اکسیتونیوم

شگفتی دنیای فیزیک با کشف ماده جدیدی به نام اکسیتونیوم (excitonium)

اکسیتونیوم (Excitonium) نام ماده شگفت انگیز و جدیدی است که شواهد وجود آن پس از نیم قرن کار تئوری، به تازگی توسط دانشمندان کشف شده است.

اکسیتونیوم
علم فیزیک – اکسیتونیوم

فیزیکدانان دانشگاه ایلینوی (University of Illinois) آمریکا به تازگی از کشف این شکل از ماده که شامل ذرات کوچک تری به نام اکسیتون (Exciton) است، خبر دادند؛ البته چیزی در حدود ۵۰ سال پیش تئوری های مربوط به وجود ماده اکسیتونیوم ارائه شده بود، اما تا پیش از دستاورد محققان این دانشگاه، تجهیزات و وسایل لازم برای اثبات نظریه ها وجود نداشت.

جزئیات کشف ماده جدید اکسیتونیوم
پیش از هر چیز لازم به ذکر است که قوانین فیزیک در سطح کوانتوم، با آنچه که با نام فیزیک کلاسیک شناخته می شود، متفاوت هستند؛ با این حال شکلی از ماده به نام «چگالش بوز-اینشتین» وجود دارد که به نوعی واسطه ی میان این دو زیرشاخه فیزیک بوده و از کنار هم قرار گرفتن و پیوستگی شبه ذرات (Quasiparticle) تشکیل می شوند.

این پیوستگی ذرات بوزون نام گرفته است و اکسیتون ها هم بوزون موجود در مواد نیمه رسانا هستند که با جابه جایی الکترون در لایه والانس این مواد به وجود می آیند. همانند سایر بوزون ها، دانشمندان معتقد بودند که اکسیتون ها هم می توانند در سیستمی با کمترین میزان انرژی که با نام حالت پایه (Ground state) شناخته می شود، وجود داشته باشند؛ اما همانطور که اشاره شد، این نظریه تا قبل از این، در حد حدس و گمان بود. به همین ترتیب اسم حالت پایه این بوزون اکسیتونیوم انتخاب شد.

پیتر آبامونت (Peter Abbamonte)، نویسنده اصلی مقاله چاپ شده در این رابطه می گوید که از زمان معرفی مفهوم اکسیتونیوم در دهه ۶۰ میلادی توسط فیزیکدانی به نام برت هالپرین (Bert Halperin)، دانشمندان بسیاری در تلاش برای اثبات وجود این ماده شگفت انگیز بودند و بحث های زیادی هم در مورد ماهیت اکسیتونیوم مطرح شد؛ اما تلاش های فراوان دانشمندان هر مرتبه با شکست مواجه می شد.

تیم پژوهشی کشف ماده اکسیتونیوم

تیم آبامونت به کمک تکنیک جدید M-EELS، موفق به کشف این فرم از ماده شدند؛ در روش ذکرشده با استفاده از تجهیزات مخصوص، برانگیختگی جمعی اکسیتون ها بدون در نظر گرفتن مومنتومشان اندازه گیری می شد. به این ترتیب، پژوهشگران نوعی از کریستال حالت گذار به نام ۱T-TiSe2 را در دمای ۸۳- درجه سلسیوس بررسی کردند و با وارد شدن کریستال به حالتی جدید، وجود ماده اکسیتونیوم را اثبات کردند.

رابطه بین مومنتوم و انرژی اکسیتونیوم

در حالی که هنوز تعیین کاربردهای تکنولوژیکی برای این ماده کار مشکلی است، بسیاری از متخصصان معتقدند که دستاورد بزرگ تیم آبامونت پتانسیل این را دارد که دانسته های محدود دانشمندان در مورد فیزیک کوانتوم را به میزان زیادی گسترش دهد.

مقاله این پژوهش در ژورنال “Science” به چاپ رسیده است.

اکسیتونیوم ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک

منبع : newatlas و سایت بازدید

اینتل یک قطعه ابررسانا را به رایانه‌های کوانتومی اضافه کرد

اینتل یک قطعه ابررسانا را به رایانه‌های کوانتومی اضافه کرد

اینتل یک قطعه ابررسانا را به رایانه‌های کوانتومی اضافه کرد
علم فیزیک – اینتل یک قطعه ابررسانا را به رایانه‌های کوانتومی اضافه کرد

شرکت اینتل یک قطعه ابررسانا را برای رایانه‌های کوانتومی تولید کرده است.

به گزارش ایسنا و به نقل از انگجت، رایانه‌های کوانتومی نسل جدید رایانه‌ها هستند که می‌توانند در دنیای فناوری و رایانه انقلابی شگرف ایجاد کنند و در آینده‌ نه چندان دور در بازار به وفور دیده خواهند شد.

در حال حاضر شرکت‌های بزرگ فعال در این عرصه از جمله “آی.بی.ام”(IBM) تلاش‌های گسترده‌ای در تولید رایانه‌ها و پردازنده‌های کوانتومی را آغاز کرده‌اند.

در همین راستا آی.بی.ام در ماه مه از اولین پردازنده کوانتومی خود که با استفاده از شبکه تلفیقی الماس و سیلیکون تولید شده بود، رونمایی کرد.

گوگل از طرف دیگر در حال کار بر روی سرویس ابری رایانه‌های کوانتومی است و مایکروسافت نیز زبان برنامه‌نویسی آن را منتشر کرده است.

در کنار تمام این تلاش‌ها، اینتل نیز یک قدم بزرگ دیگر برداشته است و با استفاده از دانش مهندسی مواد پیشرفته یک قطعه ابررسانا برای رایانه‌های کوانتومی تولید کرده است و در اختیار شرکت “کیوتک”(QuTech)، شریک هلندی اینتل در زمینه رایانه‌های کوانتومی، قرار داده است.

بنا بر اعلام اینتل واحدهای داده‌ای در رایانه‌های کوانتومی موسوم به “کوبیت”(qubit) در دمایی ۲۵۰ برابر سردتر از دمای فضا کار می‌کنند و به همین دلیل بسیار حساس هستند و باید در محیط‌هایی قرار داشته باشند که از نابودی داده‌ها جلوگیری شود.

گروه‌های تحقیقاتی اینتل در آریزونا و اورگان آمریکا موفق شدند راهی برای تولید چیپ‌های ۱۷ کوبیتی بیابند که می‌توانند در دماهای بالا با ثبات بیشتری کار کنند.

این چیپ می‌تواند ۱۰ تا ۱۰۰ برابر نمونه‌های موجود ارسال و دریافت داده داشته باشد و می‌توان از آن برای ساخت چیپ‌های بزرگ‌تر نیز استفاده کرد.

قرار است شرکت کیوتک الگوریتم‌های محاسباتی متنوعی را بر روی این چیپ آزمایش کند و سرآغازی برای دوران محاسبات کوانتومی باشد.

رایانه کوانتومی ماشینی است که از پدیده‌ها و قوانین مکانیک کوانتوم مانند برهم نهی(Superposition) و درهم تنیدگی(Entanglement) برای انجام محاسباتش استفاده می‌کند.

رایانه‌های کوانتومی با رایانه‌های فعلی که با ترانزیستورها کار می‌کنند تفاوت اساسی دارند. ایده اصلی که در پس رایانه‌های کوانتومی نهفته است این است که می‌توان از خواص و قوانین فیزیک کوانتوم برای ذخیره‌سازی و انجام عملیات روی داده‌ها استفاده کرد. یک مدل تئوریک و انتزاعی از این ماشین‌ها، ماشین تورینگ کوانتومی(Quantum Turing Machine) است که رایانه‌ کوانتومی جهانی(Universal Quantum Computer) نیز نامیده می‌شود.

اگرچه محاسبات کوانتومی تازه در ابتدای راه قرار دارد، اما آزمایش‌هایی انجام شده که طی آنها عملیات محاسبات کوانتومی روی تعداد بسیار کمی از کوبیت‌ها اجرا شده است. تحقیقات نظری و عملی در این زمینه ادامه دارد و بسیاری از موسسات دولتی و نظامی از تحقیقات در زمینه رایانه‌های کوانتومی چه برای اهداف غیرنظامی و چه برای اهداف امنیتی مثل “تجزیه و تحلیل رمز”(Cryptanalysis) حمایت می‌کنند. اگر رایانه‌های کوانتومی در مقیاس بزرگ ساخته شوند، می‌توانند مسائل خاصی همچون “الگوریتم شُور”(Shor’s Algorithm) را با سرعت خیلی زیاد حل کنند. البته باید توجه داشت که توابعی که توسط رایانه‌های کلاسیک “محاسبه پذیر”(Computable) نیستند، توسط رایانه‌های کوانتومی نیز محاسبه پذیر نخواهند بود. این رایانه‌ها نظریه چرچ-تورینگ را رد نمی‌کنند. رایانه‌های کوانتومی فقط برای ما سرعت بیشتر را به ارمغان می‌آورند.

بین رایانه‌های کلاسیک و رایانه‌های کوانتومی نسل آینده تفاوت اساسی وجود دارد. یک رایانه‌ کلاسیک براساس قوانین فیزیک کلاسیک دستورات از پیش تعیین شده‌ای را اجرا می‌کند، اما یک رایانه‌ کوانتومی دستگاهی است که یک پدیده فیزیکی را بر اساس مکانیک کوانتومی به صورت منحصربه‌فردی درمی‌آورد تا به صورت اساسی یک حالت جدید از پردازش اطلاعات را تشخیص دهد.

در یک رایانه‌ معمولی اطلاعات به صورت یک سری بیت کدگذاری می‌شوند و این بیت‌ها از طریق گیت‌های منطقی بولین که سری هستند برای نتیجه نهایی دستکاری می‌شوند به طور مشابه یک رایانه‌ کوانتومی، کوبیت‌ها یا بیت‌های کوانتومی را با اجرای یکی از گیت‌های کوانتومی دستکاری می‌کند و هر واحد انتقال بر روی یک تک کوبیت یا یک جفت کوبیت عمل می‌کند. با به کار بردن این کمیت‌های متوالی یک رایانه‌ کوانتومی می‌تواند یک واحد انتقال پیچیده از طریق مجموعه‌ای از کوبیت‌ها در بعضی حالات ابتدایی ایجاد کند.

پیشبرد پروژه ایجاد رایانه‌های کوانتومی در یک رایانه کوانتومی به جای استفاده از ترانزیستورها و مدارهای رایانه‌ای معمولی از اتم‌ها و سایر ذرات ریز برای پردازش اطلاعات استفاده می‌شود. یک اتم می‌تواند به عنوان یک بیت حافظه در رایانه عمل کند و جابجایی اطلاعات از یک محل به محل دیگر نیز توسط نور امکان می‌پذیرد.

گروهی از محققان در دانشگاه میشیگان برای ذخیره اطلاعات با استفاده از حالت مغناطیسی اتم از یک اتم کادمیم به دام افتاده در میدان الکتریکی استفاده کردند. در این روش انرژی توسط یک لیزر به درون اتم پمپاژ شده و اتم وادار به گسیل فوتونی می‌شود که رونوشتی از اطلاعات اتم را دربردارد و توسط آشکارساز قابل تشخیص است.

ذخیره اطلاعات در رایانه‌ها به صورت سری‌هایی از بیت‌های با حالت‌های روشن و خاموش صورت می‌گیرد. در اتم کادمیم در صورتی که میدان‌های مغناطیسی کوچک هسته و الکترون‌های بیرونی در یک جهت قرار بگیرند روشن و در خلاف جهت خاموش محسوب می‌شوند. محققان بر این باورند که اتم کادمیم در هریک از این حالات که باشد می‌تواند هزاران سال در همان حالت بماند.

اینتل یک قطعه ابررسانا ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک

اولین تصویر از شبکه ماده تاریک

اولین تصویر از شبکه ماده تاریک

اولین تصویر از شبکه ماده تاریک
علم فیزیک – اولین تصویر از شبکه ماده تاریک

دانشمندان موفق به ایجاد اولین تصویر ترکیبی از شبکه ماده تاریک شدند که بین کهکشان‌ها امتداد یافته است.

به گزارش ایسنا به نقل از انگجت ، ماده تاریک (Dark Matter)، نوعی از ماده بوده که فرضیه وجود آن در اخترشناسی و کیهان‌شناسی ارائه شده ‌است تا پدیده‌هایی را توضیح دهد که به نظر می‌رسد ناشی از وجود میزان خاصی از جرم باشند.

 ماده تاریک به طور مستقیم با استفاده از تلسکوپ قابل مشاهده نبوده و نور یا سایر امواج الکترومغناطیسی را به میزان قابل توجهی جذب یا منتشر نمی‌کند. به بیان دیگر ماده تاریک ماده‌ای است که واکنشی نسبت به نور نشان نمی‌دهد.

  دانشمندان چندین دهه بر این باور بودند که ماده تاریک ماده‌ای است که به دلیل عدم شفافیت تا حد زیادی غیر قابل کشف است. آنها اعتقاد داشتند که این ماده، نور را جذب نکرده و یا بازتاب نمی‌دهد و به عنوان یک پل بین کهکشان‌ها عمل می‌کند.

اکنون با انتشار این تصویر اثبات شد که ادعای این دانشمندان کاملا صحت داشته زیرا مشخص شد که ماده تاریک مانند یک پل و رابط کهکشان‌ها را به یکدگیر متصل می کند.

مایک هادسون ، استاد نجوم در دانشگاه واترلو، در بیانیه‌ای اظهار کرد: این تصویر ما را فراتر از پیش بینی‌ها برده و نشان می‌دهد که ماده تاریک قابل دیدن و اندازه‌گیری است .

محققان واترلو از یک تکنیک به نام همگرایی گرانشی بسیار ضعیف برای ایجاد این تصویر ترکیبی استفاده کردند.

 این تصویر ترکیبی از بیش از ۲۳ هزار جفت کهکشان بوده که  ۴٫۵ میلیارد سال نوری از یکدیگر فاصله دارند.

این پژوهش در Monthly Notices of the Royal Astronomical Society به چاپ رسیده است.

اولین تصویر از شبکه ماده تاریک ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک

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

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

ساخت تراشه‌ای کوانتومی

ساخت تراشه‌ای برای انجام آزمایش‌های کوانتومی

محققان انگلیسی و یک شرکت ژاپنی با همکاری یکدیگر موفق به ساخت تراشه‌ای شدند که با استفاده از آن می‌توان آزمایشات مربوط به حوزه کوانتوم را انجام داد.

علم فیزیک - ساخت تراشه‌ای کوانتومیساخت تراشه‌ای کوانتومی

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، میکروتراشه‌ها درون یک کامپیوتر ابزاری هستند که می‌توانند کارهای مختلفی انجام دهند. افزایش توانمندی تراشه‌ها موجب شده تا بتوان با کامپیوتر در آن واحد چند کار مختلف انجام داد. اخیرا محققان دانشگاه بریستول در انگلستان با همکاری محققان ژاپنی شرکت نیپون تلگراف و تلفن موفق به ارائه تراشه‌ای نوری شدند که قادر به پردازش نور به روش‌های مختلف است. در ساخت این تراشه از فناوری کوانتومی استفاده شده است.

ساخت این تراشه یک گام بسیار بزرگ به سوی ظهور کامپیوترهای کوانتومی است، کامپیوترهایی که قادر به طراحی داروهای جدید بوده و می‌توانند جستجوی بانک اطلاعاتی را بسیار سریع انجام دهند.

این تراشه قابل برنامه‌ریزی جدید می‌تواند با هم ترکیب شده و امکان انجام کارهایی را فراهم کند که با کامپیوترهای رایج انجام آنها دشوار است. ساخت چنین کامپیوترهایی حوزه‌های تحقیقاتی تازه‌ای برای مهندسان و محققان ایجاد می‌کند. نتایج این پروژه در نشریه Science منتشر شده است.

پیش از زمانی که نیوتن یک منشور را در مقابل نور خورشید بگذارد و طیفی از رنگ‌ها را ببیند، دانشمندان طبیعت را از طریق نور درک می‌کردند. در دوران مدرن، محققان تلاش کردند که طبیعت را در مقیاس کوانتومی مورد بررسی قرار دهند و با این کار حالات کوانتومی را کنترل و مهندسی کنند.

یکی از بزرگترین سدها در مسیر آزمون نظریه علوم و محاسبات کوانتومی، زمان و منابع مورد نیاز برای انجام آزمایش‌ها است که به شدت به طبیعت شکننده سیستم‌های کوانتومی وابسته است.

نتایج بدست آمده در این پروژه یک گام بزرگ به سوی آزمایش عملی فوتون‌ها و فناوری کوانتومی است. آنتونی لاینگ رهبر این تیم تحقیقاتی می‌گوید: « تمام آنچه که در این پروژه داریم روی یک تراشه قرار داده شده که قابل کنترل است. کار انجام شده در این پروژه فراتر از حفظ منابع انرژی است. در حال حاضر هیچ‌کس نمی‌تواند آزمایش‌های خاص خود را با فوتون انجام دهد اما این تراشه جدید می‌تواند به فیزیکدانان امکان انجام آزمایش در حوزه کوانتوم را دهد.»

این تیم تحقیقاتی نشان دادند که این تراشه را می‌توان به‌گونه‌ای برنامه‌ریزی کرد که امکان انجام چند سری آزمایش با سرعت بالا با آن امکان‌پذیر باشد. جاکوب کارولون یکی از محققان این پروژه می‌گوید: «همین که ما برای هر مدار یک کد نوشتیم، این امکان را فراهم کردیم که بتوان تراشه را برنامه‌ریزی کرد. این تراشه می‌تواند در کسری از ثانیه از یک آزمایش به آزمایش دیگر سوئیچ کند. ما روی این پروژه بیش از یک سال برنامه‌ریزی کردیم.»

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.

اسکن مغزی دقیق با نخستین گرافن ابررسانا

اسکن مغزی دقیق با نخستین گرافن ابررسانا

فیزیکدانان موسسه مواد کوانتوم ونکوور در دانشگاه بریتیش کلمبیا و دانشمندان آلمانی بر این باورند لایه‌های کربن به نازکی اتم می‌توانند به ابررسانا تبدیل شوند.

علم فیزیک - اسکن مغزی دقیق با نخستین گرافن ابررسانااسکن مغزی دقیق با نخستین گرافن ابررسانا

به گزارش سرویس علمی ایسنا، ابررساناها موادی هستند که جریان برق را بدون تلف‌ کردن انرژی انتقال می‌دهند و این یافته‌ها می‌توانند به ساخت حسگرهای پیشرفته‌ای برای اسکن مغزی منجر شوند.

گرافن فوق‌العاده محکم بوده و ۲۰۰ برابر محکم‌تر از فولاد است این ماده دارای رسانایی بالاست و دانشمندان سراسر جهان به دنبال بررسی این موضوع هستند که آیا گرافن را می‌توان در مدارهای پیشرفته و ابزار الکترونیکی دیگر به کار برد یا خیر.

گرچه گرافن دارای خصوصیات الکترونیکی ویژه است تا پیش از این در حوزه ابررسانایی بر روی آن تمرکز نشده بود. ابررساناها جریان برق را با مقاومت صفر هدایت می‌کنند و می‌توانند منجر به ارائه خطوط نیروی کارآمدتری شوند.

ابررسانایی پیش‌تر در گرافن مشاهده شده بود و مدل‌های نظری نیز تاکید داشتند که گرافن می‌تواند در صورت داشتن افزودنی‌هایی، ابررسانا شود.

به تازگی تیمی بین‌المللی از دانشمندان نخستین گرافن ابررسانای دنیا را ارائه دادند و آن‌ را با اتم‌های لیتیم پوشاندند.

دانشمندان «موسسه تحقیقاتی وضعیت جامد» ماکس پلانک در اشتوتگارت آلمان ورقه‌های گرافن را تولید کردند و محققان دانشگاه بریتیش کلمبیا این گرافن را با اتم‌های لیتیم پوشاندند.