двухслойная структура.
Добавить в закладки
Комментарии

Исследователи из НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из США предложили новые двухслойные фотопереключаемые структуры на основе графена. Они сохраняют присущую графену высокую проводимость и подвижность электронов. До сих пор проводимость всех фотопереключаемых структур была заметно ниже. Соответствующая статья опубликована в Advanced Materials.

Ученые использовали специальное экспериментальное устройство, выполненное на кремниевой подложке и покрытое диоксидом кремния. На нем разместили два электрода, состоящие из хрома и золота. Между электродами закрепили пластинку графена (двумерного углерода, толщиной в один атом). При контакте азобензола (C6H5N=NC6H5) с графеном начинали возникать катионы диазониевых солей. Под действием ультрафиолетового излучения азобензол переходил от транс- к цис-форме.

Эти две формы отличаются между собой тем, что в цис-изомере два атома водорода из разных фенильных колец оказываются в одном и том же месте, что ведет к их отталкиванию. В итоге оно скручивает молекулы и разрушает единую систему общих π-орбиталей. В транс-изомере этого не происходит, поэтому образуется единая система из семи сопряженных π-связей. Как выяснили авторы статьи, цис и транс-изомеры по-разному влияют на электронные свойства графена. Транс-форма увеличивает его проводимость за счет допирования «дырками» (положительными зарядами), а в случае цис-формы этот процесс выражен гораздо слабее. Поэтому под действием ультрафиолетового излучения проводимость устройства падает, а под действием видимого света (который переводит цис-форму обратно в транс) — снова возрастает.

Фотопереключаемое графеновое устройство потенциально может быть использовано в системах передачи информации, а также в виде высокочувствительного сенсора. Что важно, в опытах было показано, что реакция на облучение сохраняется даже после множества циклов, а значит, ресурс таких систем потенциально довольно высок. [ ... ]

Читать полностью