ماده ای که قانون نیوتن را نقض می‌کند

ماده ای که قانون نیوتن را نقض می‌کند

ماده ای که قانون نیوتن را نقض می‌کند
علم فیزیک – ماده ای که قانون نیوتن را نقض می‌کند

فیزیکدان‌ها مایعی با “جرم منفی” تولید کرده‌اند که وقتی نیرویی به آن وارد می‌شود با نقض قانون دوم نیوتن در جهت عکس به حرکت در می‌آید.

به گزارش ایسنا و به نقل از بی‌بی‌سی، در زندگی روزمره، وقتی یک شی را هل می‌دهیم، در همان جهتی که نیرو به آن وارد شده شتاب می‌گیرد؛ رابطه ای که قانون دوم نیوتن آن را توضیح می‌دهد.

اما از لحاظ نظری، ماده می‌تواند جرم منفی داشته باشد همانطور که بار الکتریکی می‌تواند مثبت یا منفی باشد.

پروفسور انگلس از دانشگاه ایالتی واشنگتن و همکارانش دمای اتم های روبیدیوم را تا صفر مطلق (نزدیک منهای ۲۷۳ درجه سانتیگراد) کاهش دادند.

در این حالت، ذرات ماده با سرعت فوق العاده کم حرکت می‌کنند و رفتاری را دنبال می‌کنند که فیزیک کوانتوم تشریح می‌کند یعنی مثل موج رفتار می‌کنند.

آنها همچنین به صورت همزمان و با هم به صورت آنچه که به “ابرمایع” معروف است حرکت می‌کنند و بدون از دست دادن انرژی جاری می‌شوند.

برای ایجاد شرایط لازم برای جرم منفی، محققان از لیزرهایی برای به دام انداختن اتم‌های روبیدیوم استفاده کردند و در حرکتی عقب و جلو به جنبش درآوردند.

وقتی اتم‌ها از تله لیزری آزاد شدند، انبساط پیدا کردند و بعضی از آنها جرم منفی داشتند.

مایکل فوربز استادیار فیزیک در دانشگاه واشنگتن گفت: اگر چیزی را که جرم منفی دارد فشار دهید، به سوی شما شتاب می گیرد. انگار روبیدیوم به دیواری نامرئی خورده و برگشته باشد.

دکتر فوربز افزود: مساله بدیع در این آزمایش کنترلی است که بر طبیعت جرم منفی داریم، بدون هیچ نوع پیچیدگی.

به گفته محققان این آزمایش به درک بهتر جرم منفی کمک می‌کند.

آنها می‌گویند که این آزمایش همچنین ابزاری برای کشف رابطه میان جرم منفی و پدیده‌های مشاهده شده در کیوان مثل ستاره‌های نوترونی، سیاهچاله‌ها و انرژی تاریک است.

این پدیده در نشریه “فیزیکال ریویو ژورنال” تشریح شده است.

ماده ای که قانون نیوتن را نقض می‌کند ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک

طراحی سیمی به ضخامت ۳ اتم

طراحی سیمی به ضخامت ۳ اتم در دانشگاه استنفورد آمریکا

طراحی سیمی به ضخامت 3 اتم
علم فیزیک – طراحی سیمی به ضخامت ۳ اتم

محققان دانشگاه استنفورد آمریکا موفق به طراحی سیم فوق‌العاده نازکی شده‌اند که به اندازه سه اتم ضخامت دارد .

به گزارش ایسنا به نقل از یو.هرالد، نازک‌ترین سیم‌های موجود در بازار که با چشم قابل رویت هستند، تنها چند میکرومتر قطر دارند و همانند یک تار مو هستند. این سیم‌ها در بردهای دیجیتالی مورد استفاده قرار می‌گیرند .

اما محققان دانشگاه استنفورد آمریکا موفق به طراحی نانوسیم‌هایی شده‌اند که ضخامت آنها به اندازه سه اتم است . ضخامت تار موی سر انسان ۱۰۰۰ برابر این نانوسیم‌هاست . برای ساخت این سیم از کوچکترین و خالص‌ترین نمونه‌های الماس موسوم به الماس‌واره استفاده شده است .

الماس‌واره‌ها یکی از گونه‌های اصلی نانومواد هستند که قریب ۱۰ سال است به خواص ویژه آن پی برده شده است. الماس‌واره‌ها با ابعادی کوچکتر از ۲ نانومتر موادی آلی با ساختاری شبیه به الماس هستند. ساختار کریستالی، متقارن، با قابلیت انعطاف‌پذیری، ایزومر و پلیمریزه شدن و پایداری دمایی بالا، سبب تمایز این مواد از دیگر مواد آلی گشته است تا حدی که از آنها به عنوان  یکی از آجرهای ساختمانی در فناوری نانو(Nano building block) نام برده می‌شود. به دلیل ساختار شیمیایی انعطاف‌پذیری که دارند، می‌توانند نقش مهمی در دارورسانی و طراحی‌های دارویی داشته باشند.  از دیگر آجرهای ساختمانی معروف در نانوفناوری نانولوله‌های کربنی هستند.

نکته جالب توجه در رابطه با این نانوسیم‌ها این است که با استفاده از کالکوژنید به عنوان یک ابررسانا در هسته آن به صورت خود به خود شکل می‌گیرد.

این قابلیت می‌تواند به کاربرد گسترده این نانوسیم در فیزیک و محاسبات کوانتمی منجر شود.

نتایج این تحقیق در ژورنال Nature Materials منتشر شده است.

طراحی سیمی به ضخامت ۳ اتم ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک

آیا فیزیک‌دانان وجود روح را رد می‌کنند ؟

آیا فیزیک‌دانان وجود روح را رد می‌کنند ؟

آیا فیزیک‌دانان وجود روح را رد می‌کنند ؟
علم فیزیک – آیا فیزیک‌دانان وجود روح را رد می‌کنند ؟

 

مجله‌ علمی ایلیاد – برخورد دهنده‌ی بزرگ هادرونی (LHC) یکی از شگفت‌انگیزترین تجربیات علمی بشر در جهان است. این برخورد دهنده‌ی ذره، پروتون‌ها را در محیطی به طول ۲۷ کیلومتر شتاب ‌می‌دهد تا سرعتشان به سرعت نور نزدیک شود. سپس آن‌ها را به شدت به هم برخورد می‌دهد. دانشمندانِ مشتاق، در تمام نقاط کره‌ی زمین این انهدام ذرات زیر اتمی را تماشا می‌کنند و آن‌چه را که رخ می‌دهد ضبط می‌نمایند.

 

دانشمندان در LHC تاکنون شاهد تولید پلاسمای کوارک گلوئون (QGP) که متراکم‌ترین ماده‌ی بیرون سیاه‌چاله‌ها است، بوده‌اند. همچنین شواهد مهمی علیه نظریه‌ی  اَبَر تقارن یافته‌اند. آنها ذره‌ی بوزون هیگز را کشف کرده اند که جایزه‌ی نوبل فیزیک را برایشان به ارمغان آورده است.
متاسفانه هنوز بسیاری از مردم، از جذابیت اکتشافاتی که در LHC انجام می‌شود، آگاه نیستند. شاید فیزیک ذرات به اندازه‌ی اعتقاد به ارواح جذاب نباشد، به همین خاطر نظرسنجی‌ها نشان می‌دهد که حدود ۴۰٪ امریکایی‌ها به وجود روح اعتقاد دارند ولی درصد بسیار کمتری از وجود آزمایشگاه LHC باخبرند.

 

در همین  رابطه فیزیک‌دانی مدعی شده که LHC می‌تواند وجود «روح» را رد کند!
فیزیک‌دان مورد بحث، برایان کاکس، محقق برجسته‌ی فیزیک ذرات در دانشگاه منچستر و تحلیل‌گر محبوب علم فیزیک در انگلستان است. او در برنامه‌ی  The Infinite Monkey Cage که درباره‌ی علم و وقایع ماوراءالطبیعه از رادیو بی‌بی‌سی پخش می‌شود، گفت: «پیش از این‌که اولین سؤال را مطرح کنم، می‌خواهم اعلام کنم ما قرار نیست این‌جا درباره‌ی وجود ارواح بحث کنیم، برای این‌که آن‌ها اصلاً وجود ندارند!»
او ادامه داد: «اگر بخواهیم مدلی داشته باشیم که حامل اطلاعات سلول‌های زنده‌ی بدن ما باشد، باید به طور دقیق مشخص کنیم که این مدل به چه واسطه‌ای  بر ذرات ماده، بدون در نظر گرفتن مواد تشکیل دهنده‌ی بدن ما، اثر می‌گذارد. به عبارت دیگر، ما باید ذره‌ی جدیدی به مدل استاندارد فیزیک اضافه کنیم که تاکنون به وسیله‌ی برخورد دهنده‌ی هادرونی بزرگ کشف نشده است. این برای مقیاس انرژی ذراتی که با بدن ما تعامل دارند، تقریباً غیر‌قابل تصور خواهد بود.»
نیل دگراس تایسون، اخترفیزیکدانی که در این برنامه حضور داشت تلاش کرد تا کاکس را مجبور کند که صحبت‌هایش را روشن‌تر بیان کند و خطاب به او گفت: «اگر درست متوجه منظورتان شده باشم، شما ادعا می‌کنید که پروژه‌ی CEREN،  وجود روح را نقض می‌کند؟!»
کاکس در جواب گفت: «بله. نظر من بر این است که چنان‌چه چیزی وجود دارد که بدن ما را هدایت کرده و دست و پای مرا به حرکت در می‌آورد، پس حتماً باید با ذرات بدن ما بدون درنظر گرفتن مواد تشکیل دهنده‌ی آن در تعامل باشد؛ اما با توجه به این‌که ما اندازه‌گیری‌های دقیقی در مبحث تعامل ذرات صورت داده‌ایم، چیزی به نام روح به‌عنوان عامل هدایت کننده‌ی بدن ما وجود ندارد.»
با وجود این‌که توضیحات علمی زیادی برای رد کردن وقایع ماوراءالطبیعه وجود دارد، نظریه‌ی کاکس در نوع خود بحثی جدید و قابل تامل بوده است. اگر ارواح با جهان مادی ما تعاملی داشته باشند، پس مطمئناً اثرات وجودی آن‌ها توسط فیزیک‌دانان شناسایی می‌شد و جای تعجب نیست که چنین اتفاقی نیافتاده ‌است.

آیا فیزیک‌دانان وجود روح را رد می‌کنند ؟ ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک
 

نوشته: رز پمروی

ترجمه: نسیم صانعی – مجله علمی ایلیاد

منبع: livescience.com

Stephen Hawking and black hole

Stephen Hawking and black hole

Stephen Hawking says he has a way to escape from a black hole

Stephen Hawking and black hole
علم فیزیک – Stephen Hawking and black holee

Hawking outside the KTH Royal Institute of Technology in Stockholm yesterday

Action Press/Rex

Stuff that falls into a black hole is gone forever, right? Not so, says Stephen Hawking.

“If you feel you are in a black hole, don’t give up,” he told an audience at a public lecture in Stockholm, Sweden, yesterday. He was speaking in advance of a scientific talk today at the Hawking Radiation Conference being held at the KTH Royal Institute of Technology in Stockholm. “There’s a way out.”

You probably know that black holes are stars that have collapsed under their own gravity, producing gravitational forces so strong that even light can’t escape. Anything that falls inside is thought to be ripped apart by the massive gravity, never to been seen or heard from again.

.

What you may not know is that physicists have been arguing for 40 years about what happens to the information about the physical state of those objects once they fall in. Quantum mechanics says that this information cannot be destroyed, but general relativity says it must be – that’s why this argument is known as the information paradox.

Now Hawking says this information never makes it inside the black hole in the first place. “I propose that the information is stored not in the interior of the black hole as one might expect, but on its boundary, the event horizon,” he said today.

“Black holes ain’t as black as they are painted”

The event horizon is the sphere around a black hole from inside which nothing can escape its clutches. Hawking is suggesting that the information about particles passing through is translated into a kind of hologram – a 2D description of a 3D object – that sits on the surface of the event horizon. “The idea is the super translations are a hologram of the ingoing particles,” he said. “Thus they contain all the information that would otherwise be lost.”

So how does that help something escape from the black hole? In the 1970s Hawking introduced the concept of Hawking radiation – photons emitted by black holes due to quantum fluctuations. Originally he said that this radiation carried no information from inside the black hole, but in 2004 changed his mind and said it could be possible for information to get out.

Just how that works is still a mystery, but Hawking now thinks he’s cracked it. His new theory is that Hawking radiation can pick up some of the information stored on the event horizon as it is emitted, providing a way for it to get out. But don’t expect to get a message from within, he said. “The information about ingoing particles is returned, but in a chaotic and useless form. This resolves the information paradox. For all practical purposes, the information is lost.”

Last year Hawking made headlines for saying “there are no black holes” – although what he actually meant was a little more complicated, as he proposed replacing the event horizon with a related concept, an apparent horizon. This new idea is compatible with his previous one, which wasn’t really news to theoretical physicists, says Sabine Hossenfelder of the Nordic Institute for Theoretical Physics in Stockholm, who attending Hawking’s lecture.

“He is saying that the information is there twice already from the very beginning, so it’s never destroyed in the black hole to begin with,” she says. “At least that’s what I understood.”

More details are expected later today when one of Hawking’s collaborators Malcom Perry expands on the idea, and Hawking and his colleagues say they will publish a paper on the work next month, but it’s clear he is gunning for the idea that black holes are inescapable. It’s even possible information could get out into parallel universes, he told the audience yesterday.

“The message of this lecture is that black holes ain’t as black as they are painted. They are not the eternal prisons they were once thought,” he said. “Things can get out of a black hole both on the outside and possibly come out in another universe.”

newscientist

قطعه‌ای که فقط یک فوتون جذب می‌کند

قطعه‌ای که فقط یک فوتون جذب می‌کند 

فیزیک‌دانان در آلمان قطعه‌ی اپتیکیِ جدیدی را ساخته‌اند که قادر است دقیقاً یک فوتون را جذب کند. به گفته‌ی آن‌ها این قطعه از ویژگی‌های فیزیکی اتم‌های غول‌پیکر در ابعاد میکرونی معروف به اتم‌های ریدبرگ بهره می‌برد و می‌توان از آن در شبکه‌های محاسبات کوانتومی آینده بهره برد.

آن‌طور که سباستین هافربرث (Sebastian Hofferberth ) از دانشگاه اشتوتگارت توضیح می‌دهد، این قطعه ابتدا همانند عدسیِ عینک آفتابی عمل می‌کند اما به محض آن‌که اولین فوتونش را جذب می‌کند نسبت به نور شفاف می‌شود. به بیان هافربرث، یک کاربرد مهم این قطعه می‌تواند جذب تک‌فوتون‌ها از یک شبکه‌ی کوانتومی باشد. پتانسیل کاربردی دیگر، شمارنده‌ی فوتونیِ دقیق است که می‌توان با قرار دادن تعدادی از این قطعات در حالت متوالی آن را ساخت.

ابرِ اتمی

در قلب این قطعه ابری از اتم‌های روبیدیوم در ابعاد میکرونی قرار دارد که تا دمای نزدیک صفر مطلق سرد شده‌اند. برای آن‌که این ابر اتمی تنها یک فوتون را جذب کند ابتدا یک نور لیزری، با انرژی دقیقاً برابر با انرژی تحریک خارجی‌ترین الکترون آن اتم‌ها به ۱۲۱ امین تراز انرژی، تابانده می‌شود. در آن حالت الکترون حدود هزاران مرتبه، نسبت به حالت پایه‌ی اتم، دورتر از هسته است. شعاع چنان اتم‌هایی بیشتر از میکرون است و به اتم‌های ریدبرگ معروفند.

وقتی یک اتم روبیدیوم در چنان ابری، یک تک‌فوتون را جذب می‌کند، اولین اتم ریدبرگ ایجاد می‌شود و اتم دیگری نمی‌تواند فوتون دیگری را از پرتوی لیزری جذب کند. این به آن دلیل است که خارجی‌ترین الکترون اولین اتم ریدبرگ از هسته‌اش دور است و این ابر اتمی با تمام اتم‌های دیگر همپوشانی داشته و ساختار الکترونی آن‌ها را تغییر می‌دهد. به گفته‌ی هافربرث: «حضور اولین اتم ریدبرگ چنان تاثیر قدرتمندی دارد که شرایط تشدید را برای تمام اتم‌های دیگر تغییر می‌دهد». وی می افزاید: «اتم‌های ریدبرگ با همسایگان‌شان، که در حدود ۱۰ میکرونی آن‌ها قرار دارند، می‌توانند برهم‌کنش کنند. چون دیگر اتم‌ها قادر نیستند فوتون‌ها را جذب کنند، بنابراین ابر شفاف می‌شود.

قطعه‌ای که فقط یک فوتون جذب می‌کند
علم فیزیک – قطعه‌ای که فقط یک فوتون جذب می‌کند

تصویری هنری از چهار فوتون که از سمت چپ به یک قطعه نزدیک می‌شوند. قبل از آنکه فوتون فرا برسد، قطعه شامل گازی از اتم‌های فوق‌سرد است (نقاط کوچک). با این حال وقتی یک فوتون جذب می‌شود یک اتم ریدبرگ (نقطه‌ی قهوه‌ای رنگ بزرگ) ایجاد می‌شود که گاز را تغییر داده و آن را شفاف می‌سازد تا سه الکترون عقبی از سمت راست خارج شوند.

پژوهش‌گران برای اثبات اینکه تنها یک فوتون جذب شده است از این واقعیت بهره برده‌اند که الکترون بیرونی به شکل ضعیفی به هسته‌ی اتم ریدبرگ مقید است. به گفته‌ی هافربرث: «آن‌ها بسیار آسیب‌پذیرند». بنابراین برای اثبات آن‌که این ابر تنها یک فوتون جذب کرده‌ است، او و همکارانش اتم ریدبرگ را به یون روبیدیوم تبدیل کرده‌اند. آنان این کار را با لگدزدن به خارجی‌ترین الکترون به انجام رسانده‌اند. سپس تعداد یون‌های روبیدیوم حاضر را شمرده و تنها یکی را اندازه گرفته‌اند.

فرآیند ظریف

به گفته‌ی هافربرث، ایجاد این جاذب فوتون به لحاظ تجربی کاری دشوار است. هرچند سردسازی و بدام اندازی لیزری اتم‌های روبیدیوم یک فناوری استاندارد است، اما ایجاد یک ابر اتمی و تک‌اتم ریدبرگ هنوز فرآیندی بسیار ظریف به حساب می‌آید.

الکسی گوشکف (Alexey Gorshkov)، فیزیک‌پیشه‌ای از دانشگاه مریلند که با هافربرث قبلاً همکاری داشته ولی در این پژوهش اخیر درگیر نبوده است، می‌گوید مفهومی که پشت این جاذب تک-فوتونی نهفته است اولین بار در سال ۲۰۱۱ پیشنهاد شده است. به بیان گوشکف: «این بچه‌ها را آن را به اجرا درآورده‌اند که خیلی باحال است». با این حال وی خاطر نشان می‌کند که وقتی این قطعه یک تک‌فوتون را جذب می‌کند، سیگنال فوتون‌های متوالی گذرنده از آن را نیز مغتشش می‌کند که ممکن است استفاده آن را در کاربردهای اطلاعات کوانتومی پیچیده سازد.

هافربرث توضیح می‌دهد که هدف تیم او ایجاد آرایه‌ای از ابزارهای عمومی است تا با دقت فوتون‌ها را به شکل انفرادی اضافه، کسر و کنترل کند. وی می‌گوید: «اکنون ما نسخه‌ی بسیار اولیه‌ای از چنان ابزاری را برای دست‌کاری نور ساخته‌ایم». یک جاذب تک‌الکترونی مشابه بر اساس سازوکار فیزیکی مختلف در سال ۲۰۱۵ توسط باراک دایان (Barak Dayan) و همکارانش در موسسه‌ی علوم وایزمن رونمایی شده است و خیلی زود است که بتوان گفت کدام‌یک ابزار موثرتری خواهد بود. بر اساس آنچه هافربرث بیان می‌دارد، گام بعدی ایجاد قطعه‌ای است که عمل معکوس را انجام دهد یعنی گردآوری اتم‌هایی که بتوانند دقیقاً یک فوتون تولید کنند.

این پژوهش در مجله‌ی فیزیکال ریویو لترز توصیف شده است.

قطعه‌ای که فقط یک فوتون جذب می‌کند ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک

اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، علم فیزیک ، فیزیک نور ، اپتیک ، فیزیک الکتریسیته ، الکترونیک ، فیزیک کوانتوم ، الکترومغناطیس ، هسته ای ، فیزیک مدرن ، صوت ، علوم

منبع : انجمن فیزیک ایران 

قطعه‌ای که فقط یک فوتون جذب می‌کند

ربات بازرس در بزرگ‌ترین برخورددهنده جهان

ربات بازرس در بزرگ‌ترین برخورددهنده جهان

برخورد دهنده بزرگ هادرونی در مرکز سرن که بزرگترین شتاب‌دهنده ذره جهان است، اکنون به یک بازرس رباتیک مجهز شده که بطور بلادرنگ بر سیستم تونلی این تاسیسات نظارت می‌کند.

این سیستم رباتیک “تیم” (TIM) نام دارد که مخفف ” قطار بازرسی مونوریل” است و در میان تونل‌های برخورددهنده بر روی مونوریل متصل به سقف حرکت می‌کند.

این مسیر در زمانی که این تونل برای برخورددهنده بزرگ الکترون -پوزیترون در سال ۱۹۸۹ ساخته شده بود، در آن ایجاد شد و به انتقال تدارکات و کارکنان می‌پرداخت.

این شتاب‌دهنده تا سال ۲۰۰۰ به کار مشغول بود اما در سال ۲۰۰۱ غیرفعال و برچیده شد.

پس از آن، تونل مذکور برای برخورددهنده بزرگ هادرونی مورد استفاده قرار گرفت.

ربات بازرس در بزرگ‌ترین برخورددهنده جهانعلم فیزیک – ربات بازرس در بزرگ‌ترین برخورددهنده جهان

ربات تیم با سرعت شش کیلومتر در ساعت در میان تونل‌ها حرکت کرده و با استفاده از مجموعه‌ای ابزار به نظارت بر ساختار، دما و درصد اکسیژن تونل می‌پردازد.

تیم همچنین به نقشه‌برداری از تابش پرداخته و تصاویر بصری و مادون قرمز از درون تونل را در اختیار اپراتورها قرار می‌دهد.

در حال حاضر دو ربات تیم در این تونل به کار گرفته شده‌اند که هر دو منتظر فرمان اپراتورها در برخورددهنده بزرگ هادرونی هستند.

برخورددهندهٔ هادرونی بزرگ یک شتاب‌دهندهٔ ذرّه‌ای و برخورددهنده مستقر در سازمان تحقیقاتی سرن در نزدیکی ژنو سوئیس است.

این پروژه در ۱۰ سپتامبر ۲۰۰۸ میلادی (۲۰ شهریور ۱۳۸۷ هجری شمسی) پس از ۲۰ سال آماده‌سازی، آغاز به کار کرد.

هدف از ساختن آن :

۱-شناخت اجرام مادّه در حدّ فاصل ‎  {\displaystyle 10^{-23}} سانتی‌متر

۲-آزمون مدل استاندارد ذرّات

۳-کشف اجزای یافت نشدهٔ مدل استاندارد

۴-آزمون نظریّهٔ ابرتقارن و نظریه وحدت بزرگ است.

از دیگر اهداف مهمّ این پروژه کشف ذرّه بنیادی هیگز است که فیزیکدانان ذرات بنیادی وجود آن را پیشگویی کرده‌اند.

ذرهٔ هیگز یا بوزون هیگز دخیل در ایجاد جرم در ذرّات بنیادی است.

در این آزمایشگاه پروتونها در یک تونل ۲۷ کیلومتری شتاب گرفته و به اندازه ۱۴ تریلیون الکترون ولت انرژی می‌گیرند و به هم برخورد می‌کنند

منبع : خبرآنلاین

ربات بازرس در بزرگ‌ترین برخورددهنده جهان ،

اخبار فیزیک ، مقالات فیزیک ، علم فیزیک

فیزیک کوانتوم ، فیزیک نجوم ، مکانیک ، الکترومغناطیس

خلق اولین لحظات شکل‌گیری جهان

خلق اولین لحظات شکل‌گیری جهان هستی در سرن

شاید انسان هرگز نتواند ماشین زمانی به معنی واقعی آن در اختیار داشته‌باشد تا به گذشته بازگردد و شاهد اولین لحظات شکل‌گیری جهان هستی باشد، اما دانشمندان توانسته‌اند آن لحظات کوتاه و حیاتی را در بزرگترین آزمایشگاه جهان شبیه‌سازی کنند.

علم فیزیک - خلق اولین لحظات شکل‌گیری جهانخلق اولین لحظات شکل‌گیری جهان

براساس گزارش پاپ‌ساینس، دانشمندان در برخورد دهنده بزرگ هادون اعلام کردند این آزمایشگاه غول‌پیکر به پرتوهایی ثابت دست‌ یافته‌است، و توانسته با موفقیت ذرات را با انرژی باورنکردنی به یکدیگر برخورد دهد. انرژی این برخورد‌ها دوبرابر بیشتر از انرژی برخورد‌هایی بوده که تاکنون در این برخورد‌دهنده انجام گرفته‌ و برابر ۱۰۴۵ تریلیون الکترون ولت بوده‌است.

برخورد میان جریان‌هایی از ذرات سرب با بار مثبت منجر به ایجاد حجمی عظیم از انرژی و خلق توده‌ای از ذرات بنیادین شده‌است که دمای آنها ۲۵۰ برابر دمای هسته خورشید بوده‌است.

این توده از مجموعه داغ و شدیدا متراکم از ذرات پلاسمای کوارک-گلوئون تشکیل شده‌است، ترکیبی که دانشمندان باور دارند دقیقا لحظاتی پس از ایجاد جهان هستی به وجود آمده‌است. رالف هویر مدیر کل سرن می‌گوید برخورد دادن یون‌ها در برخورد‌دهنده بزرگ سنتی ماهانه‌است اما برخورد‌های این‌بار به دلیل دستیابی به سطحی جدید از انرژی و خلق نوعی جدید از ماده که با اولین مراحل شکل‌گیری جهان هستی ارتباط دارد، از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند.

در اولین لحظات شکل‌گیری جهان هستی، برای چند میلیونیوم ثانیه، ماده‌ای بسیار داغ و متراکم شکل‌گرفته‌است، نوعی سوپ اولیه از ذرات بنیادینی به نام کوارک و گلوئن. در جهان سرد امروز،گلوئن‌ها کوارک‌ها را با پروتون‌ها و نوترونهایی که تشکیل‌دهنده ماده هستند، به یکدیگر می‌چسباند. 

افزایش انرژی برخورد‌ها به حجم و دمای پلاسمای کوارک-گلوئن خواهد افزود و به این شکل دانشمندان فرصت بهتری برای درک دقیق‌تر این مدیوم به شدت تعاملی به دست خواهند‌آورد و همچنین فرصتی برای مطالعه روی ذرات مختلف کمتر شناخته شده در این پلاسما ایجاد خواهد شد. دانشمندان امیدوارند با مطالعه روی این ترکیب بتوانند درک بهتری از قوانین بنیادین فیزیک ماده در جهان به دست آورند.

منبع : همشهری آنلاین

دماسنج تراشه‌ای باریک

ساخت دماسنج تراشه‌ای باریک برای اندازه‌گیری دماهای بسیار پایین

محققان دماسنج باریکی بر اساس تک پیوندگاه تونلی ساخته‌اند که با یک طراحی فشرده و ساده می‌تواند دماهایی در محدوده میلی کلوین را ثبت کند.

علم فیزیک - دماسنج تراشه‌ای باریکدماسنج تراشه‌ای باریک

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، این دماسنج جدید و میکرومتری که برای قرار گرفتن بر روی یک تراشه به اندازه کافی کوچک است، می‌تواند دماهای پایین در حد ۷ میلی کلوین را اندازه بگیرد که ده برابر بهتر از طراحی‌های مشابه است.

این وسیله با پایش جریان تونل زنی بین یک فلز و یک ابررسانا کار می‌کند. با داشتن قابلیت اندازه‌گیری دماهای cryogenic، این دماسنج تراشه‌-سازگار می‌تواند برای کنترل دمایی کیوبیت‌ها در کامپیوترهای کوانتومی حالت جامد به کار گرفته شود.

یک پیوندگاه تونلی شامل دو رسانا (فلز یا ابررسانا) است که به وسیله یک سد عایق از هم جدا شده‌اند. آهنگی که الکترون‌ها از درون این سد تونل می‌زنند به دما بستگی دارد. در سال‌های اخیر دانشمندان ابزارهایی نظیر دماسنج سدیِ کولن ساخته‌اند که از پیوندگاه تونلی برای اندازه‌گیری دما استفاده می‌کند اما ساختار این تونل اغلب پیچیده بوده و خواندن دما از روی آن نیازمند روش‌های پیشرفته است.

اکنون محققان دانشگاه آلتو در فنلاند و دانشگاه بِیسل در سوئیس دماسنج جدیدی را طراحی کرده‌اند که با یک چیدمان جمع و جور می‌تواند دماهای میلی کلوینی را اندازه بگیرد.

این گروه تحقیقاتی برای هسته‌ این وسیله با لایه‌هایی از مس، اکسید آلومینیوم و آلومینیوم یک پیوندگاه تونلی به صورت فلز معمولی-عایق- ابررسانا (NIS) به ضخامت nm400 ساختند.

حساسیت دمایی این وسیله از سیستم‌های قبلی بر مبنای NIS بهتر است زیرا طراحی جدید از تابش و نوفه‌های الکتریکی جلوگیری می‌کند و در عین حال شکل پهن تراشه‌ای موجب می‌شود گرمای اتلافی به طور موثری آزاد شود.

این تحقیق در Physical Review Applied به چاپ رسیده است.

قویترین برخورددهنده ذرات

چین به دنبال ساخت قویترین برخورددهنده ذرات جهان

دانشمندان چینی یک طرح اولیه مفهومی از ابربرخورددهنده ذرات را تکمیل کرده‌اند که بسیار بزرگتر و قویتر از همه شتاب‌دهنده‌های ذرات در زمین خواهد بود.

علم فیزیک - قویترین برخورددهنده ذراتقویترین برخورددهنده ذرات

به گزارش سرویس علمی ایسنا، وانگ ییفانگ، رئیس موسسه فیزیک انرژی بالا در آکادمی علوم چین اظهار کرد: ما طرح مفهومی اولیه را تکمیل کرده و اخیرا یک بازبینی دقیق بین‌المللی را سازمان‌دهی کرده‌ایم. طراحی مفهومی نهایی تا پایان سال ۲۰۱۶ تکمیل خواهد شد.

این موسسه تاکنون پروژه‌های اصلی فیزیک انرژی بالای چین از جمله برخورددهنده پوزیرترون‌الکترون پکن و تجربه راکتور نوترینوی خلیج دایا را اجرا کرده است.

اکنون دانشمندان یک شتاب‌دهنده جدید جاه‌طلبانه‌تر با هفت برابر انرژی بیشتر از برخورددهنده بزرگ هادرونی (LHC) در اروپا را ارائه کرده‌اند.

برخورددهنده پوزیترون‌الکترون دایره‌ای (CEPC) با محیط ۵۰ تا ۱۰۰ کیلومتر به تولید میلیون‌ها ذره بوزن هیگز خواهد پرداخت که به درک دقیقتر کمک خواهد کرد.

وانگ گفت: مسیر فنی مورد انتخاب ما با برخورددهنده بزرگ هادرونی که با برخورد دادن ذرات پروتون به یکدیگر، ذرات هیگز را به همراه بسیاری از ذرات دیگر تولید می‌کند، متفاوت است.

کارخانه بوزون هیگز تنها یکی از گامهای این طرح جاه‌طلبانه است. فاز دوم پروژه که برخورددهنده ابرپروتون-پروتون (SPPC) نام دارد، یک نسخه کاملا ارتقا یافته از برخورددهنده بزرگ هادرونی است.

برخورددهنده بزرگ هاردونی در اوایل سال ۲۰۱۳ برای ارتقای بیشتر خاموش شد و مجددا در ماه ژوئن سال جاری با سطوح انرژی دو برابر شده ۱۳ تراالکترون‌ولت آغاز بکار کرد.

ماهیت الکتریکی ماده تاریک

نظریه جدید در مورد ماهیت الکتریکی ماده تاریک

دانشمندان آزمایشگاه ملی لارنس‌لیورمور کالیفرنیا معتقدند که ماده تاریک ممکن است ترکیبی از ذرات با بار الکتریکی باشد که به کمک یک نیروی ناشناخته، پیوندی غیرقابل تشخیص داشته باشند.

علم فیزیک - ماهیت الکتریکی ماده تاریکماهیت الکتریکی ماده تاریک

به گزارش سرویس علمی ایسنا منطقه خراسان، دانشمندان معتقدند که ماهیت ذرات الکتریکی ماده تاریک تنها به کمک برخورددهنده بزرگ هادرونی یا تجهیزات آزمایشگاه زیرزمینی سرن قابل شناسایی است.

ماده تاریک بخش اعظم ساختار جهان ما را می‌سازد، به طوری‌که طبق برآوردهای انجام شده حدود ۸۰ درصد از جرم کیهان از ماده تاریک تشکیل شده است.

متاسفانه به خاطر ماهیت غیرقابل شناسایی بودن این ماده، اطلاعات دانشمندان در مورد این پدیده پیچیده و جالب‌توجه بسیار اندک است.

متخصصان فیزیک نجومی معتقدند که حضور ماده تاریک طبق اثر گرانشی آن‌ها در خوشه‌های کهکشانی کاملا مشهود است، اما شناسایی آن به علت وجود ذرات فراری که با مواد رایج در جهان واکنشی نشان نمی‌دهند، بسیار دشوار و ناممکن است.

پروفسور پل ورناس با همکاری گروهی از دانشمندان به کمک فناوری شبیه‌سازی رایانه‌ای موفق شدند تا مدل موسوم به ماده‌تاریک‌ نهان را برنامه‌ریزی و شبیه‌سازی کنند.

به کمک این مدل می‌توان رفتار پنهان‌کار ماده تاریک، ذرات سازنده و نیروی پنهان آن را تا حدی توضیح داد.

مدل ماده تاریک‌ نهان نشان‌دهنده ثبات ماده تاریک است، اما در این مدل به حجم عظیم مواد باردار الکتریکی که دارای هسته‌ ناپایدار هستند نیز اشاره شده است.

ذرات باردار ماده تاریک تحت تاثیر دمای بسیار بالای پلاسما در لحظه انفجار بزرگ وادار به واکنش با مواد معمولی شده‌اند.

پروفسور ورناس در مورد مفهوم تعامل ذرات ماده تاریک گفت: شناسایی فعل ‌و انفعالات مواد در لحظات اولیه تولد جهان کاملا حیاتی است، چرا که فراوانی مواد معمولی و ماده تاریک کاملا یکسان است.

وی در ادامه افزود: با کاهش تدریجی دمای کیهان پس از انفجار بزرگ، ماده تاریک با شروع فعالیت پنهان تشکیل پیوند جدید بین ذرات ساخته شد. طبق محاسبات دانشمندان این پیوند‌ها به خوشه‌های الکتریکی خنثی با وزن چند‌ صد برابری پروتون تبدیل شده‌اند.

دانشمندان معتقدند که تجهیزات سرن به قدر کافی برای برگشت زمان و تولید دوباره شرایط تشکیل ماده تاریک قدرت دارند.

آن‌ها در مورد علت پنهان‌کاری ماده تاریک اظهار کردند: امروزه برای همه محققان ثابت شده که ماده تاریک کاملا نسبت به امواج الکترومغناطیس بی‌اثر است، پس بهترین نظریه در مورد ماهیت ماده تاریک، نظریه ذرات باردار الکتریکی است که طی یک پیوند ناشناس قادر به شناسایی نیستند.