lunedì 29 maggio 2017

Il suono del plasma su Giove

Bisognerà pensare ad un nuovo Giove

 I risultati scientifici della missione Juno della NASA su Giove ritraggono il più grande pianeta del nostro sistema solare nel suo complesso, gigantesco turbolento mondo, con cicloni polari delle dimensioni della nostra Terra, sistemi di tempesta che viaggiano in profondità nel cuore del gigante gassoso, e un campo magnetico mammut, grumoso che può indicare un origine più vicina alla superficie del pianeta di quanto si pensasse.
"Siamo entusiasti di condividere queste prime scoperte, che ci aiutano a capire meglio ciò che rende così affascinante Jupiter, - ha detto Diane Brown, programma esecutivo Juno della NASA_ Washington – anche se è stato un lungo viaggio per arrivare a Giove, questi primi risultati dimostrano che il viaggio ne è valsa la pena."
Juno lanciato il 5 Agosto 2011, è entrato nell'orbita di Giove, il 4 luglio del 2016. I risultati del primo passaggio di raccolta dei dati, volando a circa  4.200 chilometri del piano della nube vorticosa di Giove, il 27 agosto, sono in fase di pubblicazione, così come 44 lavori su Geophysical Research Letters.
"Sapevamo che, andando verso Giove, il viaggio avrebbe gettato un po’ di scompiglio su molte nostre informazioni, - ha dichiarato Scott Bolton, Juno investigatore principale del Southwest Research Institute di San Antonio - ora che siamo qui, stiamo trovando che Giove può sprigionare calore, anche dalle sfere a giuntura e dai cursori. Ci sono così tante cose che non ci aspettavamo. Abbiamo dovuto fare un passo indietro e cominciare a ripensare ad un nuovo Giove".
Tra i risultati che mettono in discussione le assunzioni pregresse, vi sono sono quelle fornite dall’Imager di Giunone, cioè la JunoCam. Le immagini mostrano entrambi i poli di Giove coperti nelle tempeste vorticose delle dimensioni della nostra Terra . Sono densamente raggruppate e  si strofinano insieme.
"Siamo perplessi per come potrebbero essere formate, come stabile, -ha detto Bolton -  configurazione, perché il polo nord di Giove non assomiglia al polo sud". "Stiamo mettendo in discussione se questo è un sistema dinamico e, stiamo vedendo se è solo una tappa. Nel corso del prossimo anno, guarderemo  se scompare, o si tratta di una configurazione stabile e  se queste tempeste circolano in giro, l'una sull'altra? "
Un'altra sorpresa viene dallo Juno Microwave Radiometer (MWR), che campiona quella sorta di forno a microonde che è la radiazione termica proveniente dall’atmosfera di Giove, dalla sommità delle nubi di ammoniaca e sino al profondo all'interno della sua atmosfera. I dati indicano che MWR sulle cinture iconiche e nelle altre zone di Giove sono misteriose, con la cintura vicino all'equatore che penetra fino in fondo, mentre le cinture e le zone alle altre latitudini sembrano evolversi verso altre strutture. I dati suggeriscono l'ammoniaca è piuttosto variabile e continua ad aumentare più in basso, come  è possibile vedere con MWR, che si trova a poche centinaia di chilometri.
Prima della missione Juno,
si sapeva che Giove aveva il campo magnetico più intenso nel sistema solare. Le misurazioni della magnetosfera , dalle indagini operate dal magnetometro di Juno (MAG), indicano che il campo magnetico di Giove è ancora più forte rispetto ai modelli attesi, e più di forma irregolare. Dati MAG indicano che il campo magnetico ha notevolmente superato le attese a 7,766 Gauss, ed è circa 10 volte più forte del campo magnetico più forte che si trova sulla Terra.
"Juno ci sta dando una visione del campo magnetico vicino a Giove
Assetto ipotizzato oggi di Giove
che non abbiamo mai avuto prima,- ha detto Jack Connerney, vice ricercatore principale di Juno e guida per le indagini sul campo magnetico della missione al Goddard Space Flight Center della NASA_Greenbelt_ Maryland - già si vede che il campo magnetico sembra grumoso. È più forte in alcuni punti e più debole negli altri . Questa distribuzione non uniforme suggerisce che il campo potrebbe essere generato dall'azione della dinamo più vicina alla superficie, al di sopra dello strato d’idrogeno metallico. Ogni sorvolo ci avvicina a determinare dove e come operano le dinamo di Giove."
Juno è progettato anche per studiare la magnetosfera polare e l'origine delle potenti aurore di Giove - le sue luci  del nord e del sud. Queste emissioni aurorali sono causati da particelle che raccolgono energia, sbattendola in molecole atmosferiche. Le osservazioni iniziali di Juno indicano che il processo sembra funzionare in modo diverso su Giove che sulla Terra.
Juno è in un'orbita polare attorno a Jupiter, e la maggior parte di ogni orbita è spesa ben lontano dal gigante gassoso. Ma, una volta ogni 53 giorni, la sua traiettoria si avvicina a Giove dall'alto sul suo polo nord, dove inizia un transito di due ore (da un polo all'altro). Volando da nord a sud, con i suoi otto strumenti scientifici opera una grande raccolta di dati e immagini. La sua JunoCam a grande sensibilizzazione,pubblica le immagini scattate dalla fotocamera . Il download di sei megabyte di dati raccolti durante il transito può prendere addirittura 1,5 giorni.
"Ogni 53 giorni, andiamo gridando sorvolando Giove, - ha detto Bolton - si ottengono  dati che funzionano come una manichetta antincendio, sulla scienza Gioviana , sinora nota. C'è sempre qualcosa di nuovo. Per il nostro prossimo  sorvolo l’ 11 luglio, voleremo direttamente su una delle caratteristiche più iconiche di tutto il sistema solare – un particolare che sa ogni bambino in età scolare. La Grande Macchia Rossa
di Giove : se qualcuno sta per arrivare fino in fondo, su cosa sta succedendo sotto le vorticose cime cremisi mammut di questa nuvola, è Giunone e i suoi strumenti scientifici  che sono in grado di operare, una sorta di piercing  su questa enorme nuvola ".


venerdì 26 maggio 2017

Senza carbonati si tentenna sui laghi scoperti su Marte da Curiosity

 Gli scienziati che studiano Marte sono alle prese con un problema.
 Molte le prove  che dicono come l’antico Marte una volta era bagnato, con l'acqua che scorreva e  si miscelava sulla superficie del pianeta. Eppure, l'antico Sole era circa un terzo meno caldo e i modellatori climatici lottano per produrre scenari che determinano la superficie di Marte abbastanza calda da mantenere scongelata l’acqua.
Una teoria principale è quella di avere una spessa atmosfera di anidride carbonica che formava una coperta  di gas serra, contribuendo perciò a riscaldare la superficie del antico Marte. Tuttavia, secondo una nuova analisi dei dati provenienti dal rover marziano Curiosity della NASA, Marte ha avuto troppo poco di anidride carbonica, circa 3,5 miliardi di anni fa per fornire abbastanza “effetto serra” come fonte di riscaldamento che scongelasse il ghiaccio in acqua. La stessa roccia marziana in cui Curiosity ha trovato sedimenti
provenienti da un antico lago in cui i microbi potrebbero aver prosperato, che è la fonte delle prove, aggiunge anche il dilemma di come un tale lago sarebbe potuto esistere. Curiosity non ha rilevato nessun minerale di carbonato nei campioni di roccia analizzati. La nuova analisi permette di concludere che la scarsità di carbonati in quella roccia significano che l’atmosfera di Marte quando il lago esisteva - circa 3,5 miliardi di anni fa - non avrebbe potuto tenere tanta anidride carbonica."Siamo stati particolarmente colpiti dall'assenza di minerali di carbonato, nella roccia sedimentaria che il rover ha esaminato, ha detto Thomas Bristow ( Ames Research Center –NASA- Moffett Field - California)- e sarebbe davvero difficile ottenere acqua allo stato liquido, anche se ci fosse un diossido cento volte più ricco di carbonio in atmosfera, rispetto a quello che dice l'evidenza minerale nella roccia ."                                                                                                                                                         Bristow è il principale ricercatore  che si abbina allo strumento di Chimica e Mineralogia (CheMin) su Curiosity. La sonda marziana non ha fatto la rilevazione definitiva di carbonati in qualsiasi delle rocce rosse del lago campionate, poiché è atterrato nel Gale Crater solo nel 2012. CheMin è in grado di identificare il carbonato anche  se costituisce solo una piccola percentuale della roccia. La nuova analisi elaborata da Bristow e tredici collaboratori calcola la quantità massima di anidride carbonica che avrebbe potuto essere presente, coerente con quella scarsità di carbonato. In acqua, l’anidride carbonica si combina con ioni positivi come magnesio e ferro ferroso per formare minerali di carbonato. Altri minerali nelle stesse rocce indicano che quegli ioni sono stati prontamente disponibili. Gli altri minerali, come magnetite e minerali argillosi, forniscono anche la prova che le condizioni successive non sono mai diventate così acide si da sciogliere via i carbonati, come possono fare nelle acque sotterranee acide. Il dilemma è stato la costruzione nell’arco di diversi anni: evidenze sui fattori che influenzano le temperature di superficie - principalmente legate all'energia ricevuta dal Sole giovane e l’ammantamento fornito dall’atmosfera del pianeta - aggiunte ad una mancata corrispondenza con l’evidenza diffusa per le reti fluviali e laghi presenti sull’antico Marte. Indizi quali rapporti isotopici in atmosfera marziana di oggi indicano che il pianeta una volta ha tenuto un'atmosfera molto più densa di quanto non faccia ora. Eppure modelli teorici dell'antica lotta del clima marziano per produrre le condizioni, permetterebbero la presenza dell’ acqua allo stato liquido sulla superficie di Marte per molti milioni di anni. Un modello positivo propone una spessa atmosfera di anidride carbonica che contiene anche l'idrogeno molecolare. Come una tale atmosfera sarebbe stato generata e sostenuta, tuttavia, è questione controversa. Il nuovo studio appunta il puzzle per un particolare luogo e tempo, con un controllo nel terreno per  i carbonati esattamente negli stessi sedimenti che sono stati trovati in un lago, circa un miliardo di anni dopo che  il pianeta si era formato. Negli ultimi due decenni, i ricercatori hanno usato spettrometri su Orbiter
Foto da Orbiter 
, il velivolo  spaziale che si trova sopra Marte, per la ricerca di carbonato che potrebbe essere il risultato di un periodo iniziale quando era più abbondante la presenza di anidride carbonica. Hanno trovato CO
2 di gran lunga inferiore a quanto previsto."E 'un mistero ,- ha detto Bristow - il motivo per cui non c'è stato molto di carbonato come quello visto dall'orbita. Si usciva dal dilemma dicendo che i carbonati possono essere ancora lì, ma noi non possiamo vederli dall'orbita perché sono coperti da polvere o sepolti, o non stiamo cercando nel posto giusto. I risultati  di Curiosity portano al paradosso di una messa a fuoco. Questa è la prima volta che abbiamo controllato per i carbonati a terra in una roccia  che sappiamo formata da sedimenti depositati sotto l'acqua ".

La nuova analisi conclude che  sarebbero stati presenti non più di poche decine di millibar di anidride carbonica, nell’atmosfera marziana del tempo, quando esisteva il lago, o avrebbero prodotto abbastanza carbonato per permettere allo strumento CheMin
Che-Min su Curiosity
di Curiosity di rilevarlo. Un millibar è un millesimo di pressione dell'aria a livello del mare sulla Terra. L'attuale atmosfera di Marte è inferiore a dieci millibar e per circa il 95 per cento è composta da anidride carbonica. “Quest’analisi si adatta con molti studi teorici ,- ha detto Robert Haberle, scienziato del clima marziano della NASA Ames - che la superficie di Marte, molto tempo fa, non era abbastanza calda e che quindi l'acqua potesse essere liquida. E 'davvero un enigma."                                                                                                 I ricercatori stanno valutando diverse idee . "Alcuni pensano forse il lago non era un corpo aperto di acqua allo stato liquido. Forse è stato- ha detto Haberle - un liquido coperto di ghiaccio. Si potrebbe ancora ottenere alcuni sedimenti attraverso l'accumulo sul fondale se il ghiaccio non fosse troppo spesso. Un inconveniente a quella spiegazione è che il team rover ha cercato e non trovato nel Gale Crater
Gale Crater
la prova che ci si aspetterebbe dai laghi coperti di ghiaccio, come grandi e profonde crepe chiamati cunei di ghiaccio, o "pietre a goccia", che si sono inserite nel fondale morbido, proprio come provocato da sedimenti quando penetrano per l’assottigliamento del ghiaccio. Se i laghi non sono stati congelati, il puzzle è reso più difficile dalla nuova analisi di ciò che la mancanza di una rilevazione del carbonato da parte di Curiosity, perchè implica la composizione dell'antica atmosfera marziana." La traversata di Curiosity attraverso corsi d'acqua,  nel delta, e centinaia di accumuli verticali di fango depositato in antichi laghi, - ha detto Ashwin Vasavada scienziato del Progetto Curiosity (Jet Propulsion Laboratory- NASA,_Pasadena_California ) - denunciano un sistema idrologico con una vigorosa alimentazione dell'acqua e di sedimenti per creare le rocce che stiamo trovando". L'anidride carbonica, miscelata con altri gas come l'idrogeno, è stata la principale protagonista, nel determinare l'influenza del riscaldamento, necessario per un tale sistema. Questo sorprendente risultato sembrerebbe portarla fuori dalla corsa."Quando due linee di prove scientifiche appaiono inconciliabili, la valutazione può essere impostata in anticipo proprio per capire perché non lo sono. La missione Curiosity sta continuando a indagare sulle antiche condizioni ambientali su Marte.

martedì 23 maggio 2017

Tutte le ricerche sul neutrino al FERMILAB

La divisione neutrino è  di casa per gli scienziati del Fermilab
e per il personale e gli utenti provenienti da istituzioni accademiche di tutto il mondo, che si occupano di funzionamento e di esperimenti sui neutrini, di analisi e progettazione di nuove ricerche.
MISSIONE
  • Ospitare un programma leader mondiale di esperimenti sui neutrini
    • Far funzionare il programma in corso: Nova
      , MicroBooNE, Minerva, MINOS +, Lariat
    • Coordinare ed eseguire un nuovo programma internazionale di esperimenti sui neutrini a breve e lungo basali
  • Fornire supporto alla comunità di utenti-neutrino di partecipare a tutti gli aspetti di questo programma
    • Variare le competenze tecniche nella progettazione, direzione lavori, le operazioni, ecc per organizzare uffici e spazi di incontro
Lo studio dei neutrini
Le particelle subatomiche chiamate neutrini sono tra i più sfuggenti nel particolare regno delle particelle. Gli scienziati hanno costruito rivelatori sotterranei, sottomarini, e al Polo Sud per misurare queste particelle spettrali che provengono dal Sole, da supernovae e da molti altri oggetti celesti.
I neutrini riempiono l'intero universo, con circa 10 milioni per 28,32 dm 3, e la maggior parte di loro passa direttamente attraverso la Terra, e attraverso rivelatori di particelle, senza lasciare traccia. Quasi mai interagiscono con la materia, solo esperimenti massicci e sofisticati possono catturare e misurare le proprietà dei neutrini.
Oltre a misurare i neutrini dal cielo, i fisici sulla Terra, usando potenti acceleratori, producono fasci di neutrini che ne contengono miliardi, di cui una frazione molto piccola può essere misurata da rilevatori disposti in linea a questo fascio. Al Fermilab, l'esperimento di neutrini a base di acceleratore disposto a forma di ciambella ha portato, nel 2000, alla scoperta del neutrino tau , il terzo dei tre tipi noti di neutrini.
 garantiscono fasci di neutrini ad alta intensità per esperimenti del Fermilab, come MINOS + e Minerva e, due nuovi esperimenti sui neutrini MicroBooNE e Nova . Il Fermilab Booster è un acceleratore di sincrotrone con una circonferenza di 474 metri. Il fascio viene iniettato nel Booster dalla linea di trasporto 400 MeV che trasporta l'uscita del fascio 400 MeV dall'acceleratore Linac. Il Booster accelera un fascio protonico da 400 MeV a 8 GeV in meno di 67 millisecondi per l'acceleratore principale dell'iniettore. Booster fornisce un fascio per le aree sperimentali di Fermilab.
L'esperimento MicroBooNE

Situata a Fermilab, la collaborazione di MicroBooNE sta attualmente operando una grande camera da proiezione di liquidi Argon (LAr TPC) di 170 tonnellate, situata sulla linea di fascio di neutrino di Booster al Fermilab. L'esperimento ha iniziato a raccogliere i dati di neutrino nell'ottobre 2015. MicroBooNE misurerà le sezioni trasversali di neutrino a bassa energia e indaga sugli eventi, a eccessi di energia ridotta, osservati dall'esperimento MiniBooNE. Il rilevatore funge anche da passo successivo del programma graduale per la costruzione di una scala di chilogrammi massicci LAr TPC per la futura fisica di neutrini a lungo termine (DUNE) ed è il primo rivelatore nel programma neutrino a breve termine di Fermilab.
 MINOS : L'esperimento MINOS
è un esperimento neutrino a lungo termine, progettato per osservare i fenomeni di oscillazioni del neutrino, effetto che è relativo alla massa di neutrino. MINOS utilizza due rivelatori, uno localizzato a Fermilab, alla fonte dei neutrini e l'altro situato a 450 miglia di distanza, nel Minnesota settentrionale, al Soudan Underground Mine State Park di Tower-Soudan. MINERvA
è il primo esperimento sul neutrino nel mondo ad usare un fascio ad alta intensità per studiare le reazioni dei neutrini con cinque nuclei differenti, creando il primo confronto autonomo delle interazioni in diversi elementi. Mentre questo tipo di studio è stato precedentemente fatto utilizzando fasci di elettroni, questo è il primo per i neutrini.
L’importanza dei neutrini
  • La fisica delle particelle ha fatto grandi progressi nell'ultimo mezzo secolo sondando la metà con la modalità quark (una qualsiasi delle particelle subatomiche che trasportano una carica elettrica frazionata), postulata come elementi costitutivi degli adroni. I quark non sono stati osservati direttamente, ma le previsioni teoriche basate sulla loro esistenza sono state confermate sperimentalmente delle particelle fondamentali. Ora si propone un meccanismo simile per i neutrini. La miscelazione tra le 3 generazioni di neutrini sta cominciando a sembrare molto diverso alla sua controparte quark. Non sappiamo perché, ma probabilmente è importante. I neutrini potrebbe essere la chiave per comprendere il motivo per cui le particelle fondamentali esistono in 3 generazioni.
  • I neutrini sono le vere stranezze delle particelle fondamentali (non solo interagiscono debolmente, sono ultra piccoli, ma hanno masse non-zero). La scienza avanza spesso quando si studiano le stranezze (per esempio: comprensione dei processi di vita in generale, studiando la vita attorno ai fori di acque profonde.)
  • I neutrini interagiscono solo debolmente, ma sono le particelle più abbondanti nell'universo, con un ruolo fondamentale nell'evoluzione del nostro universo.
  • Una differenza tra come i tipi di neutrini si mescolano e come il mix di tipi antineutrini si ritiene che siano la ragione per cui la materia domina l’anti-materia nel nostro universo (cioè perché esiste il mondo sulla Terra come lo conosciamo.)
PIP-II
Il progetto PIP II
consentirà un grande aumento del potere di fasci di protoni del Fermilab. Questo, a sua volta produrrà più potenti fasci di neutrini. Il piano di miglioramento del protone II (PIP-II) è il piano di Fermilab per fornire potenti fasci protonici ad alta intensità agli esperimenti del laboratorio. L'aumento della potenza del fascio posizionerà Fermilab come il principale laboratorio del mondo per gli esperimenti a base di acceleratori basati sul neutrino. PIP-II fornirà inoltre una piattaforma flessibile per ulteriore miglioramento del complesso acceleratore di Fermilab, per estendere questa leadership all'intera gamma di ricerche sulla fisica delle particelle basate su fasci intensi nei decenni successivi.
Il cuore del PIP-II è un acceleratore lineare superconduttivo 800-MeV, che capitalizza l'esperienza del laboratorio nelle tecnologie a radiofrequenza superconduttiva. Oltre ai modesti miglioramenti degli acceleratori principali dell'iniettore e del riciclatore di Fermilab, il linac superconduttore, chiamato SCL, fornirà il fascio protonico megawattato necessario per il sistema neutro a lungo termine.
PIP-II è previsto per fornire il fascio nella prima parte del prossimo decennio.
Con l’esperimento neutrino NOVA è stato osservato il primo antineutrino
, solo due ore dopo il complesso acceleratore del Fermilab ha saputo commutare l’antineutrino, in modo di consegna. La collaborazione Nova ha visto l'antineutrino nel rivelatore di gran lunga più lontano dell'esperimento, che si trova nel nord del Minnesota. Si spera su Nova per saperne di più su come e perché si registra  il cambiamento dei neutrini tra un tipo e l'altro. I tre tipi, chiamati sapori, sono il muone, elettrone e neutrino tau. Sulle lunghe distanze, i neutrini possono cambiare fra questi sapori. Nova è stato  specificamente progettato per studiare i neutrini muonici
 che cambiano in neutrini elettronici
. Svelare il mistero può aiutare gli scienziati a capire il motivo per cui l'universo è composto di materia e perché che la materia non è stato annientato dalla antimateria dopo il Big Bang.