Новото мерење ги влошува старите вести за проблемите од физиката
Семејно стебло на Млечниот пат
Целосно интегрирана контрола на нанодијамантите
Малку поблиску до сонцето
Растојанија од starsвезди
Она што ги прави starsвездите да светат
Еднонасочна улица за електрони
Стотици примероци од Newton's Philosophiae Naturalis Principia Mathematica пронајдени во нов преброј
Нашиот сончев систем е формиран за помалку од 200.000 години
Здрав за Марс
Новото мерење го влошува стариот проблем
Вести за физика од 2 јуни 2020 година Физика на плазма
Со децении, астрофизичарите збунуваа околу две впечатливи линии на емисија на Х-зраци од наелектризирано железо: нивниот измерен однос на осветленост не одговара на пресметаниот. Ова влијае на одредување на температурата и густината на плазмата. Новите внимателни, прецизни мерења и пресметки со најсовремени методи сега ги исклучуваат сите претходно предложени објаснувања за оваа несовпаѓање и со тоа го влошуваат проблемот.
Топлите астрофизички плазми го исполнуваат интергалактичкиот простор и сјаат светло во starвездената атмосфера, активните јадра на галаксијата и остатоците од супернова. Тие содржат наелектризирани атоми (јони) кои емитуваат Х-зраци; ова може да се забележи со сателитски инструменти. Астрофизичарите ги користат своите спектрални линии за да изведат плазма температури или фреквенции на елементи, на пример. Две од најсјајните линии на Х-зраци доаѓаат од атоми на железо кои изгубиле 16 од своите 26 електрони, јони Fe 16+ - исто така познат како Fe XVII во астрофизиката. Ironелезото е доста честа појава во универзумот; гарантира дека starsвездите како нашето сонце го согоруваат снабдувањето со водород само полека, во текот на милијарди години, во голема мера потиснувајќи го зрачениот транспорт на енергија од блескавото фузиско јадро до релативно умерената hotвездена површина.
С. Кун, Ц. Шах, R.Р. Креспо Лопез-Урутија, К. Фуџии, Р. Штајнбригге, Ј. Стиерхоф, М. Тогава, З.Харман, Н.С. Орешкина, Ц. Чеунг, М.Г. Козлов, С.Г. Порсев, М.С. Сафронова, JC Berengut, M. Rosner, M. Bissinger, R. Ballhausen, N. Hell, SungNam Park, M. Chung, M. Hoesch, J. Seltmann, AS Surzhykov, VA Yerokhin, J. Wilms, FS Porter, T. Stöhlker, CH Keitel, T. Pfeifer, GV Brown, MA Leutenegger и S. Bernitt Мерења со висока резолуција со фото-возбудување го влошуваат долгогодишниот проблем на силата на осцилаторот Fe XVII физи. Уважениот Лет. 124, 225001 (1 јуни, 2020 година)
Повеќе од четириесет години, астрономите со рендгенски зраци се соочуваат со сериозен проблем со двете важни линии Fe16 +: измерениот однос на нивниот интензитет значително отстапува од теоретските предвидувања. Ова важи и за лабораториски мерења, но досега експерименталните и теоретските несигурности беа преголеми за да се разјасни прашањето.
Меѓународен тим од 32 научници предводен од Институтот за нуклеарна физика Макс Планк (МПИК) и Центарот за вселенски летови на ГОДАРД НАСА сега ги објавија резултатите од обновените масивни напори за отстранување на оваа расчекор За оваа цел, научниците извршија и претходно мерења со највисока резолуција и неколку квантно-теоретски пресметки користејќи ја најновата методологија.
Софистицирана стратегија за мерење .
Штефен Кун, докторанд на МПИК и одговорен за опремата, го опишува овој напор: „За да стимулираме резонантно високо наелектризирани јони на железо, ние континуирано ги произведуваме во нашата компактна станица за јони со зраци на електрони (EBIT) и ги озрачуваме со рендгенска светлина од синхотронот PETRA III на DESY. Резонанцата со линиите ја наоѓаме со прилагодување на енергијата на синхотронот над областа во која тие треба да се појават и мерење на осветленоста на флуоресцентната светлина. Колегите од 19 институции кои работат на DESY (германски електрон синхотрон) помагаа повеќе од една година да се справат со огромната количина на податоци, да ги проценат прецизно и да ги проверат резултатите. “
За да се осигура дека сè е конзистентно, истражувачите користеле три различни методи за мерење за да го утврдат односот на интензитет на двете Fe 16+ линии, наречени 3C и 3D. Прво, скенирањата низ целата област покажаа позиции на линијата, ширини и интензитети. Второ, експериментаторите ја прилагодија енергијата на рентгенските фотони на максималната осветленост на флуоресцентната светлина и со тоа циклично го исклучија зракот на Х-зраците повторно и повторно за да се ослободат од силната позадина. Трето, тие повторно ги скенираа линиите додека го користеа трикот за вклучување за да ги потиснат инструменталните ефекти. „На овој начин, можевме да ја одредиме најпрецизната вредност на односот на осветленост, со спектрална резолуција десет пати поголема од претходната работа“, вели Чинтан Шах, постдокторски соработник во НАСА. „И својствата на зракот PETRA III избегнуваа можни нелинеарни ефекти што зависеа од протокот на синхротронско зрачење и кои можеа да ги нарушат претходните мерења“, додава Свен Бернит од Хелмхолц институт Јена. Зачудувачки, добиениот однос на интензитет ги потврдува претходните астрофизички и лабораториски мерења со значително намалена несигурност.
. и напредни фактури
Теоретските тимови предводени од Наталија Орешкина на МПИК, од Австралија, САД и Русија користеа три независни, многу обемни, релативистички квантни теоретски методи и на тој начин им дозволија на групи стотици процесори да работат врели со недели. Овој компјутерски маратон даде конзистентни резултати со голема нумеричка прецизност. Меѓутоа, додека пресметаната енергетска разлика помеѓу линиите се согласува со измерената вредност, односот на интензитет јасно отстапува од експерименталниот резултат. „Нема други познати квантни механички ефекти или нумерички несигурности што може да ги земеме предвид во нашите пристапи“, нагласува Маријана Сафронова, професор на Универзитетот во Делавер.
Причината за несогласувањето помеѓу експерименталните и теоретските интензитети на односите на 3C и 3Д-линиите на Fe16 + останува мистерија, бидејќи сите ефекти што можат да се мешаат во мерењата се во голема мера потиснати, а преостанатите несигурности се разбрани Следствено, астрофизичките параметри добиени од интензитетот на рендгенските линии се несигурни до одреден степен. Дури и ако не е задоволителен, „новиот, прецизен резултат на мерењето може да се користи директно за да се поправат астрофизичките модели“, препорачува Морис Леутенегер, исто така истражувач на НАСА. „Претстојните вселенски мисии, како што е рецентниот телескоп„ Атина “на ЕСА, со подобрена рендгенска инструментација, наскоро ќе испрати неверојатен проток на податоци со висока резолуција на Земјата и ние мора да се подготвиме да ги разбереме за да добиеме максимален поврат на оваа инвестиција од милијарда долари.