Содержание
Лучшие документальные фильмы про космос
- ForbesLife
- Ольга Мамиконян
Редакция Forbes
Кадр из сериала «Космос: Пространство и время»
История космологии со Стивеном Хокингом, виртуальное путешествие к краю Вселенной и спецрепортаж космонавтов с МКС — самые интересные научно-популярные фильмы и сериалы на космическую тему от Discovery, BBC и других в подборке Forbes Life
В декабре 1971 года советская автоматическая межпланетная станция «Марс-3» впервые в мире совершила мягкую посадку на поверхность Марса.
Передача данных от аппарата продлилась всего 14,5 секунды, однако устройству удалось отправить на Землю несколько первых снимков с поверхности планеты. В честь 50-летнего юбилея посадки «Марс-3» Forbes Life собрал 7 лучших документальных фильмов и сериалов про космос и Вселенную, которые стоит посмотреть, — от проектов с участием самых известных астрофизиков планеты до картин про самые громкие открытия в астрофизике в XXI веке.
Закончили чтение тут
«Путешествие на край Вселенной»
В документальном фильме канала Discovery режиссер Явар Аббас с помощью графики моделирует путешествие от Земли к краю Вселенной. Сначала зрители виртуально преодолевают Солнечную систему, узнав подробности о каждой планете и ее спутниках, потом достигают ближайшую к Солнцу звезду — Альфа Центавру, а после следуют до границ Млечного пути и дальше за его пределы.
Графика в «Путешествии на край Вселенной» разрабатывалась на основе данных, полученных космической обсерваторией Hubble Space Telescope. Рассказчиком в проекте выступил актер Алек Болдуин.
Закончили чтение тут
«Охотники за черными дырами»
Действие проекта BBC об одном из главных научных прорывов в астрофизике в ХХI веке начинается в 2017 году. Именно тогда ученый Шеперд Доулман с командой коллег-астрономов начал разрабатывать проект Event Horizon, чтобы доказать существование черных дыр. До этого из-за сильной гравитации ни один объект не мог приблизиться к ним так, чтобы запечатлеть и не попасть в «кротовую нору».
Закончили чтение тут
Доулман же задумал сфотографировать черную дыру с Земли: астрономы создали виртуальную сеть поиска из обсерваторий по всему миру, усилив мощность одного телескопа в несколько сотен раз.
Спустя два года «охоты», о которых и рассказывается в фильме Данкана Буллинга и Генри Фрейзера, им это все-таки удалось — 10 апреля 2019 года команда астрономов сфотографировала сверхмассивную черную дыру в центре галактики Messier 87.
«Во Вселенную со Стивеном Хокингом»
Многосерийный документальный проект «Во Вселенную со Стивеном Хокингом» канала Discovery — настоящая классика научно-популярного жанра. Ведущий сериала, снятого в 2010 году, — профессор Стивен Хокинг, который простым и понятным языком рассказывает полную историю космологии: начиная с «Большого взрыва» и заканчивая возможным концом галактики. Знаменитый ученый также делится своими мыслями о самых интересных загадках и тайнах Вселенной — возможности разумной жизни на других планетах и путешествиях во времени — и предлагает помечтать о возможностях человечества в будущем. Озвучивает мысли Хокинга в проекте актер Бенедикт Камбербэтч.
Закончили чтение тут
«Последний на Луне»
Документальный фильм «Последний на Луне» британского режиссера Марка Крейга — история жизни астронавта Юджина Сернана, последнего человека, побывавшего на Луне. Мужчина трижды высаживался на поверхность спутника Земли — в 1966-м, в 1969-м и наконец в 1972 году в качестве командира «Аполлона-17».
Закончили чтение тут
В документальном проекте спустя 40 лет после завершения карьеры Сернан рассказывает не только о высадках, любви к космосу и том, как он нарисовал на лунной поверхности инициалы своей дочери, но и о цене, которую платит каждый космонавт за свои путешествия, находясь в разлуке с семьей. Фильм дополняют архивные съемки, мультипликационные вставки и закадровые замечания жены Сернана.
«Космос: Пространство и время»
Еще одна классика жанра в нашем списке. «Космос: Пространство и время» с американским астрофизиком Нилом Тайсоном — ремейк культового научного-популярного сериала ученого Карла Сагана 1980 года. Сериал состоит из 13 частей. Как и в оригинальной версии, ведущий путешествует во времени и пространстве на «корабля воображения», рассказывая о главных научных открытиях последних столетий — от зарождения Вселенной до событий 2014 года, когда проект завершился. Идея перезапуска сериала принадлежит вдове ученого Энн Друян. Ведущий-преемник нового проекта был выбран не случайно: Саган был наставником и хорошим другом Тайсона еще со времен Корнеллского университета, где Саган преподавал в 1970-х годах.
Закончили чтение тут
«Земля в иллюминаторе»
«Земля в иллюминаторе» — российский документальный фильм о жизни космонавтов на МКС.
Проект снят самим экипажем космической станции в 2015 году. Это личный спецрепортаж, который охватывает полгода работы на орбите — от старта корабля с Байконура до возвращения на Землю. Вместе с видеокамерой космонавты наводят порядок в невесомости, встречают Новый год и рассказывают о том, как устроен быт на МКС.
Закончили чтение тут
«Вояджер: Дальше планет»
Документальное кино о космосе и Вселенной. Эмер Рейнольдс рассказывает о миссии двух космических аппаратов, «Вояджер-1» и «Вояджер-2», запущенных в 1970-х. Корабли и сегодня следуют по галактике, собирая и передавая на Землю данные научных наблюдений. «Вояджеры» уже успели преодолеть Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун и отправляются дальше к границам Солнечной системы. Один из самых интересных моментов фильма — рассказ о диске с посланием инопланетянам, которое авторы космического проекта записали на случай столкновения аппаратов с внеземной разумной жизнью.
Закончили чтение тут
Ольга Мамиконян
Редакция Forbes
#космос
#кино
#фотогалерея
Рассылка Forbes
Самое важное о финансах, инвестициях, бизнесе и технологиях
физики приблизились к разгадке тайны
Анастасия
Никифорова
Новостной редактор
Анастасия
Никифорова
Новостной редактор
Новое исследование показало, что ореолы темной материи ультрадиффузных галактик очень странные по своей природе. Это ставит вопросы о понимании учеными формирования галактик и структуры Вселенной.
«Хайтек» ознакомился с интервью авторов нового исследования для блога Калифорнийского университета и рассказывает главное.
Читайте «Хайтек» в
Ультрадиффузные галактики называются так из-за их чрезвычайно низкой светимости. Распределение барионов — газа и звезд — в объектах такого типа сильно разряжено. Особенно по сравнению с «обычными» галактиками, у которых аналогичная масса. Так, ультрадиффузная галактика может обладать такими же размерами и массой, как Млечный Путь, но количество видимых звёзд составляет около 1%.
Гало темной материи — это ореол невидимой вещества, который пронизывает и окружает галактику или их скопление. Хотя темная материя (из которой состоит 85% Вселенной) ни разу не обнаруживали в лабораториях, физики уверены — она существует. В ходе нового исследования ученые попытались разобраться, почему гало темной материи такое «странное».
Гало темной материи в редких галактиках
Ультрадиффузные галактики гораздо менее массивны по сравнению с Млечным Путем.
Однако они содержат много газа, и его масса намного превышает общую звездную. Это отличается от того, что астрономы наблюдают в Млечном Пути. Ультрадиффузные галактики также отличаются большими размерами.
NGC 1052-DF2 — ультрадиффузная галактика. Фото: ESA/Hubble
О распределении темной материи в этих галактиках можно судить по движению частиц газа. Удивительно, что присутствие самой барионной материи, преимущественно в форме газа, достаточно (почти), чтобы объяснить измеренную скорость частиц газа. Кроме того, она оставляет мало места для темной материи во внутренних областях, где находится большинство звезд и газа.
Почему оно странное?
Именно это удивляет ученых: в случае обычных галактик, массы которых аналогичны массам ультрадиффузных, все наоборот. Там темная материя преобладает над барионной. Чтобы как-то объяснить этот результат, авторы исследования пришли к выводу, что ореолы темной материи должны быть в меньшей «концентрации». Простыми словами, они содержат намного меньше массы во внутренних областях по сравнению с обычными галактиками.
В этом смысле, ореолы темной материи ультрадиффузных галактик и являются «странными», объясняют ученые.
Казалось бы, такие гало с низкой концентрацией настолько редки, что ультрадиффузных галактик вообще не должно существовать. Однако изучив данные современного численного моделирования формирования космической структуры, ученые обнаружили, что популяция гало с низкой концентрацией гораздо выше, чем ожидалось.
Как проходило исследование?
В ходе работы эксперты в области газовой динамики галактик обнаружили, что ультрадиффузные галактики вращаются медленнее, чем обычные, с такими же массами. Ученые интерпретировали данные измерений движения газа в них и сделали вывод о распределении темной материи.
NGC1052-DF2, выделены звезды-красные гиганты. Фото: Hubble
Кроме того, физики проанализировали данные моделирования формирования космических структур. В итоге, они идентифицировали гало темной материи, которые обладают такими же свойствами, что и ультрадиффузные галактики.
Почему эта работа важна?
У астрофизиков есть много вопросов, которые касаются формирования и эволюции недавно открытых галактик. Например, эти ультрадиффузные объекты содержат много газа, но непонятно, как он не «выветривается» при формировании. Кроме того, авторы новой работы показали, что эти объекты могут быть моложе обычных галактик. Формирование ультрадиффузных изучено недостаточно, и требуются дополнительная работа.
Что делает ультрадиффузные галактики такими интересными, так это их необычные свойства. Их обнаружили только недавно, но они помогут понять, как формируются скопления звезд и, возможно, даже природу темной материи.
Читать далее:
Посмотрите на первые фото Марса, которые сделал «Уэбб»: они буквально ослепляют
Таинственная «голубая слизь» на дне моря поставила ученых в тупик
Ученые приблизились к разгадке тайн пирамид: как древние люди смогли их построить
В поисках фундаментальных тайн Вселенной, движимых любопытством и технологиями
ТЕМЫ: Аргоннская национальная лаборатория АстрофизикаDOEPopular
Джон Спиззирри, Аргоннская национальная лаборатория
15 июля 2021 г.
«Говорить, что мы понимаем вселенную, было бы неправильно. Сказать, что мы вроде как понимаем, это нормально. У нас есть теория, описывающая, что делает Вселенная, но каждый раз, когда Вселенная нас удивляет, мы должны добавлять в эту теорию новый ингредиент», — сказал Салман Хабиб.
Аргоннская технология является частью широкой инициативы по поиску ответов на фундаментальные вопросы о рождении материи во Вселенной и строительных кирпичиках, из которых она скрепляется.
Представьте, что первый представитель нашего вида лежит под сиянием вечернего неба. Огромное чувство благоговения, возможно, немного страха наполняет их, когда они удивляются этим, казалось бы, бесконечным точкам света и тому, что они могут означать. Как люди, мы развили способность задавать серьезные проницательные вопросы об окружающем нас мире и мирах за пределами нас. Мы смеем даже сомневаться в собственном происхождении.
Телескоп Южного полюса является частью совместной работы Аргонны и ряда национальных лабораторий и университетов по измерению реликтового излучения, которое считается самым старым светом во Вселенной.
Большая высота над уровнем моря и чрезвычайно сухие условия Южного полюса не позволяют водяному пару поглощать световые волны определенной длины. Предоставлено: Изображение Аргоннской национальной лаборатории
«Важно понять место людей во Вселенной», — сказал физик и ученый-вычислитель Салман Хабиб. «Как только вы осознаете, что существуют миллиарды галактик, которые мы можем обнаружить, каждая из которых содержит многие миллиарды звезд, вы поймете, насколько ничтожно быть человеком в некотором смысле. Но в то же время ты гораздо больше ценишь то, что ты человек».
«Говорить, что мы понимаем вселенную, было бы неправильно. Сказать, что мы вроде как понимаем, это нормально. У нас есть теория, которая описывает, что делает Вселенная, но каждый раз, когда Вселенная удивляет нас, мы должны добавлять в эту теорию новый ингредиент».
— Салман Хабиб, физик и специалист по вычислительной технике
С не меньшим чувством удивления, чем большинство из нас, Хабиб и его коллеги из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE) активно исследуют эти вопросы в рамках инициативы, которая исследует фундаментальные компоненты как физики элементарных частиц, так и астрофизики.
Широта исследований Аргонны в этих областях ошеломляет. Он возвращает нас на самый край самого времени, в какой-то бесконечно малый отрезок секунды после Большого взрыва, когда возникли случайные колебания температуры и плотности, в конечном итоге сформировавшие нерестилища галактик и планет.
Он исследует суть протонов и нейтронов, чтобы понять самые фундаментальные конструкции видимой Вселенной, частиц и энергии, когда-то освободившихся в начале после Большого взрыва
Большой взрыв — это ведущая космологическая модель, объясняющая, как вселенная, какой мы ее знаем, возникла примерно 13,8 миллиарда лет назад.
» data-gt-translate-attributes='[{«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»}]’>вселенная Большого Взрыва, но позже навсегда заключенная в базовой атомной структуре, как эта вселенная начал остывать.
И он затрагивает немного более новые, более противоречивые вопросы о природе темной материи и темной энергии, которые играют доминирующую роль в составе и динамике Вселенной, но мало изучены.
«И это исследование мирового уровня, которое мы проводим, не могло бы состояться без достижений в области технологий», — сказал заместитель директора Аргоннской лаборатории Каутар Хафиди, который помог определить и объединить различные аспекты инициативы.
«Мы разрабатываем и производим детекторы, которые ищут сигнатуры ранней Вселенной или улучшают наше понимание самых фундаментальных частиц», — добавила она. «И поскольку все эти детекторы создают большие данные, которые необходимо анализировать, мы разрабатываем, среди прочего, методы искусственного интеллекта для этого».
Расшифровка сообщений Вселенной
Для конкретизации теории Вселенной в космическом или субатомном масштабе требуется сочетание наблюдений, экспериментов, теорий, моделирования и анализа, что, в свою очередь, требует доступа к самым современным в мире телескопам, коллайдерам частиц, детекторы и суперкомпьютеры.
Аргонн уникально подходит для этой миссии, оснащен многими из этих инструментов, способностью производить другие и привилегиями сотрудничества с другими федеральными лабораториями и ведущими исследовательскими институтами для доступа к другим возможностям и опыту.
Как руководитель космологического компонента инициативы, Хабиб использует многие из этих инструментов в своем стремлении понять происхождение Вселенной и то, что движет ею.
И что может быть лучше, чем наблюдать за этим, сказал он.
«Если смотреть на вселенную как на лабораторию, то, очевидно, мы должны изучить ее и попытаться выяснить, что она говорит нам об фундаментальной науке», — заметил Хабиб. «Итак, одна часть того, что мы пытаемся сделать, — это построить еще более чувствительные зонды, чтобы расшифровать то, что Вселенная пытается нам сказать».
На сегодняшний день Аргонн участвует в нескольких важных обзорах неба, в которых используется множество наблюдательных платформ, таких как телескопы и спутники, для картографирования различных уголков вселенной и сбора информации, которая поддерживает или опровергает определенную теорию.
Например, телескоп Южного полюса, созданный в сотрудничестве между Аргоннским и рядом национальных лабораторий и университетов, измеряет космический микроволновый фон (CMB), который считается старейшим светом во Вселенной.
Изменения в свойствах реликтового излучения, таких как температура, сигнализируют о первоначальных флуктуациях плотности, которые в конечном итоге привели ко всей видимой структуре во Вселенной.
Кроме того, Спектроскопический прибор темной энергии и будущая обсерватория Веры С. Рубин представляют собой специально оборудованные наземные телескопы, предназначенные для изучения темной энергии и темной материи, а также формирования светящихся структур во Вселенной.
Темные материи
Все наборы данных, полученные в результате этих наблюдений, связаны со вторым компонентом космологического толчка Аргонна, который вращается вокруг теории и моделирования. Космологи объединяют наблюдения, измерения и преобладающие законы физики, чтобы сформировать теории, разрешающие некоторые загадки Вселенной.
Но вселенная сложна, и у нее есть раздражающая склонность бросать крученый мяч именно тогда, когда мы думали, что у нас есть теория. Открытия, сделанные за последние 100 лет, показали, что Вселенная одновременно расширяется и ускоряет свое расширение — открытия, которые стали отдельными, но равными сюрпризами.
«Сказать, что мы понимаем вселенную, было бы неправильно. Сказать, что мы вроде как понимаем, это нормально», — воскликнул Хабиб. «У нас есть теория, которая описывает, что делает Вселенная, но каждый раз, когда Вселенная нас удивляет, мы должны добавлять в эту теорию новый ингредиент».
Моделирование помогает ученым получить более четкое представление о том, соответствуют ли эти новые ингредиенты теории, и если да, то как. Они делают прогнозы для наблюдений, которые еще не были сделаны, сообщая наблюдателям, какие новые измерения следует провести.
Группа Хабиба применяет такой же процесс, чтобы получить предварительное представление о природе темной энергии и темной материи. Хотя ученые могут сказать нам, что оба существуют, что они составляют около 68 и 26% Вселенной соответственно, кроме этого мало что известно.
Наблюдения за космологической структурой — распределением галактик и даже их формой — дают ключ к пониманию природы темной материи, что, в свою очередь, подпитывает простые модели темной материи и последующие предсказания.
Если наблюдения, модели и предсказания не согласуются, это говорит ученым о том, что в их описании темной материи может отсутствовать какой-то ингредиент.
Но есть также эксперименты по поиску прямых доказательств существования частиц темной материи, для чего требуются высокочувствительные детекторы. Аргонн инициировал разработку специализированной технологии сверхпроводящих детекторов для обнаружения маломассивных частиц темной материи.
Эта технология требует возможности контролировать свойства слоистых материалов и регулировать температуру, при которой материал переходит от конечного к нулевому сопротивлению, когда он становится сверхпроводником. И в отличие от других приложений, где ученые хотели бы, чтобы эта температура была как можно выше — например, комнатной температуры — здесь переход должен быть очень близким к абсолютному нулю
Абсолютный ноль — это теоретическая самая низкая температура на термодинамической шкале температур. При этой температуре все атомы объекта находятся в состоянии покоя, и объект не излучает и не поглощает энергию.
Согласованное на международном уровне значение этой температуры составляет −273,15 °C (−459 °C).0,67 °F; 0,00 К).
» data-gt-translate-attributes='[{«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»}]’>абсолютный ноль.
Хабиб называет эти детекторы темной материи ловушками, как те, которые используются для охоты — чем, по сути, и занимаются космологи. Поскольку возможно, что темная материя не принадлежит только одному виду, им нужны разные типы ловушек.
джунгли в поисках определенного животного, но вы не совсем знаете, что это такое — это может быть птица, змея, тигр, — поэтому вы строите разные ловушки», — сказал он9.0003
Исследователи лаборатории работают над технологиями поимки этих неуловимых видов с помощью новых классов поиска темной материи. В сотрудничестве с другими учреждениями они сейчас разрабатывают и реализуют первый набор пилотных проектов, направленных на поиск кандидатов в темную материю с малой массой.
Настройка на раннюю Вселенную
Эми Бендер работает над детектором другого типа — ну, над множеством детекторов, — которые лежат в основе исследования космического микроволнового фона (CMB).
«Реликтовое излучение — это излучение, которое существует во Вселенной уже 13 миллиардов лет, и мы измеряем его напрямую», — сказал Бендер, помощник физика в Аргонне.
Разработанные в Аргонне детекторы — все 16 000 — улавливают фотоны, или световые частицы, из этого изначального неба через вышеупомянутый телескоп Южного полюса, чтобы помочь ответить на вопросы о ранней Вселенной, фундаментальной физике и формировании космических структур.
Теперь экспериментальные работы по реликтовому излучению переходят в новую фазу, этап 4 реликтового излучения (CMB-S4). Этот более крупный проект затрагивает еще более сложные темы, такие как инфляционная теория, которая предполагает, что Вселенная расширялась быстрее скорости света за доли секунды вскоре после Большого взрыва.
В то время как наука удивительна, технологии, которые доставят нас туда, столь же увлекательны.
Секция массива детекторов с архитектурой, подходящей для будущих экспериментов CMB, таких как предстоящий проект CMB-S4.
Изготовленные в Аргоннском центре наноразмерных материалов, 16 000 таких детекторов в настоящее время управляют измерениями, полученными с телескопа Южного полюса. Предоставлено: Изображение Аргоннской национальной лаборатории
Технически называемые болометрами с датчиком на границе перехода (TES), детекторы на телескопе сделаны из сверхпроводящих материалов, изготовленных в Аргоннском центре наноразмерных материалов, учреждении Министерства энергетики США.
Каждый из 16 000 детекторов действует как комбинация очень чувствительного термометра и камеры. Поскольку поступающее излучение поглощается поверхностью каждого детектора, измерения проводятся путем их переохлаждения до доли градуса выше абсолютного нуля. (Это более чем в три раза ниже самой низкой зарегистрированной температуры в Антарктиде.)
Изменения тепла измеряются и записываются как изменения электрического сопротивления, что поможет составить карту интенсивности реликтового излучения на небе.
CMB-S4 сосредоточится на новой технологии, которая позволит исследователям различать очень специфические узоры в свете или поляризованном свете.
В данном случае они ищут то, что Бендер называет Святым Граалем поляризации, паттерн, называемый В-модами.
Получение этого сигнала от ранней Вселенной — намного более слабого, чем сигнал интенсивности — поможет либо подтвердить, либо опровергнуть общее предсказание инфляции.
Также потребуется добавить 500 000 детекторов, распределенных между 21 телескопом в двух разных регионах мира, на Южном полюсе и в чилийской пустыне. Там большая высота и чрезвычайно сухие условия не позволяют водяному пару в атмосфере поглощать свет миллиметровой длины волны, такой как реликтовое излучение.
Хотя предыдущие эксперименты касались этой поляризации, большое количество новых детекторов улучшит чувствительность к этой поляризации и повысит нашу способность ее улавливать.
«Буквально мы построили эти камеры с нуля, — сказал Бендер. «Наша инновация заключается в том, как заставить эти стопки сверхпроводящих материалов работать вместе в этом детекторе, где вам нужно соединить множество сложных факторов, а затем фактически считывать результаты с помощью TES.
И именно здесь Аргонн внес огромный вклад».
К основам
Возможности Argonne в области детекторных технологий не ограничиваются только временем, и исследования инициативы не ограничиваются только общей картиной.
Большая часть видимой Вселенной, включая галактики, звезды, планеты и людей, состоит из протонов и нейтронов. Понимание самых фундаментальных компонентов этих строительных блоков и того, как они взаимодействуют, создавая атомы, молекулы и почти все остальное, является областью физиков, таких как Зейн-Эддин Мезиани.
«С точки зрения будущего моей области эта инициатива чрезвычайно важна», — сказал Мезиани, руководитель группы физики средних энергий в Аргонне. «Это дало нам возможность на самом деле исследовать новые концепции, лучше понять науку и найти путь к более широкому сотрудничеству и взять на себя некоторое лидерство».
Возглавив компонент ядерной физики инициативы, Мезиани направляет Аргонн к важной роли в разработке электронно-ионного коллайдера, нового объекта Программы ядерной физики США, который планируется построить в Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики.
Основной интерес Аргонна к коллайдеру состоит в выяснении роли, которую кварки, антикварки и глюоны играют в придании массы и квантового углового момента, называемого спином, протонам и нейтронам — нуклонам — частицам, составляющим ядро атома.
Атом — это наименьший компонент элемента. Он состоит из протонов и нейтронов внутри ядра и электронов, вращающихся вокруг ядра.
» data-gt-translate-attributes='[{«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»}]’>atom.
Электроны, сталкиваясь с ионами, будут обмениваться виртуальными фотонами с ядерными частицами, чтобы помочь ученым «заглянуть» внутрь ядерных частиц; столкновения создадут точные трехмерные снимки внутреннего расположения кварков и глюонов в обычной ядерной материи; как комбинированный КТ/МРТ-сканер для атомов. Предоставлено: изображение Брукхейвенской национальной лаборатории.
Когда-то мы считали нуклоны конечными элементарными частицами атома, но появление мощных коллайдеров частиц, таких как Стэнфордский центр линейных ускорителей в Стэнфордском университете и бывший Тэватрон в Фермилабе Министерства энергетики, доказало обратное.
Оказывается, кварки и глюоны были независимы от нуклонов в экстремальных плотностях энергии ранней Вселенной; по мере того как Вселенная расширялась и охлаждалась, они превращались в обычную материю.
«Было время, когда кварки и глюоны были свободны в большом супе, если хотите, но мы никогда не видели их свободными», — объяснил Мезиани. «Итак, мы пытаемся понять, как Вселенная захватила всю эту энергию, которая была там, и поместила ее в ограниченные системы, такие как эти капли, которые мы называем протонами и нейтронами».
Часть этой энергии связана с глюонами, которые, несмотря на отсутствие массы, сообщают большую часть массы протону. Итак, Мезиани надеется, что электронно-ионный коллайдер позволит науке исследовать, среди прочего, происхождение массы во Вселенной посредством детального исследования глюонов.
И так же, как Эми Бендер ищет поляризацию B-мод в реликтовом излучении, Мезиани и другие исследователи надеются использовать очень специфическую частицу, называемую Дж/пси, чтобы получить более четкую картину того, что происходит внутри глюонного поля протона.
.
Но создание и обнаружение частицы J/psi в коллайдере — при этом гарантируя, что протонная мишень не развалится на части — сложное предприятие, требующее новых технологий. Опять же, Argonne позиционирует себя в авангарде этого начинания.
«Мы работаем над концептуальными проектами технологий, которые будут чрезвычайно важны для обнаружения этих типов частиц, а также для проверки концепций для других наук, которые будут проводиться на электронно-ионном коллайдере», — сказал Мезиани.
Аргонн также производит детекторы и связанные с ними технологии в поисках явления, называемого безнейтринным двойным бета-распадом. Нейтрино — это одна из частиц, испускаемых в процессе радиоактивного бета-распада нейтрона, и служит небольшим, но мощным связующим звеном между физикой элементарных частиц и астрофизикой.
«Безнейтринный двойной бета-распад может произойти только в том случае, если нейтрино является собственной античастицей», — сказал Хафиди. «Если существование этих очень редких распадов подтвердится, это будет иметь важные последствия для понимания того, почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии».
Аргоннские ученые из разных областей лаборатории работают над Нейтринным экспериментом совместно с Ксеноновой проекционной камерой времени (NEXT) для разработки и создания прототипов ключевых систем для следующего крупного эксперимента совместной работы. Это включает в себя разработку единственного в своем роде испытательного стенда и программу исследований и разработок для новых специализированных детекторных систем.
«Мы действительно работаем над новыми потрясающими идеями, — сказал Мезиани. «Мы инвестируем в определенные технологии, чтобы получить какое-то доказательство того, что они будут использоваться позже, что технологические прорывы, которые приведут нас к обнаружению этого процесса с высочайшей чувствительностью, будут осуществляться Аргонном».
Инструменты обнаружения
В конечном счете, фундаментальная наука — это наука, основанная на человеческом любопытстве. И хотя мы не всегда можем видеть причину для ее следования, чаще всего фундаментальная наука дает результаты, которые приносят пользу всем нам.
Иногда это приятный ответ на извечный вопрос, иногда это технологический прорыв, предназначенный для одной науки, который оказывается полезным во множестве других приложений.
Благодаря различным усилиям аргоннские ученые стремятся к обоим результатам. Но для решения вопросов, которые они задают, потребуется нечто большее, чем просто любопытство и умственные способности. Для этого потребуются наши навыки в изготовлении инструментов, таких как телескопы, которые смотрят вглубь неба, и детекторы, которые улавливают намеки на самый ранний свет или самые неуловимые частицы.
Нам потребуется использовать сверхбыстрые вычислительные мощности новых суперкомпьютеров. Предстоящая экзамасштабная машина Aurora в Аргонне будет анализировать горы данных, чтобы помочь в создании массивных моделей, имитирующих динамику вселенной или субатомного мира, которые, в свою очередь, могут направлять новые эксперименты или задавать новые вопросы.
И мы будем применять искусственный интеллект для распознавания закономерностей в сложных наблюдениях — в субатомных и космических масштабах — гораздо быстрее, чем это может сделать человеческий глаз, или использовать его для оптимизации оборудования и экспериментов для большей эффективности и более быстрых результатов.
«Я думаю, нам дали возможность исследовать новые технологии, которые позволят нам ответить на важные вопросы, — сказал Бендер. «То, что мы разрабатываем, настолько передовое, что никогда не знаешь, где оно проявится в повседневной жизни».
Финансирование исследований, упомянутых в этой статье, было предоставлено Аргоннской лабораторией, направленной на исследования и разработки; разработка аргоннской программы; Управление физики высоких энергий Министерства энергетики США: космическая граница, проект Южного полюса Телескоп-3G, исследования и разработки детектора; и Управление ядерной физики Министерства энергетики США.
Раскрытие секретов эволюции галактики
- Управление полетами
- Опубликовано:
- Джулия Брайант
ORCID: orcid.
org/0000-0003-1627-9301 1,2
org/0000-0003-1627-9301 1,2 Природа Астрономия
том 6 , страница 402 (2022)Процитировать эту статью
189 доступов
4 Альтметрика
Сведения о показателях
Предметы
- Астрономические приборы
- Галактики и скопления
Инструмент Гектор на Англо-Австралийском телескопе будет измерять внутреннее движение большего количества галактик, чем предыдущие инструменты, объясняет главный исследователь Джулия Брайант от имени команды Гектора.
Фундаментальный вопрос в астрономии: «Какие физические процессы приводят к разнообразию галактик в локальной Вселенной?» Внутренние свойства галактик формируются в результате аккреции материала в течение жизни галактики, а на это, в свою очередь, влияет как плотность местной среды, так и гораздо более крупномасштабная структура (волокна, стенки, узлы), которую сформировала галактика. в.
Это предварительный просмотр содержимого подписки, доступ через ваше учреждение
Варианты доступа
Подписаться на журнал
Получить полный доступ к журналу на 1 год
118,99 €
всего 9,92 € за выпуск
Подписаться
Расчет налогов будет завершен во время оформления заказа.
Купить статью
Получите ограниченный по времени или полный доступ к статье на ReadCube.
$32,00
Купить
Все цены указаны без учета стоимости.
Рис. 1: Hector, установленный на AAT.
Джесси ван де Санде.