Подводный телескоп проверил законы Эйнштейна с помощью анализа нейтрино
Подробнее
Olhar Digital
olhardigital.com.br

Подводный телескоп проверил законы Эйнштейна с помощью анализа нейтрино

Один из основополагающих принципов теории относительности Альберта Эйнштейна гласит, что законы физики одинаковы для всех наблюдателей, независимо от их движения. Однако исследователи из международной коллаборации KM3NeT использовали телескоп, установленный в глубинах Средиземного моря, чтобы проверить, применима ли это правило во всех обстоятельствах.

Команда проанализировала 5 828 кандидатов в атмосферные нейтрино и не обнаружила признаков нарушения так называемой инвариантности Лоренца. Несмотря на отрицательный результат, исследование установило новые экспериментальные пределы для возможных изменений в законах физики, включая беспрецедентные ограничения, касающиеся двух типов этих частиц, согласно информации портала Eurekalert.

Инвариантность Лоренца находится в центре теории относительности Эйнштейна. Тем не менее, некоторые теоретические предложения, направленные на согласование гравитации с квантовой физикой, предполагают, что этот принцип может не действовать во всех условиях.

Одна из таких гипотез рассматривает возможность того, что пространство-время, которое обычно считается непрерывной структурой, может состоять из чрезвычайно малых и дискретных единиц. Если это произойдет, некоторые фундаментальные свойства физики могут проявлять различия при определенных условиях.

Нейтрино являются особенно интересными частицами для изучения этой возможности. Они слабо взаимодействуют с материей и способны преодолевать огромные расстояния, включая прохождение через Землю. Важной характеристикой является способность менять один тип на другой во время перемещения, что известно как осцилляция нейтрино и включает три вкуса: электронный, мюонный и тауонный.

Вероятность этих преобразований может быть предсказана с высокой точностью существующими физическими моделями. Если наблюдения покажут расхождения с прогнозами, это может указывать на существование еще неизвестных явлений, включая возможные нарушения инвариантности Лоренца.

Для поиска этих отклонений исследователи использовали данные KM3NeT/ORCA, детектор нейтрино, расположенный в глубинах Средиземного моря. Анализ охватил 1,4 года наблюдений, проведенных всего с шестью блоками детектирования, что было сделано на ранней стадии строительства оборудования. Команда сравнила энергию и направление прихода зарегистрированных нейтрино с теоретическими предсказаниями. Всего было проанализировано 5 828 событий кандидатов в атмосферные нейтрино, которые образуются при взаимодействии космических лучей с атмосферой Земли.

Результаты не выявили никаких нарушений инвариантности Лоренца. Тем не менее, полученные данные позволили установить более строгие границы для интенсивности определенных эффектов, способных изменить поведение этих частиц. Одним из главных достижений стало впервые определение прямых пределов для возможных различий, связанных с мюонными и тауонными нейтрино, а также осцилляциями между этими двумя вкусами.

Даже используя лишь небольшую часть запланированной структуры, KM3NeT/ORCA смог получить результаты, сопоставимые с результатами долгосрочных экспериментов, таких как IceCube и Super-Kamiokande. Детектор продолжает расширяться, и исследователи надеются, что увеличение объема данных позволит изучить еще более слабые эффекты. Коллаборация также планирует расширить анализ на KM3NeT/ARCA, другой детектор этой структуры, предназначенный для изучения нейтрино с гораздо более высокой энергией, поступающих из далеких астрофизических источников.

Эти частицы могут быть особенно полезны, поскольку некоторые возможные эффекты нарушения инвариантности Лоренца становятся более очевидными при высоких энергиях и на больших расстояниях. Пока же достаточного количества астрофизических нейтрино для проведения такого анализа с ARCA еще не накопилось.

Похожие сюжеты

Космический телескоп NASA Swift возвращается на Землю после более чем двух десятилетий на орбите
Подробнее
olhardigital.com.br

Космический телескоп NASA Swift возвращается на Землю после более чем двух десятилетий на орбите

Космический телескоп Swift, принадлежащий NASA, завершил свой более чем двадцатилетний полет в космосе в этот четверг (4). Обсерватория неконтролируемо вошла в земную атмосферу через три месяца после того, как попытка спасения, проведенная частной компанией, потерпела неудачу.

Официально названный обсерваторией Neil Gehrels Swift Observatory, этот прибор был выведен на орбиту в ноябре 2004 года с целью исследования гамма-всплесков, которые считаются одними из самых мощных явлений во Вселенной.

Согласно данным, опубликованным Space.com, телескоп пересек атмосферу в 9:39 (по времени Бразилиа) над северной частью Суматры, Индонезия. Оборудование весило около 1450 кг, а его размеры были сопоставимы с размерами микроавтобуса.

Большая часть конструкции ожидалась к разрушению во время прохождения через атмосферу. Перед входом в атмосферу NASA рассчитала, что вероятность того, что какой-либо выживший фрагмент достигнет поверхности Земли, составляет всего одну из 2100.

Возвращение на Землю могло быть отложено. В сентябре 2025 года NASA заключила контракт на сумму 30 миллионов долларов США (что эквивалентно примерно 165 миллионам бразильских реалов) с американской компанией Katalyst Space для разработки роботизированной миссии, предназначенной для повышения орбиты Swift.

Обсерватория постепенно теряла высоту из-за атмосферного сопротивления и не имела собственных двигателей для нейтрализации этого эффекта.

Для выполнения спасательной операции компания создала LINK — роботизированный корабль, оснащенный тремя манипуляторами и размером, сравнимым с холодильником. Это оборудование было запущено 3 июля 2026 года с целью встречи со Swift в августе.

Однако операция прошла не по плану. LINK столкнулся с проблемами в своей двигательной установке и реактивных колесах, отвечающих за поддержание пространственной ориентации, что сделало встречу с телескопом невозможной. Сам спасательный космический аппарат вернулся на Землю 25 сентября.

Несмотря на неудачу спасательной миссии, NASA оценила, что эта инициатива предоставила ценные знания для будущих операций по техническому обслуживанию и продлению срока службы спутников.

Завершение миссии Swift — не единичный случай. В докладе 2025 года, цитируемом Space.com, указывается, что в среднем ежедневно в атмосферу Земли возвращаются по крайней мере три крупных объекта — будь то выведенные из эксплуатации спутники или части ракет.

Прогнозируется, что это число будет расти в ближайшие годы по мере увеличения количества спутников, находящихся на орбите человечеством, особенно благодаря мегасозвездиям. Таким образом, окончание миссии Swift также подчеркивает растущую проблему для освоения космоса: управление постоянно растущим количеством орбитального оборудования и планирование судьбы этих структур, когда они перестают функционировать.

Наука, стоящая за обсерваторией нейтрино, удостоенной Нобелевской премии по физике
Подробнее
olhardigital.com.br

Наука, стоящая за обсерваторией нейтрино, удостоенной Нобелевской премии по физике

Франсис Халзен, гражданин США и Бельгии, был удостоен Нобелевской премии по физике 2026 года за его фундаментальную работу по разработке IceCube. Эта обсерватория расположена глубоко во льдах Южного полюса, в Антарктиде, и способна идентифицировать высокоэнергетические нейтрино, предоставляя новую информацию об самых экстремальных средах Вселенной.

Эта тема была затронута в программе «Olhar Espacial» в эту пятницу (30), где физик Алешандре Черман принял участие, чтобы подробно рассказать, как IceCube помогает в исследовании самых интенсивных космических явлений и что могут раскрыть нейтрино. Черман, который является астрономом, доктором теоретической физики, специалистом по данным, преподавателем, лектором и автором восьми книг, также является соавтором образовательной игры «Космический Банк недвижимости», произведенной Estrela Cultural. В настоящее время он руководит отделом астрономии Фонда планетария города Рио-де-Жанейро.

Концепция использования антарктического льда в качестве детектора частиц восходит к 1988 году. После более чем двадцати лет разработки IceCube начал работать в 2010 году. Его структура охватывает около кубического километра льда и состоит из 5160 оптических датчиков, распределенных по 86 вертикальным кабелям, простирающимся на глубину от 1,45 до 2,45 километров.

Нейтрино — это субатомные частицы, не имеющие электрического заряда и обладающие очень малой массой. Генерируемые в различных природных событиях, они способны проходить сквозь небесные тела, такие как планеты и звезды, и даже через человеческое тело, минимально взаимодействуя с материей. По оценкам, примерно сто триллионов таких нейтрино проходят через человека каждую секунду.

Обнаружение этих нейтрино происходит, когда они сталкиваются с атомом, присутствующим во льду, генерируя заряженные частицы. Эти частицы, в свою очередь, испускают короткое голубоватое свечение, известное как черенковское излучение. Датчики улавливают эти сигналы, позволяя исследователям рассчитать энергию и определить направление происхождения частицы.

В отличие от традиционных телескопов, которые работают путем сбора света, IceCube фокусируется на наблюдении частиц. Из-за отсутствия электрического заряда у нейтрино их траектории не изменяются магнитными полями. Это позволяет им указывать на местоположение космических ускорителей, то есть экстремальных сред, способных генерировать частицы с энергиями, намного превосходящими те, что достигаются в наземных лабораториях.

Открытия, сделанные обсерваторией, стимулировали область астрономии нейтрино, которая дополняет наблюдения, проводимые с помощью света и гравитационных волн. IceCube продолжает функционировать и получает постоянные улучшения для увеличения своей способности обнаружения, идентификации новых источников этих частиц и содействия пониманию самых экстремальных явлений Вселенной.

Марсело Зурита, президент Ассоциации астрономии Параиба (APA), член SAB – Бразильского астрономического общества, технический директор Бразильской сети наблюдения метеоров (Bramon) и национальный координатор Asteroid Day Brasil, представляет программу, которая транслируется в прямом эфире каждую пятницу в 21:00 (по времени Бразилиа) на официальных каналах издания на платформах YouTube, Facebook, Instagram, X (ранее Twitter), LinkedIn и TikTok. Оригинальный контент был опубликован в Olhar Digital.

Телескоп NASA Swift будет выведен из эксплуатации после неудачи спасательной миссии
Подробнее
olhardigital.com.br

Телескоп NASA Swift будет выведен из эксплуатации после неудачи спасательной миссии

NASA официально завершила миссию космического телескопа Swift, поскольку попытка спасения не увенчалась успехом. Этот обсерватория, посвятившая более двух десятилетий изучению Вселенной, находится в процессе потери высоты и должна войти в земную атмосферу в ближайшие недели.

Спасательная операция была проведена компанией Katalyst Space Technologies, базирующейся в Аризоне, США. Эта компания разработала космический аппарат под названием LINK с целью достичь телескопа и вывести его на более высокую орбиту, что позволило бы продолжить научные исследования.

Однако инициатива оказалась безуспешной. Примерно через три недели после запуска, 3 июля, аппарат LINK столкнулся с проблемами в своей двигательной установке и реактивных колесах, отвечающих за поддержание ориентации. Эти сбои вызвали непредсказуемое вращение аппарата, что сделало невозможным захват и подъем Swift.

Несмотря на трудности, LINK смог приблизиться к обсерватории и сделать ее фотографии. Расстояние между двумя аппаратами варьировалось от 12 до 15 километров, чего оказалось недостаточно для завершения запланированной операции.

Swift терял высоту из-за атмосферного трения и не имеет подходящих двигателей для нейтрализации этого эффекта. В сентябре 2025 года NASA заключила с Katalyst контракт на сумму 30 миллионов долларов США (что эквивалентно примерно 162 миллионов бразильских реалов) для попытки спасти обсерваторию.

Принятая стратегия предусматривала аппарат размером примерно с холодильник, оснащенный тремя роботизированными манипуляторами. Концепция заключалась в том, что LINK сможет достичь Swift, захватить его и вывести на более высокую орбиту. Эта миссия была новаторской, поскольку ни один частный аппарат ранее не смог захватить и поднять спутник, который не был спроектирован для такого рода обслуживания. Скорость также имела решающее значение, поскольку Swift продолжал терять высоту, пока готовилась операция.

Хотя попытка не смогла продлить срок службы телескопа, NASA сочла проект ценным для стимулирования развития технологий роботизированного обслуживания в космосе и для проверки способности проводить операции такого масштаба за короткий период времени.

Swift официально получил название Neil Gehrels Swift Observatory в 2018 году в память о своем первом главном исследователе, скончавшемся годом ранее. С окончанием миссии обсерватория вернется в земную атмосферу в ближайшие недели, но собранные данные останутся доступными для будущих научных исследований.

Популярное