Slo-Tech - Raziskovalci so v članku v reviji Science potrdili, da je pred dvema letoma v ozračje priletel drugi najmočnejši zabeleženi kozmični žarek. Imenu navkljub gre za običajne subatomske delce, še največkrat protone, ki priletijo v Zemljino ozračje. Kozmični jih imenujemo zato, ker izvirajo iz vesolja. Od delcev, ki jih srečujemo na Zemlji, se razlikujejo predvsem po izjemno visokih hitrosti, torej imajo ogromne energije.

Od kod je priletel proton 27. maja 2021, ni znano. Precej zanesljive pa so ocene, da je imel 240 EeV (eksaelektronvoltov) energije, kar je približno milijonkrat več od od najhitrejših protonov, ki jih lahko pripravimo v pospeševalnikih delcev na Zemlji. Hitrejši je bil le še delec, ki je leta 1991 priletel z energijo 320 EeV. Nasploh so delci z energijami prek 100 EeV sila redki, saj na vsak kvadratni kilometer Zemlje prileti kvečjemu kakšen vsako stoletje.

Ko je Toshihiro Fujii z univerze v Osaki pregledoval meritve s teleskopov v Utah, je sprva pomislil, da gre za...

Slo-Tech - Prejemniki druge letošnje Nobelove nagrade, ki jo švedska Kraljeva akademija znanosti podeljuje za odkritja na področju fizike, so Pierre Agostini z Ohio State University, Ferenc Krausz z Univerze Ludwig-Maximilian v Münchnu in Anne L'Huillier z Univerze v Lundu. Nagrado bodo prejeli za eksperimentalne metode, ki ustvarjajo atosekundne pulze svetlobe za študij dinamike elektronov v materialih.

Letošnji nagrajenci so razvili metode, ki omogočajo ustvarjanje izredno kratkih pulzov svetlobe. Dolžina svetlobnega pulza je ključni parameter pri določitvi, kako hitre dogodke lahko z njim spremljamo. Na atomski ravni se dogodki odvijajo v femtosekundah, kar zadostuje za spremljanje gibanja atomov. Elektroni pa so približno dvatisočkrat lažji od protonov, zato so bistveno hitrejši. Če jih opazujemo s femtosekundnimi (10^-15 s) tehnikami, bomo videli le razmazano izpovprečeno sliko. Za spremljanje njihovega vedenja potrebujemo atosekundne (10^-18 s) tehnike. To so izjemno kratki časi: v eni sekundi je toliko atosekund, kot je v starosti vesolja sekund.

Ključno vprašanje je kako ustvariti tako kratke pulze. Nagrajenci so bili ugotovili, da si je možno pomagati z interferenco. Najkrajši smiselni svetlobni pulz je odvisen od valovne...

Slo-Tech - Danes mineva 10 let od odkritja Higgsovega bozona, ki ga je veliki hadronski trkalnik v švicarskem CERN-u našel skoraj pol stoletja po teoretični napovedi Petra Higgsa in sodelavcev. Ob današnji obletnici je skupina ATLAS, ki ga je bila skupaj s CMS odkrila, v Nature objavila pregledni članek o desetletni zgodovini delca in kaj smo se v tem času naučili. Pred desetimi leti so prvikrat opazili sledi Higgsovega bozona, do danes pa so jih proizvedli še vsaj 30-krat toliko.

Prve meritve so dale grobe podatke o delcu, med drugim so potrdili, da nima spina, med letoma 2015 in 2018 pa so nadaljnji trki razkrili še več. Ocenjujejo, da so v tem času proizvedli vsaj devet milijonov Higgsovih bozonov (večinoma z zlivanjem gluonov), a le manjšino so lahko eksperimentalno zaznali (0,3 odstotka). To je še vedno več kot spočetka, k čemur je znatno prispevala nadgradnja LHC, ki je trkal s 13 TeV. In tako danes vemo, da ima Higgsov bozon maso 125 GeV. Takoj po nastanku se razkroji, saj je njegova...

Slo-Tech - Kraljeva švedska akademija znanosti je danes sporočila, da bodo letošnjo Nobelovo nagrado za fiziko prejeli Syukuro Manabe in Klaus Hasselmann (vsak četrtino) za fizikalno modeliranje podnebja, s čimer sta kvantificirala njegovo spremenljivost in zanesljivo napovedala globalno segrevanje, ter Giorgio Parisi za odkritje soodvisnosti neurejenosti in fluktuacij v fizikalnih sistemih od atomskega do planetarnega merila. Letošnja nagrada torej obeležuje pomemben prispevek k razumevanju kompleksnih fizikalnih sistemov, kamor seveda prištevamo tudi vreme.

Kompleksni fizikalni sistemi imajo več delov, ki medsebojno interagirajo, zaradi česar je njihova obravnava zapletena. Čeprav jih fiziki in matematiki proučujejo že stoletja, oviro predstavlja bodisi enormno število sestavnih delov bodisi odvisnost od naključij. V kaotičnih sistemih, kot je vreme, že majhne razlike v pogojih povzročijo ogromne razlike v končnem rezultatu. Značilen primer je podnebje in njegova v času lokalna pojavitev,...

Slo-Tech - Kot se je napovedovalo že več mesecev, so v reviji Nature umaknili znameniti Microsoftov članek iz leta 2018, v katerem so skupaj z raziskovalci z delftske univerze poročali o odkritju delcev, ki zavzamejo Majoranova stanja, kar bi izjemno približalo izdelavo na šum iz okolice odpornega kvantnega računalnika. A začnimo pri začetku.

Majoranovi delci so teoretični konstrukt, ki ga je leta 1937 napovedal italijanski fizik Ettore Majorana. Doslej še niso odkrili delcev, ki bi izpolnjevali potrebne lastnosti, da bi jih tako imenovali, bi pa morda nevtrini lahko bili primer. Pri izdelavi kvantnih računalnikov pa bi odkritje takih delcev ali pa vsaj stanj pomenila velikanski preboj, saj bi bila taka realizacija neobčutljiva na okoliški šum. Majoranova stanja je leta 2001 predpostavil ruski matematik Aleksej Kitajev, nastali pa bi kot kompleksne strukture več osnovnih delcev. Do leta 2018 jih eksperimentalno niso opazili, potem pa je presenetil Microsoft s tem odkritjem. Tudi zato, ker v...

CERN - Evropski laboratorij za jedrske raziskave CERN je objavil konceptualno poročilo o razvoju prihodnjega krožnega trkalnika delcev, s katerim želijo nadomestiti trenutno obratujočega LHC po koncu njegove življenjske dobe.

Large Hadron Collider pri Ženevi, največji trkalnik delcev na svetu, je trenutno na počitku zaradi nadgradenj, ki bodo v več stopnjah potekale vse do srede prihodnjega desetletja. Tako posodobljena naprava naj bi delovala nekje do leta 2040. Nato bomo potrebovali večjo, ki bo elementarne gradnike kozmosa zaletavala pri še višjih energijah in tako nemara pokazala še neznane koščke sestavljanke vesolja. Proces snovanja trkalnika prihodnosti se je pričel pred petimi leti s posodobitvijo Evropske strategije za...

Slo-Tech - V CERN-u so v velikem hadronskem trkalniku v okviru eksperimenta LHCb odkrili nov delec (znanstveni članek), ki so ga glede na sestavo poimenovali Ξ_cc⁺⁺. Sestavljata ga dva čarna kvarka (quark c) in en kvark gor (quark u). Obstoj tega delca ni nobeno presenečenje, saj ga trenutne teorije napovedujejo in z njegovim dokazom ne bomo pridobili nobene nove teorije. Vseeno pa gre za pomembno odkritje, saj ga sestavljata dva težka kvarka, zaradi česar ima precej visoko maso - 3621 MeV, kar je približno štirikrat več od običajnega protona (938 MeV). Doslej delcev iz več kot enega težkega kvarka nismo opazili.

Proton sestavljata dva kvarka gor in en kvark dol, ki se skupaj s čudnim kvarkom uvrščata med lahke kvarke z maso po 100 MeV. Po drugi strani so čarni kvark in...

Slo-Tech - Kitajski znanstveniki so uspeli izvesti prenos informacije s kvantno prepletenostjo na razdalji 1200 kilometrov, s čimer so za večkrat presegli dosedanji rekord. Pri tem so si pomagali s satelitom, dosežek pa odpira pot k nadaljnjim raziskavam tehnologije, ki obljublja varni prenos šifrirnih ključev.

Kvantna prepletenost je fenomen, ki je dolga leta begal znanstvenike in ga je celo Einstein opisal kot zlovešče delovanje na daljavo (spukhafte Fernwirkung). Kvantno prepleteni delci so namreč od nastanka dalje v superpoziciji kvantnih stanj. Ko stanje enega...

Slo-Tech - Snov z negativno maso že dolgo časa buri domišljijo avtorjev znanstvene fantastike, a je doslej ostalo le pri tem. Raziskovalci z Washington State University (WSU) so pokazali, da se rubidijevi atomi tik nad absolutno ničlo vedejo, kakor da bi imeli negativno maso. O odkritju poročajo v prestižni reviji Physical Review Letters.

Medtem ko je električni naboj bodisi pozitiven bodisi negativen, torej ista sila različne naboje potiska v različne smeri, je masa načeloma vedno pozitivna. To pomeni, da predmeti padajo navzdol in da če jih potisnemo, se pomaknejo proč. Če pa bi imeli predmet z negativno maso, bi pospeševal v nasprotno smer od sile, ki deluje nanj. Potisnite ga proč, da se...

Slo-Tech - Katerikoli učbenik fizike osnovnih delcev odprete, boste v njem našli jasno in jedrnato zapisano, da obstojijo štiri osnovne interakcije med delci. Svet skupaj držijo gravitacija, šibka sila, elektromagnetna sila in močna sila. Eksperimentalni podatki, ki jih je lani pridobil raziskovalci madžarskega Inštituta za jedrske raziskave v Debrecenu, pa kažejo, da morebiti to ni cela zgodba. Teoretiki z Univerz v Kaliforniji in Kentuckyju namreč dokazujejo, da je obstoj pete osnovne sile najbolj elegantna razlaga rezultatov opazovanj.

Ker trenutna fizika še ni dokončna, saj standardni model in Einsteinova teorija relativnosti nista združljiva, poleg tega pa ima tudi standardni model nekaj napovednih vrzeli, so znanstveniki že...

CERN - V CERN-u so v eksperimentu LHCb na velikem hadronskem trkalniku opazili sledove razpada pentakvarka, ki je prvi odkriti predstavnik nove vrste hadronov. Kot pojasnjuje njihov tiskovni predstavnik Guy Wilkinson, "pentakvark ni le en nov delec, temveč predstavlja nov način združevanja kvarkov".

Šest kvarkov (gor, dol, čar, čudnost, vrh, dno) predstavlja osnovne delce po standardnem modelu, ki se jim pridružuje še šest leptonov (elektron, mion, tau in pripadajoči nevtrini) ter pet nosilcev sile (foton, gluon, bozona Z in W ter Higgsov bozon). Kvarki imajo naboj 2/3 ali -1/3 osnovnega naboja in se običajno združujejo po tri skupaj, tako da imajo nastali delci barioni celoštevilčni naboj. Primera sta proton (gor, gor, dol) in nevtron (gor, dol, dol). Kvarkov ne moremo izolirati, saj v primeru oddaljevanja dveh kvarkov nastane...

Inštitut Jožef Stefan - V sredo, 7. maja 2014, ob 13. uri v Veliki predavalnici Instituta »Jožef Stefan« bo prof. dr. Borut Bajc predaval o teorijah poenotenja.

Raziskave zadnjih desetletij so podale jasno sliko osnovnih delcev in njihovih interakcij pri nizkih energijah. Kljub zelo natančnemu ujemanju z eksperimentom pa ima tako imenovani standardni model nekatere fenomenološke težave (npr. opis nevtrinov, temna snov) in objektivne pomanjkljivosti (kvantizacija naboja, nerazumno ponavljanje interakcij, večje število različnih delcev, itd.). Marsikatero izmed teh težav je mogoče rešiti, če standardni model nadgradimo v teorijo poenotenja, katere glavna ideja je, da vse tri umeritvene interakcije standardnega modela pri visoki energiji izvirajo iz ene same poenotene interakcije. To istočasno poenoti tudi osnovne gradnike – delce. Posledice te ideje so daljnosežne: avtomatičen obstoj magnetnih monopolov, razpad protona in poenoten opis kvantnih lastnosti snovi. V predavanju bodo nakazane tako teoretske...

CERN - Hadroni so sestavljeni subatomski delci, ki sestojijo iz kvarkov. Standardni model nas uči, da obstajajo kvarki šestih okusov (gor, dol, čar, čudnost, vrh, dno), ki imajo naboj bodisi +2/3 bodisi -1/3 osnovnega naboja. Obstajajo tudi antikvarki, ki so ravno nasprotno nabiti. Kvarki se lahko združujejo na dva načina, in sicer trije kvarki ali par kvark in antikvark. V prvem primeru dobimo barione z necelim polovični spinom, med katerimi sta najbolj znana proton (gor, gor, dol) in nevtron (gor, dol, dol). Par kvarka in antikvarka, ki ima celoštevilski spin, pa se imenuje mezon. (Poleg kvarkov, ki...

Slo-Tech - Teden razglasitev prejemnikov Nobelovih nagrad se nadaljuje z nagrado za fiziko, katere prejemnike je Švedska kraljeva akademija znanosti razglasila danes. Za teorijo, zakaj imajo delci maso, si bosta Nobelovo nagrado za fiziko v vrednosti milijona evrov razdelila belgijski fizik François Englert in britanski fizik Peter Higgs. Nagrado uradno prejmeta za teoretično odkritje mehanizma, ki pomaga razumeti izvor mase subatomskih delcev, ki sta ga potrdila poizkusa ATLAS in CMS v velikem hadronskem trkalniku (LHC) v švicarskem CERN-u. Prejemnika sta že pred samo razglasitvijo veljala za velika favorita.

Englert in Higgs sta leta 1964 ločeno predstavila teorijo, od kod izvira masa...

CERN - Na današnji novinarski konferenci so v CERN-u predstavili preliminarne rezultate eksperimentalnih skupin ATLAS in CMS, ki praktično potrjujejo obstoj Higgsovega bozona. Obe skupini sta v masnem območju 125-126 GeV z gotovostjo približno pet sigma odkrili delec, ki ustreza napovedim za Higgsov bozon v standardnem modelu. S tem so našli še zadnji neodkriti delec iz standardnega modela, ki je hkrati tudi najtežji bozon, saj tehta 130-krat več od protona. Podatki imajo oznako preliminarni, ker so nanašajo na meritve v letu 2011 in deloma v 2012, medtem ko nekaj rezultatov iz leta 2012 na obdelavo še čaka. Kljub temu je to dovolj, da smemo govoriti o odkritju novega delca.

Higgsov bozon je...

Nature - Iskanje Higgsovega bozona še ni končano, čeprav imamo nekaj prepričljivih indicev, da smo blizu konca poti. Na koncu naj bi pri energiji 124-125 GeV stal Higgsov bozon, ki je še zadnji neodkriti delec v standardnem modelu atomske fizike. CERN je decembra poročal, da so v dveh neodvisnih eksperimentih (ATLAS in CMS) odkrili statistični anomaliji pri energijah, kjer pričakujejo Higgsov bozon. To je že močan indic, da Higgs dejansko obstaja. Danes pa so objavili podatke še v chicaškem trkalniku Tevatron, ki je lani, tik preden je izdahnil, izmeril nekaj podatkov, ki prav tako dajejo slutiti, da Higgsov bozon obstoji.

Ponovno gre za statistična odstopanja, ki sama po...

Slo-Tech - Eden izmed najpomembnejših eksperimentov, ki potekajo v velikem hadronskem trkalniku v CERN-u, uporablja detektor ATLAS. Večkrat pišemo o dogajanju v CERN, zadnje čase še zlasti v povezav z iskanjem Higgsovega bozona, in redno omenjamo ATLAS in ostalih pet eksperimentov v CERN-u (ALICE, CMS, TOTEM, LHCb in LHCf), a redko je zaslediti podrobnejši opis posameznih eksperimentov.

Zato si bomo to pot podrobneje ogledali ATLAS. Kratica označuje toroidni LHC-aparat (A Toroidal LHC Apparatus). Še pred tem pa kratek izlet v standardni model osnovnih delcev in interakcij, ki je trenutno najboljši znani opis subatomskega sveta. Po tem modelu obstajata dve družini osnovnih delcev: fermioni, katerih...

CERN - Danes ob 14.00 uri je v CERN-u potekala novinarska konferenca, na kateri so predstavili zadnje rezultate eksperimentov ATLAS in CMS, s katerima iščejo Higgsov bozon. Čeprav so mnogi mediji sprva poročali, da so v CERN-u odkrili Higgsov bozon, to ne drži. Predstavili so zgolj rezultate, katerih statistična analiza razkriva nepojasnjeno anomalijo v energijskem intervalu, kjer bi se še lahko skrival Higgsov bozon.

Pravzaprav gre zgolj za še eno izmed novinarskih konferenc, ki jih v CERN-u priredijo večkrat letno, da predstavijo zadnje rezultate. Nazadnje so to storili letos novembra, ko so pokazali rezultate letošnje pomladi. Tokratna konferenca je bila posvečena rezultatom, ki so bili odkriti zatem. ATLAS-ovi kažejo, da ima Higgsov bozon...

Nature - Na petkovi konferenci v Parizu sta ekipi, ki delata na detektorjih ATLAS in CMS v pospeševalniku delcev LHC, predstavili skupno analizo rezultatov eksperimentov, izvedenih pred koncem poletja, ki nadalje krči območje, kjer bi še lahko našli Higgsov delec (oziroma bozon). Analiza je pokazala, da odpade celotno energijsko območje 141-476 GeV, kar skupaj s preteklimi podatkih drugi eksperimentov pomeni, da se ta lahko skriva le še v lahkem energijskem območju med 114 in 141 GeV (tehnično so odprta še tri majhna področja v okolici energij 220 in 320 GeV) ali težkem območju nad 475 GeV. Obstoj Higgsovega delca z maso v težkem energijskem območju je manj verjeten, saj bi v tem primeru nekateri drugi eksperimenti morali poteči drugače,...