Cms значение исследований для астрономии: Практическая работа «Деятельность современных международных астрономических исследовательских центров и космических обсерваторий»

У земных и лунных пород значения изотопного показателя кислорода различаются

Согласно самой популярной гипотезе, Луна сформировалась примерно 4,5 млрд лет назад после столкновения Земли с гипотетической малой планетой Тейей. В результате столкновения часть земной материи и остатки Тейи остались на околоземной орбите и постепенно слипались в Луну, при этом разогреваясь и переплавляясь. Из этой гипотезы следует, что в составе лунных пород должны проявляться следы Тейи — так, ожидалось, что иным будет соотношение изотопов кислорода, индивидуальное для каждого независимо сформировавшегося космического тела. Но анализ лунных пород, доставленных на Землю в ходе миссий программы «Аполлон», показал, по изотопному составу кислорода они идентичны земным породам. Это противоречие до недавних пор было главной проблемой импактной гипотезы формирования Луны. Исследование различных типов лунных горных пород с использованием современного высокоточного оборудования, проведенное командой ученых из Университета Нью-Мексико, показало, что на самом деле их изотопные соотношения сходны с земными лишь при усреднении и что для разных типов пород изотопные значения отличаются. Эти различия возникли из-за смешения с силикатным газом, обогащенным ¹⁶О, возникшим при столкновении. Полученные в этой работе изотопные соотношения для лунных пород позволяют корректнее оценить их исходные значения для Тейи, а также устраняют противоречие в наиболее общепринятой модели образования спутника Земли.

Изотопами называют атомы одного и того же элемента, обладающие одинаковой структурой электронных оболочек, но разными массами ядер из-за того, что в них разное число нейтронов. У кислорода три стабильных изотопа — ¹⁶О (самый распростаненный, его доля составляет 99,757%), ¹⁷О (0,038%) и ¹⁸О (0,205%). Напомним, что верхний индекс означает массовое число ядра — сумму протонов и нейтронов.

Изотопный анализ активно используется в астрономии, помогая выяснять историю происхождения небесных тел. Например, Земля и Луна обладают почти абсолютно одинаковыми соотношениями изотопов кислорода, что сразу намекает на тесную связь историй их формирования. Считается, что Луна образовалась при столкновении Земли и малой планеты Тейи около 4,5 млрд лет тому назад. Эту гипотезу называют импактной (от англ. impact — столкновение). В настоящее время она принимается большинством ученых как основная.

Эта гипотеза получила серьезные аргументы в свою пользу после возвращения американских и советских лунных миссий в 1970-х годах, так как позволяла объяснить почти все геохимические особенности лунных пород. Во-первых, в исследованиях тех лет было обнаружено сходство соотношений изотопов кислорода в лунных и земных породах, — в рамках импактной гипотезы оно объяснялось участием земного материала в формировании Луны. Во-вторых, в лунных породах по сравнению с земными было зафиксировано меньшее содержание железа и легкоплавких элементов и, наоборот, повышенное содержание элементов с высокими температурами плавления и некогерентных элементов (элементов, остающихся в расплаве, а не входящих в кристаллизующиеся породообразующие минералы). Меньшие содержания железа объясняли уже сформировавшимся ядром Земли, недостаток легкоплавких элементов — потерями при столкновении, относительное обогащение тугоплавкими — потерей легкоплавких, а обогащение некогерентными элементами — большим количеством обогащенного ими поверхностного (корового) материала Земли, выбитого при ударе и вошедшего в состав Луны.

После столкновения оставшиеся на околоземной орбите обломки Тейи и фрагменты Земли начали слипаться в более крупные образования под действием взаимного притяжения — пока не собрались в частично расплавленную прото-Луну. На этой стадии, называемой в планетологии фазой магматического океана, началось выделение геологических оболочек планеты (стратификация). Сначала из тяжелых элементов (Fe–Ni) сформировалось ядро. Попутно началась кристаллизация оливинов и пироксенов мантии, а немного позже — образование первичной анортозитовой коры (подробнее про строение Луны, лунную кору и мантию см. в новости На поверхности Луны обнаружен материал ее мантии, «Элементы», 13.06.2019). После завершения формирования коры и мантии и более позднего базальтового вулканизма, приведшего к образованию лунных морей, Луна приняла хорошо знакомый нам вид.

Ранние результаты численного моделирования также поддерживали импактную гипотезу, показав, что она хорошо объясняет суммарный угловой момент системы «Земля — Луна» и в ее рамках могло образоваться необходимое количество обедненного железом материала. Однако в наиболее вероятном варианте развития событий, согласно этой гипотезе, для формирования Луны требуется 70–90% вещества Тейи (R. Canup, E. Asphaug, 2001. Origin of the Moon in a giant impact near the end of the Earth’s formation). А из этого вытекает главная проблема импактной гипотезы: изотопные соотношения кислорода в лунных и земных породах слишком уж похожи. Чтобы это сходство внятно объяснить, требуется предполагать, что процесс формирования Луны обладал неординарными особенностями (также об этой проблеме читайте в новости Луна могла сформироваться из выплеснувшейся на орбиту земной магмы, «Элементы», 16.05.2019). Самое простое предположение — формирование Земли и Тейи примерно на одинаковом расстоянии от Солнца (A. Mastrobuono-Battisti et al., 2015. A primordial origin for the compositional similarity between the Earth and the Moon). Этот сценарий, хоть и возможен теоретически, считается маловероятным. Альтернатива ему — переуравновешивание изотопов, то есть обмен изотопами до достижения одинаковых соотношений. Оно могло происходить при взаимодействии материала, из которого формировалась Луна, с газовой фазой (K. Pahlevan, D. Stevenson, 2007. Equilibration in the afermath of the lunar-forming giant impact) или стать результатом очень крупного столкновения (R. Canup, 2012. Forming a Moon with an earth-like composition via a giant impact).

Конечно же, наряду с пересмотром нюансов импактной гипотезы формирования Луны параллельно шла ревизия старых и накопление новых результатов изотопных анализов кислорода из лунных пород (которые и вызвали противоречие). Недавно в журнале Nature Geoscience вышла статья американских геофизиков под руководством известного геохимика Захари Шарпа (Zachary Sharp) из Университета Нью-Мексико с описанием нового исследования лунных пород. Ученые пользовались новейшим оборудованием, которое позволяет очень точно измерять изотопные отношения.

Отдельные значения содержания того или иного изотопа не несут никакой очевидной информации, поэтому обычно в геохимии используются функции этих значений. Для изотопов кислорода применяются две такие функции — δ¹⁷О и δ¹⁸О, показывающие отклонение величин ¹⁷O/¹⁶O и ¹⁸O/¹⁶O в изучаемом образце от стандарта, за который принято значение этих же величин в VSMOW (Vienna Standard Mean Ocean Water) — специальным образом очищенной от примесей океанической воде. Оба показателя выражаются в промилле.

Различные физические и химические процессы, такие как кристаллизация минералов или фазовые переходы, ведут к изменению соотношений изотопов — фракционированию (см. Isotope fractionation). При этом происходит перераспределение изотопов между взаимодействующими средами. Чаще всего причиной является разница в массе изотопов. Например, при испарении более легкие изотопы с большей вероятностью попадают в газовую фазу, а более тяжелые — остаются в жидкой. Такой процесс называется масс-зависимым фракционированием. Механизмы масс-независимого фракционирования (mass-independent fractionation) таже известны, но гораздо более редки. Превращения одних изотопов в другие при фракционировании, естественно, не происходит — это возможно лишь в ядерных реакциях.

Масс-зависимое фракционирование изотопов кислорода — обычный процесс, происходящий при образовании планет. На диаграмме δ¹⁷О/δ¹⁸О анализы горных пород для каждого автономно образовавшегося небесного тела ложатся на линию с определенным наклоном и положением (рис. 2). Наклон линии определяется процессами обмена изотопами кислорода между разделяющимися оболочками формирующейся планеты, а положение — с исходным составом материала, из которого планета образовалась. Для Земли, например, угловой коэффициент соответствующей линии равен 0,528 (это так называемая TFL, Terrestrial Fractionation Line, — линия масс-зависимого фракционирования). Полученные в старых исследованиях усредненные значения для разных лунных образцов также лежат на этой линии, но с несколько большим разбросом (U. Wiechert et al., 2001. Oxygen isotopes and the Moon-forming giant impact). Также из рис. 2 можно заметить, что у линий, построенных для марсианский пород и для метеоритов, отколовшихся от астероида Веста, наклон почти такой же, как и у «земной» линии, что подтверждает универсальность законов масс-независимого фракционирования.

Для удобного описания небольших отклонений изотопных соотношений кислорода от этой линии (изучению таких отклонений и посвящена обсуждаемая работа американских геохимиков) используется модифицированный показатель Δ¹⁷O = δ¹⁷O − 0,528·δ¹⁸O. В обсуждаемой статье авторы, для удобства, использовали линеаризованные виды функций δ¹⁷О, δ¹⁸О и Δ¹⁷O, которые они обозначали δ’¹⁷О, δ’¹⁸О и Δ’¹⁷O (см. раздел «Методы» обсуждаемой статьи).

Исследования с использованием более современных масс-спектрометров, в которых пересматривались значения изотопных показателей кислорода в лунных образцах, появились в середине 2010-х годов. Разные научные группы сходились во мнении, что лунные значения Δ’¹⁷O несколько больше земных, однако публиковали разные предположения о масштабах отклонения этой цифры от нуля (нулевое значение соответствовало бы тому, что значение изотопного показателя равно земному), лежащие в диапазоне от 0,001 до 0,012 промилле (см. , например, D. Herwartz et al., 2014. Identification of the giant impactor Teia in lunar rocks).

Изучив различные типы лунных горных пород из коллекции, собранной миссией «Аполлон», Шарп с коллегами пришли к выводу, что предыдущий подход к анализу был не совсем корректен. По их мнению, сравнивать надо не только земные и лунные образцы, но и разные типы лунных пород между собой. Эта идея позволяет выявить верные значения соотношений изотопов кислорода не только для Луны, но и для Тейи и, возможно, разрешить главное противоречие импактной гипотезы.

Соотношения изотопов кислорода измерялись в двадцати трех лунных образцах, включающих базальты лунных морей с высоким и низким содержанием титана, анортозиты лунных материков, нориты и вулканические стекла, а также отдельные зерна минералов из них. Для сравнения также был произведен анализ двадцати двух образцов земных мантийных горных пород, принятых за среднее для силикатной части Земли, то есть без учета ядра (модель Bulk Silicate Earth, BSE). Получившееся среднее значение Δ’¹⁷O для Луны составило −0,056 ± 0,010‰, что полностью согласуется с предыдущими работами, а для Земли получилось −0,060 ± 0,004‰ (рис. 3).

Отличие практически незначительное, однако стоит обратить внимание на значительно больший разброс лунных значений (1σ = 0,0103‰) по сравнению с земными (1σ = 0,0037‰). Это и наводит на мысль о необходимости рассмотрения пород по отдельности, согласно их происхождению и виду.

Если сгруппировать все изотопные показатели по типам пород (рис. 4), то их различия между собой становятся очевидны. Авторы статьи предлагают считать получившуюся градацию соотношений изотопов кислорода результатом смешения двух изотопных резервуаров — двух больших скоплений вещества с различными соотношениями изотопов. Один из них — глубинное лунное вещество, наиболее близкое по изотопному составу к Тейе, а второй — обогащенный легкими изотопами силикатный газ, образовавшийся в результате столкновения.

Относительная обедненность силикатного газа изотопом ¹⁷О, согласно существующим экспериментальным данным, стала результатом масс-независимого фракционирования этого изотопа при конденсации SiO₂ в присутствии водорода (S.  Chakraborty et al., 2013. Mass-independent oxygen isotopic partitioning during gas-phase SiO₂ formation). Изотоп ¹⁷О преимущественно входил в состав конденсирующегося оксида, из-за чего в остаточном газе его становилось меньше и значение Δ’¹⁷O снижалось. Этот конденсат замешивался в лунный магматический океан, покрывавший всю планету, однако не оказывал особенного влияния, к примеру, на состав лунной мантии (ее тогда еще просто не было), влияя лишь на изотопные соотношения Луны в целом.

Авторы статьи полагают, что после начала стратификации магматического океана оставшийся газ с низкими значениями Δ’¹⁷O начал смешиваться с его верхней частью, меняя изотопные соотношения в ней. В пользу этого говорит и динамическое моделирование конвекции в лунном магматическом океане, показывающее, что сценарии, в которых вязкая холодная приповерхностная часть с низким Δ’¹⁷O почти не перемешивается с более горячими глубинными слоями вполне возможны (F.  Spera. 1992. Lunar magma transport phenomena). Именно поэтому ранние образцы лунной коры (обозначены синим на рис. 4), наиболее показательными из которых являются анортозиты, образовавшиеся за счет всплывания кристаллов плагиоклаза в магматическом океане, имеют самые низкие значения Δ’¹⁷O. А вулканические породы, такие как низкотитанистые базальты и вулканические стекла (обозначены оранжевым и зеленым на рис. 4), образовавшиеся из мантийных расплавов, наоборот, почти не взаимодействовали с этим газом и сохранили значения, близкие к исходным изотопным соотношениям Тейи.

Изотопные различия между высокотитанистыми и низкотитанистыми базальтами также объясняются механизмами их образования в ходе остывания Луны. При кристаллизации лунного магматического океана тяжелые минералы, такие как оливин и пироксен, тонули и образовывали кумулаты различного локального состава, плавление которых в дальнейшем питало лунный базальтовый магматизм (C. Shearer et al., 2006. Termal and magmatic evolution of the Moon). В образовании этих базальтов участвовали как минимум два различных изотопных источника. Первым являлись глубинные кумулаты, не испытавшие воздействия газового облака, а вторым — «загрязненные» приповерхностные кумулаты (рис. 5). Если первые состояли преимущественно из пироксена и оливина, отражая начальные стадии застывания магматического океана, то вторые, возникшие на самых последних этапах, имели более сложный состав, включающий титанистый пироксен и ильменит (FeTiO₃). Эти поздние породы были более тяжелыми, чем нижележащие.

Такая ситуация гравитационно неустойчива и приводила к тому, что породы с высоким содержанием титана тонули. Их смешение с нижележащими оливин-пироксеновыми кумулатами приводило к частичному плавлению, при этом возникающие магмы различались по степени смешения материала из глубинных и поверхностных источников. Этот процесс, как полагают ученые, привел к появлению высокотитанистых базальтов или даже всего спектра базальтов лунных морей (S. Zhong et al. , 2000. A dynamic origin for the global asymmetry of lunar mare basalts). Таким образом, вторым механизмом, ответственным одновременно за возникновение лунных вариаций и TiO₂, и Δ’¹⁷O в базальтах, предлагается считать гибридизацию магм. При подъеме через материал коры они могли также частично поглощать и перерабатывать его, что приводило к дальнейшему снижению Δ’¹⁷O.

Ученые смогли установить и возможные исходные значения изотопных соотношений для Тейи. В зависимости от количества ее материала, вошедшего в состав Луны (по разным моделям это от 70 до 90%,) получаются значения от −0,028‰ до −0,035 ‰, а как нижняя оценка дается значение −0,038‰ (рис. 6).

Исходя из этих данных и из разумного предположения, что чем дальше от Солнца, тем выше Δ’¹⁷O, получается, что Тейя сформировалась на гораздо более удаленной орбите, чем Земля. Полученный авторами статьи результат избавляет от необходимости переуравновешивать изотопный состав Луны каким-то экзотическим способом или как-то объяснять одинаковые значения изотопных показателей кислорода для Земли и Тейи и дает возможность строить более реалистичные и точные модели различных лунных процессов. Обсуждаемая работа предлагает весьма элегантное решение главной проблемы импактной гипотезы формирования Луны и, возможно, закрывает дискуссию о способе образования спутника нашей планеты, переводя ее в область уточнения деталей столкновения.

Источник: Erick J. Cano, Zachary D. Sharp & Charles K. Shearer. Distinct oxygen isotope compositions of the Earth and Moon // Nature Geoscience. 2020. DOI: 10.1038/s41561-020-0550-0.

Кирилл Власов

В поисках начала всех начал

: 16 Авг 2012 , В поисках начала всех начал , том 45,
№3

4 июля 2012 г. в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) состоялся расширенный семинар, на котором в присутствии приглашенных ученых и прессы было объявлено о том, что двумя независимыми группами исследователей, работающими на детекторах ATLAS и CMS, которые входят в состав Большого адронного коллайдера, был обнаружен бозон Хиггса. Эта частица играет ключевую роль в современной физике элементарных частиц, ее существование необходимо для непротиворечивого замыкания так называемой Стандартной модели – теории, которая в настоящее время дает наиболее глубокое и полное описание происходящих в микромире процессов. Потому обнаружение бозона Хиггса вызвало широкий резонанс и по праву может считаться историческим событием

Стандартная модель и бозон Хиггса

Знание о том, из чего состоит материя, что представляют собой ее самые мельчайшие частицы, лежит в основе понимания физических законов природы. Возникшее на заре развития науки понятие об атомах как неделимых частицах вещества со временем сменило представление о структуре атома, а затем ученые выяснили, что входящие в состав атомов протоны и нейтроны имеют собственное внутреннее строение. Есть ли предел делимости материи, каковы самые элементарные ее «кирпичики», как взаимодействуют частицы на элементарном уровне? Ответы на эти вопросы имеют философское значение и, конечно же, важны для практики.

Стандартная Модель

Вещество состоит из двенадцати фундаментальных частиц, являющихся истинно элементарными, т. е. не имеющих внутренней структуры: шесть кварков (d, u, s, c, b, t) и шесть лептонов (электрон, мюон, t-лептон и, соответственно, три сорта нейтрино). Все эти частицы – фермионы, их спин (собственный магнитный момент) равен 1/2  (в единицах постоянной Планка).


Частиц-переносчиков взаимодей­ствия также двенадцать: восемь безмассовых глюонов – для сильного взаимодействия, три тяжелых калибровочных бозона (W⁺, W^— и Z⁰) – для слабого взаимодей­ствия и один фотон – для электромагнитного взаимодействия. Эти частицы обладают единичным спином и, следовательно, являются бозонами.


Кварки участвуют во всех трех типах взаимодействий. Из кварков состоят адроны, которые подразделяются на две основные группы: барионы (состоят из трех кварков) и мезоны (из одного кварка и одного антикварка). Самые стабильные и поэтому наиболее распространенные в природе барионы – это хорошо всем известные протоны и нейтроны, образующие атомные ядра

Физика микромира, желание узнать, каков тот самый «первокирпичик», оказались очень тесно связаны с физикой макромира, астрофизикой, наукой о Вселенной. Сегодня существует достаточно прочно обоснованная теория происхождения Вселенной. Считается, что Вселенная возникла из бесконечно малой точки с очень большой энергией. Более 10 млрд лет назад произошел Большой взрыв, и первоначально все состояло только из элементарных частиц. Затем Вселенная начала расширяться, стали образовываться ядра атомов, потом атомы, а из них формировались планеты, звезды.

Бозон Хиггса

В природе существует четыре фундаментальных, разных по «силе» взаимодействия: электромагнитное, слабое, сильное и гравитационное. Теории этих взаимодействий сначала развивались независимо друг от друга. Наибольших успехов в середине XX в. достигла квантовая электродинамика – теория электромагнитных взаимодействий, переносчиком которых является безмассовый фотон (свет). В теории слабых взаимодействий также наблюдался большой прогресс, но и в квантовой электродинамике, и в тео­рии слабых взаимодействий существовали фундаментальные проблемы, которые невозможно было решить по отдельности. На предположении, что эти взаимодей­ствия связаны друг с другом, построена замечательная теория – электрослабая модель Вайнберга-Салама. Однако из нее следовало, что переносчики слабого взаимодействия, W- и Z-бозоны, должны быть безмассовыми, а эксперименты показали, что они имеют массу и весьма большую. И тогда возникла идея ввести еще одно фундаментальное поле, квантом которого является бозон Хиггса. Взаимодействие этого поля с электрослабым полем придает W- и Z-бозонам массу, а фотон остается безмассовым. Зависимость потенциала хиггсовского поля от его напряженности была выбрана именно такой, чтобы реализовалось спонтанное нарушение симметрии. А далее естественным образом в эту схему введены фермионы (лептоны и кварки) – они также приобретают массу через взаимодействие с хиггсовским полем. Объединение электрослабой теории и теории сильных взаимодействий (квантовой хромодинамики) и стало так называемой Стандартной моделью

Есть в настоящее время и красивая, хорошо развитая физическая теория – Стандартная модель, которая объясняет явления, происходящие в микромире. Один из ее краеугольных камней – предположение о существовании так называемого бозона Хиггса. Оно позволяет связать вместе основные положения этой теории, объясняет появление у частиц массы. Понять, каким образом возникникают массы у частиц, позволил механизм спонтанного нарушения электрослабой симметрии, предложенный 50 лет назад сразу несколькими исследователями. Именем одного из них, Питера Хиггса, была названа отвечающая за эти процессы частица с массой предположительно от 100 гигаэлектронвольт до тераэлектронвольта. Ее давно пытались обнаружить, но параметры ускорителей не позволили этого сделать. Все остальные фундаментальные частицы, предсказываемые Стандартной моделью, уже открыты, например, W-бозоны и Z-бозоны обнаружены в ЦЕРНе в 1980-х гг. Столкновения протонов с очень большой энергией, возможно, позволили бы создать условия, существовавшие в нашей Вселенной в самом начале ее развития. Ученые надеялись, что в ходе этих экспериментов смогут появиться и частицы, которые тогда доминировали, в том числе хиггсовский бозон. Изучение процессов их возникновения и распада помогло бы проверить и подтвердить многие теоретические предположения об объектах микромира, составе материи, о происхождении Вселенной и, возможно, ее дальнейшей судьбе.

Схема Работы БАК

В вакуумных камерах Большого адронного коллайдера навстречу друг другу обращаются пучки протонов (около 1300 сгустков в каждом направлении). Пучки сталкиваются в определенных местах, где ¬установлена детектирующая аппаратура для регистрации рождающихся при столкновении частиц. На орбите протоны удерживаются с помощью сверхпроводящих магнитов. Каждый магнитный диполь длиной 15 м весит около 25 т. Магниты создают поле напряженностью более 8 Тл и работают при температуре 1,8 K, для чего необходима специальная система охлаждения сверхтекучим жидким гелием. Основной режим работы коллайдера – протон-протонные столкновения, но также в его конструкции предусмотрена возможность ускорения пучков тяжелых ионов, вплоть до ядер урана. Такую возможность обеспечивает установка электронного охлаждения тяжелых ионов, обеспечивающая накопление достаточного количества ионов. Эта установка была разработана и изготовлена созданная в ИЯФ.


На коллайдере построено четыре комплекса детектирующей аппаратуры, имеющих собственные имена: ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS), СMS (Compact Muon Solenoid), LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment) и ALICE (A Large Ion Collider Experiment). С помощью двух максимально универсальных детекторов ATLAS и СMS исследуют взаимодействия элементарных частиц на предельно малых расстояниях. Именно -с помощью этих детекторов ведут поиск бозона Хиггса

С этой целью в начале 1990-х гг. на границе Франции и Швейцарии, недалеко от Женевы, начали строить Большой адронный коллайдер (БАК). Это ускоритель тяжелых элементарных частиц, преимущественно протонов. Он позволяет при столкновении двух протонов достичь энергии до 14 ТэВ, рекордной для ускорительной техники на сегодняшний день. Большое значение имеет и интенсивность столкновений частиц в единицу времени – так называемая светимость. По этому параметру БАК также не имеет равных среди других колллайдеров. Два года назад после различных задержек, вызванных техническими причинами, он вступил в строй и очень быстро вошел в рабочий режим. Анализ накопленных за это время данных о столкновениях протонов позволил выделить события, связанные с рождением бозона Хиггса.

Научная конкуренция – основа достоверности

Существуют два больших эксперимента: ATLAS, в котором участвует и группа сотрудников ИЯФ СО РАН, и CMS, его своеобразный конкурент. На обоих­ детекторах изучаются сходные процессы, данные, полученные в ходе разных экспериментов, дополняют друг друга, делая заключения ученых более достоверными. Предварительные результаты 2011 г. показали, что бозон Хиггса, возможно, действительно рождается при столкновении двух протонов, и его масса составляет примерно 125 ГэВ. Данные, набранные и суммированные в 2012 г., подтвердили эти выводы и значительно увеличили уверенность в том, что наблюдается действительно бозон Хиггса. Вероятность того, что наблюдаемые события, интерпретируемые как рождение бозона Хиггса, являются случайной флуктуацией других известных (фоновых) процессов, составила менее одной миллионной. Это позволило утверждать, что искомая частица открыта. Исторический факт был обнародован 4 июля 2012 г. в двух докладах ученых, занятых в экспериментах ATLAS и CMS, на специальном семинаре в ЦЕРНе. Знаменательно, что при этом присутствовал сам 83-летний Питер Хиггс.

Как Ищут Бозон Хиггса?

Каким именно образом из массы событий, регистрируемых детектором, выделяют рождение бозона Хиггса? На БАК за одну секунду происходит около 0,5 млрд реакций протона с протоном, и в каждой такой реакции рождается до 300 новых частиц. Всего за 2011—2012 гг. в столкновениях возникло более 10¹⁸ частиц. Из этого огромного количества частиц, по оценкам, бозонов Хиггса было всего около 10⁵ шт.


Рождаемые частицы регистрируются различными элементами детектора, определяются их углы вылета, импульсы, энергии и пр., полученная информация переводится в цифровой вид. Сначала для подавления фона используется набор быстрых процессоров – триггеры разного уровня, которые отсеивают события, являющиеся очевидным фоном, после чего оставшиеся данные записываются на диски. Затем начинается трудоемкий процесс компьютерного анализа, при этом для поиска хиггсовского бозона используются характерные моды его распада. Наиболее продуктивными тут оказались каналы распада на два фотона и четыре лептона. Всего таких событий зарегистрировано несколько десятков, поскольку далеко не все из родившихся бозонов могут быть зарегистрированы и выделены из фона

Такие эксперименты – труд огромного коллектива, в каждом принимало участие от 2000 до 3000 человек: научные работники, программисты, инженеры, технический персонал и, конечно же, физики, занятые сложнейшим финальным анализом. Он состоит из многих частей, и на каждом его этапе значительна роль российских физиков. Россиян в ЦЕРНе сейчас около 500 человек, они полноценно участвуют в исследованиях от создания аппаратуры до проведения экспериментов и обработки результатов.

С самого начала Россия и научные учреждения Российской академии наук принимали непосредственное участие в создании Большого адронного коллайдера, общий вклад российской стороны составляет около 7 %. В 1996 г. вышло специальное постановление правительства Российской Федерации, подписанное В. Черномырдиным, об участии нашей страны в этом проекте, научным институтам и промышленным предприятиям выделено около 100 млн долларов для разработки и изготовления различных элементов как коллайдера, так и детекторов. Кроме того, значительные денежные средства были получены из ЦЕРНа. В работе приняли участие ведущие научные центры России, такие как Институт ядерной физики СО РАН, Институт ядерных исследований РАН, Санкт-Петербургский институт ядерной физики, Физический институт им. П. Н. Лебе­дева, Санкт-Петербургский физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе, Институт физики высоких энергий, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» и др. Только сотрудники ИЯФ СО РАН разработали, изготовили, установили и наладили 360 дипольных и 180 квадрупольных магнитов для инжекционных каналов БАК, сверхвысоковакуумное оборудование, установку для электронного охлаждения тяжелых ионов и множество другой высокотехнологичной аппаратуры суммарным весом около 5000 т на сумму более 200 млн долларов.

Непознанного еще много

Исследования бозона Хиггса еще далеко не завершены. На сегодняшний день достоверно установлено, что наблюдаемая частица – бозон. Но предстоит набрать больше статистики, точнее изучить свойства этой частицы, чтобы доказать, что они именно таковы, как предсказано теорией. И хотя открытие бозона Хиггса – событие, значение которого трудно переоценить, это не единственная задача для Большого адронного коллайдера.

Стандартная модель, при всей ее красоте, имеет свои пределы применимости. Объясняя многие явления, она одновременно ставит перед физикой частиц новые вопро­сы, часть которых, вероятно, помогут решить эксперименты, проводимые с использованием БАК. К примеру, попытки вычислить радиационные поправки к массе самого хиггсовского бозона в Стандартной модели дают бесконечный результат. Для решения этой важнейшей теоретической проблемы предлагаются самые разные модели – наиболее популярна теория суперсимметрий, положения которой нуждаются в экспериментальном подтверждении.

Важно отметить, что Стандартная модель предлагает механизм возникновения масс у частиц, но вовсе не дает объяснения природы «иерархии» масс частиц: масса нейтрино составляет лишь доли электронвольт, а масса t-кварка – сотни гигаэлектронвольт! Модель так называемых дополнительных размерностей претендует на решение этой фундаментальной проблемы, и ее предсказания также проверяются в эксперментах на БАК.

Кроме того, в фундаментальной физике есть целый ряд нерешенных проблем – природа темной материи, природа асимметрии Вселенной: после Большого взрыва должно было образоваться одинаковое количество материи и антиматерии и с течением времени просто аннигилировать, но антиматерия не наблюдается в заметных количествах, преобладает материя, и пока не понятно, по какой причине.

Особая тема – поиск явлений, выходящих за рамки Стандартной модели, относящихся к так называемой «новой физике». В проводимых экспериментах рождается множество частиц, большинство которых, конечно, уже открыто. Но возможности Большого адронного коллайдера позволяют продолжить поиск новых, пока неизвестных объектов микромира.

Ученые теперь изучают совершенно новые явления при ранее недостижимых энергиях. В 2012 г. только российскими специалистами, занятыми в эксперименте ATLAS, опубликовано около 70 научных работ. Не все из них посвящены таким ярким достижениям, как открытие бозона Хиггса, но и они расширяют наши знания о природе элементарных частиц, о том, как устроен мир, и что произошло более 10 млрд лет назад.

Сегодня для поиска явлений «новой физики» становятся актуальными прецизионные эксперименты на новых установках – электрон-позитронных ускорителях нового поколения с высокой светимостью в области энергий 0,3—12,0 ГэВ (супер е⁺ е^—-фабрики). Такие установки подразделяются на три класса: супер-В фабрики (7—12 ГэВ) – две уже сооружаются в Японии и Италии, кстати, в их проектировании принимали участие сотрудники ИЯФ СО РАН, супер-φ фабрика (0,3—2,0 ГэВ) – ее прототипом является ВЭПП-2000, созданный в ИЯФ, который после модернизации будет иметь необходимые параметры, и наконец, супер-С-Тау фабрика (2,0—7,0 ГэВ), проект которой также детально разработан в ИЯФ.

Так что научная жизнь не стоит на месте, и любопытство ведет ученых все дальше по пути познания. Мы не знаем, какие научные открытия еще будут сделаны, но совершенно ясно одно: человеческих усилий достаточно, чтобы понять основы устройства окружающей нас Вселенной. А практические результаты, полезные для повседневной жизни, будем надеяться, не заставят себя ждать.

Литература

Readiness of the ATLAS Liquid Argon Calorimeter for LHC Collisions ATLAS Collaboration // Eur. Phys. J. 2010. C 70. P. 723—753.

Liquid argon calorimeter performance at high rates NIM A 669. 2012. P. 47—65.

Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC. Submitted to PLB 31/07/2012http://arxiv.org/abs/arXiv:1207. 7214.

: 16 Авг 2012 , В поисках начала всех начал , том 45,
№3

Ученые «на переднем крае» с обновлением до детектора CMS

Детектор ЦМС. (Фото предоставлено CERN/Maximilien Brice)
Загрузить изображение

Специалисты по физике элементарных частиц Purdue продолжают эксперименты по расширению границ на Большом адронном коллайдере. команда ученых Университета Пердью будет играть ключевую роль, продолжая многолетнее наследие университета, проводя исторические эксперименты в Европейской организации ядерных исследований или ЦЕРН.

В течение следующих пяти лет международное сотрудничество улучшит в десять раз чувствительность детектора компактного мюонного соленоида, или CMS, и подготовит его к выдерживанию уровней радиации, эквивалентных активной зоне ядерного реактора, когда ЦЕРН увеличивает интенсивность излучения. пучки протонов в Большом адронном коллайдере (БАК) — крупнейшем и самом мощном ускорителе частиц в мире.

«Уровни радиации, с которыми столкнется детектор на следующем этапе экспериментов, представляют собой настоящую проблему. Мы должны найти материалы, которые выдержат это воздействие в течение 10 лет, не превратившись в пыль», — сказал Мэтью Джонс, профессор физики и астрономии Университета Пердью, который является главным исследователем проекта, финансируемого Национальным научным фондом и возглавляемого Корнельским университетом. «Мы действительно находимся на переднем крае, и технологические достижения этого проекта будут использоваться в таких областях, как исследование космоса, информатика и оптика. Но наша цель — понять природу фундаментальных частиц, из которых построен наш мир».

От разбивания частиц на скорости, близкой к скорости света, до открытия частицы Хиггса и последовавшего за этим празднования Нобелевской премии, исследователи Purdue настойчиво занимались наукой вместе со своими международными коллегами из CERN.

Исследователи надеются, что следующий этап исторического эксперимента по физике элементарных частиц откроет путь к более глубокому пониманию фундаментальных физических тайн, таких как темная материя и происхождение Вселенной.

«Мы пытаемся найти новую физику и проверить теоретические модели», — сказал Андреас Юнг, профессор физики и астрономии Университета Пердью и один из руководителей проекта. «Когда LHC увеличит интенсивность протонных пучков в 2027 году, это создаст на порядок больше зарегистрированных столкновений — возможно, даже создаст новые частицы, которых раньше не видели. В то же время модернизированные детекторы позволят нам зафиксировать больше таких событий и с гораздо лучшим разрешением, чем когда-либо прежде».

Детектор компактного мюонного соленоида — это детектор общего назначения на Большом адронном коллайдере (БАК) в Швейцарии, предназначенный для наблюдения за любыми новыми физическими явлениями, которые может выявить БАК. (Фото предоставлено ЦЕРН)

Детектор CMS представляет собой, по сути, 14000-тонную камеру сверхвысокого разрешения размером с четырехэтажное офисное здание, которая почти полностью окружает одну точку столкновения лучей LHC. В настоящее время сердцем детектора CMS является камера высокого разрешения с 80 миллионами отдельных кремниевых пикселей. Каждые 25 наносекунд осколки от столкновений протонов в пучках проходят через пиксели, и внутри них остаются следы жизни элементарных частиц, созданные лишь на мгновение, когда протоны разбиваются на составляющие их части.

Модернизация CMS уменьшит размер каждого кремниевого пикселя и в то же время расширит охват детектора, при этом в центре модернизированного детектора будет размещено в общей сложности 2 миллиарда кремниевых пикселей. Точно так же, как камеры в наших телефонах, датчик с большим количеством пикселей дает более четкие изображения, и ученые смогут увидеть создание, вклад и косвенные эффекты этих фундаментальных частиц более подробно, чем когда-либо прежде.

Purdue является ведущим центром сборки новых кремниевых пиксельных модулей внутреннего кремниевого детектора CMS и будет контролировать и координировать сборку модулей в других учреждениях.

В чистой комнате в Физическом корпусе Пердью было запрограммировано и испытано роботизированное оборудование для сборки датчиков и печатных плат, образующих пиксельные модули. Требуемая точность — размещение в пределах 10 микрон, или примерно одной пятой диаметра человеческого волоса, и электрические соединения высокой плотности с 10 проводами на миллиметр.

«Это третье поколение детектора CMS, и мы с самого начала занимаемся производством кремниевых пиксельных модулей, — сказал Джонс. «Помимо точной робототехники, мы используем все достижения в области интегральных схем и вычислительных технологий за последние 10 лет. Например, каждый датчик будет иметь гораздо больше памяти, поэтому изображение может храниться в датчике до тех пор, пока мы не будем готовы его прочитать».

Purdue также спроектирует и изготовит большие конструкции из углеродного волокна, поддерживающие весь пиксельный детектор слежения. Мало того, что они столкнутся с экстремальными уровнями радиации, специально разработанное оборудование также должно быть чрезвычайно легким, прочным и теплопроводным. Конструкции должны быть в состоянии выдержать в 50 раз больше своего веса, чтобы соответствовать спецификациям.

«Конструкции из углеродного волокна, которые мы разрабатываем, должны быть легкими, прочными и быстро отводить любое тепло, выделяемое от детектора», — сказал Абрахам Мэтью Коши, докторант исследовательской группы Юнга. «Мы должны адаптировать различные технологии к нашим потребностям и разработать новые методы измерения. То, что мы делаем, принесет пользу не только физике элементарных частиц, но и может быть использовано в разработке самолетов или космических кораблей или даже для улучшения предметов, которые мы используем каждый день.

«Для меня самое лучшее в работе с физикой то, что она представляет собой смесь всего. Он предлагает понимание мира и способ его научного объяснения».

БАК в ЦЕРН предоставляет важнейшую возможность ответить на важные вопросы об элементарных составляющих материи и фундаментальных силах, управляющих их поведением на самом базовом уровне. Начиная с марта 2010 года, когда произошли первые протон-протонные столкновения, энергия ускорителя неуклонно увеличивалась, чтобы увеличить охват массы при поиске новых частиц. Считается, что беспрецедентный энергетический диапазон и чувствительность LHC в сочетании с особыми возможностями эксперимента CMS приведут к прорыву в нашем понимании природы, сказал Юнг.

Норберт Ноймайстер, профессор физики и астрономии Purdue, руководитель группы эксперимента CMS в Purdue и главный исследователь исследования CMS, финансируемого Министерством энергетики, направленного на анализ огромных объемов данных.

«БАК производит примерно 15 петабайт данных в год, что эквивалентно примерно 3 миллионам DVD-дисков в год, к которым тысячи ученых по всему миру обращаются и анализируют», — сказал Ноймайстер. «Этот массивный набор данных позволил коллаборации CMS изучить широкий спектр явлений в физике элементарных частиц».

БАК возобновит работу и соберет данные в 2021 году, в то же время команда работает над модернизацией детектора для следующего этапа эксперимента.

Национальный научный фонд выделяет 4,1 миллиона долларов на поддержку деятельности по модернизации пиксельного детектора CMS в Purdue под руководством Джонса и Юнга. Всего в этих работах по модернизации детекторов принимают участие более 15 ученых и инженеров Purdue, в том числе пять докторантов и шесть студентов бакалавриата.

В состав CMS Collaboration входят более 4000 физиков, инженеров, компьютерщиков, техников и студентов из институтов и университетов более чем 40 стран.

Факультет физики и астрономии Пердью расположен в Колледже наук.

Об Университете Пердью

Университет Пердью — ведущее государственное исследовательское учреждение, разрабатывающее практические решения самых сложных задач современности. Purdue занимает 6-е место в рейтинге самых инновационных университетов США по версии US News & World Report и проводит исследования, которые меняют мир, и невероятные открытия. Стремясь к практическому и онлайн-обучению в реальном мире, Purdue предлагает преобразующее образование для всех. Стремясь обеспечить доступность и доступность, Purdue заморозила обучение и большинство сборов на уровне 2012–2013 годов, что позволило большему количеству студентов, чем когда-либо, получить высшее образование без долгов. Посмотрите, как Purdue никогда не останавливается в настойчивом стремлении к следующему гигантскому скачку на purdue.edu.

Писатель: Элизабет К. Гарднер

СМИ Контакт: Стив Талли, Стив@purdue.edu, @sciencewriter

Источники: , Matthew Jones, Jones105 @purdue.edu

Норберт Ноймайстер, [email protected]

Авраам Коши, [email protected]

Примечание для журналистов : журналисты могут использовать изображения детектора CMS через папку на Google Диске.

Научные интересы

Астрофизические исследования в Рутгерсе охватывают диапазон от поздних стадий звездной эволюции до ранней Вселенной и включают как наблюдательные исследования на многих длинах волн, так и теоретические работы. Текущие исследовательские интересы включают:

• Космический микроволновый фон
• Космологические параметры
• Далекие галактики
• Скопления галактик
• Темная материя в звездных и галактических системах
• Гравитационное линзирование (сильное и слабое)
• Млечный Путь
• Черные дыры и активные ядра галактик
• Сверхновые

Кроме того, несколько преподавателей участвуют в разработке современных инструментов как для наземных, так и для космических телескопов. Схема этого исследования приводится ниже, а более подробная информация доступна на других веб-страницах.

Космический микроволновый фон

Подробная картина температурных и поляризационных флуктуаций, ожидаемых в микроволновом фоне, теперь разработана для конкретных космологических моделей.

Два астронома из Рутгерса (Хьюз и Вильямс) сотрудничают с космологическим телескопом Атакама, строящимся в северной чилийской пустыне. Телескоп будет наблюдать реликтовое излучение в миллиметровом диапазоне волн, чтобы составить более глубокий и полный каталог галактических скоплений, чем любой доступный до сих пор; эта информация ограничит уравнение состояния таинственной темной энергии и наложит более жесткие ограничения на массу нейтрино. Скопления галактик, обнаруженные по эффекту Сюняева-Зельдовича, будут наблюдаться с помощью SALT.

Космологические параметры

Гавизер, Хьюз, Джа и Китон вносят свой вклад в различные усилия по определению скорости расширения и плотности Вселенной.

Хьюз является членом группы Chandra GTO, использующей этот телескоп для изучения рентгеновского излучения скоплений галактик и получения прямых измерений (т. е. независимо от дистанционной лестницы) постоянной Хаббла с использованием эффекта Сюняева-Зельдовича. горячей плазмы в скоплениях галактик.

Являясь членом команды по поиску сверхновых с высоким Z, Джа использует наземные и космические телескопы для изучения взрывающихся звезд в близких и далеких галактиках. Эти сверхновые типа Ia оказались превосходными инструментами для наблюдения за историей расширения Вселенной, и они сыграли центральную роль в открытии того, что космическое расширение ускоряется. Точные расстояния от этих сверхновых имеют ряд важных космологических применений и позволяют лучше понять таинственную темную энергию, которая движет ускоряющейся Вселенной.

Гавизер, Хьюз, Джха и Китон являются членами Большого синоптического обзорного телескопа (LSST) Научного сотрудничества в области темной энергии, которое будет измерять уравнение состояния темной энергии с использованием слабого и сильного гравитационного линзирования, шкалы барионных акустических колебаний из скопление галактик, обилие скоплений галактик и яркость сверхновых типа Ia.

Китон является участником проекта CASTLES, использующего космический телескоп Хаббла для получения точных данных о системах сильных гравитационных линз. Он изучает, насколько хорошо модели гравитационных линз можно использовать для получения прямых измерений постоянной Хаббла и насколько хорошо статистика популяций линз может ограничивать плотность Вселенной.

Далекие галактики

Гавизер, Джа и Сомервилль являются членами CANDELS, которая провела крупнейшее в истории исследование с использованием космического телескопа Хаббл. Текущие исследования включают в себя скорость сверхновых типа Ia с большим красным смещением, реконструкцию истории звездообразования в галактиках, эволюцию нормализации и собственного рассеяния корреляции скорости звездообразования в галактике и массы звезды, а также создание реалистичных макетов каталогов CANDELS.

С помощью эксперимента с темной энергией на телескопе Хобби Эберли (HETDEX) Гавизер и его исследовательская группа изучают кластеризацию почти миллиона удаленных галактик Лайман-Альфа-Излучатель, чтобы исследовать уравнение состояния темной энергии и свойства темной материи.

Бейкер изучает эволюцию галактик, как отдельных, так и популяций, используя наблюдения ближней и дальней Вселенной. Он регулярно использует данные, полученные на нескольких длинах волн от ультрафиолета до радио, но фокусируется на (суб)миллиметровых диапазонах, где мы можем наблюдать непрерывное излучение от пылинок и излучение с вращательными линиями от малых молекул. Эти трассеры позволяют изучать наиболее оптически затемненные (а часто и самые интересные!) области галактик. Некоторые актуальные вопросы: Как экстремальные условия окружающей среды влияют на процесс звездообразования? Каковы демографические характеристики, свойства и эволюционное состояние пыльных «субмиллиметровых галактик» с большим красным смещением? Как мы можем использовать наблюдения для проверки предположений и предсказаний моделей эволюции галактик, основанных на парадигме холодной темной материи для формирования структур?

Скопления галактик

Происхождение, эволюция и природа больших скоплений галактик до сих пор недостаточно изучены. Исследования Хьюза в этой области включают: (1) рентгеновские наблюдения скоплений галактик с большим красным смещением; (2) исследования слабого линзирования рентгеновских/SZE скоплений галактик; и (3) исследования богатых близких скоплений галактик в рентгеновских лучах с целью ограничения истории слияния скоплений и измерения их температурной структуры.

Темная материя в звездных и галактических системах

Вопрос о том, доминирует ли темная материя в нормальных галактиках на всем пути к их центрам, является предметом некоторых споров. Свидетельства по этому вопросу, собранные нашей группой, предполагают, что ореолы темной материи имеют низкую плотность в центре и большие радиусы ядра, что, возможно, несовместимо с предсказаниями CDM.

Наблюдения, направленные на выявление и характеристику свойств темной материи в галактиках, включают исследование газа, излучающего H-альфа, в спиральных галактиках Уильямсом и Селлвудом с использованием спектрометра Фабри-Перо Рутгерса. В сочетании с оптической фотометрией и 21-сантиметровыми радиокартами эти наблюдения дают мощные ограничения на общее распределение массы. Прайор провел динамические исследования карликовых сфероидальных галактик, используя высокоточные лучевые скорости красных гигантских звезд, полученные с помощью различных наземных оптических телескопов. Китон изучает распределение массы в далеких галактиках раннего типа с помощью сильного гравитационного линзирования.

Гравитационное линзирование

Способность гравитации преломлять свет приводит к широкому спектру астрофизических применений. Китон использует сильное гравитационное линзирование для изучения распределения материи в галактиках и вокруг них, для понимания массы линзы в ее космологическом контексте, для исследования квазаров и галактик с большим красным смещением, а также для исследования черных дыр как астрофизических и релятивистских объектов. Его команда недавно присоединилась к программе Hubble Frontier Fields (http://www.stsci.edu/hst/campaigns/frontier-fields/), чтобы использовать скопления галактик в качестве «космических телескопов» для изучения галактик с большим красным смещением.

Млечный Путь

Прайор использует изображения, полученные с помощью космического телескопа Хаббл, для измерения собственных движений карликовых галактик-спутников нашей Галактики Млечный Путь. Они дают космические скорости и орбиты галактик. Получение правильных чисел и свойств спутников Млечного Пути было проблемой для моделей формирования галактик. Таким образом, долгосрочная цель этой работы — предоставить орбиты для выборки спутников, которые можно использовать для проверки этих моделей. В настоящее время он возглавляет работу по анализу данных 110-орбитальной программы, изучающей спутники с низкой светимостью.

Черные дыры (ЧД) и активные галактические ядра (АЯГ)

Исследование ЧД и активных галактических ядер Джозефом и Китоном проводится с использованием лучших астрономических средств, таких как космический телескоп Хаббла и различные наземные объекты класса 4–10 м. телескопы на базе. Методы измерения масс ЧД включают измерения дисперсии звездных скоростей, кинематические исследования ядерных газовых дисков, картирование реверберации и гравитационное линзирование. В последнее время стало ясно, что формирование и эволюция крупных центральных ЧД в галактиках тесно связана с таковой их родительских галактик. Процессы, вызывающие рост ЧД, могут быть усечены разрушением перемычек и триаксиальности по мере увеличения размеров ЧД, например, влиянием центральных массовых концентраций на эволюцию галактических перемычек (Селлвуд).

Сверхновые

Химически обогащенный материал, выброшенный сверхновыми (SN), содержит подробную картину звездного нуклеосинтеза как во время эволюции звезды-прародителя, так и во время ее взрывной смерти. Рентгеновское излучение от быстро движущихся ударных волн, распространяющихся через выбросы и окружающую среду, обеспечивает важный анализ состава материала. Хьюз использует наблюдения Chandra GTO и GO для изучения рентгеновского излучения молодых остатков сверхновой, чтобы узнать о нуклеосинтезе и пролить свет на механизмы взрыва сверхновой. Также исследуются вопросы фундаментальной физики, например, степень нагрева электронов и эффективность ускорения космических лучей на фронтах ударных волн сверхновой с большими числами Маха. Он также проводит рентгеновскую визуализацию-спектроскопию более старых остатков сверхновых с целью исследования их эволюции, измерения количества энергии, которую они передают ISM, и определения содержания газовой фазы ISM. Также осуществляются программы по выявлению новых компактных объектов в остатках.

Спектрограф Роберта Стоби (PFIS)

Уильямс и Джозеф совместно с командой из Висконсина создали инструмент RSS для использования в SALT. Компонент работы Рутгерса включал конструкцию прибора и спектрофотометр с изображением Фабри-Перо.

Спектрофотометр Rutgers Fabry-Perot Imaging

Компания Williams построила первый спектрофотометр Rutgers Fabry-Perot Imaging, который был установлен как очень успешный пользовательский инструмент в CTIO между 1986 и 1999.

X-ray Instrumentation

Хьюз, член проектной группы Chandra, также является членом научной группы NASA Constellation-X Facility, которая является последующей миссией по рентгеновской спектроскопии с высокой пропускной способностью. в рентгеновскую обсерваторию Чандра.

Экспериментаторы подобны муравьям, они только собирают и используют; рассуждающие напоминают пауков, которые плетут паутину из собственного вещества. Но пчела идет средним путем: она собирает свой материал с цветов сада и поля, но преобразует и переваривает его своей собственной силой.