Космические лучи — это частицы с высокой энергией из космоса, которые сталкиваются с атмосферой Земли, порождая ливни из вторичных частиц, таких как мюоны, достигающие поверхности планеты. В последние годы наземные эксперименты зафиксировали больше космических мюонов, чем предсказывают современные теоретические модели. Это расхождение известно как загадка мюонов.
Подземные эксперименты обеспечивают хорошие условия для обнаружения космических мюонов, поскольку горные породы или почва над экспериментами поглощают другие компоненты ливня. Они могут помочь решить загадку мюонов. Одним из примеров является ALICE на Большом адронном коллайдере (LHC).
ALICE, предназначенный для изучения продуктов столкновений тяжёлых ионов, также хорошо подходит для обнаружения космических мюонов благодаря своему расположению в пещере на глубине 52 метра под землёй, защищённой 28 метрами горных пород и дополнительным 1 метром железного магнитного ярма.
В недавней статье, опубликованной в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, коллаборация ALICE сообщает об обнаружении около 165 миллионов событий, содержащих по крайней мере один космический мюон, а также 15 702 событий с более чем четырьмя космическими мюонами.
Этот большой объём данных был собран между 2015 и 2018 годами во время пауз в работе LHC Run 2, когда в коллайдере не циркулировали пучки частиц. Общее время сбора данных составило 62,5 дня — более чем вдвое больше, чем в предыдущей кампании по изучению космических лучей в LHC Run 1 (2010–2013), в ходе которой было зарегистрировано примерно 22,6 миллиона событий с по крайней мере одним мюоном.
Новые результаты ALICE подтверждают несоответствие между наземными данными и моделями, составляющими загадку мюонов. Улучшение моделей путём включения этих результатов из LHC может помочь решить эту загадку.
Открытие в области физики материалов: как предсказать переход из твёрдого состояния в жидкое
Постукивание по дну стеклянной бутылки кетчупа — одна из маленьких неприятностей жизни. Вывести густую красную смесь из её твёрдой фазы в жидкое состояние, когда вы голодны, занимает слишком много времени и может даже потребовать грязных стратегий с помощью ножа для масла.
Теперь группа учёных показала, что точку перехода твёрдого вещества в жидкое можно предсказать, исходя только из свойств твёрдой фазы. Исследование было опубликовано в Physical Review Letters.
Новая работа посвящена явлению текучести, когда твёрдоподобное вещество начинает вести себя как жидкость. «Это явление происходит постоянно вокруг нас: от десертов, таких как заварные кремы, которые плавно стекают на ложку, до средств личной гигиены, таких как зубная паста, которая легко выдавливается из тюбика, но сохраняет форму на зубной щётке», — сказал Райан Полинг-Скутник из Университета Род-Айленда в США.
Такие вещества претерпевают изменения, когда возникает достаточное напряжение; точка изменения называется «переход текучести», а вещество называется «жидкостью с пределом текучести».
«Но это также происходит в более сложных приложениях для контроля роста тканей за счёт размещения клеточного роста и 3D-печати, где жидкости должны проходить через сопло, а затем затвердевать по завершении», — продолжил Полинг-Скутник.
«Хотя мы сталкиваемся с этим явлением ежедневно, учёные на протяжении более века пытались связать явление текучести с материальными свойствами. Наша работа демонстрирует, что этот переход — по крайней мере частично — можно понять по тому, насколько твёрдым является материал в состоянии покоя».
Жидкости с пределом текучести (YSFs) часто имеют сложный, нелинейный отклик на напряжение. Ниже предела текучести они деформируются обратимым образом, как вязкоупругое твёрдое тело, но выше этого перехода деформация необратима.
Хотя первое исследование такого «пластического течения» было опубликовано 111 лет назад, точные механизмы физического изменения до сих пор мало изучены, отчасти потому, что определение и идентификация текучести не были установлены. Но один из протоколов, обычно используемых для идентификации текучести, — это «большие амплитуды колебательного сдвига», когда к материалу прикладываются синусоидальные напряжения и деформации с различными амплитудами.
Группа под руководством автора Дэниела П. Кина из Университета Род-Айленда смоделировала физику аналитически, используя модель, разработанную всего несколько лет назад, называемую моделью KDR, которая способна точно моделировать многие особенности перехода текучести.
Их работа имеет применение ко многим веществам в пищевой промышленности и промышленном производстве, от зубной пасты до коллоидных суспензий, используемых в производстве аккумуляторов.