A history of NASA’s Space Shuttle

NASA’s Space Shuttle launched in 1981 and flew its final mission in 2011. Over three decades its 135 missions changed spaceflight forever.

Space shuttle Columbia launches from NASA’s Kennedy Space Center, carrying the first United States Microgravity Laboratory, June 25, 1992. Credit: NASA

By 

NASA’s first Space Shuttle commander was on the Moon in April 1972 when news arrived that America’s first reusable spacecraft had been green-lighted for development. “The country needs that Shuttle mighty bad,” astronaut John Young remarked. “You’ll see.” He was right.

After years of sending people into space in one-use-only capsules atop one-use-only boosters, programs like Apollo were unsustainable. War in Vietnam and civil unrest at home convinced many that a cheaper way of shuttling people into space was needed. The Space Shuttle was born.

Delta-winged, of similar size to a DC-3 airliner, the Space Shuttle boasted a two-tiered cockpit and 60-foot-long payload bay to launch and recover satellites and perform wide-ranging research from medicine to materials processing, solar physics to Earth sciences and technology to astronomy in Europe’s purpose-built Spacelab.

Aided by its Canadian robot arm, it advertised weekly missions with up to seven-member crews.

F. Story Musgrave pictured on the Canadarm during STS-61 as he prepares to be hoisted onto the top of the Hubble Space Telescope during the first servicing mission, December 1993. Credit: NASA
F. Story Musgrave pictured on the Canadarm during STS-61 as he prepares to be hoisted onto the top of the Hubble Space Telescope during the telescope’s first servicing mission, December 1993. Credit: NASA

Space Shuttle astronauts worked from the ten-windowed flight-deck, whilst a mid-deck provided living quarters including galley, toilet and sleep stations.

But powerful Air Force support for the Shuttle came at the cost of a compromised design and the need to cater for military customers.

In addition to two launch pads at the Kennedy Space Center in Florida, a military site at Vandenberg Air Force Base in California (eventually never used) was built for classified flights.

And despite being touted ‘reusable’, only the Shuttle and its twin solid-rocket boosters—which together produced 7.5 million pounds of liftoff thrust—were recoverable.

Launched like a rocket, the Shuttle glided unpowered to a 200 mph runway landing, whilst the boosters parachuted into the ocean for retrieval.

A 15-story external tank fed liquid oxygen and hydrogen to the Shuttle’s three main engines but was discarded after each flight.

On the pad, the 184-foot-tall ‘stack’ cut a peculiarly asymmetric figure; one astronaut likened it to a butterfly bolted onto a bullet.

Its technology proved notoriously difficult to tame, forcing NASA to fix problems with the main engines and thousands of heat-resistant tiles on its airframe to guard against temperature extremes of 1,650 Celsius during re-entry.

Those troubles, never fully resolved, would haunt the Space Shuttle in later life.

 

Astronaut Mae Jemison became the first African American woman in space during mission STS-47, September 1992. Credit: NASA
Astronaut Mae Jemison became the first African American woman in space during mission STS-47, September 1992. Credit: NASA

Following several approach-and-landing tests with the pathfinder Enterprise in 1977, Young and Bob Crippen piloted Shuttle Columbia into space in April 1981: the first Shuttle spaceflight.

The Shuttle programme was declared operational the following year, but despite turning a profit by launching satellites commercially its veneer of respectability masked many cracks.

Heat-resistant tiles fell off during launch and the solid-rocket boosters showed worrying signs that hot gas was leaking through sealed joints.

One Shuttle suffered seized brakes and a burst tyre on the runway, another endured a main engine failure at the edge of space and an overstretched workforce was pressured to meet breakneck launch schedules.

Outwardly, NASA retained the bulletproof image of its halcyon Apollo days.

Astronauts flew jet-powered backpacks, captured and repaired satellites and by 1985 the four-strong fleet of Columbia, Challenger, Discovery and Atlantis – all named for seafaring vessels – was flying almost every month.

Then in January 1986, Challenger exploded 73 seconds into its flight, killing its seven crew members, which included schoolteacher Christa McAuliffe.

The crew of the ill-fated Challenger mission. Left to right are in the back row: Ellison S. Onizuka, Sharon Christa McAuliffe, Greg Jarvis, Judy Resnik. Left to right in the front row: Mike Smith, Dick Scobee, Ron McNair. Credit: NASA

The crew of the ill-fated Challenger mission. Left to right are in the back row: Ellison S. Onizuka, Sharon Christa McAuliffe, Greg Jarvis, Judy Resnik. Left to right in the front row: Mike Smith, Dick Scobee, Ron McNair. Credit: NASA

Blame fell on the solid-rocket boosters and a safety culture that one astronaut called “normalisation of deviance”.

Returning to flight in 1988, the Shuttle was never the same again. Astronauts wore pressure suits and non-professional passengers – schoolteachers, senators, industry workers – were banned. The Shuttle would only be used when its capabilities were needed.

A new vehicle, Endeavour, replaced Challenger and the Shuttle launched several important payloads, including the Hubble Space Telescope, the Compton Gamma Ray Observatory and the Chandra X-ray Observatory, as well as the Magellan, Galileo and Ulysses probes.

The Space Shuttle supported dozens of science missions and in 1993 space-walkers triumphantly fixed Hubble’s impaired vision; a defect that had only been discovered after the telescope’s launch into Earth orbit.

In doing so, NASA and its astronauts about-turned negative public opinion and made the Shuttle ‘cool’ again.

Building a space station remained a fundamental goal, although its complexity and cost kept it teetering on the edge of cancellation.

But the collapse of the Soviet Union garnered hope that the Shuttle might, at last, have somewhere to shuttle to.

From 1995, it flew ten times to Russia’s Mir space station, delivering both astronauts and supplies, before work to assemble the International Space Station commenced in 1998.

Yet safety remained an issue for the Space Shuttle. Heat-resistant tiles still fell off; main engines kept failing.

In 1999, a crew came just one failure away from an emergency landing. Independent safety auditors warned that without substantial upgrades, the Shuttle’s lack of an effective escape system would doom a mission.

In October 2002, explosive bolts on Space Shuttle Atlantis failed to fire at liftoff; only their quick-acting backups saved the day. Another bullet was dodged in this high-stakes roulette game.

Astronaut Robert Curbeam works on the International Space Station's S1 truss during Discovery's STS-116 mission, December 2006. Credit: NASA
Astronaut Robert Curbeam works on the International Space Station’s S1 truss during Discovery’s STS-116 mission, December 2006. Credit: NASA

By now, the International Space Station was in orbit, permanently inhabited, but schedule pressures to complete it crept again into NASA’s mindset.

In February 2003, Shuttle Columbia was destroyed during re-entry. This time the technical cause was a chunk of falling foam from the external tank, which struck and crippled the heat-resistant tiles during launch.

The crew completed their mission in space, yet during re-entry the damage that had been done caused Columbia to break up in the air, killing all seven crew members.

The surviving Shuttles returned to flight in 2005, but the programme’s retirement was inevitable.

NASA pared down the remaining flights to service the Hubble Space Telescope once more and finish building the International Space Station, before the Shuttle’s wheels kissed the runway for the final time in July 2011.

Thirty years of service by five Shuttles cemented the credentials of this brilliant, albeit flawed machine.

Its 135 missions put 355 men and women from 15 nations into space and spent 1,323 days circling Earth 21,030 times.

It saw the first female commander, the first married couple, the first politician and the first royalty in space.

It set records for the oldest astronaut, the greatest number of missions by men and women and the longest-ever spacewalk.

Astronaut Sally Ride became the first American woman in space aboard Space Shuttle Challenger on mission STS-7, which launched 18 June 1983. She later said: “I’m sure it was the most fun I’ll ever have in my life.” Credit: NASA
Astronaut Sally Ride became the first American woman in space aboard Space Shuttle Challenger on mission STS-7, which launched 18 June 1983. She later said: “I’m sure it was the most fun I’ll ever have in my life.” Credit: NASA

Today, Discovery, Atlantis and Endeavour reside as museum-pieces in Washington, Florida and California, their monumental scale awing thousands of visitors daily.

The Shuttle never made good on its promise of weekly missions, yet these three retirees and their fallen sisters Challenger and Columbia wistfully remind us of a bygone era that forever changed our view of the Universe around us.

Gallery: the era of the Space Shuttle in pictures

1 of 15
Enlarge photo
Space Shuttle Columbia pictured atop NASA's Boeing 747 Shuttle Carrier, 6 April 1982, on its journey from White Sands Missile Range in New Mexico back to Kennedy Space Center. Credit: NASA.

Space Shuttle Columbia pictured atop NASA’s Boeing 747 Shuttle Carrier, 6 April 1982, on its journey from White Sands Missile Range in New Mexico back to Kennedy Space Center. Credit: NASA

Space Shuttle stats

Columbia

Space Shuttle Columbia during its first launch, 12 April 1981. Credit: NASA
Space Shuttle Columbia during its first launch, 12 April 1981. Credit: NASA

First flight: April 1981
Last flight: February 2003
No of missions: 28

Mission highlights:

  • First Shuttle to fly in space
  • Launched Spacelab microgravity
  • Shortest and longest flights in Shuttle history
  • Launched Chandra X-ray Observatory
  • First female commander (Eileen Collins)

Challenger

Space Shuttle Challenger in Earth Orbit on STS-7, 22 June 1983. Credit: NASA
Space Shuttle Challenger in Earth Orbit on STS-7, 22 June 1983. Credit: NASA

First flight: April 1983
Last flight: January 1986
No of missions: 10
Mission highlights:

  • First Shuttle spacewalk
  • First American woman in space (Sally Ride)
  • First African-American man in space (Guion Bluford)
  • Bruce McCandless completes first untethered spacewalk: (F. Story Musgrave; Donald H. Peterson)

Discovery

Space Shuttle Discovery launches from NASA Kennedy Space Center, 7 August 1997. Credit: NASA
Space Shuttle Discovery launches from NASA Kennedy Space Center, 7 August 1997. Credit: NASA

First flight: August 1984
Last flight: March 2011
No of missions: 39

Mission highlights:

  • First female Shuttle pilot (Eileen Collins)
  • First sitting member of US Congress in space (Jake Garn)
  • First member of royalty in space (Sultan bin Salman Al Saud)
  • Launched Hubble Space Telescope
  • First rendezvous with Mir space station
  • First International Space Station docking
  • Oldest astronaut (John Glenn)

Atlantis

Space Shuttle Atlantis docked to the International Space Station during STS-132. Credit: NASA
Space Shuttle Atlantis docked to the International Space Station during STS-132. Credit: NASA

First flight: October 1985
Last flight: July 2011
No of missions: 33

Mission highlights:

  • Last Shuttle to fly
  • Launched Compton Gamma Ray Observatory and Magellan and Galileo planetary probes
  • Highest orbital inclination ever reached by a Shuttle (62 degrees)
  • First docking with Russian Mir space station
  • Launched ATLAS microgravity science laboratory

Endeavour

Space Shuttle Endeavour docked to the International Space Station. Credit: NASA
Space Shuttle Endeavour docked to the International Space Station. Credit: NASA

First flight: May 1992
Last flight: June 2011
No of missions: 25

Mission highlights:

  • First three-person spacewalk (Richard J. Hieb; Thomas D. Akers; Pierre J. Thuot)
  • First married couple to fly in space (Mark C. Lee; N. Jan Davis)
  • First African American woman in space (Mae Jemison)
  • First repair of Hubble Space Telescope
  • First and last International Space Station assembly missions

BBC Sky at Night Magazine

Primul comandant al navetei spațiale a NASA care a fost pe Lună în aprilie 1972, atunci când a aflat vestea că prima navă spațială refolosibilă din America a primit lumină verde a remarcat: „Țara are nevoie de de naveta aia cât mai urgent”, a remarcat astronautul John Young. „Veți vedea!” Avea dreptate.

După ani buni de trimitere a oamenilor în spațiu în capsule cu o singură utilizare, în vârful modulelor cu o singură utilizare, programe precum Apollo deveneau nesustenabile. Războiul din Vietnam și tulburările civile i-au convins pe mulți că este nevoie de o modalitate mai ieftină de a-i transporta pe oameni în spațiu. Astfel s-a născut idea de Navetă spațială .

Cu aripi în „delta”, de dimensiuni similare cu un avion DC-3, naveta spațială se mândrea cu un cockpit cu două niveluri și cu o capacitate utilă de 60 de metri lungime pentru a lansa și recupera sateliții cu ajutorul  brațului său robotic de construcție canadiană și pentru a efectua o largă serie de cercetări de la medicamente noi la prelucrarea materialelor, de la fizica solară la științele Pământului și de la tehnologie, la astronomie, în Spacelab, construit special pentru asta în Europa și a anunțat misiuni săptămânale cu echipaje de până la șapte membri.

Astronauții navei spațiale lucrau pe puntea de zbor cu zece ferestre, în timp ce în mijlocul punții erau asigurate camere de locuit, inclusiv baie, toaletă și stații de dormit.

S-a primit și puternic sprijin din partea Forțelor Aeriene care a venit cu prețul unui design compromis de nevoia de a satisface clienții militari.

În plus față de cele două rampe de lansare din Kennedy Space Center în Florida, a fost construit și un astroport militar din Baza Forțelor Aeriene Vandenberg din California ( niciodată folosit) pentru zboruri clasificate.

Și, în ciuda faptului că a fost revendicață ca „reutilizabilă”, doar naveta și busterele sale gemene cu rachete solide – care costau împreună 7,5 milioane de lire sterline – s-au dovedit a fi recuperabile.

Lansat ca o rachetă, Shuttle-ul revenea la aterizare ca un avion, cu 200 km / h și ateriza ajutat de parașute, în timp ce boosterele erau parașutate în ocean pentru refolosire.

Un rezervor extern de 15 etaje care alimenta cu oxigen lichid și hidrogen cele trei motoare principale ale navetei era aruncat, dezintegrându-se, după fiecare zbor.

Tehnologia s-a dovedit extrem de dificil de îmblânzit, forțând NASA să remedieze problemele cu motoarele principale și cu miile de plăci rezistente la căldură care protejau împotriva temperaturilor extreme de 1.650 Celsius din timpul reintrării în atmosferă.

În urma mai multor teste de apropiere și de aterizare cu pathfinder Enterprise în 1977, Young și Bob Crippen au pilotat Shuttle Columbia în spațiu în aprilie 1981: primul zbor spațial Shuttle.

Programul Shuttle a fost declarat operațional în anul următor, dar, în ciuda obținerii unui profit, prin lansarea sateliților, au apărut multe probleme în timpul zborului.

Placile rezistente la căldură au căzut în timpul lansării, iar impulsurile cu rachete solide au arătat semne îngrijorătoare că gazul fierbinte se scurgea pe la îmbinări.

O navetă a avut probleme cu frânele și o pneu s-a rupt pe pistă, o alta a suferit o defecțiune a motorului principal la marginea spațiului și  programele de lansare au fost date peste cap.

NASA a dus o intensă campanie de PR.

Astronauții au s-au deplasat în scaune zburătoare, au capturat și au reparat sateliți, iar până în 1985, flota cu patru puternice Columbia, Challenger, Discovery și Atlantis – toate numite dup vapoare celebre – zburau aproape în fiecare lună.

Apoi, în ianuarie 1986, Challenger a explodat la 73 de secunde de la lansare, ucigându-i cei șapte membri ai echipajului, care l-a inclus și pe profesorul Christa McAuliffe.

Vina a căzut pe busterele cu combustibil solid.

Revenind la zbor în 1988, naveta nu a mai fost niciodată aceeași. Astronauții au purtat costume sub presiune, și nu s-a mai permis accesul pasagerilor. Shuttle-ul a fost folosit numai atunci când era absolută nevoie de capacitățile sale.

Un vehicul nou, Endeavour, a înlocuit Challenger și Shuttle a lansat mai multe sarcini utile importante, inclusiv Telescopul spațial Hubble, Observatorul Compton Gamma Ray și Observatorul cu raze X Chandra, precum și sondele Magellan, Galileo și Ulysses.

Naveta spațială a sprijinit zeci de misiuni științifice, iar în 1993, a fostreparată defecțiunea telescopului Hubble; un defect care a fost descoperit abia după lansarea lui pe orbita Pământului.

În acest sens, NASA și astronauții săi au schimbat opinia publică negativă și au refăcut imaginea Shuttle-ul „cool” din nou.

Construirea unei stații spațiale a rămas un obiectiv fundamental, deși complexitatea și costurile sale au menținut-o pe muchie de cuțit.

Dar prăbușirea Uniunii Sovietice a adus speranța că Shuttle-ul ar putea, în cele din urmă, să aibă o șansă.

Din 1995, a zburat de zece ori către stația spațială Mir din Rusia, livrând atât astronauți cât și provizii, înainte de lucrările de asamblare a Stației Spațiale Internaționale care a început în 1998.

Cu toate acestea, siguranța a rămas o problemă pentru naveta spațială. Plăcuțele rezistente la căldură continuau să cadă; motoarele principale au continuat să se defecteze.

În 1999, un echipaj a ajuns la o aterizare de urgență. Auditorii  independenți au avertizat că, fără actualizări substanțiale, lipsa unui sistem de evacuare eficient al navetei, o catastrofă se poate repeta oricând.

În octombrie 2002, șuruburile explozive ale navetei spațiale Atlantis nu au reușit să explodeze pentru desprinderea busterelor; doar backup-urile lor cu acțiune rapidă au salvat situația. Un alt glonț a fost evitat în acest joc de ruletă cu miză mare.

Stația Spațială Internațională era pe orbită, permanent locuită, dar presiunea de program pentru a finaliza îmbarcările și-a pus din nou amprenta.

În februarie 2003, Shuttle Columbia a fost distrusă în timpul reintrării. De această dată cauza tehnică a fost o bucată de spumă căzută din rezervorul extern, care a lovit și a stricat plăcile rezistente la căldură în timpul lansării.

Echipajul și-a încheiat misiunea în spațiu, însă în timpul reintrării pagubele au făcut ca Columbia să explodeze în aer, ucigând toți cei șapte membri ai echipajului.

Navele supraviețuitoare au revenit la zbor în 2005, dar retragerea programului a fost inevitabilă.

NASA a redus zborurile rămase pentru a servi Telescopul spațial Hubble încă o dată și a terminat de construit Stația Spațială Internațională, înainte ca roțile navetei să ruleze pe pista de aterizare pentru ultima dată în iulie 2011.

Treizeci de ani de serviciu de către cinci navete au fundamentat acreditările acestei mașini extraordinare, deși plină de defecte.

Cele 135 de misiuni ale sale au plasat 355 bărbați și femei din 15 națiuni în spațiu și au petrecut 1.323 de zile înconjurând Pământul de 21.030 de ori.

Acesta a avut prima comandantă de sex feminin, primul cuplu căsătorit, primul politician și primul prinț în spațiu.

A stabilit recorduri pentru cel mai vechi astronaut, cel mai mare număr de misiuni ale bărbaților și femeilor și cel mai lung periplu spațial.

Astăzi, Discovery, Atlantis și Endeavour se află ca piese de muzeu în Washington, Florida și California, fiind vizitate zilnic de mii de turiști.

Navetă nu s-a ridicat niciodată la promisiunea sa de misiuni săptămânale, cu toate acestea, acești trei pensionari și surorile lor căzute Challenger și Columbia ne amintesc  de o epocă trecută care ne-a schimbat pentru totdeauna punctul de vedere asupra Universului din jurul nostru.

***

LUX-ZEPLIN: the new experiment hoping to detect dark matter

We spoke to Dr Jaret Heise about a new experiment that is aiming to make the first direct detection of dark matter.

Scientists inspect the newly-assembled LUX-ZEPLIN experiment at the Surface Assembly Lab cleanroom, Sanford Underground Research Facility. Credit: Matthew Kapust, Sanford Underground Research Facility.

By 

A mile below Earth’s surface at the Sanford Underground Research Facility in South Dakota, US, something exciting is happening. There, scientists are carrying out an experiment named LUX-ZEPLIN, with the aim of making the first ever detection of the allusive substance known as dark matter.

Dark matter can’t be directly observed: it currently can’t even be detected. Yet astronomers have inferred its existence by the way it interacts gravitationally with observable matter in the Universe.

In fact, that observable matter pales in comparison to the distribution of dark matter in the Universe, so finding out exactly what dark matter is, and how it can be detected, is one of the big questions that scientists are hoping to solve over the coming years.

We spoke to Dr Jaret Heise, Science Director at the Sanford Underground Research Facility, to find out exactly how the LUX-ZEPLIN experiment works and, if it is successful, what it might mean for our understanding of the Universe.

Dr Jaret Heise pictured at the Sanford Underground Research Facility. Credit: SURF

First off, tells us about the Sanford facility and the sort of work that is done there

We’re a research facility dedicated to underground science; actually the deepest underground lab in the United States.

Our mission is to advance compelling and transformational science, and as the science director I get to interact with groups that are interested in trying to answer big questions.

Right now our facility currently supports 30 different experiments representing 80 institutions and 100s of researchers, so I would say I have the best job in the whole place!

What is the LUX-ZEPLIN experiment?

The LUX-ZEPLIN dark matter detector is built on the foundations of two previous experiments: the LUX experiment that operated at our facility and which was turned off in 2016 to make way for the upgrade, the LUX-ZEPLIN.

ZEPLIN was another dark matter experiment that operated in the UK at the Boulby Underground Laboratory for many years and through many generations.

So combining the intellectual horsepower of those two operations has resulted in the LUX-ZEPLIN experiment that’s hosted at our facility just about a mile underground in the Davis Campus, which was created in 2012 when the LUX experiment was moved in to begin its data run.

The depth of the underground lab, in so far as affecting the physics of the experiment, is really to screen unwanted particles that would contribute background noise.

If you’re on the surface of Earth and you hold out your hand, you would expect two or three cosmic ray muons to pass through every second.

Dark matter has almost certainly affected the formation of our Galaxy, and it plays a huge role in the evolution of our Universe.

Those muons are generated by cosmic ray particles interacting in the upper atmosphere, producing a shower of muons.

The muons are very energetic and would constitute a background noise if you were to do some of these really sensitive measurements looking for very rare processes on the surface.

Moving a mile underground in our case shields those background particles, reducing them by a factor of about ten million.

So rather than two or three on the surface, if you go underground on the Davis Campus, you’re looking at one of these cosmic ray muons per month, and if you’re a rare physics experiment trying to be the first to detect dark matter directly, you want to give yourself every advantage.

There’s no guarantee that nature will be so kind, but you couldn’t do these experiments on the surface in the way that they’re proposed.

How does the detector work?

The LUX-ZEPLIN is basically a big bucket full of xenon. The LUX detector before it was also a big bucket of xenon; this is a larger bucket of xenon!

LUX started with a third of a tonne – just over 350kg – and the LZ will have 10 tonnes; so a scaling-up of about 30 times.

The way the detector operates is that xenon both scintillates and becomes ionised when particles hit it, so you have an initial burst of light from the scintillation, the deposition of energy.

Those initial particles can be ones that we know about already; they could be beta particles, they could be neutrons. These are particles that are very familiar to us.

They could also be dark matter particles that interact very weakly, possibly just gravitationally, but maybe a little higher up in the interaction spectrum if they also interact weakly.

An array of photomultiplier tubes designed to detect signals occurring within LUX-ZEPLIN’s liquid xenon tank. Credit: Matt Kapust/SURF
An array of photomultiplier tubes designed to detect signals occurring within LUX-ZEPLIN’s liquid xenon tank. Credit: Matt Kapust/SURF

A lot of experiments these days are focussing on the weakly interacting massive particle, or WIMPs.

In the case of LZ, with ten tonnes of xenon, the scientists are looking for bursts of light.

They’ll have light sensors, photomultiplier tubes on the top of the region and on the bottom of the region sandwiching the xenon, looking for signals that a particle has interacted with a xenon particle.

Based on the amount of light that’s given off in the initial scintillation burst, compared to a secondary ionisation measurement, they can determine what type of particle it is.

They can weed out the ones we know about already and look for the ones that we have never seen before.

Is it a process of elimination?

In a way, yes it is. It’s a process of understanding the detector extremely well.

In the case of experiments at our facility, moving a mile underground and away from that cosmic ray background is important.

Also, shielding from the natural radioactivity in the laboratory is important. Everything has radioactivity: the concrete, the paint on the walls, the people, the bananas that people bring for lunch: everything has a small amount of radioactivity.

The LZ experiment is planning to have their titanium vessel with ten tonnes of xenon immersed inside a large water shielding tank.

LZ has innovated one additional detector as compared to the original LUX run. Here they’re going to use an additional liquid scintillator, and that will help them detect neutrons that are also generated naturally in the laboratory.

Neutrons are particularly dangerous background because they have no electrical charge and they’re relatively massive. So they can mimic the signal of a dark matter particle fairly well.

Understanding the response of the detector to neutrons is very important, and understanding the flux of neutrons that is present is also extremely important.

So it’s a process of elimination, but it’s also about understanding things that you can lay your hands on as best as you can: understanding the background of all the parts and pieces that went into constructing the detector.

We have low background counters at our facility where you would put in the nuts and bolts and light sensors and titanium samples and figure out in some cases what the best manufacturer is, and which one will give you the lowest radioactive components.

In some cases where you don’t have a choice and have already made a selection, you still want to understand how much intrinsic radioactivity is in that part or piece so that you can determine how much background you’ll see within your detector when you turn it on, so that you can then look for signals outside of that range.

Dr Jaret Heise pictured underground at the Sanford facility. Credit: SURF

Why do you think it’s so important that we do detect and understand more about dark matter?

Dark matter is a very important component of our Universe, as we have discovered.

There’s five times more dark matter in the Universe than the normal matter that we know and love: tables, chairs, planets, stars, galaxies. All of the normal matter makes up four per cent of the Universe.

We’re looking for something that is five times more plentiful.

It has almost certainly affected the formation of our Galaxy, and it plays a huge role in the evolution of our Universe.

Not only that, but we can train the next round of scientists on how to build the next round of detectors, so we’re training qualified personnel to work on these experiments.

It’s a great way to engage the public as well. Tell them about these cool particles no-one has ever seen before, and you can really get people excited about science.

So it runs the gamut from basic research to understanding our Universe, and who knows what we will be able to do with the information once we find dark matter. Are there different types of dark matter? Who knows.

Once we discover dark matter it’s probably not going to make our computers run faster or improve your TV resolution or things that people are looking at from a practical point of view, but knowing what the Universe is made of gives us that much more leverage to understand what we can do in the future.

Is dark matter everywhere? If someone is reading this interview, is it in the room where they’re sitting, for example?

We believe it is. If you had a 2 litre soda pop bottle, there would probably be something like one dark matter particle in that volume.

We believe it is ubiquitous through the Galaxy. Since it interacts gravitationally, there might be more of it in the centre of the Galaxy, and there are groups – other than LZ, which is looking for direct signatures – that are looking for indirect signatures.

Maybe the dark matter particles will collide, or maybe they can decay. Some satellite-based instruments are looking at the centre of the Galaxy because they expect there to be a higher concentration of dark matter in that area. But yes, we believe it’s all around us.

Do you think there could ever be a telescope built that would be able to directly observe dark matter?

I think you could have a visual representation, but I don’t know that we would ever see dark matter directly, the same way that we can’t directly see some of the lightest particles that we know of today.

Neutrinos would be a good example. We see them indirectly because of how they interact with other matter, whether they hit other charged particles and produce light that we can see with instruments.

Often we see these rare weakly-interacting signals only indirectly, but that doesn’t mean that we can’t represent them in some way and there are graphics showing what the dark matter concentration looks like in our Galaxy based on certain models.

So we have that ability, but actually seeing a dark matter particle directly with our own eyes? I’m sceptical about that!

A Hubble Space Telescope and Chandra X-ray Observatory composite image showing the distribution of dark matter and hot gas in merging galaxy cluster Abell 520. False colour has been added. Green regions show hot gas, whereas blue-coloured areas show the location of most of the mass in the cluster, which is dominated by dark matter. NASA, ESA, CFHT, CXO, M.J. Jee (University of California, Davis), and A. Mahdavi (San Francisco State University).
A Hubble Space Telescope Chandra X-ray Observatory and Canada-France-Hawaii Telescope composite showing the distribution of dark matter and hot gas in merging galaxy cluster Abell 520. False colour has been added. Orange represents starlight and green regions show hot gas, whereas blue-coloured areas show the location of most of the mass in the cluster, which is dominated by dark matter. NASA, ESA, CFHT, CXO, M.J. Jee (University of California, Davis), and A. Mahdavi (San Francisco State University).

If money were no object, would it be more scientifically advantageous to launch the LZ experiment into space?

The search for dark matter is multi-faceted, combining the efforts of underground scientists like we have here at Sanford Lab, accelerator scientists as well as satellites.

We’re all complementing each other in that search. The accelerator scientists are trying to reproduce a candidate particle that might be a weakly-interacting massive particle.

The satellites are looking for indirect signals of WIMP annihilation or decay of dark matter particles.

So we already are in space and we already are building some of the largest machines humans have ever made, coming at the search for dark matter in all the ways we can think of.

If money was no object for underground science, we would probably build a larger version!

But having said that, we’re already running in with the current set of experiments. The sensitivity of these instruments is so exquisite, that the search for dark matter is now going to be clouded to a certain degree by neutrinos coming from our Sun.

It’s a really interesting story at our facility because some of the first measurements of neutrinos coming from our Sun were performed by Ray Davis here in Lead, South Dakota, starting back in the 1960s, when he convinced the Homestake Mining Company to dig a big pit and help him install a detector for that purpose.

He had 100,000 gallons’ worth of dry-cleaning fluid to search for interactions of neutrinos over decades.

Now those same neutrinos coming from the Sun are the background for searches for other particles.

That doesn’t mean that we can’t continue to look for dark matter with a bigger instrument, but going deeper won’t screen out the neutrinos.

However, that doesn’t mean that the next version, a scale above the LZ experiment, wouldn’t be profitable.

What’s next for the project and do you have any idea when to expect the first results?

The collaboration is assembling the instrument. We have clean rooms in our surface facility and the inner components of the detector have been put together, inserted into the titanium inner vessel.

We expect to be able to transport that instrument underground around October 2019 and it’ll be installed in that large water shielding tank.

There’ll be a process for checking it out and making sure everything is working.

They hope to start taking physics data some time in 2020.

First results; I don’t want to speak for the collaboration but we hope to have the first result within a year of turning the instrument on, so maybe some time in 2021 we would look forward to the latest and greatest dark matter result, whether that’s a confirmation of a signal or pushing the boundaries of the sensitivity of instruments looking for dark matter.

BBC Sky at Night Magazine

Am vorbit cu dr. Jaret Heise despre un nou experiment care urmărește să facă prima detectare directă a materiei întunecate.

16 septembrie 2019 la 19:31
La o milă sub suprafața Pământului, la Centrul de Cercetări Subterane Sanford din Dakota de Sud, SUA, se întâmplă ceva interesant. Acolo, oamenii de știință desfășoară un experiment numit LUX-ZEPLIN, cu scopul de a face prima detectare a substanței aluzive cunoscută sub numele de materie întunecată.

Materia întunecată nu poate fi observată direct: ea chiar nu poate fi detectată . Cu toate acestea, astronomii au dedus existența ei prin modul în care interacționează gravitațional cu materia observabilă din Univers.

De fapt, această materie observabilă se înfășoară în comparație cu distribuția materiei întunecate în Univers, astfel încât să aflăm exact ce este materia întunecată și cum poate fi detectată, este una dintre marile întrebări pe care oamenii de știință speră să le rezolve în anii următori.

Am vorbit cu dr. Jaret Heise, director științific la Sanford Underground Research Facility, pentru a afla exact cum funcționează experimentul LUX-ZEPLIN și, dacă are succes, ce ar putea însemna pentru înțelegerea Universului.

Dr. Jaret Heise a fotografiat la unitatea de cercetare subterană Sanford. Credit: SURF

În primul rând, el ne vorbește despre instalația din Sanford și despre felul de muncă care se face acolo

Suntem o unitate de cercetare dedicată științei subterane; de fapt cel mai profund laborator subteran din Statele Unite.

Misiunea noastră este de a avansa convingător și inovator în știință, iar în calitate de director științific să interacționez cu grupări interesate în încercarea de a răspunde la marile întrebări care frământă societatea științifică de azi.

În prezent, instalația noastră acceptă 30 de experimente diferite reprezentând 80 de instituții și 100 de cercetători, așa că aș spune că am cel mai bun loc de muncă!

Ce este experimentul LUX-ZEPLIN?

Detectorul de materie întunecată LUX-ZEPLIN este construit pe temelia a două experimente anterioare: experimentul LUX care a funcționat la instalația noastră și care a fost oprit în 2016 pentru a face loc modernizării, LUX-ZEPLIN.

ZEPLIN a fost un alt experiment care a funcționat în Marea Britanie la Boulby Underground Laboratory timp de mulți ani și de-a lungul multor generații.

Așadar, combinarea celor două operațiuni a dus la experimentul LUX-ZEPLIN care a fost găzduit la instalația noastră la doar o milă subterană în campusul Davis, creat în 2012, atunci când experimentul LUX a fost mutat aici pentru a-și formula concluziile.

Laboratorul se află la o atât de mare adâncime pentru a nu permite altor particule să interacționeze în experimente..

Dacă vă aflați pe suprafața Pământului și întindeți mâna, veți prinde în palmă doi-trei muoni de raze cosmice în fiecare secundă.

Materia întunecată a afectat aproape sigur formarea Galaxiei noastre și joacă un rol imens în evoluția Universului nostru.
Acei muoni sunt generați de particule de raze cosmice care interacționează în atmosfera superioară, producând un duș de muoni.

Muonii sunt foarte energici și ar constitui un zgomot de fond supărător atunci cănd intenționezi a face unele dintre aceste măsurători cu adevărat sensibile, căutând procese foarte rare.

Deplasarea la o milă sub pământ în cazul nostru ne protejează acele particule de fond, reducându-le cu un factor de aproximativ unu la zece milioane.

Cum funcționează detectorul?

LUX-ZEPLIN este practic o găleată mare plină de xenon. Și detectorul LUX de dinainte a fost o găleată mare de xenon; acesta este o găleată și mai mare!

LUX a început cu o treime din tonă – puțin peste 350 kg – iar LZ va avea 10 tone.

Modul în care funcționează detectorul este acela că xenonul  scintilizează și devine ionizat atunci când particulele îl lovesc, deci ai o explozie inițială de lumină din scintilație, o absorție de energie.

Aceste particule inițiale pot fi cele despre care știm deja; ele ar putea fi particule beta, ele ar putea fi neutroni. Acestea sunt particule care ne sunt foarte familiare.

Ele ar putea fi, de asemenea, particule de materie întunecată care interacționează foarte slab, posibil doar gravitațional, dar poate un pic mai sus în spectrul de interacțiune, dacă interacționează slab.

O serie de tuburi fotomultiplicatoare concepute pentru a detecta semnalele care apar în rezervorul de xenon lichid LUX-ZEPLIN. Credit: Matt Kapust / SURF
În cazul LZ, cu zece tone de xenon, oamenii de știință caută explozii de lumină.

Vor avea senzori de lumină, tuburi fotomultiplicatoare în partea de sus și în partea de jos a dispozitivului care este unsandwich cu xenon, în căutarea de semnale  cum că o particulă exterioară a interacționat cu o particulă de xenon.

Pe baza cantității de lumină emisă în explozia inițială de scintilație, în comparație cu o măsurătoare de ionizare secundară, ei pot determina ce tip de particule este.

Aceștia îi pot elimina pe cei pe care îi știm deja și îi putem căuta pe cei pe care nu i-am văzut niciodată.

Este un proces de eliminare?

Într-un fel, da este.

În cazul experimentelor la instalația noastră, este important să vă deplasați o milă sub pământ și să ne distanțăm de acel fundal de raze cosmice.

De asemenea, protejarea împotriva radioactivității naturale în laborator este importantă. Totul are radioactivitate: betonul, vopseaua pe pereți, oamenii, bananele pe care oamenii le aduc pentru prânz: totul are o cantitate mică de radioactivitate.

Experimentul LZ plănuiește ca vasul lor de titan cu zece tone de xenon să fie cufundat în interiorul unui rezervor mare de apărare cu apă.

LZ a inovat un detector suplimentar în comparație cu rulajul original LUX. Aici vor folosi un scintilator lichid suplimentar, ceea ce îi va ajuta să detecteze neutronii care sunt generați în mod natural în laborator.

Neutronii sunt deosebit de înșelători, deoarece nu au nicio sarcină electrică și sunt relativ masivi. Deci pot imita destul de bine semnalul unei particule de materie întunecată.

Înțelegerea răspunsului detectorului la neutroni este foarte importantă și înțelegerea fluxului de neutroni care este prezent este, de asemenea, extrem de importantă.

Așadar, este un proces de eliminare.

Avem contoare de fundal la sediul nostru, unde am introdus componentele alegându-le pe cele mai puțin radioactive.

În unele cazuri în care nu am avut de ales și am făcut deja o selecție, am dorit totuși să înțelegem câtă radioactivitate intrinsecă este în acea parte sau bucată, astfel încât să putem determina cât de mult va vedea detectorul din fundal atunci când îl activăm, astfel încât să putem căuta semnale în afara domeniului respectiv.

De ce crezi că este atât de important încât detectăm și înțelegem mai multe despre materia întunecată?

Materia întunecată este o componentă foarte importantă a Universului nostru, așa cum am descoperit.

În Univers există de cinci ori mai multă materie întunecată decât materia normală pe care o cunoaștem: mese, scaune, planete, stele, galaxii. Toată materia normală constituie patru la sută din Univers.

Căutăm ceva de cinci ori mai abundent.

A afectat aproape sigur formarea Galaxiei noastre și joacă un rol imens în evoluția Universului nostru.

Nu numai asta, dar putem instrui următoarea rundă de oameni de știință despre cum să construim următoarea rundă de detectori, așa că pregătim personal calificat pentru a lucra la aceste experimente.

Este o modalitate excelentă de a angaja și publicul. Povestiți-le despre aceste particule frumoase pe care nimeni nu le-a mai văzut până acum și puteți să-i stimulați cu adevărat pe oameni cu știință.

Așadar, utilizează gama de cercetare de bază până la înțelegerea Universului nostru și cine știe ce vom putea face cu informația odată ce vom găsi materie întunecată. Există diferite tipuri de materie întunecată? Cine știe.

Odată ce descoperim materia întunecată, probabil că nu va face ca calculatoarele noastre să funcționeze mai repede sau să vă îmbunătățim rezoluția TV sau lucrurile pe care oamenii le privesc din punct de vedere practic, dar să știm din ce este format Universul ne oferă atât de mult avantaj pentru a înțelege ce putem face în viitor.

Există materie întunecată peste tot? Dacă cineva citește acest interviu, este în camera în care stă, de exemplu?

Credem că este. Dacă ai avea o sticlă de apă de 2 litri, probabil că ar exista ceva ca o particulă de materie întunecată în volumul respectiv.

Credem că este omniprezent prin Galaxie. Deoarece interacționează gravitațional, s-ar putea să existe mai multe în centrul Galaxiei și există grupuri – altele decât LZ, care caută semnături directe – care caută semnături indirecte.

Poate particulele de materie întunecată se vor ciocni sau poate se pot descompune. Unele instrumente montate pe sateliți privesc centrul Galaxiei, deoarece se așteaptă să existe o concentrație mai mare de materie întunecată în acea zonă. Dar da, credem că este în jurul nostru.

Credeți că ar putea exista vreodată un telescop care să poată observa direct materia întunecată?

Cred că am putea avea o reprezentare vizuală, dar nu știu că vom vedea vreodată direct materia întunecată, la fel cum nu putem vedea în mod direct unele dintre cele mai ușoare particule pe care le cunoaștem astăzi.

Neutrinii ar fi un exemplu bun. Îi vedem indirect datorită modului în care interacționează cu altă materie, indiferent dacă lovesc alte particule încărcate și produc lumină pe care o putem vedea cu instrumente.

Adesea, vedem aceste semnale rare care interacționează slab doar indirect, dar asta nu înseamnă că nu le putem reprezenta într-un fel și există imagini care arată cum arată concentrația de materie întunecată în galaxia noastră pe baza anumitor modele.

Deci avem această abilitate, dar văzând de fapt o particulă de materie întunecată direct cu propriii noștri ochi? Sunt sceptic în privința asta!

Un telescop spațial Hubble și o imagine compozită a observației cu raze X Chandra care arată distribuția materiei întunecate și a gazelor fierbinți în clusterul galaxiei care îmbină Abell 520. S-a adăugat o culoare falsă. Regiunile verzi prezintă gaz fierbinte, în timp ce zonele de culoare albastră arată locația majorității masei din cluster, care este dominată de materia întunecată. NASA, ESA, CFHT, CXO, M. J. Jee (Universitatea din California, Davis) și A. Mahdavi (Universitatea de Stat din San Francisco).

Dacă banii nu ar fi o problemă, ar fi mai avantajos științific lansarea experimentului LZ în spațiu?
Căutarea materiei întunecate este cu mai multe fațete, combinând eforturile oamenilor de știință din subteran precum noi, aici, la Sanford Lab, oamenii de știință de la acceleratoarele de particule, precum și sateliții.

Cu toții ne completăm reciproc în această căutare. Oamenii de știință de la CERN încearcă să reproducă o particulă candidată care ar putea fi o particulă masivă care interacționează slab.

Sateliții caută semnale indirecte de anihilare a WIMP sau de descompunere a particulelor de materie întunecată.

Așadar, suntem deja în spațiu și deja construim unele dintre cele mai mari mașini pe care le-au făcut oamenii, care vin la căutarea materiei întunecate în toate modurile în care ne putem gândi.

Dacă banii nu ar fi o problemă pentru știința subterană, probabil am construi o versiune mai mare!

Acestea fiind spuse, deja ne ocupăm de setul actual de experimente. Sensibilitatea acestor instrumente este atât de rafinată, încât căutarea materiei întunecate va fi acum întunecată într-o anumită măsură de neutrinii veniți de Soarele nostru.

Este o poveste cu adevărat interesantă în instalația noastră, deoarece unele dintre primele măsurători ale neutrinilor provenite de la Soarele nostru au fost efectuate de Ray Davis aici în Lead, South Dakota, începând din anii 1960, când a convins Compania Minieră Homestake să sape o groapă mare și sa-l ajutate să instaleze un detector în acest scop. El a avut doar 100,000 gallons’  pentru a căuta interacțiunile de neutrini de-a lungul deceniilor. Acum aceiași neutrini care vin de la Soare sunt fundalul căutărilor altor particule. Chiar dacă am coborâ mai adânc de atât condițiile nu se modifa considerabil. Cu toate acestea, asta nu înseamnă că următoarea versiune LZ, nu ar fi rentabilă.

Ce urmează pentru proiect și aveți idee când să vă așteptați la primele rezultate?
Lucrăm la asamblarea instrumentului. Avem camere curate în instalația noastră de suprafață și componentele interioare ale detectorului au fost montate, introduse în vasul interior din titan.

Ne așteptăm să putem transporta acel instrument subteran în jurul lunii octombrie 2019 și apoi va fi instalat în acel mare rezervor de ecranare a apei.

Va urma un proces de verificare a acestuia și pentru a ne asigura că totul funcționează.

Speră să înceapă să producă date fizice pe la jumătatea lui 2020.

Primele rezultate; Nu vreau să promit dar sperăm să avem primul rezultat cam într-un an de la pornirea instrumentului, așa că poate, în 2021, vom aștepta cu nerăbdare cel mai recent și cel mai mare rezultat în căutarea materiei întunecate, indiferent că este o confirmare a unui semnal sau aflând care sunt limitele sensibilității instrumentelor ce caută materie întunecată.

***

Ketamină — SUNT UN ADOLESCENT REBEL

Ca orice fricos autentic, am vrut anestezie generală, să nu văd, să nu aud, să nu știu nimic, chiar dacă intervenția chirurgicală era un moft. Așa că am primit intravenos minunata ketamină. Atunci s-a produs scindarea:yin și yang, apolinicul și dionisiacul, teluricul și solarul, despărțite precum apa de ulei. Am pipăit o stea ce fierbea […]

via Ketamină — SUNT UN ADOLESCENT REBEL

Images are Starting to Come in of the New Interstellar Comet

On August 30th, amateur astronomer Gennady Borisov spotted a comet of extrasolar origin passing through our Solar System. This is the second time in as many years that an interstellar object has been observed (the last being ‘Oumuamua 2.0 in 2017). Thanks to the Gemini Observatory, we now have pictures of this comet, making it the first object of its kind to be successfully imaged in multiple colors!

The comet, designated C/2019 Q4 (Borisov), was captured by the Gemini North Telescope’s Gemini Multi-Object Spectrograph on the night of September 9-10th. The image showed a very pronounced tail, which is indicative of outgassing and confirms that the object is a comet. This is another first, where C/2019 Q4 is the first interstellar visitor to clearly form a tail as a result of outgassing.

Artist’s impression of the interstellar object, `Oumuamua, experiencing outgassing as it leaves our Solar System. Credit: ESA/Hubble, NASA, ESO, M. Kornmesser

Andrew Stephens, an astronomer with the Gemini Observatory, was responsible for coordinating the observations. As he explained:

“This image was possible because of Gemini’s ability to rapidly adjust observations and observe objects like this, which have very short windows of visibility. However, we really had to scramble for this one since we got the final details at 3:00 am and were observing it by 4:45!”

The color image was produced by combining the Gemini observations, which were taken in two color bands. These were obtained as part of a project led by Piotr Guzik and Michal Drahus at the Jagiellonian University in Krakow (Poland), which seeks to capture images of astronomical “targets of opportunity”.

At present, C/2019 Q4 is close to the apparent position of the Sun and is therefore difficult to observe. Over the next few months, its hyperbolic flight path will bring it to more favorable observing conditions. It is this same path that led astronomers to conclude that it is likely to be interstellar in origin, and follow-up observations are expected to reveal more about its composition.

Artist’s impression of the first interstellar asteroid/comet, “Oumuamua”. This unique object was discovered on 19 October 2017 by the Pan-STARRS 1 telescope in Hawaii. Credit: ESO/M. Kornmesser

Since asteroids and comets are believed to be leftover material from the formation of a system, knowing what this comet is composed of will allow astronomers to learn a great deal about where it came from. This is one of the greatest benefits of interstellar objects, in that they allow us to learn more about distant star systems without actually having to send robotic spacecraft there.

In the case of C/2019 Q4, astronomers also have the benefit of knowing about it in advance. When ‘Oumuamua was first detected, it had already made its closest pass to the Sun and flew by Earth on its way out of the Solar System. In other words, the most opportune times to study it had largely passed by the time it was spotted.

And if there is even the slightest chance that this interstellar visitor is an extra-terrestrial probe (as was suggested about ‘Oumuamua), then future studies will reveal far more than we ever expected! But let’s not get ahead of ourselves here…

Universe Today

Pe 30 august, astronomul amator Gennady Borisov a descoperit o cometă de origine extrasolară care trecea prin sistemul nostru solar. Aceasta este a doua oară în tot atâția ani în care a fost observat un obiect interstelar (ultimul fiind „Oumuamua” 2.0 în 2017). Datorită Observatorului Gemeni, avem acum imagini cu această cometă, ceea ce o face primul obiect de acest fel care a fost fotografiat în culori, cu succes!

Cometa, denumită C / 2019 Q4 (Borisov), a fost capturată de Gemini Multi-Object Spectrograph de la Telescopul Nord Gemeni în noaptea de 9-10 septembrie. Imaginea arăta o coadă foarte pronunțată, ceea ce confirmă faptul că obiectul este o cometă. Acesta este un alt prim, în care C / 2019 Q4 este primul vizitator interstelar care formează clar o coadă ca urmare a emanației de gaze.

Andrew Stephens, astronom cu Observatorul Gemeni, a fost responsabil pentru coordonarea observațiilor. După cum a explicat:

„Această imagine a fost posibilă datorită capacității Gemenilor de a ajusta rapid observațiile și de a observa obiecte ca acestea, care au ferestre de vizibilitate foarte scurte. Cu toate acestea, a trebuit cu adevărat să ne căutăm pentru asta, deoarece am obținut detaliile la 3:00 am și am observat-o până la 4:45! ”

Impresia de culoare a fost produsă prin combinarea observațiilor Gemenilor, care au fost luate în două benzi de culori. Acestea au fost obținute ca parte a unui proiect condus de Piotr Guzik și Michal Drahus la Universitatea Jagiellonian din Cracovia (Polonia), care urmărește să surprindă imagini cu „ținte ale oportunității” astronomice.

În prezent, C / 2019 Q4 este aproape de poziția aparentă a Soarelui și, prin urmare, este greu de observat. În următoarele câteva luni, traseul său de zbor hiperbolic o va aduce în zone de observare mai favorabile. Aceasta este aceeași cale care i-a determinat pe astronomi să concluzioneze că este probabil să fie de origine interstelară și se așteaptă că observațiile ulterioare vor dezvălui mai multe despre compoziția sa.

Deoarece se crede că asteroizii și cometele sunt materiale rămase de la formarea unui sistem solar, știind din ce este compusă această cometă va permite astronomilor să învețe foarte multe despre locul din care a venit. Acesta este unul dintre cele mai mari beneficii ale obiectelor interstelare, prin faptul că ne permit să aflăm mai multe despre sistemele de stele îndepărtate, fără a fi nevoie să trimitem acolo nave spațiale robotizate.

În cazul C / 2019 Q4, astronomii au, de asemenea, avantajul de a ști despre aceasta în avans. Când „Oumuamua” a fost detectată pentru prima oară, ea își făcuse deja trecerea pe lângă Soare depășise Pământul și se îndrepta spre ieșirea din Sistemul Solar. Cu alte cuvinte, momentele cele mai potrivite pentru studierea ei au trecut în mare măsură față de momentul în care a fost observată.

Și dacă există chiar și cea mai mică șansă ca acest vizitator interstelar să fie o sondă extraterestră (așa cum a fost sugerat despre „Oumuamua”), atunci viitoarele studii vor dezvălui mult mai mult decât ne-am fi așteptat vreodată! Dar să nu anticipăm …

***

A Nobel Prize-Winning Physicist Just Cracked Time Travel—Here’s How It’s Possible

Last year, Kip S. Thorne collected a Nobel Prize (along with Rainer Weiss and Barry C. Barish) for his work on gravitational waves. Now, Thorne may have made a new breakthrough: a theoretical method for traveling through time. It involves black holes, a wormhole, and the stretching of space and time.
The idea involves creating a wormhole whose two ends are respectively situated near Earth and the surface of a black hole. Because black holes stretch and distort space-time, time moves much more slowly there.

According to Thorne, this is the key: „If you have wormholes then if you move the mouth of one wormhole down near the surface of a black hole time flows very slowly there compared to the rate of flow of time back here on earth. So the two mouths get out of sync. The mouth of the wormhole sits down the surface of the black hole and it sits there with only a few hours passing while up here on Earth a billion years pass.”

By entering the wormhole here on Earth and traveling to the black hole, you can essentially wait for a billion Earth-years to pass, then pass through the wormhole again and emerge in the future.

Alternatively, you can pass through the wormhole to the black hole and emerge in the „past.” Unfortunately, there are two major flaws with this wormhole plan: the first is that any human passing through a wormhole likely wouldn’t survive.

The physics are complicated, but rest assured knowing that the human body wasn’t designed to withstand the kind of forces involved. The second flaw has to do with the act of time travel itself.

According to Thorne, any attempt at time travel is going to end with a catastrophic explosion: „I was forced to realise that there’s a universal mechanism when you are trying to turn a wormhole into a time machine in this way—a universal mechanism that always creates a violent explosion that very likely destroys the wormhole right at the moment when it begins to make time travel possible.”
This seems to be further proof that the universe hates time travelers.
Physics-Astronomy.org
Anul trecut, Kip S. Thorne a luat un premiu Nobel (împreună cu Rainer Weiss și Barry C. Barish) pentru munca sa pe valurile gravitaționale. Acum, Thorne pare să fi făcut o nouă descoperire: o metodă teoretică pentru călătoria în timp. Aceasta implică găuri negre, o gaură de vierme și întinderea spațiului și a timpului.

Ideea presupune crearea unei găuri de vierme ale cărei capete sunt situate respectiv lângă Pământ și suprafața unei găuri negre. Deoarece găurile negre se întind și distorsionează spațiul-timp, timpul se mișcă mult mai lent acolo.

Potrivit lui Thorne, aceasta este cheia: „Dacă aveți găuri de vierme, atunci dacă-i mutați o intrare aproape de suprafața unei găuri negre, timpul curge foarte încet acolo, comparativ cu rata de curgere a timpului pe Terra. Deci cele două orificii ies din sincronizare, doar câteva ore trecând aici, iar pe Terra, trec miliarde de ani. ”

Intrând în gaura de vierme din proximitatea Pământului și călătorind spre gaura neagră, puteți aștepta în esență să treacă un miliard de ani de Pământ, apoi să treceți din nou prin gaura de vierme și să apareți în viitor.

În mod alternativ, puteți trece prin gaura de vierme către gaura neagră și să ieși în „trecut”. Din păcate, există două defecte majore cu acest plan al găurilor de vierme: primul este că orice om care trece printr-o gaură de vierme nu va supraviețui.

Fizica este complicată, dar sunteți siguri că organismul uman nu a fost proiectat pentru a rezista tipului de forțe implicate. Al doilea defect are legătură cu actul călătoriei în timp în sine.
Potrivit Thorne, orice încercare de călătorie în timp se va încheia cu o explozie catastrofală: „Am fost forțat să realizez că există un mecanism universal atunci când încerci să transformi o gaură de vierme într-o mașină a timpului în acest fel – un mecanism universal care întotdeauna creează o explozie violentă care foarte probabil distruge gaura de vierme chiar în momentul în care începe să facă posibilă călătoria în timp. ”

Aceasta pare să fie o dovadă suplimentară că universul urăște călătorii în timp.

***

Ruda

De poveste erau ocaziile când moșu’ Vasile rămânea, peste noapte, la noi. Asta se întâmpla atunci când îi rămânea nevândut un animal, sau arvunitul cerea răgaz ca să adune banii.

Atunci se punea de un festin.

Pe strada Tăbăcăriei pe la jumate, pe colț cu crâșma lu’ Zanhirache, un ovrei bătârn avea o dugheană de coloniale. Moșneagul aducea și pește, la comandă, numa’ pentru obrazuri subțiri: somon, nisetru, păstrăv, sau chiar soiuri mai exotice, cum am văzut la el, atârnat la vedere, sărat de sclipea pe el, ditai peștele sabie pe care… din care… da’ asta e altă poveste.

Bun! Mergeam cu moșu’ și târguiam o dihanie de pește, de obicei somn, că-i plăcea mai gras, de  i-l învelea în hârtie cerată, mai lua tot felul de pliculețe cu condimente, care apoi răposau prin bucătăria de vară, usturoi, ardei iute uscat și mălai cu tărâțe. Treceam apoi dincolo, la crâșmă, de unde venea cu tot felul de ulcele pe care eu trebuia să le aduc înapoi.

În curtea din spate punea de un foc strașnic, iar între timp tranșa dihania, începând de la cap, de unde scotea, cu atenție, mușchii gâtului, vestita pană de somn. Eviscera, iar dacă avea lapți, sau icre, le arunca în apă cu sare. Capul cu coada mergea la borș, iar restul la marinat. Aici treburile se complicau pentru că multe din mirodeniile pe care le folosea îmi sunt și acum necunoscute. Unul din ele era sigur sumak-ul, de unde și expresia transcrisă mot a mot: in adinacum sumac! dragă arabilor dacă le-o trântești pe nepusă masă. Mai punea: baharat, cimbru, usturoi, ulei de măsline, vin alb, boabe de piper sparte și sare.

Mixtul era pus lângă foc și se trecea la borș.

În tuciul în care era pus capul și coada dihaniei, cam pre când era peștele pe jumătate fiert, moșu’ punea bulion cu pulpă, tri-patru cepe crăpate cu latu’ palmei, leuștean cu totul și, dacă și cum îi venea, un praf de kuzbarah de se umplea mahalaua de arome. Lăsa să se înăbușe și, la sfârșit, punea pătrunjel tăiat gros, dregea cu zeamă de la gogoșarii în oțet, cu ulei de măsline, și-l dădea deoparte la limpezit.

Venea rândul panei de somn care trăsese condimentele și mirosea de te lua cu leașin.

Pentru asta avea o sculă specială: un bidon de benzină de la un tanc nemțesc tăiat în două pe lung și-n care spărsese mai multe găuri cu dornul. Acolo presăra mălaiul cu tărâțe, stropea cu un pic de ulei de măsline și punea feliile cât erau de lungi. Întindea jăratecul și punea tiribomba direct pe jar. Din când, în când, stropea cu maiaua din ceaun, moment de mare cumpănă pentru organele de simț.

De obicei, mâncam noi doi.

Moșu’ începea cu un țoi cu uzo, eu cu un păhărel cât un degetar în care uzo-ul, dres cu apă, se făcuse alb ca laptele.

Borșul se mânca cu pâine neagră și ardei iute. Peștele, cu saramură cu usturoi și mămăligă fierbinte.

Sătul, și cu o stacană cu alligote alb și sec lângă el, moșu’ răsucea o mahorcă, iar eu puneam de cafea în restul de jăratec:

– Hai fă ! răcnea moșu-meu.

De după magazia din fund i se vedeau ochii albi ai lu’ Ruda, țiganca care avea grijă de casă.

– Ha, aștepți invitație?! Treci de strânge. Du-i și lu’ Marița, dacă n-o murit cu cărțile alea în mână. Vezi ce-i duci!? Pune deoparte și niște borș fă, să fie pentru mâine și restu’, făcea un semn larg din mână.

Cât ai clipi, Ruda făcea curat, întindea covorul de cafea, aducea măsuța și ceștile.

– Ia și clondirul cu uzo …

La câteva minute, dinspre fostul Preventoriu TBC dezafectat, de peste calea ferată, unde se aciuaseră crăstarii, se auzeau chiote de bucurie.

Mulțumit, Vasile se răscrăcăna pe covoraș. Îi turnam de cafea. Groasă, cu caimac cât degetu’, dereasă cu cardamom.

Ținea ceașca, prețios, în două dește și sorbea din vârful buzelor:

– Și, măi Mihăiță, cum spuneam… veneau rușii. Mă urc în căruță și dau fuga la voi că’n nădejdea lu’ bunică-tu nu puteam sta. La barieră mă oprește un jandar: „Nu aveți voie mai departe, zonă de război.” Nenorocitu’ n-a vrut bani. A trebuit să-i dau ultimile conserve pe care le aveam, de ziceam să le dau lu’ Marița. Mă apropiam de pădurea Bagana, în față se vedea o coloană lungă de camioane când, odată Fulger s-o smucit, cu căruță cu tot, și a luat-o pe arătură tot numa’ la trap. Dau să-l liniștesc, de unde, el și mai abitir, să mă arunce din căruță. Intrăm în pădure. Nici bine n-am intrat că, dinspre răsărit, se aude zgomot, gros, de motoare. Avioane rusești, Mihăiță, Yak-uri de vânătoare și bombardament. Au dat odată roată pe deasupra pădurii și apoi au început să mitralieze și să bombardeze convoiul . Se zguduia pământul sub mine. Cinci minute a durat totul, iar apoi dinspre drum a început să vină miros de carne arsă. Fulger a nechezat adânc și a luat-o printre copaci. Am dat într-o potecă cât un lat de căruță, se întuneca când… ajungem într-o poiană. Aici, o căruță cu coviltir a unor țigani aurari. În jurul focului, încă aprins, cinci hoituri: trei bărbați și două femei. Un aviator de pe Yak și-a probat mitraliera înainte de ataca convoiul. Nici dacă țintea nu nimerea mai bine: rafala i-a făcut bucăți pe nefericiți. Am săpat o groapă și i-am pus unul peste altul. N-aveam nici timp, nici atâta putere, pentru cinci gropi și oricum, nu cred că s-au supărat. Am cotrobăit prin căruță și am luat ce nu le mai era de folosință. Dosit într-un sertar secret, că pe mine nu mă-nșeală ochiul, am găsit o pungă din piele, cu aur și argint, cam la juma’ de kil. Când să plec, Fulger nu se urnea. „Dii, talane, ceara și candela ta, că acuși se luminează!” Nik! Când să scot biciușca văd mișcare cu colțul ochiului. Mă întorc cu pistolul pregătit: de după un copac văd ițindu-se un cap tuciuriu de copilandră. Mă dau jos după capră: „Ia făte-ncoa, fa!” Nu se mișcă. Doar ochii clipesc des. Mă duc, o iau în brațe, începe să mă bocească. „Ce mă fac eu cu tine, fă? Îî? Fulger, câte bâte ai să iei pe schinareee, numa’ eu oi ști. Treci în căruță. Ba nu. Hai de-ți ia din boarfe, și ce mai ai pe-acolo.”

Moșu-meu oftează. Rade, cu sete, o stacană de vin și arată cu dejtu:

– Ruda, care te-a șters la cur când erai mic…

*

O ischitesc pe bunică-mea.

– Ruda-i bogată. Moșu-tu i-a dat tot aurul și argintul găsit în căruță, da’ ea n-a vrut să plece. Zice că-l păstrează de zestre da’ zilele trecute mă trezesc cu ovreiu’, ăla de-i ții curat magazinu’, la poartă:

– Cumătră, țiganca matale o venit cu ferdinanți de argint la mine. Ca să nu bată la ochi i-am dat banii. Mă gândeam că i-o furat. Am urmărit-o. A umplut un paner cu mâncare și-a dus la țiganii de peste linie…

Ruda n-a mai apucat să se mărite. A călcat-o un trailer de cărat bușteni. A lăsat să treacă mașina da’ n-a văzut că are și coadă. Roțile din spate au trecut, direct peste ea.

 

***