Czarne dziury, magnetyzm i rak Understand article

Tłumaczenie: Magdalena Jakubowska. Science in School jest publikowane przez EIROforum, będącego wynikiem współpracy ośmiu największych europejskich organizacji międzyrządowych, prowadzących badania naukowe. Poniższy artykuł przedstawia najnowsze doniesienia członków EIROforum.

EIROforum

 

EIROforum to połączenie środków, obiektów i ekspertyz członków tej organizacji, mające na celu wspieranie nauk w Europie, tak aby dostrzec ich pełen potencjał. Aby dowiedzieć się więcej, zobacz: www.eiroforum.org

CERN: Kuszące sugestie Higgsa

Poszukiwania bozonu Higgsa weszły w decydującą fazę, jak ogłoszono na seminarium w grudniu 2011 r. Jeśli bozony Higgsa faktycznie istnieją to są one krótkotrwałe i rozpadają się na wiele sposobów. Zarówno ATLAS, jak i CMS, dwa największe eksperymenty przeprowadzone przy Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) w CERN, wykazały nadmiar promieniowania gamma (wysokoenergetycznych fotonów) w regionie masy, w której występowanie bozonu Higgsa byłoby możliwe do zaobserwowania.

Jednakże, nawet 500 trylionów kolizji między protonami, które dało się zaobserwować przy każdym eksperymencie – dzięki wspaniałej wydajności LHC w 2011 r. – to za mało.

Symulacja rozpadu bozonu
Higgsa na cztery miony;
drogi mionów zaznaczone są
kolorem żółtym

Zdjęcie dzięki uprzejmości
CERN

Przy statystycznej istotności pomiędzy dwoma a trzema standardowymi odchyleniami, sygnały te jeszcze nie pozwalają ogłosić, że naukowcy w końcu odkryli tę od dawna poszukiwaną cząsteczkę.

Aby ostatecznie stwierdzić czy bozony Higgsa faktycznie istnieją, potrzebne będzie około cztery razy więcej kolizji. Jeśli wszystko się uda, LHC poda tę informację do końca 2012 r. Stanie się wówczas jasne, czy standardowy model fizyki cząsteczkowej można będzie uznać za kompletny.

Aby dowiedzieć się więcej, zapoznaj się z komunikatem prasowym:
http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR25.11E.html

Aby dowiedzieć się wiecej o LHC, zobacz:

Landua R, Rau M (2008) The LHC: a step closer to the Big Bang. Science in School 10: 26-33. www.scienceinschool.org/2008/issue10/lhcwhy

Landua, R (2008) The LHC: a look inside. Science in School 10: 34-45. www.scienceinschool.org/2008/issue10/lhchow

CERN, największe na świecie laboratorium fizyki cząsteczkowej z siedzibą w Genewie w Szwajcarii. Aby dowiedzieć się więcej, zobacz: www.cern.ch

EFDA-JET: Śnieżka w piekle

Podczas ponownego otwarcia reaktora JET, po 18-miesięcznej przerwie renowacyjnej, naukowcy wrzucili śnieżkę do tzw. piekła

Kulka śniegowa, o której mowa to 3-milimetrowa kulka zamrożonego w temperaturze ok. -260 stopni Celsjusza deuteru. Piekło to plazma wewnątrz JET, czyli zjonizowany gaz deuteru o temperaturze ok. 100 milionów stopni Celsjusza. Eksperymenty te są częścią dążenia do syntezy jądrowej, źródła energii pochodzącego ze zderzenia jąder i scalenia w cięższe pierwiastki.

Zasadniczo, to urządzenie
działa jak karabin
maszynowy z napędem
gazowym, będący w stanie
wystrzelić w plazmę do 50
kulek zamrożonego deuteru
na sekundę

Zdjęcie dzięki uprzejmości
EFDA-JET

Co ciekawe, w przeciwieństwie do znanej legendy, „śnieżka” ma znaczący wpływ na „piekło”. System wtrysku kulki jest tak zaprojektowany, aby zapobiec niestabilności plazmy, w której gorący gaz chwilowo wydobywa się z magnetycznej osłony, wydzielając dużo energii i wiele cząsteczek składowych. Wstrzyknięcie zimnej kulki tak naprawdę również powoduje niestabilność, ale jeśli kulki są wystrzeliwane w równych odstępach czasu, to zgodnie z tym, co odkryli naukowcy, wiele małych niestabilności redukuje liczbę tych większych. Dzięki temu pulsy wysyłane przez plazmę oddziałują przez dłuższy czas.

zięki temu odkryciu można teraz zacząć powolny proces opracowywania nowych systemów ogrzewania w celu testowania nowych elementów.

Aby dowiedzieć się więcej, zobacz:

Rüth C (2012) Harnessing the power of the Sun: fusion reactors. Science in School 22: 42-48. www.scienceinschool.org/2012/issue22/fusion

JET, usytuowany w Culham w Wiekiej Brytanii, jest europejskim reaktorem fizyki termojądrowej. JET jest wykorzystywany w celach naukowych przez Europejski program pozyskiwania energii z reakcji syntezy termojądrowej (EFDA). Aby dowiedzieć się więcej, zobacz: www.efda.org

EMBL: Badania nad rakiem dla szkół

9 grudnia 2011 r. ponad 200 zapalonych uczniów i nauczycieli zgromadziło się na wykładzie w Europejskim Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL). Był to wykład z serii EMBL Insight Lecture 2011. Aby uczcić Międzynarodowy Rok Chemii, Maja Köhn, pracująca w wielobranżowej dziedzinie biologii chemicznej, wygłosiła wykład na temat „Chemia i biologia – silni sojusznicy w walce z rakiem”.

Jej interdyscyplinarny zespół chemików organicznych i biologów molekularnych pracuje nad stworzeniem cząsteczek, które hamowałyby rozwój białek podczas choroby. Naukowcy próbują zrozumieć jaką rolę odgrywają fosfatazy w przerzutach choroby, czyli mechanizmy molekularne wywołujące chorobę, oraz jak aktywność białek może być modulowana. Podczas swojego wykładu Maja zademonstrowała, jak projektuje się urządzenia paraliżujące fosfatazy poprzez połączenie biologii molekularnej, biochemii oraz chemii syntetycznej.

Powstawanie guza
Zdjęcie dzięki uprzejmości
André-Pierre Olivier

Seria wykładów wygłoszonych w EMBL jest stworzona przez Europejskie Laboratorium Naukowe o Naukach o Życiu (ELLS), działające przy EMBL. Celem wykładów jest dostarczanie młodym ludziom informacji na temat bieżących trendów w badaniach dotyczących nauk o życiu oraz wpływu tych badań na nasze codzienne życie. Wykład Mai jest jednym z wykładów EMBL dostępnych na: www.embl.org/ells/insightlectures

EMBL jest wiodącym europejskim laboratorium prowadzącym podstawowe badania z zakresu biologii molekularnej, z siedzibą główną w Heidelberg w Niemczech. Aby dowiedzieć się więcej, odwiedź: www.embl.org

ESA: Zabierz swoją klasę w kosmos

PromISSe jest czwartą europejską długoterminową wyprawą badawczą do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), która rozpoczęła się 23 grudnia 2011 r. z chwilą przyjazdu do ISS astronauty z Europejskiej Agencji Kosmicznej, André Kuipersa, i jego Rosyjsko-Amerykańskich kolegów. André i jego koledzy pozostaną w kosmosie do połowy maja 2012 r.

Astronauta z ESA André
Kuipers i jego eksperyment
pokazujący właściwości i
zachowanie mokrych pianek
w kosmosie

Zdjęcie dzięki uprzejmości ESA

Podczas tej 148-dniowej misji André bierze udział w eksperymentach dotyczących badań prowadzonych na ludziach, a także fizyki płynów, materiałoznawstwa, promieniowania oraz badań słonecznych, głównie w europejskim laboratorium kosmicznym Columbus. Uczniowie szkół również mogą się przyłączyć poprzez udział w licznych przedsięwzięciach naukowych, transmitowanych do klas w całej Europie prosto z kosmosu.

André zachęca również nowe pokolenie odkrywców kosmosu, aby dbali o formę i „Trenowali jak astronauta” dzięki programowi edukacyjnemu prowadzonemu przez NASA dla dzieci w przedziale wiekowym 8-12.

Tysiące uczniów jest zachęcanych do wykonywania ćwiczeń fizycznych i brania udziału w lekcjach, rywalizując jednocześnie z innymi drużynami z całego świata.

Aby dowiedzieć sie więcej o laboratorium Columbus, zobacz:

Wegener A-L (2008) Laboratorium w przestrzeni kosmicznej: wywiad z Bernardo Patti. Science in School 8. www.scienceinschool.org/2008/issue8/bernardopatti/polish

W celu zapoznania się ze szczegółami demonstracji na orbicie skierowanej do dzieci, zobacz: www.esa.int/SPECIALS/PromISSe/SEMU1FJ37SG_0.html lub poprzez bezpośredni link: http://tinyurl.com/7y7ahy9

Aby dowiedzieć się więcej o projekcie „Trenuj jak astronauta”, zobacz: www.esa.int/SPECIALS/PromISSe/SEMK0FJ37SG_0.html lub poprzez bezpośredni link: http://tinyurl.com/76hk2vy

ESA jest europejską furtką do kosmosu, ze swoją centralą w Paryżu we Francji. Aby dowiedzieć się więcej, zobacz: www.esa.int

ESO: Stracona chmura zbliża się do czarnej dziury

Astronomowie, korzystający z Bardzo Dużego Teleskopu w Europejskim Obserwatorium Południowym odkryli, że chmura gazowa o masie kilkakrotnie większej od masy Ziemi bardzo szybko zbliża się w kierunku czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej. Jest to pierwszy przypadek kiedy zaobserwowano podążanie takiej chmury w kierunku tej olbrzymiej czarnej dziury.

Wciągu ostatnich siedmiu lat, prędkość tej chmury gazowej wzrosła prawie dwukrotnie, osiągając wartość ponad 8 milionów km/h. W połowie 2013 r. będzie ją dzielić odległość zaledwie 40 miliardów kilometrów od horyzontu zdarzeń czarnej dziury. W języku astronomicznym oznacza to niebywale bliskie spotkanie z olbrzymią czarną dziurą. Krawędzie chmury już teraz są postrzępione i porozdzierane. Podejrzewa się, że chmura całkowicie się rozpadnie w ciągu najbliższych pięciu lat.

„Wizja astronauty znajdującego się w pobliżu czarnej dziury i rozciągniętego w taki sposób, że wygląda niczym spaghetti znana jest z filmów science fiction. Jednak teraz mamy możliwość zaobserwowania tego w rzeczywistości na przykładzie nowo odkrytej chmury. Nie ma szans, aby udało jej się przetrwać”, wyjaśnia Stefan Gillessen z Instytutu Fizyki Pozaziemskiej Max-Planck, główny autor artykułu opisującego odkrycie.

Symulacja rozpadu chmury gazowej zbliżającej się do ogromnej czarnej dziury, mogącego nastąpić w ciągu najbliższych pięciu lat . Szczątki chmury gazowej zaznaczono kolorem czerwono-żółtym, a jej orbitę czerwonym. Gwiazdy obiegające czarną dziurę zostały zaznaczone wraz z niebieskimi liniami, które przedstawiają ich orbity. Obraz przedstawia oczekiwany układ gwiazd i chmury gazowej w 2021 r
Zdjęcie dzięki uprzejmości ESO / MPE / Marc Schartmann

Aby dowiedzieć się więcej zapoznaj się z komunikatem prasowym (www.eso.org/public/news/eso1151) lub przeczytaj referat:

Gillessen S et al. (2012) A gas cloud on its way towards the supermassive black hole at the Galactic Centre. Nature 481: 51-54. doi: 10.1038/nature10652

Poniżej możesz pobrać artykuł bezpłatnie. Możesz się także już dziś zapisać na stronie Nature: www.nature.com/subscribe

obserwatorium astronomicznym z centralą w Garching w okolicach Monachium w Niemczech oraz ze swoimi teleskopami w Chile. Aby dowiedzieć się więcej, zobacz: www.eso.org

ESRF: Chemia przyciągania: magnetyzm

Problem jaki nurtuje naukowców od 70 lat w końcu został rozwiązany. Magnetyt- najbardziej magnetyczny minerał- zatrzymuje przewodzenie prądu elektrycznego w niskich temperaturach, który został odkryty w 1939 r. przez Dutchmana EvertaVerwey’a. Rzyczyny tego zjawiska były kontrowersyjne, dopóki grupa naukowców pracujących w Europejskim Centrum Promieniowania Synchrotronowego (ESRF) nie skierowała intensywnej wiązki promieniowania rentgenowskiego na malutki, idealny kryształ magnetytu przy bardzo niskiej temperaturze. Naukowcy zaobserwowali wówczas niewielkie zmiany w chemicznej budowie minerału, zbierającego elektrony w grupy złożone z trzech atomów żelaza, uniemożliwiając im przewodzenie prądu elektrycznego.

Naukowcy oglądający
kryształki magnetytu

Zdjęcie dzięki uprzejmości
Ana Wright

Magnetyt (Fe3O4) został odkryty ponad 2000 lat temu. Dało to początek pojęciu magnetyzmu i przyczyniło się do stworzenia kompasu magnetycznego. Kiedy magnetyt krystalizuje się z wulkanicznej magmy, zachowuje kierunek ziemskiego pola magnetycznego, co było kluczem do odkrycia, że pole to miało odwrotny kierunek w przeszłości. Malutkie kryształki magnetytu występują również u owadów i w mózgach gołębi. Uważa się, że mają one wpływ na zdolności tych ptaków do odnajdywania drogi powrotnej na długich dystansach.

Aby dowiedzieć się więcej, zobacz:

Attfield JP (2011) Condensed-matter physics: A fresh twist on shrinking materials. Nature 480: 465–466. doi: 10.1038/480465a

Poniżej możesz pobrać artykuł bezpłatnie. Możesz się także już dziś zapisać na stronie Nature: www.nature.com/subscribe

Znajdujący się w Grenoble we Francji ESRF korzysta z najpotężniejszego źródła promieniowania synchrotronowego w Europie. Aby dowiedzieć się więcej, zobacz: www.esrf.eu

Europejski XFEL: Budowa największego na świecie lasera rentgenowskiego

Rok 2011 to wielki postęp w konstrukcji i rozwoju czegoś, co będzie największym na świecie źródłem ultra-krótkich wiązek promieniowania rentgenowskiego. Europejski XFEL umożliwi nowy wgląd w nano-świat, ujawniając budowę biomolekuł i pozwalając na ‘filmowanie’ reakcji chemicznych.

Po ukończeniu większości prac związanych z wykopywaniem tunelu, jego budowniczy rozpoczęli umieszczanie betonowych elementów podłogowych. W sumie obiekt ma 3,4 km długości oraz 5,7 km podziemnych tuneli. Tunel dla akceleratora, który będzie rozpędzał elektrony tak, aby osiągały bardzo wysoką energię, jest już gotowy do instalacji sprzętu technicznego.

Przeprowadzane instalacje
podłogowe w tunelu

Zdjęcie dzięki uprzejmości
European XFEL

Na drugim końcu akceleratora tunel rozgałęzia się na wiele mniejszych tuneli, w których wiązki promieniowania rentgenowskiego będą generowane poprzez wymuszanie na elektronach pokonania slalomu między rzędami magnesów, zwanych undulatorami. Pierwszy prototyp undulatora został już doręczony. Istotne etapy w rozwoju tych urządzeń zostały zakończone. Naukowcy wykorzystają undulatory w przeprowadzanych eksperymentach i w innych urządzeniach technicznych. Europejski XFEL planuje rozpoczęcie działalności w 2015 r.

Europejski XFEL jest obiektem naukowym w trakcie budowy znajdującym się w Hamburgu w Niemczech. Będzie on generować niezwykle intensywne wiązki promieniowania rentgenowskiego na użytek naukowców na całym świecie. Aby dowiedzieć się więcej, zobacz: www.xfel.eu

ILL: Symetria w kwazikryształach

ILL is an international research centre at the leading edge of neutron science and technology, based in Grenoble, France. To learn more, see: www.ill.eu

kwazikryształów o małym kącie rozproszenia neutronów:12-krotna symetria dyfrakcji kwazikrystalicznej fazy micelarnej i odpowiadający jej wzór strukturalny, pokazujący rozmieszczenie miceli
Zdjęcie dzięki uprzejmości instrument D11 / ILL i Stephan Förster / Universität Bayreuth

 

Download

Download this article as a PDF

Resources

  • Oba artykuły ze strony Nature mogą być tutaj bezpłatnie pobrane:
    • Gillessen S et al. (2012) A gas cloud on its way towards the supermassive black hole at the Galactic Centre. Nature 481: 51-54. doi: 10.1038/nature10652

    • Poniżej możesz pobrać artykuł bezpłatnie. Możesz się także już dziś zapisać na stronie Nature: www.nature.com/subscribe

    • Attfield JP (2011) Condensed-matter physics: A fresh twist on shrinking materials. Nature 480: 465–466. doi: 10.1038/480465a

    • Poniżej możesz pobrać artykuł bezpłatnie. Możesz się także już dziś zapisać na stronie Nature: www.nature.com/subscribe

Institution

EMBL, EIROforum, CERN, EUROfusion, ESA, ESO, ESRF, European XFEL, ILL

License

CC-BY-NC-ND