Potwierdzono wpływ neutrin na powstawanie i rozszerzanie się Wszechświata. Może to stanowić przełom w jego symulowaniu [DEPESZA]
Neutrina rzadko reagują z normalną materią. Dlatego uznawane są za najlepsze przekaźniki zjawisk zachodzących daleko poza naszą galaktyką. Są jednak przy tym stosunkowo mało poznane. Dotychczasowe symulacje komputerowe miały trudności z uchwyceniem wpływu neutrin na powstawanie i wzrost struktury Wszechświata. Badacze z Japonii przedstawili symulacje, które dokładnie obrazują rolę neutrin, przedstawiają funkcję rozkładu ich prędkości i śledzą jej ewolucję w czasie.
Neutrina rzadko reagują z normalną materią, co czyni je świetnymi przekaźnikami zjawisk zachodzących daleko poza naszą galaktyką. Kosmiczne neutrina są generowane przez promienie kosmiczne w źródłach pozagalaktycznych. Przenoszą przy tym ogromne ilości energii. Wskazują na intensywne wydarzenia w kosmosie, takie jak czarne dziury, pulsary, pozostałości supernowych czy aktywne jądra galaktyczne.
Najbardziej energetycznymi neutrinami, jakie kiedykolwiek zaobserwowano, były kosmiczne neutrina przechwycone przez teleskop IceCube – miały energię petaelektronowoltów, czyli tysiąca bilionów elektronowoltów. To olbrzymia ilość energii. Dla porównania typowe neutrino atmosferyczne ma około 1 do 10 bln elektronowoltów. Wielki Zderzacz Hadronów, najpotężniejszy akcelerator cząstek na świecie, rozbija cząstki ze sobą przy ok. 13 bln elektronowoltów.
Choć rola neutrin w procesie powstawania Wszechświata może być ogromna, wiadomo o nich stosunkowo niewiele. Dotychczasowe symulacje komputerowe miały trudności z uchwyceniem ich wpływu na powstawanie i wzrost struktury Wszechświata. Zespół badaczy z Japonii opracował właśnie metodę, która pokonuje tę przeszkodę.
– Wcześniejsze symulacje dotyczące neutrin opierały się na pewnych przybliżeniach, które mogły nie być dokładne – mówi Kohji Yoshikawa, wykładowca na Uniwersytecie Tsukuby. – W naszej pracy uniknęliśmy tych przybliżeń, stosując technikę, która dokładnie przedstawia funkcję rozkładu prędkości neutrin i śledzi jej ewolucję w czasie.
Symulacje są o tyle istotne, że mogą nałożyć ograniczenia na obecnie nieznaną masę neutrin. Jeśli ta wielkość jest ustawiona na określoną wartość, a wyniki symulacji różnią się od obserwacji, można wykluczyć tę wartość. Takim ograniczeniom można ufać jednak tylko wtedy, gdy symulacje są dokładne. Japoński zespół naukowców z Uniwersytetu w Tsukubie rozwiązał układ równań Własowa–Poissona, które opisują sposób poruszania się cząstek we Wszechświecie. Następnie przeprowadził symulacje dla różnych wartości masy neutrin i systematycznie badał ich wpływ na strukturę Wszechświata.
Wyniki symulacji pokazały, że neutrina tłumią skupianie się ciemnej materii. Udowadniają też, że obszary bogate w nie są silnie skorelowane z masywnymi gromadami galaktyk, a efektywna temperatura neutrin znacznie się różni w zależności od masy.
– Nasze odkrycia sugerują, że neutrina w znacznym stopniu wpływają na formowanie się wielkoskalowych struktur, a nasze symulacje dostarczają dokładnych informacji o ich istotnym wpływie na kształtowanie się Wszechświata – przekonuje Kohji Yoshikawa. – Nasze nowe wyniki są spójne z wynikami uzyskanymi w przypadku zupełnie innych podejść do symulacji, co zwiększa ich wiarygodność.
Zdaniem naukowców opracowanie japońskiego zespołu może stanowić przełom w symulowaniu Wszechświata. Może też rozpocząć erę kolejnych badań nad wpływem neutrin na tworzenie innych wielkoskalowych struktur. Nowe symulacje można byłoby wykorzystać do badania dynamiki neutrin i niekonwencjonalnych typów ciemnej materii.
Czytaj także
- 2021-02-23: Prezes URE: Przyjęcie nowej polityki energetycznej przyspieszy transformację i niezbędne inwestycje. Ich koszty nie powinny obciążać odbiorców końcowych
- 2021-02-09: W polskiej bazie naukowcy symulują warunki panujące w kosmosie. Badania pomogą agencjom kosmicznym w załogowych misjach na Księżyc i Marsa
- 2021-02-03: Janusz Kowalski (MAP): 2033 rok na budowę pierwszego bloku atomowego to termin nierealny. Rezygnując z własnego węgla, Polska może się uzależnić od importu gazu
- 2021-02-02: Czeka nas wysyp nowych technologii fotowoltaicznych. Innowacyjne rozwiązania pozwalają pozyskiwać energię za pomocą szyb czy farb
- 2021-02-01: Ministerstwo Infrastruktury będzie edukować Polaków o nowych przepisach ruchu drogowego. Zmiany wchodzące w życie od czerwca mają m.in. zwiększyć bezpieczeństwo pieszych
- 2021-02-22: W 2021 roku zapotrzebowanie na inżynierów wzrośnie, ale tylko w niektórych segmentach. Na brak pracy nie będą narzekać specjaliści od elektromobilności, energetyki odnawialnej i IT
- 2021-01-08: W Polsce powstanie największa elektrownia fotowoltaiczna w Europie Środkowo-Wschodniej. Dostarczy zieloną energię kilkuset tysiącom ludzi
- 2020-12-17: Sześć reaktorów jądrowych ma uniezależnić polską energetykę od węgla. Przyszłością mogą też stać się miniaturowe reaktory modułowe
- 2020-12-15: W 2025 roku ruszy pierwsza misja czyszczenia okołoziemskiej orbity ze śmieci. Szacuje się, że w kosmosie krąży nawet 750 mln odpadów
- 2021-01-05: Polscy naukowcy dołączą do przełomowego projektu kosmicznego. Nowy teleskop pozwoli zbadać Wszechświat głębiej niż kiedykolwiek wcześniej
Więcej ważnych informacji
Jedynka Newserii

Jedynka Newserii

Internet

Blisko 330 warszawskich skrzyżowań automatycznie wykrywa pieszych. Radary i inteligentne czujniki zwiększają bezpieczeństwo i płynność ruchu
W stolicy jest już ponad 330 skrzyżowań wyposażonych w detekcję ruchu pieszych, a każdego roku przybywa ich kilkadziesiąt. Przejścia wyposażone w czujniki ruchu, systemy termowizyjne oraz radary sygnalizują gotowość wejścia pieszych na pasy. Dzięki temu nie muszą czekać na zielone światło, pojawia się ono w momencie, kiedy podchodzą do przejścia. System działa też z korzyścią dla kierowców, ponieważ sygnalizacja dostosowuje się do ruchu w trybie wahadłowym, przez co nie trzeba czekać na zielone światło dla kierujących, kiedy przejście dla pieszych jest puste.
Kosmos i lotnictwo
Ekspert: Misja na Księżyc przyspieszy kolonizację Marsa. Już w 2035 roku na Czerwonej Planecie mogą wylądować pierwsi astronauci

Dzięki programowi Artemis NASA do 2024 roku na Księżycu wyląduje pierwsza kobieta i kolejny mężczyzna. Dzięki wykorzystaniu innowacyjnych technologii możliwa ma być eksploracja większej powierzchni Księżyca niż kiedykolwiek wcześniej. Wiedza zdobyta podczas misji na Księżyc zostanie wykorzystana, aby wykonać kolejny gigantyczny skok – wysłanie astronautów na Marsa. – Po misji na Księżyc będzie taki zakres technologii związanych z lotami w kosmos, zamieszkaniem czy możliwościami produkcyjnymi w kosmosie, że już w 2035–3036 roku spodziewam się pierwszych lotów na Marsa – ocenia Leszek Orzechowski, architekt Space is More.