Tomografia mionowa na Gwadelupie i in.

Kiedyś wspominałem na blogu o tym że użycie mionów pozwala podglądać wnętrza wulkanów. Tomografia mionowa stanowi przyszłość wulkanologii. Promieniowanie kosmiczne generowane m.in. przez wybuchy supernowych w głębokiej kosmicznej przestrzeni dociera do ziemskiej atmosfery generując miony, które stanowią 70 procent kosmicznego promieniowania docierającego do Ziemi. Miony mają lekką masę (lecz są cięższe od elektronów - ten sam ładunek ujemny), a co za tym idzie przenikają przez wszystkie obiekty, ale niektóre substancje blokują je bardziej niż inne. Japońscy naukowcy badali za pomocą tomografii mionowej wulkany Asama, Iwate i Satsuma-Iojima. Francuscy naukowcy kierujący projektem DIAPHANE zainstalowali czujnik kosmicznych mionów na zboczu wulkanu Soufriere na Gwadelupie. Wykryli obecność ogromnych wgłębień w wulkanicznej strukturze. Tomografię mionową zastosowano również do wulkanu Puy de Dome we francuskiej Owernii.

Pomiędzy 10 października 2011 roku a 5 marca 2012 roku doszło do podmorskiej erupcji w pobliżu kanaryjskiej wyspy El Hierro. Naukowcy za pomocą podwodnej łodzi Jago o długości 3.2 metry i wysokości 2.5 metrów zamierzają zbadać winny tej erupcji wulkan, określić najlepsze miejsca dla pobrania próbek i dokonania pomiarów. Statek może dotrzeć na głębokość 400 metrów i przebywać na dnie przez cztery dni.

Tokijska firma Tejin Ltd. opracowała dwa nowe materiały z włókien para-aramidowych Twaron i Technora, które są zdolne wytrzymać uderzenia fruwających odłamków wulkanicznych wielkości pięści - takich jak wyprodukowane w trakcie tragicznej erupcji wulkanu Ontake w 2014 roku. Twaron jest sześć razy bardziej wytrzymały na rozciąganie niż stal tej samej wagi, bardziej odporny na żar i bardziej elastyczny. Technora ma jeszcze większą wytrzymałość na rozciąganie i odporność na uderzenia czy chemikalia. A wszystko w celu osłony obiektów ewakuacyjnych i innych struktur przed odłamkami skał wyrzucanymi w trakcie erupcji wulkanicznej.

Bozon Higgsa odnaleziony?

Wczesnym rankiem 4 lipca 2012 roku fizycy z CERN-u zajmujący się Wielkim Zderzaczem Hadronów ogłosili odnalezienie cząstki, która zachowuje się podobnie do bozonu Higgsa. Dyrektor generalny CERN-u Rolf-Dieter Heuer z dumą oświadczył: "Myślę, że ją mamy. To historyczna chwila." Oba eksperymenty poszukiwawcze bozonu, ATLAS i CMS, wykryły bozon o masie 125 gigaelektronowoltów (GeV) z miarą istotności statystycznej 5-sigma, co oznacza, iż pewność jego istnienia wynosi 99.999 procent. Pomimo ogromnego optymizmu i skoncentrowania na pracy fizycy z CERN-u pilnują, aby nie doszło do nadinterpretacji danych. Bozon Higgsa uchodzi za klucz do struktury wszechświata, finalny element Modelu Standardowego wyjaśniający interakcje pomiędzy wszystkimi znanymi cząsteczkami subatomowymi i stanowiący manifestację tzw. pola Higgsa, które wypełnia przestrzeń. Jego eksperymentalne poszukiwania rozpoczęły się w latach 80 minionego stulecia w akceleratorze Tevatron w laboratorium Fermilab niedaleko Chicago. Fizyk Peter Higgs, który w latach 60-tych postulował istnienie zagadkowego bozonu Higgsa powiedział: "Nigdy nie przypuszczałem, iż wydarzy się to za mojego życia i poprosiłem rodzinę o włożenie szampana do lodówki".

Detektory mionów - nowa technologia do...

...przewidywania erupcji wulkanicznych.

Japońscy naukowcy pracują nad nową technologią przewidywania erupcji wulkanicznych. Chodzi o tzw. detektory mionów, które mają zostać rozmieszczone w układzie 360 stopni wokół wulkanu i pozwolą szczegółowo pokazać w wersji trójwymiarowej (3D) obrazy jego komory magmowej. Technologia skalkuluje liczbę mionów przechodzących przez dany punkt przestrzeni 3D. Mion, miuon, µ, to fundamentalna i bardzo przenikliwa cząstka elementarna, fermion o spinie 1/2 (w jednostkach stałej Plancka). Mion jest leptonem istniejącym w dwóch stanach ładunkowych: dodatnim i ujemnym. Miony pojawiają się ze wszystkich kierunków, poruszają się nieprzerwanie dopóty dopóki nie uderzą w jakąś zwartą przeszkodę np. skałę. Przecinają warstwy skał o grubości 1 km bądź więcej i są częściowo absorbowane przez materiał - tak jak promieniowanie roentgenoweskie (X) absorbowane przez kości. Im grubsza warstwa skalna, tym większy powinien być obszar detekcji. Brak oporu mionów w trakcie kosmicznych podróży wskazuję na słabą siłę rezystancji, co z kolei wskazuje na obecność komory magmowej czy pustej przestrzeni. Zebrane dane pozwalają na stworzenie obrazu 3D komory magmowej wulkanu - detektory mionów pokazują jak można skorelować fizykę cząstek z wulkanologią i są obecnie stosowane przy badaniach na Wezuwiuszu, Asama, Iwate i Mount Shasta. Radiografia mionowa aktywnych wulkanów może w przyszłości okazać się niezwykle przydatna w określaniu rozwoju geologicznych struktur. Ta technika została po raz pierwszy użyta przez Louisa Alvareza w 1971 roku, gdy poszukiwał ukrytych komór grzebalnych w egiskiej piramidzie Chefrena. Na zdjęciach detektory mionów na wulkanach Asama i Wezuwiusz.

Przyhamowanie neutrino przez CERN

Wczoraj miałem okazję przeczytać popularno-naukowy tekst na portalu Tomasza Lisa natemat.pl o pomyłce pomiarowej w trakcie eksperymentu CERN z przekraczającymi prędkość światła neutrinami. Poluzowanie kabla miało zaowocować błędną interpretacją wyników i zapierającym dech w piersiach ogłoszeniem przełomu w fizyce cząstek we wrześniu 2011 roku. Piętnaście razy eksperyment potem powtarzano i wyniki wciąż były takie same. Ci z fizyków doświadczalnych i miłośników nauki, którzy zachowali zdrowy sceptycyzm mogą z czystym sumieniem wymyślać dowcipy o neutrinach podróżujących szybciej od światła. Takie jak te.

"Nie obsługujemy tutaj neutrin szybszych niż światło" oznajmił barman. Neutrino wkracza do baru.
Einstein: "Czy zdajesz sobie sprawę jak szybko się poruszałeś?" Neutrino: "Nie. Czy bardzo przyśpieszyłem?"
Neutrino. Puk puk.
Hipsterzy kochali neutrina zanim one przybyły.
Prędkość światła to liberalna ściema.
Neutrina na sterydach. Dyskwalifikacja.

Wracamy do wulkanów. Dwa ekwadorskie wykazują aktywność. 18 lutego 2012 roku chmura popiołu nad wulkanem Reventador sięgała wysokości 100 metrów. W dniu 12 lutego zaobserwowano wylew lawy na północno-wschodnim zboczu wulkanu. Aktywność wykazuje także wulkan Tungurahua z emisjami popiołu i pary sięgającymi wysokości 6 km.

Przełom w fizyce cząstek?

Naukowcy ze szwajcarskiego CERN (Europejska Organizacja Badań Jądrowych) wysłali 15 000 razy neutrina (cząstki elementarne o zerowym ładunku elektrycznym i połówkowym spinie) do oddalonego o 732 km laboratorium w Gran Sasso, gdzie wyłapywał je specjalny detektor. I co wykazali? Że neutrino przebywały powyższy dystans o milionowe części sekundy szybciej niż wynosi prędkość światła. O nanosekundy szybciej! Zgodnie z teorią relatywistyczną Einsteina prędkość światła w próżni wynosi dokładnie 299 792 458 metrów na sekundę i nic we wszechświecie nie może się poruszać szybciej od niej. Jeśli eksperyment naukowców z CERN-u zostanie potwierdzony przez inne laboratoria cząstek czeka nas przełom w fizyce. Czas pokaże... Neutrina są emitowane w trakcie procesu radioaktywnego rozpadu, posiadają bardzo małą masę i przechodzą przez materię bez interakcji z innymi cząstkami, co sprawia, że bardzo trudno jest je wykryć.