LHC ensaios de prótons lead-colisões

Malabarismo campos magnéticos para colidir prótons e levar

Físicos no Grande Colisor de Hadron Collider (LHC) estão analisando os resultados de sua primeira tentativa de prótons colidirem e íons de chumbo. Futuras tentativas de próton-lead colisões são esperados durante as próximas semanas. Se esses testes forem bem sucedidos, um programa full-blown experimental poderia funcionar em 2012.

Desde o laboratório de Genebra começou experimentos com o LHC em 2009, tem sido principalmente usado para enviar dois feixes de prótons em direções opostas em torno do acelerador de 27 km, com a esperança de spotting, entre outras coisas, o bóson de Higgs nas colisões resultantes. Dois feixes de íons de chumbo foram também bateu em outro, a fim de recriar a matéria quente e denso, conhecido como plasma quark-glúon, que estava presente no início do universo.

Mas para entender completamente os resultados de tais colisões, os físicos precisam conhecer as propriedades dos íons de chumbo antes de colidir. Ou seja, o seu "estado frio", antes de grandes quantidades de calor são liberados pelas colisões. Uma maneira de fazer isso, de acordo com Urs Wiedemann no CERN, é a colidir prótons com íons de chumbo.

Distribuição Parton

O problema no momento é que o nosso conhecimento do "funções de distribuição parton" para íons de alta energia chumbo não é bom o suficiente para compreender os resultados das colisões chumbo-chumbo no LHC. Partons são os quarks e glúons que formam hadrons, tais como prótons e nêutrons - e, portanto, o núcleo de chumbo. A baixas energias hadrons pode ser pensado como contendo apenas três quarks de valência que interagem através de glúons. No entanto, no energias encontradas no LHC, hádrons compreendem um grande número de partons adicionais que podem afetar significativamente como colisões ocorrem. Este "mar" de partons é descrito por uma função de distribuição, que não pode ser calculado com o grau desejado de precisão - os físicos assim deve contar com medidas experimentais.

A vantagem de chumbo-próton colisões é que quando uma quebra de prótons em um núcleo de chumbo, não o calor do núcleo-se muito. A colisão, portanto, pode ser analisado para revelar detalhes importantes sobre as funções de distribuição parton dos íons de chumbo em seu estado frio.

Na mensagem

De acordo com Wiedemann, os físicos têm vindo a planear as colisões próton-liderança no LHC desde 2002 - bem antes de o colisor viu seus raios em primeiro lugar. Em relação aos testes, o primeiro dos quais ocorreu no fim de semana, Wiedemann dissephysicsworld.com que os cientistas do CERN estão apenas esperando uma "mensagem" sobre o quão difícil as colisões será conseguir. Se os testes forem bem sucedidos, ele acredita que um programa experimental poderia ser programada para o próximo ano.

Apesar de prótons lead-colisões têm sido planejadas para o LHC, produzi-los em grandes quantidades, o suficiente para estudar vai ser difícil. Isso porque o LHC foi projetado principalmente para colidir dois feixes de partículas idênticas. Como tal, os ímãs mesmo são usados ​​para controlar ambos os feixes. De acordo com Wiedemann, próton-lead colisões envolvem "um passo significativo em a complexidade de funcionamento do LHC" ea necessidade de "equilibrar" os campos magnéticos que mantêm as vigas no alvo.

Um feito semelhante foi alcançado no Relativistic Heavy-Ion Collider (RHIC) em Brookhaven National Laboratory, em os EUA, onde os íons de deutério e ouro foram os primeiros colidiu em 2003. No RHIC demorou quase um mês para obter as colisões instalado e funcionando para que experimentos útil poderia ser feito. Mais sessões de próton-lead colisões estão previstas no LHC nos próximos quatro semanas, embora a maior parte do tempo de feixe em novembro será dedicado a levar chumbo colisões.

Sobre o autor

Hamish Johnston é editor da physicsworld.com

Pressão crescimento do tumor limites

Células sob pressão não se dividem

Físicos na França descobriram que a simples aplicação de pressão mecânica podem retardar o crescimento de um tumor e limitar seu tamanho. Os pesquisadores, que desenvolvem o seu trabalho usando células ratos, dizem que os resultados poderiam levar a melhor ferramentas de diagnóstico para o câncer e, talvez, eventualmente, para novos tipos de medicamentos para tratar a doença.

É sabido que os tumores se desenvolvem em forma e cânceres quando o DNA sofre mutações dentro de células que vivem, mas como que o desenvolvimento é influenciado pelo ambiente em torno de um tumor permanece um assunto de debate. A nova pesquisa, por Jean-François Joanny do Instituto Curie em Paris, e colegas, investiga como o crescimento de um tumor é limitada pela pressão que experiências como ele empurra contra o tecido saudável circundante.

É difícil separar os papéis da genética, bioquímica e mecânica em um tumor dentro de um organismo vivo. Para contornar esta equipa Joanny problema é faz o seu trabalho na bancada do laboratório usando uma bola de tumor-like de células de camundongo com um diâmetro de alguns décimos de milímetro. Os pesquisadores colocar o tumor simulada em um saco de vários milímetros de comprimento e feita a partir de um polímero semi-permeável. Este é então colocado em uma solução contendo nutrientes que permitem que as células a crescer. Deixado sozinho neste estado o tumor teria continuado a crescer de duas a três semanas, até atingir um estado estacionário em que a morte das células equilibra exatamente a divisão celular.

Reprimir com açúcar

Para descobrir o que a pressão tem efeito sobre esse crescimento, a equipe adiciona moléculas de açúcar muito tempo para a solução.Estas moléculas são demasiado grandes para passar pelos minúsculos poros na bolsa e assim permanecem fora do saco, criando um desequilíbrio em sua concentração que as forças de solução fora do saco, a fim de tentar restaurar o equilíbrio. A maior concentração de solutos fora do saco, em seguida, exerce pressão mecânica sobre o saco, e essa pressão é sentida pelo interior do tumor. Isto é repetido usando tumores identicamente preparados, cada um em seu próprio saco e imerso em uma solução com diferentes concentrações de açúcar, portanto, expondo cada tumor a uma pressão diferente.

A equipe descobriu que, quanto maior a pressão do crescimento mais lento do tumor e quanto menor o tamanho final do tumor. Por exemplo, exercendo uma pressão de 500 pascal (apenas 0,5% da pressão atmosférica), metade tanto a taxa de crescimento do tumor e seu volume de estado estacionário.

Para estabelecer exatamente como pressão retarda o crescimento, Joanny e colegas de trabalho congelou os tumores, corte-as em fatias muito finas e cobertas as fatias com dois tipos de anticorpos.Isso revela a distribuição de morrer e dividir células em cada tumor - os dois tipos de células fluorescentes no comprimento de onda diferente. Eles descobriram, ao contrário das expectativas, que a aplicação de pressão a um tumor não sensivelmente alterar a taxa de morte celular. Em vez disso, a pressão só parece afetar a divisão celular, reduzindo-o em todo o tumor, mas especialmente no núcleo.

Não há espaço para a divisão

Comparando esses resultados com uma simulação de computador, os pesquisadores concluíram que este menor crescimento resulta diretamente da pressão mecânica, ao invés de todos os processos bioquímicos afetados pela mudança de pressão. A simulação representa pares de células como partículas mutuamente repelindo, cada qual divide-se em um novo par, quando a sua separação excede um determinado valor. Com a morte de célula representada por uma taxa constante de remoção de partículas, aumentando a pressão do lado de fora do tumor simulada produz uma redução no crescimento que coincide com o observado nos experimentos.

Tendo verificado que a colocação de um tumor sob pressão reduz o tamanho final desse tumor, o membro da equipa Fabien Montel aponta que os tumores mais invasivos e, portanto, mais perigosos, devem ser aqueles que são capazes de suportar pressões mais elevadas. Ele diz que ele e seus colegas gostaria de ser capaz de provar essa correlação, colocando biossensores minúsculos tumores em pacientes dentro e estabelecendo que os mais perigosos são realmente aqueles sujeitos a pressões mais elevadas (ele acrescenta que esses sensores podem vir a ser utilizado como um diagnóstico ferramenta para medir o quão perigoso tumores individuais são). Mas ele diz que isso seria extremamente difícil de fazer com a tecnologia atual e assim um passo mais viável seguinte seria levar peças de tumores que foram retirados de pacientes e expô-los ao teste de estresse de laboratório, demonstrando assim, embora dentro de condições ideais, que a correlação de pressão invasiva é real.

"Não estamos dizendo que a mecânica é a única maneira de olhar para o crescimento do tumor, porque sabemos que há um monte de bioquímica envolvidos", diz Montel. "Mas talvez nós não tem que saber todos os detalhes do que está acontecendo dentro da célula, a fim de compreender o seu crescimento."

A pesquisa é descrita na Phys. Rev. Lett. 107 188102 .

Continentes pode refletir as condições no núcleo da Terra

Continentes pode refletir as condições no núcleo da Terra

Examinar a simetria dos continentes sobre o equador

Em novas pesquisas em negrito, um grupo de cientistas na França acredita que estabeleceu uma ligação entre duas das grandes descobertas no século 20 geofísica - placas tectônicas eo fato de que o campo magnético da Terra tem inverteu a direção várias vezes ao longo da história do planeta. Os pesquisadores da Ecole Normale Supérieure, CNRS e Institut de Physique du Globe de Paris, afirmam que durante um determinado período geológico a localização dos continentes está relacionada com a freqüência de reversão do campo magnético. As conclusões foram recebidas com entusiasmo cauteloso por outros geofísicos no campo.

O campo magnético da Terra é produzido pelo fluxo de ferro fundido no núcleo exterior do planeta - a força de Coriolis ajuda a criar um padrão de convecção nesta zona, levando a uma geodínamo. Ao estudar a orientação de minerais magnéticos nas rochas na superfície da Terra, os geofísicos sabem que o principal componente dipolar do campo tem inverteu a direção várias vezes desde o campo tornou-se estabelecido no início da história da Terra.

Tem sido reconhecido, no entanto, que a taxa média destas inversões do campo magnético tem variado ao longo dos últimos.Por exemplo, durante os últimos 25 milhões de anos, a taxa média de reversão foi uma vez a cada 250 mil anos; comparado com uma vez a cada 600 mil anos durante os últimos 25 milhões anos. Mais geofísicos concorda que a freqüência de reversões devem ser relacionados para retardar as mudanças nas condições na fronteira entre o núcleo externo eo manto sobrejacente - uma região algumas 2900 km abaixo da superfície da Terra. O trabalho de modelização demonstrou que reversões mais ocorrer quando há uma assimetria entre as condições no núcleo externo no hemisfério norte e os do sul.

"Quebra de simetria"

Neste último trabalho, a equipe francesa sugere que estas condições na fronteira manto-núcleo pode ser correlacionada com a convecção do manto de largura. Estas enormes convecção resultado células na circulação de quase derretido material do manto e eles eventualmente fornecer a força motriz por trás das placas tectônicas.A equipe especula que esta "quebra de simetria" nas profundezas da Terra pode ser refletido na distribuição dos continentes - resultando em mais massa de terra em um dos hemisférios do que os outros.

Para testar a teoria, a equipe quantificada a simetria de norte a sul dos continentes ao longo da história da Terra. Os pesquisadores fizeram isso usando locais reconstruídos dos continentes projetadas em um mapa 2D e envolvendo todos os continentes com um envelope chamado complexo - isso permitiu-lhes observar a simetria sobre o equador. Eles então compararam a simetria mudando com a taxa bem estabelecida de reversões do campo magnético nos últimos 300 milhões de anos.

Publicação de seus resultados na revista Geophysical Research Letters , os pesquisadores relatam uma correlação entre a taxa de reversão do campo e da extensão da assimetria entre os continentes. Ambos os fenômenos ocorrem em uma escala de tempo de cerca de 100 milhões de anos. "O ponto é que 100 milhões de anos não é muito tempo para o fluxo de manto porque está fluindo muito lentamente", membro da equipe disse François Petrelis physicsworld.com , apontando que uma placa tectônica normalmente tomar a mesma quantidade de tempo para mover um alguns milhares de quilômetros.

A revolução francesa?

Ronald Merrill, um pesquisador geomagnético da Universidade de Washington, diz que o papel é provável a receber atenção nos círculos internacionais, mas que não será visto como revolucionário.Enquanto ele não descarta a ligação, ele está preocupado que é difícil estabelecer uma ligação clara entre o fluxo de calor no núcleo ea distribuição dos continentes. Ele ressalta que os processos que levam à criação de novos materiais continental em cima das placas tectônicas estão longe de ser trivial.

Ulrich Christensen, pesquisador de geofísica no Max Planck Institute for Solar System Research, assume uma posição similar. "A correlação é bom o suficiente para continuar a explorar a idéia, mas é mais sugestivo do que convincente", diz ele. Christensen acredita que a idéia será reforçado com mais evidência a partir de simulações dínamo que a simetria norte-sul na fronteira manto-núcleo é realmente o fator mais importante o controle de freqüência de reversão.

Petrelis diz que esta é uma das maneiras em que ele pretende desenvolver esta pesquisa e ele também vai procurar mais informações sobre o processo de reversão nos registros paleomagnéticos.