+ - + اخبار فیزیک + - +

[Mohsen 89]

چوب کاری نکن محسن جان...
من در زمینه ذرات بنیادی اطلاعاتم کنه. منبعی داری معرفی کنی؟

اینطور نفرمایید استاد
اگر اطللعات کلی لازم دارید کمی تو ذهنم از مطالعات گذشته هست اما به نظرم به اطلاعات بیشتر و مفیدتری نیازمندید
اگر لاتین مطالعه میکنید کتاب فیزیک مدل استاندارد ذرات بنیادی با دیدگاهی کاملا وسیع از بنیادی ترین اطلاعات تا کاربردی ترین هاش رو عنوان کرده که میتونید از لینک زیر دانلود کنید
http://booktolearn.com/?p=805

 

[Mohsen 89]

سرویس:علمی فناوری_علم وفناوری جهان
کد خبر: 94092816027
شنبه ۲۸ آذر ۱۳۹۴ - ۱۰:۱۸


دانشمندان مستقر در مرکز شتابگر عظیم سرن موفق به کشف ذره‌ای جدید با مشخصات شبیه به ذره بوزون هیگز شدند.

به گزارش sv,ds ugld hdskh منطقه خراسان، محققان معتقدند که با این اکتشاف، ابعاد جدیدی از نظریه فضا-زمان روشن شده است.

اکتشاف ذره جدید هنگامی ثبت شد که دانشمندان به طور اتفاقی در حال بررسی اطلاعات دو آشکارساز برخورددهنده بزرگ هادرونی پس از برخورد عظیم پروتونی بودند.

پژوهشگران معتقدند که کشف ذره جدید حاصل برخورد پروتونی با قدرت 750 گیگا الکترون ‌ولت است.

در صورت تایید وجود ذره جدید در اثر برخورد توسط تیم تحقیقاتی سرن، دانشمندان به دنبال وارونه کردن مدل استاندارد برخورد برای کشف ماهیت ذره جدید و نقش آن در شکل‌گیری جهان هستند.

پروفسور کایلی گرانمر، متخصص فیزیک از دانشگاه نیویورک اظهار کرد: تاکنون شواهد کافی برای اثبات ذره جدید بدست نیامده است، اما گروه محققان مستقر در سرن اثرات ذره جدید را مشاهده کرده‌اند.

پروفسور آدام فالوسکی، متخصص فیزیک کوآنتومی هم در مورد ماهیت ذره جدید گفت: یکی از مشکلات اساسی دانشمندان سرن، عدم هماهنگی در اطلاعات دریافتی دو آشکارساز اطلس و CMS است، به نحوی که در مشاهدات انجام شده احتمال اتفاقی بودن کشفیات جدید در دو آشکارساز را نباید نادیده گرفت.

وی در ادامه افزود: محققان مستقر در مرکز سرن در طول ماه گذشته رکورد‌های جدیدی را ثبت کرده‌اند که یکی از آنها برخورد یون‌های سرب با قدرت 1045 تریلیون الکترون ولت یعنی دو برابر بیشتر از آزمایش‌های گذشته است.

دانشمندان در حال حاضر به دنبال جمع‌آوری اطلاعات و شواهد کافی برای اثبات نظریه ذره جدید هستند.

​

ب توجه به اخبار جدیدی که از برخورد دهنده ی بزرگ هادرونی در این مورد منتشر شده بایستی شاهد تحولی بزرگ در شاخه ی ذرات بنیادی از فیزیک باشیم
علاقمندان به فیزیک ذرات بنیادی منتظر فصلی جدید در این شاخه باشند

 

[infrequent]

دستاوردی بزرگ در انتقال کوانتومی اطلاعات میان ماده و نور

دستاوردی بزرگ در انتقال کوانتومی اطلاعات میان ماده و نور

بیگ بنگ: ایجاد یک کیوبیت(qubit) در سلنید روی(Zinc selenide) که یک ماده ی نیمه رسانای شناخته شده میباشد، زمینه را برای ساخت سطح مشترک میان فیزیک کوانتومی و انتقال اطلاعات با سرعت نور هموار نموده است.
​

تحقیقات جدید راه را برای ایجاد شبکه های ارتباطی کوانتومی هموار می سازد.
​

به گزارش بیگ بنگ، این دستاورد که توسط تیمی از مرکز تحقیقات ملی فرانسه و پلی تکنیک مونترال حاصل آمده ما را به عصری نزدیک تر می کند که در آن، شرایط برای انتقال اطلاعات با اصول کوانتوم مساعد است. رفتار ماده در مقیاس نانومتر به کمک فیزیک کوانتومی به بررسی می رسد. ماحصل تمامی این تلاشها، ایجاد شبکه های ارتباطی کوانتومی خواهد بود.

فیزیک کلاسیک و فیزیک کوانتومی


فیزیک کلاسیک در کامپیوترهای امروزی حکمفرمایی می کند. میلیاردها الکترون در کنار هم کار می کنند تا یک بیت اطلاعات حاصل آید. در فیزیک کوانتومی، تک تک الکترون ها به دلیل ویژگی خارق العاده شان مورد توجه اند. الکترون می تواند مقدار صفر، یک یا هر روگذاری از این دو حالت را اتخاذ کند. و این کیوبیت نام دارد، معادل کوانتومی بیت. کیوبیت ها اطلاعات ارزشمندی را در اختیار محققان قرار می دهند. الکترون به مانند فرفره گردان به دور خودش می چرخد. با اعمال یک میدان مغناطیسی این فرفره(اسپین) به بالا و پایین جهیده یا به طور همزمان به بالا و پایین حرکت می کند تا سرانجام یک کیوبیت شکل گیرد. ما می توانیم به جای استفاده از یک الکترون، از غیاب الکترون بهره ببریم که فیزیک آن را یک “حفره/چاله” نامگذاری می کند. حفره به مانند هم نژادش یعنی الکترون، دارای یک اسپین یا چرخش میباشد که کیوبیت از آن شکل می گیرد. کیوبیت ها را موجودات کوانتومی ظریف و شکننده توصیف کرده‌اند و به همین منظور، به محیط ِ خاصی احتیاج دارند.




“سلنید روی” بلوری است که اتم ها در آن بطور دقیق ساماندهی شده اند. علاوه بر این، “سلنید روی” ماده ای نیمه رسانا میباشد که بکارگیری ناخالصی های تلوریم در آن کار آسانی جلوه می کند. تلوریم خویشاوند نزدیک سلنیوم در جدول تناوبی محسوب می‌شود که حفره ها در آن به مانند حباب های درون یک لیوان به دام افتاده اند، این محیط از کیوبیت محافظت کرده و در حفظ دقیق اطلاعات کوانتومی آن برای مدت طولانی نقش موثری ایفا می کند. زمان هم فازی یا هم نوسانی مهم است و فیزیکدانان در صدد گسترش آن به کمک هر نوع ابزار ممکن هستند. انتخاب ِ “سلنید روی” هدفمند است چرا که می تواند آرام ترین محیط کلیه مواد نیمه رسانا را به ارمغان آورد.

تلاش گروه دانشمندان


فیلیپ سنت ژان، دانشجوی مقطع دکتری که در عضویت تیم تحقیقاتی پروفسور سباستین فرانسوئر به فعالیت می پردازد، از فوتون های تولید شده توسط لیزر برای ایجاد حفره و ثبت اطلاعات کوانتومی بر روی آن استفاده می کند. او برای خواندن اطلاعات، حفره را مجددا با لیزر بر می انگیزد و سپس فوتون های منتشر شده را جمع آوری می نماید. ماحصل این کارها، انتقال کوانتومی ِ اطلاعات میان کیوبیت ساکن محبوس در بلور و کیوبیت متحرک(فوتونی که با سرعت نور حرکت می کند) خواهد بود. این روش جدید نشان می دهد که امکان ایجاد کیوبیتی سریع تر از از آنچه که تا کنون با روش های قبلی حاصل آمده وجود دارد. در حقیقت، چند پیکو ثانیه یا کمتر از یک میلیاردم ثانیه برای رفتن از کیوبیت متحرک به کیوبیت ساکن و بالعکس نیاز است. اگرچه این دستاورد از آینده‌ای نویدبخش خبر می دهد، اما به کارهای پژوهشی بسیاری نیاز داریم تا از یک شبکه کوانتومی برای انجام تراکنش های امن بانکی یا ساختن کامپیوتر کوانتومی جهت اجرای پیچیده ترین محاسبات استفاده کنیم. تیم تحقیقاتی سباستین مسئولیت تحقق این هدف را بر عهده گرفته است. جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.




ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencedaily.com

 

[infrequent]

حلقه های روبان‌:‌ الهام‌ بخش فیزیکدانان!

حلقه های روبان‌:‌ الهام‌ بخش فیزیکدانان!

بیگ بنگ: فیزیکدانان در ژاپن، با تنگ کردن حلقه‌های روبان، رفتارهای متنوعی را مشاهده کرده‌اند.
این نتایج می‌تواند چگونگی پدیده‌های زیستی مانند برهمکنش پروتئین‌ها با DNA و صعود پیچک‌ها را توضیح دهد.





به گزارش بیگ بنگ به نقل از انجمن فیزیک ایران، هیروفومی وادا فیزیکدان دانشگاه ریتسومیکان می‌گوید: «شکل روبان بسیار متداول است». پدیده‌های روبان‌شکل در باکتری‌های مارپیچ، پروتئین‌‌ها و نانوموادها دیده می‌شود. «برای مطالعه بسیاری از مسایل زیستی، باید ویژگی‌های اساسی مواد روبان‌شکل را بشناسیم.» آزمایش وادا و همکارانش سر راست بود: یک گره در روبان بزنید، دو سر روبان را بگیرید و حلقه را بکشید و ببینید چه می‌شود. «ابتدا فکر می‌کردیم که حتما کسی این را کرده است. باید کسی این کار را قبلا انجام داده باشد.»

رفتار غیرشهودی
اگرچه روبان ساده به نظر می‌رسد، رفتار آن بسیار پیچیده‌تر از یک سیم یک‌ بعدی است. جولین شاپن که در این پژوهش‌ نقشی نداشته ضمن بیان نکته ادامه می‌دهد که بر خلاف سیم، روبان یک بعد اضافی یعنی پهنا دارد. خم کردن روبان مانند سیم ساده است اما خم کردن روبان در امتداد این بعد اضافی دشوار است. شاپن می‌گوید این قید اضافی در هندسه روبان، منجر به رفتاری پیچیده و غیرشهودی می‌شود. پژوهشگران دریافته‌اند که بسته به پیکربندی اولیه حلقه، کشیدن آن باعث سه شکل متمایز هندسی می‌شود. حلقه می‌تواند کوچک شود تا یه «گره» تشکیل بشود. در این صورت روبان چروکیده می‌شود. ‌به‌ علاوه، حلقه می‌تواند دو نوع شکل تابیده ایجاد کند: «پیچوار» و «بیرون‌ زده» که هیچ‌کدام روبان را چروکیده نمی‌کند. با انجام هزاران باره آزمایش‌ها با هزاران روبان‌ کاغذی، آنها دریافته‌اند که شرایط هندسی منجر به این سه شکل گوناگون می‌شود. همچنین، پژوهشگران کشف کرده‌اند رفتار حلقه تنها به هندسه روبان و نه جنس آن‌ بستگی دارد. وادا می‌گوید: «هرچند هنوز مطمئن نیستیم که این ویژگی عمومی باشد.»



مدل‌های بزرگ

این روبان‌های ماکروسکوپی، مدلی بزرگ و عملی برای مطالعه روبان‌های میکروسکوپی هستند. اگرچه روبان‌های کاغذی بسیار بزرگتر از ساختارهای درون باکتری‌ها یا نانوساختارها هستند، کنترل‌ و دستکاری آنها ساده‌تر است. شاپن می‌گوید: «با این نوع آزمایش ماکروسکوپی، می‌توانید تقریبا همه‌ چیز را به سادگی اندازه‌گیری کنید». به‌علاوه، وادا می‌گوید که کاغذ ارزان است. «همچنین برای همه و نه تنها دانشمندان جذاب است». وادا تعدادی از اسباب‌ بازی‌های کاغذی را در دفترش نگاه می‌دارد، مثل یک کاغذ رنگین‌ کمانی مارپیچی که از سقف اتاقش آویزان است. قدم بعدی گروه این است که آزمایش را با مواد مختلف تکرار کند تا اثرات کشسانی را بر هندسه حلقه دریابند. پژوهشگران مشغول انجام آزمایش‌هایی مشابه با نوار لاستیکی هستند. جزئیات بیشتر این آزمایش در Physical Review Letters منتشر شده است.

نوشته شده توسط : تحریریه‌ی بیگ بنگ
سایت علمی بیگ بنگ / منبع:Loops of ribbon inspire physicists

 

[infrequent]

چگونگی رسانایی آب کشف شد!

چگونگی رسانایی آب کشف شد!

بیگ بنگ: دانشمندان با ابداع روشی برای تصویربرداری لحظه ای از روند هدایت الکتریسته در آب، بالاخره بعد از قرن ها به چگونگی رسانایی آب پی بردند.


به

گزارش بیگ بنگ به نقل از ایرنا، می دانیم که آب به خوبی هادی جریان الکتریسته است و این حقیقتی است که بیشتر ما از دبستان می دانستیم. اما با این وجود هیچ کس قادر به مشخص کردن چگونگی بروز این این رویداد در سطح اتمی نبود. اکنون محققان دانشگاه ییل در آمریکا موفق شدند که از لحظه به لحظه عبور پروتون های اضافی از یک مولکول آب به مولکول دیگر در جریان روند هدایت الکتریسته در آب، تصویربرداری کنند.




این یافته شناخت محققان را از چگونگی هدایت یک شارژ الکتریکی مثبت توسط آب افزایش می دهد؛ این کشف یک مکانیسم اساسی در زیست شناسی و شیمی محسوب می شود. این محققان به ریاست مارک جانسون از دانشگاه ییل در آمریکا با استفاده از طیف سنجی – فرایندی که به محققان اجازه می دهد نور را به مولکول ها بتابانند و اتفاقات داخل آن را مشاهده کنند- موفق به مشاهده عبور مولکول های آب در امتداد پروتون ها – ذرات ریز اتمی با بار مثبت – شدند.





محققان برای این کار، روشی برای انجماد سریع این فرایند شیمیایی ابداع کردند. این روش امکان تصویر برداری در لحظه را میسر ساخت و به محققان اجازه داد تا این فرایند را دقیق تر بررسی کنند. محققان برای این کار از پنج مولکول ‘آب سنگین’ – ساخته شده از ایزوتوپ دوتریوم هیدروژن- استفاده کردند و سپس این مولکول ها را تا حدد صفر مطلق (منفی ۲۷۳٫۱۵ درجه سلسیوس یا منفی ۴۵۹٫۶۷ درجه فارنهایت) سرد کردند. با انجام این کار، تصاویر پروتون های در حال حرکت بسیار واضح تر شد. این درک جدید، شناخت مهمی در مورد رسانایی آب ارائه می دهد – آب پدیده ای است که انسان ها را زنده نگاه داشته است و برای بسیاری از واکنش های شیمیایی بر روی زمین حیاتی است. محققان دانشگاه ییل در آمریکا یافته های خود را در شماره اول دسامبر مجله Science منتشر کردند.



نوشته شده توسط : تحریریه‌ی بیگ بنگ سایت علمی بیگ بنگ / منبع: sciencealert.com

 

[infrequent]

در بزرگترین آزمایش فیزیک کوانتومی دنیا شرکت کنید

در بزرگترین آزمایش فیزیک کوانتومی دنیا شرکت کنید

بیگ بنگ: بزرگترین آزمایش فیزیک کوانتومی دنیا هم اکنون در حال انجام است و محققان از سراسر جهان به مشارکت افراد مختلفی احتیاج دارند تا قوانین مکانیک کوانتومی را مورد آزمایش قرار دهند.




به گزارش بیگ بنگ، این آزمایش که در دوازده آزمایشگاه مختلف دنیا به انجام می رسد، آزمودن ایده ی واقع گرایی محلی اینشتین را در دستور کار دارد. این ایده یکی از اصول بنیادی مکانیک کوانتومی به شمار می‌رود. تمام کاری که شما باید انجام دهید، انجام چند بازی علمی بصورت آنلاین است. بنابراین، ماحصل انجام این بازی ها چه خواهد بود؟ اساساً، واقع گرایی محلی تلاشی برای فائق آمدن بر آنچه که اینشتین “عمل شبح‌وار در یک فاصله” نامید، می باشد.
دو نکته را باید در مکانیک کوانتومی به خاطر سپرد. اول اینکه، ذرات تا زمانی که اندازه گرفته نشده اند فاقد مقدار مشخصی هستند. و دوم اینکه، وقتی ذرات در هم تنیده هستند، یکی از آنها بر ذره ی گرفتار مجاور خود تاثیر خواهد گذاشت، فارغ از اینکه به لحاظ فیزیکی در چه فاصله ای از همدیگر واقع شده باشند. این نتیجه دلخواه اینشتین نبود چرا که به لحاظ نظری، ظاهراً از سرعت نور تجاوز می کند. بدین منظور، او ایده ای تحت عنوان واقع گرایی محلی را مطرح نمود. طبق فرضیه یک ذره باید دارای مقدار معینی در هر اندازه گیری ممکن باشد چرا که در این صورت، اطلاعات میان دو ذره ی درهم تنیده سریع تر از سرعت نور حرکت نخواهد کرد.[در هم تنیدگی کوانتومی را بخوانید] محققان از آن زمان به بعد آزمایشی را با هدف اندازه گیری اینکه آیا اطلاعات واقعاً میان ذرات در هم تنیده حرکت می کنند یا خیر، ترتیب داده اند و نامش را “آزمون نابرابری بل” نهادند. اگر در آزمایش های حقیقی شاهد تخطی آن باشیم، میتوان استنباط کرد که مکانیک کوانتومی به نقض واقع گرایی محلی می پردازد. پس فرضیه اینشتین اعتبارش را از دست می دهد.

آزمایش های متعددی در طول چند سال اخیر “نابرابری بل” را نقض کرده اند. آزمایش نابرابری بل در سال گذشته بدون هیچ راه گریزی به انجام رسید، اما هنوز بر سر صحت ایده واقع گرایی بحث و جدال است. آزمایش جهانی جدید بر آن است تا با بهره‌گیری از حجم عظیمی از داده های تصادفی ایجاد شده توسط کاربران، پرونده مجادلات را برای همیشه ببندد. اساساً، محققان در آزمایش Big Tell تاکید می کنند که آزمایش های کوانتومی در سطح جهانی با ایده ی تصادفی بودن انسانی انجام خواهد شد. هدف محققان، از انجام این آزمایشات نابرابری بل در سرتاسر جهان این است که تحت کنترل تصمیمات اتخاذ شده توسط داوطلبان قرار بگیرند.
این آزمایش حداقل به سی هزار داوطلب از همه رده های سنی از سرتاسر جهان نیاز دارد تا به اندازه ی کافی داده ی تصادفی بدست آید و نابرابری بل به درستی آزموده شود. کار شما فقط انجام یک بازی است که در اثر آن، تصادفی ترین زنجیره های ۰ ثانیه و ۱ ثانیه را به وجود می آورید. زنجیره هایی را که شما در بازی تان ایجاد می کنید، مرتبه اندازه گیری ذرات کوانتومی درهم تنیده را در هر یک از آزمایشگاه ها تعیین خواهد کرد. در آزمایش سال گذشته ی بل از تعدادی ابزار فیزیکی تصادفی برای حصول داده های مورد نظر استفاده شد، اما آزمایش جدید با بهره‌گیری از گروه های اندیشمند اینترنت بر شدت تصادفی بودن خواهد افزود. بازی ها در دسترس تمام رده های سنی قرار دارد. فقط کافی است به اینترنت وصل شوید. اگر تمامی مراحل را پشت سر بگذارید، به اندازه ی کافی زنجیره های تصادفی ایجاد خواهید کرد. شما با این کار به دانشمندان کمک می کنید تا آزمایش نابرابری بل را تکمیل نمایند. به خاطر پیشبرد علوم در این قسمت کلیک کنید.



ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

 

[infrequent]

عامل گسستگی خطوط میدان مغناطیسی چیست؟

عامل گسستگی خطوط میدان مغناطیسی چیست؟

بیگ بنگ: دانشمندان راه حل جدیدی برای رازی پیشنهاد داده‌اند که دهه ها ذهن شان را درگیر ساخته است.
عامل برخی رویدادهای خشن و سریع ِ کیهانی نظیر شراره های خورشیدی، انفجارهای پرتو گاما و نورهای شفق قطبی چیست؟
​

​

به گزارش بیگ بنگ، سوال مهمی پیش می آید. شعله‌های خورشیدی باعث اختلالات ارتباطی در کره زمین می شوند و انفجارهای پرتو گاما می توانند بدون هیچ هشداری موجبات نابودی ما را فراهم آورند. و اکنون بنا به گفته دانشمندان، سرانجام پاسخی پیدا شده است. ما می دانیم که کلیه پدیده های پُر انرژی به پاس رویدادی به نام “اتصال مجدد مغناطیسی” اتفاق می افتند. زمانی شاهد این رویداد هستیم که خطوط میدان مغناطیسی گرد هم آمده، از همدیگر گسیخته و بطرز قابل انفجاری به یکدیگر می پیوندند.
اما دانشمندان هنوز نتوانسته‌اند دریابند که چرا این چرخه با سرعت بسیار زیاد به وقوع می پیوندد! خطوط میدان مغناطیسی که در پایین به رنگ های قرمز و آبی مشاهده‌ می کنید، در پلاسما ( گاز داغ باردار که ۹۹ درصد از جهان ِ قابل مشاهده‌ را تشکیل می‌دهد) تعبیه شده اند. بنابر درک فعلی ما، فرآیند اتصال مجدد مغناطیسی در ورقه‌های نازک پلاسما رخ می دهد، جایی که جریان الکتریکی به شدت متمرکز است. شما در زیر تصویری از “اتصال مجدد مغناطیسی” را می توانید مشاهده کنید:






مشکل اینجاست که ما شاهد وقوع اتصال مجدد مغناطیسی با سرعت غیر قابل توصیفی بوده ایم. پس درک فعلی ما تا این حد می گوید که چنین ورقه‌های نازک پلاسمایی از قابلیت کشیده شدن و امتداد یافتن برخوردارند، به این معنا که می توانند نقش فزاینده ای در کاهش سرعت اتصال مجدد مغناطیسی ایفا کنند. حالا تیمی از محققان دانشگاه پرینستون بدون زیر پا گذاشتن قوانین فیزیک، فرضیه جامعی را در خصوص نحوه ی فعالیت فرآیند اتصال سریع مطرح نموده اند. اگر این فرضیه درست باشد، می تواند ما را در رسیدن به درک بهتری از پیش بینی طوفان های فضایی، توضیح برخی از رفتارهای عجیب مغناطیسی دیده شده در جهان و تهیه ی کارآمد و پربازده راکتورهای گداخت هسته‌ای یاری رساند.
فرضیه جدید بر پایه چیزی به نام ناپایداری پلاسموئید استوار است. بر اساس فرضیه ناپایداری پلاسموئید، آن ورقه های نازک پلاسما به جزایر مغناطیسی کوچکی به نام پلاسموئید تقلیل می یابند. یعنی خطوط میدان مغناطیسی می توانند با هر سرعتی که نیاز داشته باشند، حرکت کنند. قبلاً ناپایداری پلاسموئید بعنوان توضیحی برای میزان سرعت فرآیند اتصال مجدد مغناطیسی استفاده می شد، اما تاکنون هیچکس قادر به تشخیص ماهیت، چیستی و نحوه وقوع این فرآیند نبوده است. حالا محققان دانشگاه پرینستون برای نخستین بار نظریه ای تحت عنوان ‘نظریه عام ناپایداری پلاسموئید’ منتشر کرده‌اند. تحقیقات آنان مدعی می شود که ورقه های پلاسما در فازی خطی آغاز به کار می کنند که سبب ِ کند شدن اتصال مجدد مغناطیسی می شود. اما بعدها شاهد تغییر فاز آنها به فاز انفجاری هستیم و این زمینه را برای افزایش چشمگیر سرعت اتصال مجدد مغناطیسی مهیا می سازد.




محققان توانسته‌اند مدت زمان این دوره‌ها و ضرایب فیزیکی پیچیده را بطور دقیقی مورد محاسبه قرار دهند. شما می توانید در مقاله آنان تحت عنوان ‘فیزیک پلاسما‘ اطلاعات بیشتری بدست آورید. نکته جالب این است که بر طبق یافته های تیم تحقیقاتی، ناپایداری پلاسموئید از قوانین قدیمی نیرو تبعیت نمی کند. بعبارت دیگر، تغییر ناپایداری پلاسموئید منجر به تغییر اتصال مجدد مغناطیسی به طریقی قابل پیش بینی نشد و این مسئله هنوز جای بحث و بررسی دارد.
محققان اظهار کردند: تلاش برای اثبات وجود قوانین نیرو در تمامی حوزه های علوم مرسوم است. اما می دریافتیم که روابط مقیاس گذاری ناپایداری پلاسموئید، قوانین حقیقی نیرو به شمار نمی آیند و این نتیجه قبلا بدست نیامده یا پیش بینی نشده است. پیش از آنکه با اطمینان خاطر از نحوه عملکرد ناپایداری پلاسموئید حرف بزنیم، باید این فرضیه ی جدید توسط تیم های تحقیقاتی مستقل مورد آزمایش قرار بگیرد. ما اکنون برای درک عوامل ِ برخی از خشن ترین رویدادهای جهان یک گام رو به جلو برداشته ایم که نکته ای نوید بخش به حساب می آید.


ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

 

[infrequent]

تایید احتمالی یک نظریه کوانتومی پس از ۸۰ سال

تایید احتمالی یک نظریه کوانتومی پس از ۸۰ سال

بیگ بنگ: به نظر می‌رسد مشاهدات تازه‌ای که به کمک تلسکوپ وی‌ال‌تی انجام شده، پیش بینی ۸۰ ساله‌ی فیزیکدانان درباره‌ی ویژگی‌های خلا را تایید می‌کنند.




​

در این تصویر، ستاره‌ی نوترونی را سمت چپ می‌بینیم. راستای میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی آن با خط‌های سرخ و آبی نشان داده شده. شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که چگونه با گذشتن نور از درون منطقه‌ی پیرامون ستاره‌ی نوترونی، این میدان‌ها در راستای ترجیحی تراز می‌شوند. با تراز شدن آنها در راستاهای ویژه، نور قطبیده می‌شود و می‌توان با دستگاه‌های زمینی این قطبش‌ها را دید
​

اخترشناسان با بررسی نور یک ستاره‌ی نوترونیِ بیش از اندازه چگال و به شدت مغناطیسی به کمک تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) در رصدخانه‌ی جنوبی اروپا(ESO) اعلام کردند احتمالا به نخستین نشانه‌های دیداری از یک اثر کوانتومی نیرومند که نخستین بار در دهه‌ی ۱۹۳۰ میلادی پیش‌بینی شده بود دست یافته‌اند. قطبش نورِ دریافتی نشان می‌دهد که فضای تهی پیرامون این ستاره‌ی نوترونی دستخوش یک اثر کوانتومی به نام قطبش خلا دوشکستی خلا(vacuum birefringence) شده است. یک گروه به رهبری روبرتو مینیانی از بنیاد ملی اخترفیزیک ایتالیا(INAF) در میلان و گروهی از دانشگاه ژلونا گورا در لهستان، با بهره از تلسکوپ وی‌ال‌تی در رصدخانه‌ی پارانال شیلی این ستاره‌ی نوترونی به نام RX J1856.5-3754 و در فاصله‌ی حدود ۴۰۰ سال نوری از زمین را رصد کردند.[۱] با آن که این جرم یکی از ستاره‌های نوترونی نزدیک میباشد، اما بی‌اندازه‌ کم نور است و اخترشناسان تنها توانستند آن را در طیف مرئی مشاهده کنند. ستارگان نوترونی هسته‌های بسیار چگال ستارگان بزرگ -دستکم ۱۰ برابر پرجرم‌تر از خورشید- هستند که در پایان زندگی دچار انفجار ابرنواختری می شوند. ستارگان نوترونی همچنین میدان مغناطیسی بی‌اندازه نیرومندی هم دارند -میلیاردها برابر نیرومندتر از میدان مغناطیسی خورشید- که از سطحشان بیرون زده و بر محیط پیرامون تاثیر می‌گذارد. این میدان‌ها به اندازه‌ای نیرومندند که حتی بر ویژگی‌های فضای تهی پیرامون ستاره هم اثر می‌گذارند. عموما خلا به طور کامل تهی پنداشته می‌شود، و نور می‌تواند در آن بدون هیچ تغییری حرکت کند. ولی بر پایه‌ی الکترودینامیک کوانتومی(QED) -نظریه‌ی کوانتومی که برهم‌کنش‌های میان فوتون‌ها و ذرات بارداری مانند الکترون‌ها را توصیف می‌کند- فضا پر از جفت ذرات مجازی‌ای است که در تمام مدت پدید می‌آیند و ناپدید می‌شوند. میدان‌های مغناطیسیِ بسیار نیرومند می‌توانند این فضا را به گونه‌ای تغییر دهند که بر قطبیدگی نوری که از درونش می‌گذرد اثر بگذارد. مینیانی می‌گوید: «بر پایه‌ی الکترودینامیک کوانتومی، یک خلاِ به شدت مغناطیده در برابر انتشار نور رفتاری مانند یک منشور پیدا می‌کند؛ اثری که به نام قطبش یا دوشکستی خلا شناخته می‌شود.» ولی برخلاف بسیاری از پیش‌بینی‌های الکترودینامیک کوانتومی، قطبش خلا تاکنون هیچ تایید دیداری مستقیمی نداشته. از ۸۰ سال پیش که این پدیده در پژوهشنامه‌ای از ورنر هایزنبرگ (همان که اصل عدم قطعیتش پرآوازه است) و هانس هاینریش اولر پیش‌بینی شده بود تاکنون همه‌ی تلاش‌ها برای دیدن آن در آزمایشگاه ناکام مانده بود.

میدان گسترده پیرامون ستاره‌ی نوترونی کم‌نورِ RX J1856.5-3754 در صورت فلکی تاج جنوبی
​

روبرتو تورولا از دانشگاه پادوای ایتالیا می‌گوید: «این پدیده تنها می‌تواند در حضور میدان‌های مغناطیسی بی‌اندازه نیرومند و شدید دیده شود، مانند میدان‌های پیرامون ستارگان نوترونی. این یک بار دیگر نشان می‌دهد که ستارگان نوترونی آزمایشگاه‌هایی بسیار ارزشمند برای بررسی قوانین بنیادی طبیعت هستند.» مینیانی و گروهش پس از بررسی دقیق داده‌های وی‌ال‌تی یک قطبش خطی -با میزان چشمگیر حدود ۱۶%- را اندازه گرفتند که به گفته‌ی آنان، می‌تواند به دلیل اثر تقویت کننده‌ی قطبش خلا در منطقه‌ای تهی در فضای پیرامونِ ستاره ی RX J1856.5-3754 باشد.[۲] وینچنزو تستا از INAF در رم ایتالیا درین باره نوشته: «این کم‌نورترین جرمی است که تاکنون برایش قطبش اندازه گرفته شده. برای افزایش سیگنال‌های دریافتی از چنین جرم کم‌نوری نیاز به یکی از بزرگ‌ترین و کارآمدترین تلسکوپ‌های جهان(VLT)، و شیوه‌های دقیق و درست بررسی داده‌ها داشتیم.» مینیانی می‌گوید: «قطبش خطی بالایی که ما به کمک تلسکوپ وی‌ال‌تی اندازه‌ گرفتیم را به آسانی نمی‌توان با مدل‌های کنونی توضیح داد مگر این که اثر قطبش خلا که الکترودینامیک کوانتومی پیش‌بینی کرده را هم در نظر بگیریم.» سیلویا زین از کالج دانشگاهی لندن در بریتانیا می‌گوید:‌ «این بررسی وی‌ال‌تی نخستین پشتیبانی دیداری برای این دست از اثرهای پیش‌بینی‌ شده در الکترودینامیک کوانتومی که در میدان‌های مغناطیسی بی‌اندازه نیرومند رخ می‌دهند را ارایه می‌کند.» شبیه‌سازی از چگونگی قطبش نوری که رو به زمین می‌آید، توسط میدان مغناطیسی بی‌اندازه نیرومند یک ستاره‌ی نوترونی در خلا پیرامون آن. این اثر به نام قطبش خلا شناخته می‌شود. مینیانی هیجان‌زده امیدوار است که به کمک تلسکوپ‌های به‌روزتر، پیشرفت‌های بیشتری در این زمینه انجام شود: «سنجش‌های قطبیدگی با نسل‌ بعدی تلسکوپ‌ها -مانند تلسکوپ بی‌اندازه بزرگ ESO- می‌تواند نقشی کلیدی در آزمودن پیش‌بینی‌های الکترودینامیک کوانتومی درباره‌ی قطبش خلا پیرامون ستارگان نوترونیِ بسیار بیشتری داشته باشد.» کین‌واه وو از دانشگاه لندن می‌گوید: «این سنجش قطبیدگی که اکنون برای نخستین بار در نور دیدنی انجام شده، راه را برای انجام چنین سنجش‌هایی در طول موج‌های پرتو ایکس نیز هموار می‌کند.



یادداشت‌ها: [۱] این جرم عضو یک گروه از ستارگان نوترونی به نام “هفت باشکوه” (Magnificent Seven) است. آنها به عنوان ستارگان نوترونی جداافتاده یا منزوی(INS) شناخته می‌شوند، که هیچ گونه همدم ستاره‌ای ندارند، برخلاف تپ‌اخترها امواج رادیویی منتشر نمی کند، و با مواد ابرنواختری که آنها را پدید آورده در میان گرفته نشده‌اند. [۲] فرآیندهای دیگری هست که می‌توانند نور ستارگان را به هنگام حرکت در فضا قطبیده کنند. دانشمندانِ این پژوهش همه‌ی امکان‌های دیگر را بررسی کردند -برای نمونه، قطبشی که در اثر پراکندگی نور از روی ذرات غبار رخ می‌دهد- ولی بعید به نظر می‌رسید که این سیگنال قطبشی دستاورد فرآیندهای دیگری باشند.

نوشته شده توسط : تحریریه‌ی بیگ بنگ
سایت علمی بیگ بنگ / منبع: ESA ، برگردان: ۱star7sky.com

 

[infrequent]

فیزیک کوانتومی راه جدیدی برای فاکتورگیری اعداد ارائه می دهد

فیزیک کوانتومی راه جدیدی برای فاکتورگیری اعداد ارائه می دهد

بیگ بنگ: از دیدگاه نظری، هر عددی را می توان به عنوان حاصل ضرب اعداد اول نوشت.
این کار در خصوص اعداد کوچکتر به آسانی صورت می پذیرد ( برای مثال، فاکتورهای اول ۱۲ عبارتند از ۲ ،۲ و ۳ )، اما فاکتوریل گیری اعداد بزرگ کار بسیار دشواری می باشد. بطوریکه بسیاری از الگوریتم های رمزنگاری امروزی برای تضمین امنیت اطلاعات خصوصی بر پیچیدگی فاکتوریل های اول اعدادی با صدها رقم تکیه می کنند.





به گزارش بیگ بنگ، با این حال، هیچکس به واقع از این مسئله اطمینان کامل ندارد که تجزیه اعداد بسیار بزرگ به فاکتورهای اولشان تا چه اندازه می تواند دشوار باشد. این سوال که به مسئله فاکتورگیری معروف است، علی رغم بکارگیری راهبردهای علوم کامپیوتری و ریاضیاتی پیشرفته؛ یکی از بزرگترین مسائل حل نشده در علوم کامپیوتری به شمار می‌رود. اما محققانی از قبیل خوزه لوئیس روزالس و ویسنت مارتین در دانشگاه فنی مادرید به تازگی طی مطالعاتی جدید رویکرد متفاوتی را برای حل این مسئله اتخاذ کرده‌اند.
بنابر یافته های این محققان، روش های محاسباتی استفاده شده برای فاکتورگیری از اعداد به کمک دستگاهی به نام “شبیه ساز کوانتومی” به سادگی انجام می گیرد. این دستگاه به جای تلاش برای محاسبه مستقیم یک راه حل، مثل یک کامپیوتر از علم ِ ریاضیات استفاده می کند. اگرچه محققان هنوز موفق به ساخت دستگاه شبیه ساز کوانتومی نشده اند، اما آنان بر این باورند که فاکتورهای اول اعداد بزرگ می توانند مطابقت خوبی با مقادیر انرژی شبیه ساز داشته باشند. اندازه گیری مقادیر انرژی نیز می تواند راه حل هایی را برای یک مسئله فاکتورگیری ارائه نماید. بدین ترتیب، فاکتورگیری از اعداد بزرگتر در آینده با سهولت انجام خواهد شد. روزالس بیان کرد: این مطالعه دریچه ای جدید را به روی فاکتورگیری اعداد می گُشاید، اما فعلا از قدرت آن اطلاعات کافی در دست نیست. پیدا کردن روشی کاملاً جدید نشأت گرفته از فیزیک کوانتومی کار خارق العاده ای می باشد. اما نباید فکر کرد که فاکتورگیری از اعداد کار ساده ای است، ولی یافتن راه های جدید فاکتورگیری بر قدرت الگوریتم های مبتنی بر این پیچیدگی فرضی نمی افزاید. در حال حاضر، محققان از پیچیدگی فنی پیرامون ساخت چنین دستگاهی یا امکان فاکتورگیری از اعداد ِ خیلی بزرگ اظهار بی اطلاعی کرده‌اند و فاقد داده های لازم می باشند. مارتین گفت: ما دریافتیم که دستگاه شبیه ساز کوانتومی برای فاکتورگیری از اعداد وجود دارد و زمینه هم برای ساخت آن مهیاست. باید صبر کرد و دید که آیا دستگاه شبیه ساز می تواند به کمک فناوری های فعلی از اعدادی با اندازه یکسان فاکتور بگیرد یا خیر. در هر صورت، راه برای تحقق این هدف هموار گردیده است. در خصوص نظریه ساخت چنین دستگاهی باید با جدیت تمام به تأمل پرداخت.


به سوی نظریه ی اعداد کوانتومی


علاوه بر پتانسیل کاربردهای عملی، نتایج بدست آمده در سطح بنیادی بسیار جالب توجه هستند. روزالس افزود: به عقیده ما، مقاله حاضر می تواند در دو بخش مثمر ثمر واقع شود: در ریاضیات و رمزنگاری کابردی. یکی از جالب ترین دیدگاه های ریاضی درباره پژوهش جدید این است که باز تعریف مسئله فاکتورگیری با معرفی یک تابع ریاضی جدید در دستور کار قرار دارد و البته امکان ترسیم آن در ویژگی های فیزیکی دستگاه شبیه ساز و مطابق با مقادیر انرژی وجود دارد. محققان این مسئله ریاضی را بر حسب علم فیزیک باز نویسی می کنند. پرداختن به نظریه اعداد با فیزیک کوانتومی یکی از دستورالعمل هاست. محققان دهه هاست که فعالیت هایی را در راستای انجام این کار ترتیب داده اند. امروزه با پیشرفت اطلاعات کوانتومی، محاسبات و ابداع الگوریتم Shor، این ارتباط بیش از پیش اهمیت یافته است.





این نوع بررسی های علمی در طولانی مدت به نظریه اعداد کوانتومی منجر خواهد شد، نظریه اعدادی که بر پایه سیستم های فیزیک کوانتومی استوار است. مارتین در ادامه گفت: برای ایجاد نظریه اعداد کوانتومی، به یک دستگاه کوانتومی نیاز است که بتواند اعداد اول را باز تولید نماید. در این مقاله، ما در صدد دستیابی به سیستمی هستیم که بتواند از اعداد اول فاکتور بگیرد. بر خلاف الگوریتم Shor که در کامپیوتر کوانتومی قابل برنامه نویسی می باشد، این روش کاملا قیاس پذیر است. در عوض، با اندازه گیری یک سیستم منظم کوانتومی می توان به پاسخ مورد نظر رسید.
وی در ادامه افزود: برای اجرای این برنامه باید ابتدا به طراحی فرمولی ریاضی از مسئله فاکتورگیری بپردازیم. ما باید یک تابع ریاضی بدست آوریم و طوری مسئله مکانیک کوانتومی را تنظیم کنیم که راه حل آن با راه حل مسأله فاکتورگیری مطابقت داشته باشد. ما در تحقیقات خود موفق به اجرای این ایده ها شدیم و راه حل ریاضی صحیح را یافتیم. بر طبق دانش فعلی ما، این دستاورد قبلاً بدست نیامده است، اگرچه موفقیت ما در اثر پژوهش های متعدد حاصل آمد. طبق روال همیشگی در فیزیک برای اعتبار سنجی نتایج، ما مجبور به آزمایش و تایید قابلیت های پیش بینی تابع ِ فوق هستیم. ما به یک الگوریتم فاکتورگیری دست یافتیم که کاملا جدید است و هیچ شباهتی با هیچ یک از الگوریتم های فاکتور گیری که تا کنون معرفی شده، ندارد. ما در ادامه راه، ویژگی های آماری راه حل را در مقایسه با قضیه اعداد اول زیر ذره بین بردیم. به گفته‌ مارتین، نتایج بدست آمده موجبات شگفتی ما را فراهم آوردند. ما در این مقاله به نحوه باز تولید تابع شمارش اول توسط طیف می پردازیم. این تابع بطور مستقیم در نتیجه نظریه مکانیک کوانتومی بدست آمده و هیچ همتایی در نظریه اعداد ندارد. لذا می توان نتیجه گرفت که Hamiltonian بدون هیچ فرضیه دیگری، طبعاً کران دار است. محققان در مقاله حاضر توضیح می دهند که نتایج شان دارای مفاهیم عمیق ریاضی می باشد و مطالعه بیشتر این احتمالات در آینده از جمله برنامه‌های اصلی آنهاست. علاوه بر این، جستجوی راه های ساخت دستگاه شبیه ساز کوانتومی در دستور کار محققان قرار دارد. روزالس در پایان اظهار داشت: در حال حاضر، تحقیقات ما حول نظریه ساخت دستگاه شبیه ساز ادامه دارد. گرچه هنوز تصمیم قطعی اتخاذ نشده، اما نتایج بسیار نوید بخش اند. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریه ی Physical Review Letters منتشر شده است.


ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: phys.org

 

[infrequent]

پروفسور “کامران وفا” برنده جایزه بنیاد پیشرفت شد

پروفسور “کامران وفا” برنده جایزه بنیاد پیشرفت شد

بیگ بنگ: کامران وفا فیزیکدان ایرانی و استاد دانشگاه هاروارد به همراه همکارش آندرو استرومینگر در هاروارد و جوزف پولچینسکی از دانشگاه کالیفرنیا سانتا باربارا برنده جایزه یک میلیون دلاری بنیاد پیشرفت foundation breakthrough شده اند.




کامران وفا برنده جایزه بنیاد پیشرفت در سال ۲۰۱۶ شد

هر سه فیزیکدان به خاطر مطالعه سیاهچاله ها و ارتباط آن با نظریه ریسمان به این جایزه دست یافته اند. تیم تحقیقاتی کشف امواج گرانشی لایگو نیز جایزه دیگر بخش فیزیک را برای کشف امواج گرانشی از آن خود کرده است.
کامران وفا و اندرو استرومینگر در کار چشمگیرشان در سال ۱۹۹۶ نشان دادند که اطلاعات یک سیاهچاله (آنتروپی بکنشتاین و هاوکینگ) را می توان از نظریه ریسمان استخراج کرد. این جایزه به خاطر نقش مهم وفا در نظریه میدان های کوانتومی، گرانش کوانتومی، نظریه ریسمان، نقش هندسه در فیزیک و اصل هولوگرافیک به وی اهدا شده است.


نوشته شده توسط : سمیر الله وردی
سایت علمی بیگ بنگ / منبع: breakthroughprize.org



جزئیات بیشتر در خصوص نظریه ریسمانهای دکتر کامران وفا را در مقالات زیر بخوانید:

نظریه ریسمان های دکتر “کامران وفا”
آیا ممکن است زمان هم مانند مکان چند بُعدی باشد؟
برای اطلاعات بیشتر در خصوص نظریه ریسمانها: کتاب ذرات بنیادی یا نظریه ریسمانها را مطالعه کنید.

 

[infrequent]

محاسبه طیف نوری پادماده برای اولین‌بار در جهان

محاسبه طیف نوری پادماده برای اولین‌بار در جهان

بیگ بنگ: فیزیکدانان سرن با بیان اینکه پادهیدروژن دقیقا تصویری وارونه از هیدروژن عادی است، اعلام کردند برای اولین‌بار در جهان موفق به رصد نور متصاعد‌ شده از اتم پادماده شده‌اند.




براساس گزارش بیگ بنگ به نقل از همشهری، نتیجه این موفقیت می‌تواند قوانین فیزیکی که سالها قبل پیش‌بینی شده‌ بودند را تایید کند و راهی جدید را برای آزمودن نظریه نسبیت خاص اینشتین فراهم آورد و به این پرسش پاسخ دهد که چرا مقدار ماده در جهان بسیار بیشتر از پادماده‌ است؟ در قوانین فیزیکی پیش‌بینی شده‌ است که هر ذره ماده‌ای یک ذره پادماده نیز دارد و هرجا الکترونی با بار منفی دیده شود،‌ پوزیترونی با بار مثبت نیز وجود خواهد‌ داشت. این به آن معنی است که برای هر اتم عادی هیدروژن،‌ یک اتم پادهیدروژن وجود دارد،و همانطور که اتم هیدروژن از پیوند‌های الکتریکی به یک پروتون ساخته شده‌ است،‌ یک اتم پاد هیدروژن از پیوند‌های پادالکتریکی به یک پادپروتون ساخته شده‌ است.
درصورتی که پادذره به ذره برسد، یکدیگر را تخریب کرده و انرژی به شکل نور آزاد خواهد شد و همین موضوع دو مشکل ایجاد می‌کند: از آنجایی که مقدار ماده نسبت به پاد ماده در جهان بیشتر است،‌ یافتن پادماده در طبیعت برای فیزیکدانان غیرممکن شده‌ است، زیرا حتی پیش از نگاه کردن به پادماده، ذره نابود خواهد شد. مشکل دوم یافتن دلیل بیشتر بودن مقدار ماده نسبت به پادماده در طبیعت است. فیزیکدانان سرن در آشکارساز آلفا بیش از ۲۰ سال است که به دنبال شیوه‌ای برای تولید مقادیر زیادی پادهیدروژن هستند تا بتوانند روی آنها مطالعه کنند و در نهایت تکنیکی یافته‌اند که با کمک آن می‌توانند در هر ۱۵ دقیقه ۲۵۰۰۰ اتم پادهیدروژن تولید کنند و ۱۴ اتم را در محفظه‌ای به دام بیاندازند. این ذرات محصور شده مورد اصابت پرتو لیزر قرار می‌گیرند تا پوزیترون آنها از سطح انرژی پایین به سطحی بالاتر برسد و پس از بازگشت پوزیترون به سطح کم انرژی، نور متصاعد شده از آن محاسبه می‌شود. محققان با این آزمایش دریافتند میزان نور ساطع شده توسط پاد هیدروژن دقیقا برابر نور منتشر شده توسط اتم هیدروژن عادی در آزمایشی مشابه است. این نتیجه با آنچه در نظریه استاندارد فیزیک ذره‌ای عنوان شده همخوانی دارد،‌ نظریه‌ای که پیش‌بینی کرده‌است هیدروژن و پادهیدروژن از ویژگی‌های نوری مشابهی برخوردارند. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Nature منتشر شده است.


نوشته شده توسط : تحریریه‌ی بیگ بنگ
سایت علمی بیگ بنگ / منبع: sciencealert.com

 

[Mohsen 89]

بیگ بنگ: دانشمندان با ابداع روشی برای تصویربرداری لحظه ای از روند هدایت الکتریسته در آب، بالاخره بعد از قرن ها به چگونگی رسانایی آب پی بردند.


به

گزارش بیگ بنگ به نقل از ایرنا، می دانیم که آب به خوبی هادی جریان الکتریسته است و این حقیقتی است که بیشتر ما از دبستان می دانستیم. اما با این وجود هیچ کس قادر به مشخص کردن چگونگی بروز این این رویداد در سطح اتمی نبود. اکنون محققان دانشگاه ییل در آمریکا موفق شدند که از لحظه به لحظه عبور پروتون های اضافی از یک مولکول آب به مولکول دیگر در جریان روند هدایت الکتریسته در آب، تصویربرداری کنند.




این یافته شناخت محققان را از چگونگی هدایت یک شارژ الکتریکی مثبت توسط آب افزایش می دهد؛ این کشف یک مکانیسم اساسی در زیست شناسی و شیمی محسوب می شود. این محققان به ریاست مارک جانسون از دانشگاه ییل در آمریکا با استفاده از طیف سنجی – فرایندی که به محققان اجازه می دهد نور را به مولکول ها بتابانند و اتفاقات داخل آن را مشاهده کنند- موفق به مشاهده عبور مولکول های آب در امتداد پروتون ها – ذرات ریز اتمی با بار مثبت – شدند.





محققان برای این کار، روشی برای انجماد سریع این فرایند شیمیایی ابداع کردند. این روش امکان تصویر برداری در لحظه را میسر ساخت و به محققان اجازه داد تا این فرایند را دقیق تر بررسی کنند. محققان برای این کار از پنج مولکول ‘آب سنگین’ – ساخته شده از ایزوتوپ دوتریوم هیدروژن- استفاده کردند و سپس این مولکول ها را تا حدد صفر مطلق (منفی ۲۷۳٫۱۵ درجه سلسیوس یا منفی ۴۵۹٫۶۷ درجه فارنهایت) سرد کردند. با انجام این کار، تصاویر پروتون های در حال حرکت بسیار واضح تر شد. این درک جدید، شناخت مهمی در مورد رسانایی آب ارائه می دهد – آب پدیده ای است که انسان ها را زنده نگاه داشته است و برای بسیاری از واکنش های شیمیایی بر روی زمین حیاتی است. محققان دانشگاه ییل در آمریکا یافته های خود را در شماره اول دسامبر مجله Science منتشر کردند.



نوشته شده توسط : تحریریه‌ی بیگ بنگ سایت علمی بیگ بنگ / منبع: sciencealert.com

این خیلی شبیه به فرآیند عبور فوتون از آب هست
اونجا هم دلیل اینکه سرعت نور تو آب کمتر از سرعت نور در خلاء به نظر میاد همین هست
در اون مقطع وقتی فوتون ها وارد هر محیطی (برای مثال آب ) میشن با اتم های آب برخورد کرده و اون رو برانگیخته میکنن ( الکترون لایه آخرش رو میفرستن یه لایه بالاتر و ناپایدار میکننش) بعد با برگشت به حالت پایه فوتون وارد شده رو با زاویه ای دیگه رها میکنه و این هم باعث به اصطلاح شکست نور میشه و هم کاهش سرعت متوسط عبور از محیط این برخورد و برانگیختگی به کررات اتفاق میوفته و مدت زمان کوتاه برانگیختگی و بازگشت به حالت پایه برای بیشمار اتم های آب باعث میشه سرعت نور در آب کمتر از خلاء به نظر بیاد
توجه کنید که در حقیقت سرعت نور در تمام محیط ها ثابت هست.

 

[infrequent]

کشف یکی از نادرترین بلورهای زمین در شهاب‌سنگ عجیب

کشف یکی از نادرترین بلورهای زمین در شهاب‌سنگ عجیب

بیگ بنگ: فیزیکدانان موفق به کشف نوعی شبه‌بلور در تکه‌ شهاب‌سنگی در روسیه شدند و این سومین باری است که چنین ماده‌ای در طبیعت کشف شده‌ است.




براساس گزارش دیسکاوری،‌ این شبه بلور که از فضا به زمین آمده‌است تنها به دلیل کمیاب‌بودنشان شگفت‌انگیز نیستند، ساختار اتمی آنها به اندازه‌ای عجیب و غریب است که برای چندین دهه وجود آنها غیرممکن تصور می‌شد و اولین دانشمندی که آن را کشف کرد، شغلش را در ازای این کشف از دست داد. این گونه جدید شبه بلور توسط گروهی از دانشمندان دانشگاه فلورانس ایتالیا کشف شده‌ است.
این دانشمندان در حال بررسی ذرات کوچک شهاب‌ سنگی بودند که ۵ سال پیش در منطقه خاتیرکای روسیه به زمین برخورد کرده‌ بود و تکه‌ای از این شبه‌بلور به بزرگی چند میکرومتر درون آنها کشف کردند. این سومین باری است که چنین شبه‌ بلوری درون ذرات این شهاب‌ سنگ کشف می‌شود و نشان می‌دهد نمونه‌های بیشتری از این ماده با ترکیباتی عجیب‌تر در فضا وجود دارند. شبه بلورها از ساختار اتمی منحصر‌ به‌ فردی برخوردارند که ویژگی‌های متقارن بلورها و آشفتگی یک جسم جامد نامتقارن را همزمان در خود دارند.




بلورهای عادی مانند دانه‌های برف،‌الماس، و دانه‌های نمک از ذراتی تشکیل شده‌اند که با تقارنی تقریبا کامل در کنار یکدیگر چیده شده‌اند. این نوع جدید از بلورها اولین‌بار در سال ۱۹۸۲ توسط دانیل شچمان کشف شد و در سال ۲۰۱۱ به خاطر ای کشف نوبل شیمی را دریافت کرد،‌ با این همه تا پیش از این برای ده‌ها سال توسط همکارانش به دلیل کشف عجیب و غریبش مورد تمسخر قرار می‌گرفت. جزئیات بیشتر این پژوهش در Scientific Reports منتشر شده است.


نوشته شده توسط : تحریریه‌ی بیگ بنگ
سایت علمی بیگ بنگ / منبع: sciencealert.com

 

[infrequent]

دانشمندان حالت جدیدی از آب مایع را کشف کردند

دانشمندان حالت جدیدی از آب مایع را کشف کردند

بیگ بنگ: دانشمندان می‌گویند حالت گذار عجیبی در آب مایع پیدا کرده‌اند.
محققان در آزمایش خود دریافتند که وقتی آب بین دمای ۴۰ تا ۶۰ سانتی‌گراد گرم شود، به دمای همگذری می‌رسد و بین دو حالت مایع متفاوت تغییر می‌کند.





به گزارش بیگ بنگ، هر یک از خواص مختلف آن، دمای همگذری متفاوتی داشت. رسانایی گرمایی برابر با ۶۴ سانتی گراد ضریب شکست (چگونگی عبور نور از آن) برابر با ۵۰ سانتی گراد کشش سطحی برابر با ۵۷ سانتی گراد و رسانایی الکتریکی برابر با ۵۳ سانتی گراد، بود. این محققان در مقاله خود نوشتند: «وجود این دو حالت در آب مایع، نقش مهمی در سیستم‌های نانومتری و بیولوژیکی ایفا می‌کند». البته، آب بین دمای ۰ و ۱۰۰ سانتی‌گراد داری سه حالت ماده است: جامد، مایع و گاز. هرچه دما بالاتر باشد، مولکول‌ها پرانرژی‌تر هستند و بنابراین بی‌نظمی آنها بیشتر است.
همچنین محققان چندین خواص فیزیکی ثبت‌ نشده‌ی آب را در دماهای بین ۰ و ۱۰۰ سانتی‌گراد تحت شرایط اتمسفری نرمال (یعنی آب مایع بود) اندازه‌گیری کردند. شگفت‌آور است که در خواصی مانند کشش سظحی آب و ضریب شکست آن (معیاری از چگونگی عبور نور از آن) در دمای تقریبا ۵۰ درجه سانتی‌گراد، بی‌نظمی مشاهده کردند. اینکه این موضوع دقیقا چه پیامدهایی خواهد داشت، مشخص نیست. اما بیشتر نشان می‌دهد که جنبه‌های بسیاری از آب وجود دارد که ما نمی‌دانیم. جزئیات بیشتر این یافته‌ها در مجله‌ی بین‌المللی نانوتکنولوژی، و به رهبری لورا مائسترو از دانشگاه آکسفورد، بریتانیا، منتشر شده است.


ترجمه: زهرا جهانبانی/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: iflscience.com

 

[infrequent]

جدیدترین آزمایش صحت تقارن لورنتس را نشان می دهد!

جدیدترین آزمایش صحت تقارن لورنتس را نشان می دهد!

بیگ بنگ: “تقارن لورنتس” یکی از مهمترین تقارن های نسبیت است و حالا باز هم دقیقترین آزمایش انجام شده درباره صحت این تقارن تاکنون، هیچگونه انحرافی را گزارش نمی کند.





به گزارش بیگ بنگ، “تقارن لورنتس” بیان می کند که: نتیجه یک آزمایش به سرعت و جهت حرکت آزمایشگاه وابسته نیست. این دو پارامتر یعنی سرعت و جهت حرکت، دو پارامتر کلیدی در مسائل مربوط به پرتاب ماهواره ها یا مطالعه اجرام آسمانی هستند. همچنین وقتی بخواهیم دربارۀ اتحاد دو جنبه مهم فیزیک یعنی مکانیک کوانتوم و نسبیت عام حرف بزنیم باز هم پای “تقارن لورنتس” وسط می آید. به این صورت که برای اتحاد این دو جنبه باید در تقارن لورنتس انحرافی دیده شود. و لااقل تا اینجا اکثر نظریاتی که برای اتحاد این دو جنبه ارئه شده اند، چنین انحرافی را پیش بینی می کنند.
اما آزمایش چه بود؟ فضانوردان در طی ماموریت آپولو ۱۱ چندین بازتاب کننده لیزری یا رفلکتور روی سطح ماه نصب کردند. دانشمندان با استفاده از این بازتاب کننده ها می توانند فاصله زمین تا ماه رو با خطای کمتر از یک سانتیمتر اندازه گیری کنند. به این صورت که با فرستادن پرتوی لیزری به ماه و برخورد و بازتاب آن از سطح بازتاب کننده، می توان زمان رفت و برگشت که تقریبا ۲٫۵ ثانیه است را اندازه گرفت و با این زمان فاصله زمین تا ماه به سادگی تعیین می شود. این آزمایش که به “فاصله سنجی لیزری ماه” که LLR معروف است از سال ۱۹۶۹ که این بازتاب کننده روی سطح ماه قرار گرفته، به مدت ۴۴ سال در چند پایگاه روی زمین برای بدست آوردن فاصله زمین و ماه اجرا شده است.



این رفلکتور بر روی ماه توسط فضانوردان در ماموریت آپولو ۱۱ در سال ۱۹۶۹ نصب شده و با استفاده از آن می توان فاصله دقیق زمین تا ماه را محاسبه کرد.



در این آزمایش ِ تازه، داده های ۲۰۰۰۰ لیزر رفت و برگشتی در ۵ پایگاه زمینی، مورد تجزیه و تحلیل قرار داده شده است. این داده ها وابسته به پارامترهای مختلفی هستند: مانند موقعیت ماه در آسمان، وضعیت آب و هوا و اثرات نسبیتی که مهمترین پارامتر برای آزمایش “تقارن لورنتس” است. دانشمندان برای تحلیل این داده می بایستی اول جدول نجومی مخصوصی را برای ماه توسعه می دادند که شامل داده هایی از موقعیت تقریبی، سرعت و جهت گیری ماه نسبت به زمین باشد. چارچوبی که دانشمندان برای این داده ها در نظر گرفتند از نظریه ای به اسم “مدل استاندارد توسعه یافته(SME) نتیجه می شود. این مدل در واقع نظریه ای است که مدل استاندارد ذرات بنیادی را با نسبیت ترکیب می کند و چارچوبی را برای تخطی از تقارن لورنتس به دست می دهد.
دانشمندان با استفاده از داده های آزمایشهای فاصله سنجی، به این نتیجه رسیدند که با اینکه نتایج آزمایش ها به ترکیب خاصی از ضرایب معادلات SME وابسته اند اما هیچگونه وابستگی ای به سرعت یا جهت حرکت چارچوب مرجع وجود ندارند. با این حساب و با توجه به تعداد داده هایی که در این تحقیق استفاده شده، این دقیقترین تحقیق در مورد صحت “تقارن لورنتس” است. اهمیت این تحقیق همچنین از این لحاظ قابل توجه است که در آن ضرایب معادلات SME با دقت بیشتری نسبت به آزمایشات قبلی بدست آمده است. البته محققان در صددند تا با استفاده از دیگر داده های نجومی “تقارن لورنتس” را به بوته آزمایش بگذارند. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Physical Review Letters منتشر شده است.

نوشته شده توسط : تحریریه‌ی بیگ بنگ
ترجمه: ابراهیم دبیری/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: phys.org

 

[infrequent]

دانشمند ایرانی برنده جایزه اول کیهان شناسی بوکالتر

دانشمند ایرانی برنده جایزه اول کیهان شناسی بوکالتر

بیگ بنگ: نیما خسروی فیزیکدان ایرانی از دانشکده فیزیک دانشگاه شهید بهشتی و محقق پاره وقت پژوهشکده فیزیک پژوهشگاه دانش های بنیادی، برنده جایزه اول بوکالتر The Buchalter Cosmology Prize سال ۲۰۱۶ میلادی شد.




به گزارش بیگ بنگ به نقل از انجمن فیزیک ایران، نیما خسروی گرانش کار و کیهان شناس دانشگاه بهشتی در مقاله ای با عنوان نظریه میانگین انسامبلی گرانش Ensemble Average Theory of Gravity با شماره آرشیو arXiv:1606.01887 موفق به کسب این جایزه معتبر شد. جایزه بوکالتر که قرار است هر سال به ایده های جدید و پیشرو در زمینه کیهان شناسی و گرانش نظری و رصدی داده شود. ایده هایی که موفق به بازگشایی دریچه ی جدیدی برای فهم ما از انبساط تند شونده کیهان شود.
ایده درخشان نیما مفهوم عمیق نظریه های سازگار فیزیکی و انتخاب طبیعت است. نظریه نسبیت عام اینشتینی که بیش از صد سال از فرمول بندی آن می گذرد، از تمام آزمون های رصدی سربلند بیرون آمده است. در حالی که نظریه های دیگر گرانشی را می توان بر روی کاغذ نوشت که از جنبه نظری سازگارند. سوال بزرگ این است که چرا طبیعت از میان این نظریه ها، گرانش اینشتینی را انتخاب کرده است؟

نیما خسروی برنده جایزه بوکالتر برای نظریه انسامبلی گرانش


اما داستان گرانش جنبه دیگری نیز دارد. زمانی که به کیهان در بزرگ مقیاس نگاه می کنیم مسئله انبساط تند شونده کیهان روبروی ما قرار می گیرد. مسئله ای که با گرانش اینشتینی انتظار آن را نداشتیم. کیهانی که مملو از ماده معمولی باشد و نسبیت عام اینشتینی نظریه صحیح کلاسیک قرار است کیهانی با انبساط کند شونده را تولید کند، در حالی که رصدهای کیهانی داستان دیگری را تعریف می کنند. جایزه بوکالتر برای ارتباط دادن سوال انتخاب بین نظریه های سازگار گرانشی و مسئله انبساط تندشونده به نیما اهدا شده است. در نظریه میانگین انسامبلی گرانش، ترکیبی از مدل های سازگار، نقش نظریه صحیح گرانش را ایفا می کنند. این مدل ترکیبی در مقیاس های منظومه شمسی به گرانش اینشتینی می رسد و در مقیاس های کیهانی عامل انبساط تند شونده کیهان را بازی می کند. در گفتگویی با نیما خسروی، وی می گوید:« این پیشنهاد آغاز یک مسیر است، مسیری برای کندو کاو بین نظریه های سازگار گرانشی و مشاهدات کیهان شناسی و تفکر درباره این سوال که چگونه طبیعت قوانین فیزیکی را انتخاب می کند.»


نوشته شده توسط : سمیر الله وردی
سایت علمی بیگ بنگ / جزئیات بیشتر مقاله: arxiv.org

 

[infrequent]

مشاهدۀ اثرات کوانتومی با چشمان غیر مسلح

مشاهدۀ اثرات کوانتومی با چشمان غیر مسلح

یگ بنگ: دانشمندان بالاخره موفق شدند با استفاده از آزمایشی جدید، فیزیک کوانتومی را به دنیای واقعی بیاورند.
آنها در آزمایشی یک درام با اندازه‌ای که برای چشم قابل دیدن بود را تا دمای نزدیک صفر مطلق سرد کردند و آنچه اتفاق افتاد شگفتی بود که مختص دنیای اتم‌ها است.



به گزارش بیگ بنگ، ایده‌ی فیزیک کوانتوم این است که هرچیزی در آن واحد می‌تواند در دو مکان ِ مختلف باشد. نگاه کردن به یکی از این جفت‌ها می‌تواند بلافاصله جفت دیگر را تغییر دهد. به این معنی که گربه‌ تئوری ما همزمان هم می‌تواند زنده باشد و هم مرده و… در اینجا اطمینان، با شانس جایگزین شده است. در واقع رفتارهای شگفت انگیز و عجیب این‌ چنینی تاکنون فقط خاص ِ اتم‌ها بوده است اما از الان نه.
دانشمندان موسسه ملی استاندارد و فناوری(NIST) در کلرادو گزارشی در مجله‌‌‌ی نیچر منتشر کرده‌اند که از اولین نشانه‌ها از اثرات کوانتومی قابل رویت برای چشم‌های غیرمسلح را گزارش می‌کند. این آزمایش یک پیشرفت بزرگ به حساب می‌آید که می‌تواند نتایج خوب ِ بسیاری داشته باشد. اولین نتیجه‌ی آن ساخت کامپیوترهای کوانتومی است که میلیون‌ها برابر سریع‌تر از کامپیوترهای امروزی می‌باشند. جان تافل، یکی از محققان این آزمایش در مصاحبه‌ای با ایندپندنت گفت: « ما در بازه‌ی زمانی بسیار هیجان انگیزی هستیم. این تکنولوژی‌ها توان دسترسی به چیزهایی را به ما می‌دهند که تاکنون فقط می‌توانستیم در مورد آنها صحبت کنیم.» شیوه‌ای که دانشمندان به این نتیجه رسیدند به نوبه‌ی خود عجیب است. آنها یک درام آلومینیومی به قطر یک مو ساختند سپس آن را تا دمای نزدیک منفی ۲۳۷٫۱۵ درجه سانتی گراد، سرد کردند. آنها این کار را با پرتوهای مایکروویو انجام دادند. تاباندن یک پرتو بر روی چیزی به معنای گرم کردن آن است اما در این مورد پرتو، انرژی را از ارتعاشات درام می‌دزدید. آنها قادر بودند تا پرتو را فشرده کنند بنابراین همه‌ی فوتون‌ها از هم اطلاع داشتند.



بر اساس گزارشی از نشنال جئوگرافیک، دانشمندان با این کار موفق شدند درام را تا نقطه‌ای سرد کنند که قبلا غیر ممکن به نظر می‌رسید. از آنجایی که این دما بسیار سرد است توصیف کردن آن با سلسیوس سخت است. با این وجود روش خنک‌کننده‌ی ماکروویو استاندارد به محققان اجازه داد که درام را تا چند صد میکروکلوین یا نزدیک صفر مطلق و یا ۰٫۴ کوانتا سرد کنند.
در این دما قادر بودند نشانه‌هایی از اثرات کوانتومی را مشاهده کنند. این آزمایش تحقیقاتی همچون آنچه دانشمندان اتریشی در سال ۲۰۰۴ در مورد انتقال فوتون در عرض رودخانه‌ی دانوب گزارش دادند، را تایید می‌کند. تافل و همکارانش به رویاهایی فکر می‌کنند که می‌توانند به واقعیت تبدیل شوند و چیزهایی بزرگ و قابل دیدن را منتقل کنند. این تحقیق می‌تواند نقطه‌ی آغازی باشد برای جایگزین کردن قوانین فیزیک کوانتوم با قوانین فیزیک روزمره و استفاده از قوانین حوزه‌های بسیار کوچک به قوانینی که حرکات ستارگان و سیارات را کنترل می‌کنند. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ nature منتشر شده است.


ترجمه: معصومه رحیمی/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: natureworldnews.com

 

[infrequent]

فیزیکدانان کریستال زمان ساختند!

فیزیکدانان کریستال زمان ساختند!

یگ بنگ: مدت‌ها است که محققان حدس می‌زنند که کریستال زمان وجود دارد؛ فرم عجیبی که دارای ساختار اتمی تکرار شونده در فضا و زمان است. این ویژگی اجزای اتمی کریستال زمان در حرکتی ابدی بدون نیاز به انرژی قرار می‌دهد. حالا به صورت رسمی وجود آن تایید شده است.





محققان به تازگی گزارش از جزئیات نحوه ساخت واندازه‌گیری این کریستال عجیب ارائه کرده‌اند. تیمی از محققان دانشگاه برکلی در کالیفرنیا نقشه دقیق و یا جزییاتی از این کشف را ارائه کرده‌اند. این نقشه‌ها تاییدی است بر وجود یک فرم کاملا جدید از ماده. هر چند این کشف ممکن است کاملا انتزاعی به نظر برسد، اما آغازگرعصر کاملا جدیدی در فیزیک است. برای چندین دهه محققان در حال تحقیق روی موادی دارای موازنه بودند ( مثلا در مورد آب هموازه بین دو فاز مایع و بخار یک موازنه برقرار است ). اما پیش‌بینی شده بود که فرم‌های عجیبی از ماده وجود دارند که ما حتی برای یافتنشان جستجو نکرده‌ایم و حالا ما می‌دانیم این مواد مثل کریستال زمان غیر متوازن واقعیت دارند. حالا اما این واقعیت که ما نخستین ماده غیرمتوازن را داریم ممکن است منجر به پیشرفت مهمی در فهم ما از جهان اطرافمان و همین‌طور منجر به ساخت تکنولوژی‌هایی نظیر کامپیوتر کوانتومی شود.
« نورمان یائو» محقق ارشد از دانشگاه برکلی در کالیفرنیا می‌گوید:« این فاز جدیدی از ماده است. اما این ماده خیلی خوب است چون یکی از نخستین مثال‌ها از مواد غیر متوازن محسوب می‌شود». یائو ادامه می‌دهد:« برای نیم قرن اخیر ما به دنبال مواد متوازن مثل فلزات و عایق‌ها بودیم. اما حالا شروع به جستجوی عرصه جدیدی از مواد غیر متوازن کرده‌ایم».



بگذارید برای چند ثانیه به عقب برگردیم چون مفهوم کریستال زمان چندسالی هست که پدید آمده است. این مفهوم نخستین بار توسط فیزیک‌دان نظری « فرانک ویلژک» و برنده جایزه نوبل ۲۰۱۲ پیش‌بینی شد. او گفت که کریستال زمانی باید در پایین‌ترین انرژی ممکن که به انرژی پایه مشهور است باید دارای حرکت باشد. معمولا وقتی مواد در انرژی پایه هستند که به آن انرژی نقطه صفر گفته می‌شود، به لحاظ تئوری حرکت کردن نباید مقدور باشد، چون حرکت نیازمند انرژی است. اما ویلژک پیش‌بینی کرد که این حالت ممکن است واقعا در مورد کریستال زمانی صدق نکند.
کریستال‌های معمولی دارای ساختار اتمی هستند که در فضا تکرار می‌شود، درست مثل شبکه کربنی الماس. اما درست شبیه یاقوت و الماس، آن‌ها بی‌حرکت هستند چون در انرژی صفرمتوازن هستند. اما کریستال زمانی دارای ساختاری است که در زمان تکرار می‌شودو نوسان را در انرژی صفر حفظ می‌کند. برای تصور ژله را در نظر بگیرید که وقتی به آن ضربه می‌زنید به طور مداوم تکان می‌خورد. همین اتفاق در کریستال زمانی رخ می‌دهد، اما تفاوت اصلی این است که در کریستال زمانی برخلاف ژله حرکت بدون نیاز به انرژی اولیه رخ می‌دهد. کریستال زمانی شبیه یک ژله در حالت طبیعی است که به طور دائم در نوسان است و این ویژگی آن‌ را تبدیل به یک فرم جدید ماده یا مواد غیر متوازن می‌کند که قادر به حفظ وضعیتشان نیستند. اما نشان دادن این‌که کریستال‌های زمانی واقعا وجود دارند یک چیز است و درست کردنشان یک چیز دیگر که این مطالعه به این مسئله پاسخ داده است.





یائو و تیمش یک نقشه دقیق با جزئیات ارائه کرده‌اند، که شرح می‌دهد چطور می‌توان یک کریستال زمانی ساخت و ویژگی‌هایش را اندازه گرفت. همین‌طور این نقشه نشان می‌دهد که چه حالت‌هایی از ماده باید در اطراف کریستال زمانی وجود داشته باشد. این به این معنی است که آن‌ها معادل‌های جامد، مایع و گاز این فرم جدید از ماده را تعیین کرده‌اند. نتایج این مطالعه که در Physical Review Letters منتشر شده است را، یائو پلی بین فیزیک نظری و تجربی خوانده است. اما این فقط یک نقشه نیست و مطابق نقشه یائو حالا دو تیم مستق از دانشگاه هاروارد و مریلند دستورات این نقشه را برای ساخت کریستال زمانی اجرا کرده‌اند. نتایج کار هردوی این گروه‌ها در انتهای سال جاری مشخص می‌شود. ساخت این حالت از ماده منجر به تغییر نگرش ما نسبت به جهان اطرافمان می‌شوند، از جمله این‌که فرمی از ماده را می توان در انرژی صفر پدید آورد و این اتفاق نیاز به محرک اولیه ندارد.

نوشته شده توسط : تحریریه‌ی بیگ بنگ
سایت علمی بیگ بنگ
منابع بیشتر: sciencealert.com technologyreview.com , futurism.com , berkeley.edu
علی رنجبران/سیناپرس

 

[Mohsen 89]

یگ بنگ: مدت‌ها است که محققان حدس می‌زنند که کریستال زمان وجود دارد؛ فرم عجیبی که دارای ساختار اتمی تکرار شونده در فضا و زمان است. این ویژگی اجزای اتمی کریستال زمان در حرکتی ابدی بدون نیاز به انرژی قرار می‌دهد. حالا به صورت رسمی وجود آن تایید شده است.





محققان به تازگی گزارش از جزئیات نحوه ساخت واندازه‌گیری این کریستال عجیب ارائه کرده‌اند. تیمی از محققان دانشگاه برکلی در کالیفرنیا نقشه دقیق و یا جزییاتی از این کشف را ارائه کرده‌اند. این نقشه‌ها تاییدی است بر وجود یک فرم کاملا جدید از ماده. هر چند این کشف ممکن است کاملا انتزاعی به نظر برسد، اما آغازگرعصر کاملا جدیدی در فیزیک است. برای چندین دهه محققان در حال تحقیق روی موادی دارای موازنه بودند ( مثلا در مورد آب هموازه بین دو فاز مایع و بخار یک موازنه برقرار است ). اما پیش‌بینی شده بود که فرم‌های عجیبی از ماده وجود دارند که ما حتی برای یافتنشان جستجو نکرده‌ایم و حالا ما می‌دانیم این مواد مثل کریستال زمان غیر متوازن واقعیت دارند. حالا اما این واقعیت که ما نخستین ماده غیرمتوازن را داریم ممکن است منجر به پیشرفت مهمی در فهم ما از جهان اطرافمان و همین‌طور منجر به ساخت تکنولوژی‌هایی نظیر کامپیوتر کوانتومی شود.
« نورمان یائو» محقق ارشد از دانشگاه برکلی در کالیفرنیا می‌گوید:« این فاز جدیدی از ماده است. اما این ماده خیلی خوب است چون یکی از نخستین مثال‌ها از مواد غیر متوازن محسوب می‌شود». یائو ادامه می‌دهد:« برای نیم قرن اخیر ما به دنبال مواد متوازن مثل فلزات و عایق‌ها بودیم. اما حالا شروع به جستجوی عرصه جدیدی از مواد غیر متوازن کرده‌ایم».



بگذارید برای چند ثانیه به عقب برگردیم چون مفهوم کریستال زمان چندسالی هست که پدید آمده است. این مفهوم نخستین بار توسط فیزیک‌دان نظری « فرانک ویلژک» و برنده جایزه نوبل ۲۰۱۲ پیش‌بینی شد. او گفت که کریستال زمانی باید در پایین‌ترین انرژی ممکن که به انرژی پایه مشهور است باید دارای حرکت باشد. معمولا وقتی مواد در انرژی پایه هستند که به آن انرژی نقطه صفر گفته می‌شود، به لحاظ تئوری حرکت کردن نباید مقدور باشد، چون حرکت نیازمند انرژی است. اما ویلژک پیش‌بینی کرد که این حالت ممکن است واقعا در مورد کریستال زمانی صدق نکند.
کریستال‌های معمولی دارای ساختار اتمی هستند که در فضا تکرار می‌شود، درست مثل شبکه کربنی الماس. اما درست شبیه یاقوت و الماس، آن‌ها بی‌حرکت هستند چون در انرژی صفرمتوازن هستند. اما کریستال زمانی دارای ساختاری است که در زمان تکرار می‌شودو نوسان را در انرژی صفر حفظ می‌کند. برای تصور ژله را در نظر بگیرید که وقتی به آن ضربه می‌زنید به طور مداوم تکان می‌خورد. همین اتفاق در کریستال زمانی رخ می‌دهد، اما تفاوت اصلی این است که در کریستال زمانی برخلاف ژله حرکت بدون نیاز به انرژی اولیه رخ می‌دهد. کریستال زمانی شبیه یک ژله در حالت طبیعی است که به طور دائم در نوسان است و این ویژگی آن‌ را تبدیل به یک فرم جدید ماده یا مواد غیر متوازن می‌کند که قادر به حفظ وضعیتشان نیستند. اما نشان دادن این‌که کریستال‌های زمانی واقعا وجود دارند یک چیز است و درست کردنشان یک چیز دیگر که این مطالعه به این مسئله پاسخ داده است.





یائو و تیمش یک نقشه دقیق با جزئیات ارائه کرده‌اند، که شرح می‌دهد چطور می‌توان یک کریستال زمانی ساخت و ویژگی‌هایش را اندازه گرفت. همین‌طور این نقشه نشان می‌دهد که چه حالت‌هایی از ماده باید در اطراف کریستال زمانی وجود داشته باشد. این به این معنی است که آن‌ها معادل‌های جامد، مایع و گاز این فرم جدید از ماده را تعیین کرده‌اند. نتایج این مطالعه که در Physical Review Letters منتشر شده است را، یائو پلی بین فیزیک نظری و تجربی خوانده است. اما این فقط یک نقشه نیست و مطابق نقشه یائو حالا دو تیم مستق از دانشگاه هاروارد و مریلند دستورات این نقشه را برای ساخت کریستال زمانی اجرا کرده‌اند. نتایج کار هردوی این گروه‌ها در انتهای سال جاری مشخص می‌شود. ساخت این حالت از ماده منجر به تغییر نگرش ما نسبت به جهان اطرافمان می‌شوند، از جمله این‌که فرمی از ماده را می توان در انرژی صفر پدید آورد و این اتفاق نیاز به محرک اولیه ندارد.

نوشته شده توسط : تحریریه‌ی بیگ بنگ
سایت علمی بیگ بنگ
منابع بیشتر: sciencealert.com technologyreview.com , futurism.com , berkeley.edu
علی رنجبران/سیناپرس

جالبه!!
الگوهای کریستالشون خیلی شبیه به الگوهای فراکتال هاست
نتم ضعیفه نتونستم عکس بذارم
به مدل مندلبرت مراجعه کنید دقیقا متوجه شباهت فراکتال ها و کریستال زمان میشید
اینم مدل مندلبرت که گفته بودم

 

[infrequent]

بازسازی شرایط سوخت ستاره ای با استفاده از لیزر فشرده

بازسازی شرایط سوخت ستاره ای با استفاده از لیزر فشرده

بیگ بنگ: تا کنون بازسازی شرایط درون ستاره نیازمند لیزرهای حجیم بود. لیزر هایی به اندازه یک استادیوم فوتبال. تجربیات دانشگاه کولرادو اظهار دارد که لیزر های فشرده میتوانند با مهارت زیاد شرایط بسیار مشابهی را فراهم کنند.




به گزارش بیگ بنگ، در سطح دریا انسان یک فشار مشخص را تجربه می کند. این در حالی است که چگالی انرژی در هسته ستاره در میلیاردها اتمسفر باید اندازه گیری شود. بازسازی این شرایط شدید کار بسیار دشواری است، اما اخیرا دانشمندان به این نتیجه رسیده اند که میتوانند شرایط فشار شدید ستاره ای را با زدن نانوسیم های منظم به لیزرهای تکانه ای فوق کوتاه، بازسازی کنند.
محققان اشعه های ایکس ساتع شده از امواج نور منظم که مشخص می کند چگونه انرژی شدید به داخل بافت های نانو سیم ها نفوذ کرده است را اندازه گیری کردند. آنها وقتی که پیش بینی کردند که پرتو افکنی شدید ساخته شده از لیزرهای فوق سریع اما فشرده، برای تولید فشاری شدیدتر از مرکز خورشید کافی است، نتایج را به صورت مدل های عددی تبدیل کردند. این پیشرفت بزرگ می تواند چگالی و انرژی فیزیکی قابل دسترسی برای محققان بدون جبران خسارات دسترسی به لیزرهای بزرگ را فراهم کند. همچنین این کار یک ترقی برای دانشمندانی است که روی راه هایی برای تولید ِ ترکیب های هسته ای ِ که از لیزر استفاده می کنند، میباشد. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Science Advances منتشر شده است.


نوشته شده توسط : تحریریه‌ی بیگ بنگ
ترجمه: علی سالمی/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: upi.com

 

[infrequent]

شکار صحنه انفجار صوتی نور با دوربین پر سرعت

شکار صحنه انفجار صوتی نور با دوربین پر سرعت

بیگ بنگ: گروهی بین المللی از دانشمندان برای نخستین بار موفق به تصویربرداری از یک پالس نوری شده‌اند که در حال ایجاد یک مخروط ماخ فوتونى بود. این پالس بسیار به صدای شکستن فراصوت شباهت داشت. شکار این تصویر شگفت انگیز را مرهون دوربین آزمایشی هستیم که می تواند ۱۰۰ میلیارد فریم در هر ثانیه ضبط کند.






به گزارش بیگ بنگ، مخروط ماخ زمانی ایجاد می شود که گسیلگر موج از آن امواج سریع تر حرکت کند. جت های فراصوت چنین مخروطی هایی را به وجود می آورند، اما وقتی پای نور به وسط کشیده می شود، مسئله قدری پیچیده تر می گردد. مشخص است که هیچ چیز در خلأ سریع تر از نور حرکت نمی کند، ولی نور در سایر مواد کندتر حرکت می کند و اینجاست که چنین پدیده های فرّارى را میتوان مورد مطالعه قرار داد.
تیم تحقیقاتی تحت رهبری دکتر جین یانگ لیانگ و دکتر لیهونگ وانگ از طریق تونل منبع به بررسی پالس های لیزری پرداختند که میان دو ماده محصور گشته بودند. با عبور نور از درون تونل، پالس های پخش شده و موج های کوچکی به وجود می آورند که با سرعت قابل توجهی حرکت می کنند. پالس پر سرعت یک منطقه مثلثى ایجاد می کند که تا سرتاسر ماده کشیده می شود. هنگامی که همان آزمایش با یک پالس کم سرعت تکرار شد، چنین الگویی مشاهده نشد.





دکتر لیانگ گفت: ما برای نخستین بار از یک مخروط فوتونى فیلم گرفتیم. این رویداد پخش کننده ی نور پویا به کمک دستگاه عکاسی پر سرعت نوین LLE-CUP با ۱۰۰ میلیارد فریم در ثانیه ثبت شد. این فناوری می تواند در حوزه های مختلفی کاربرد داشته باشد، مثل مشاهده نورون ها و تصویربرداری از نحوه تغییر ریز ساختارها در بافت های زنده یکی از کاربردهای آن است.
لیانگ افزود: ما امیدواریم فناوری LLE-CUP در طیف وسیعی از حوزه‌ها از قبیل علوم کاربردی و پایه مورد استفاده قرار گیرد. این دوربین آنقدر سریع است که می تواند نورون ها را بصورت موشکافانه زیر نظر گرفته و از ترافیک زنده در مغز عکس بگیرد. امیدواریم از این سیستم برای مطالعه شبکه های عصبی جهت پی بردن به نحوه عملکرد مغز استفاده شود. جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله Science Advances منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: iflscience.com

 

[infrequent]

در جستجوی رازهای پاد ماده

در جستجوی رازهای پاد ماده

بیگ بنگ: یکی از بزرگترین سؤالات بی‌پاسخ کیهان شناسی این است که – چرا اصلاً چیزی وجود دارد؟ به عبارت دیگر، پادماده‌ای که همراه با این همه ماده، ۱۳٫۸ میلیارد سال پیش به وجود آمد، کجاست؟ اگر بیگ‌ بنگ، به یک اندازه ماده و پادماده در جهان ما گسترانده – چیزی که مدل‌های فعلی‌مان به ما میگویند – پس چرا در جهان ِ امروز فقط ماده باقی مانده است؟ چرا جهان امروز سرزمینی مملوء از انرژی‌ – که از خنثی شدن ماده و پادماده متولد می شود – نیست؟




تصویری از زمینه‌ی فراژرف هابل – به جز چند ستاره، باقی لکه‌های نور هرکدام یک کهکشان‌اند – برخی با سن ۱۳٫۲ میلیارد سال


به گزارش بیگ بنگ، دانشمندان معتقدند که لزوماً تفاوتی بنیادی میان ماده و پادماده وجود دارد. تفاوتی که باعث برتری ماده بر پادماده در رقابت برای بقا شده است. دو راه وجود دارد. یا اینکه بیگ‌بنگ به قدر کافی عادل نبوده و از ابتدا ماده‌ی بیشتری تولید کرده، یا نوعی عدم‌تقارن کشف نشده‌ای میان ماده و پادماده در کار است که ما از آن بی‌اطلاع هستیم. به همین علت، دانشمندان به دنبال یافتن نقضی میان درهم‌ریختن بار، تبدیل توازن، معکوس‌پذیری زمانی ماده و پادماده‌اند (یعنی یافتن نقضی در CPT). سی‌پی‌تی اصول پایه‌ای از یک مدل فیزیک برای ذرات است که در دل این اصول، اگر شما ماده‌ای را با پادماده‌اش جایگزین کنید، قوانین فیزیک همچنان ثابت و پابرجا میمانند. اگرچه بار ماده و حتی مختصات فضایی‌اش به کل قرینه شده باشند.
در ماه نوامبر ۲۰۱۶، محققان وابسته به انجمن ASACUSA در سازمان اروپایی پژوهش‌های هسته‌ای (سرن) اعلام کردند که موفق به اندازه‌گیری دقیق‌تر جرم پادپروتون نسبت به قبل شده‌اند – پادپروتون جرمی به اندازه‌ی پروتون و باری به قدر الکترون دارد – و حال دانشمندان، با کار روی آزمایش تقارن باریون-پادباریون (BASE)، موفق به افزایش دقت اندازه‌گیری گشتاور مغناطیسی تا شش‌ برابر بیشتر از قبل شدند. گشتاور مغناطیسی یک پروتون با اسپین آن، که خود ذاتاً یک نوع از گشتاور زاویه‌ای، متناسب است. دانشمندان اعتقاد دارند که اگر گشتاور مغناطیسی پادماده‌ها را اندازه بگیرند و مقادیر حاصل را با گشتاور خود ماده مقایسه کنند، نقض‌هایی در تقارن سی‌پی‌تی یافت میشود.




به منظور انجام این اندازه‌گیری‌ها، محققان توسط سیستم کاهنده‌ی پادپروتون، پروتون‌هایی تولید کردند و در دام‌های بسته‌ای محبوس ساختند. دام‌هایی که به وسیله‌ی ایجاد یک میدان مغناطیسی خیلی قوی، موفق به محبوس کردن ذرات می شوند. این کار به آنها اجازه داد تا پادپروتون‌های مجزا را تفکیک کنند و سپس به دمای نزدیک به صفر درجه‌ی کلوین وارد کنند. نتیجه‌ی این اندازه‌گیری‌ها، یکسان بودن گشتاور مغناطیسی پروتون و پادپروتون است. البته با صرف نظر از خطای آزمایش که ۰٫۸ بر میلیون میباشد. این نتیجه باعث بهبود شش برابری دقیق‌ترین اندازه‌گیری قبلی است که اتفاقاً آن‌هم توسط کاهنده‌ی پادپروتون صورت گرفته بود.
استفان اولمر، سخنگوی گروه BASE میگوید: «ما شاهد تناقضی عمیق در مدل استاندارد فیزیک ذرات هستیم. مدلی که طبق آن، پروتون و پادپروتون دقیقاً انعکاس یکدیگرند، ولی در حقیقت در ابعاد کیهان‌شناسان، تفاوتی آشکار میان میزان ماده و پادماده دیده می شود.» وی افزود: «آزمایش ما، که شش برابر دقیق‌تر از هر آزمایش دیگری است که تاکنون صورت گرفته، نشان داد که مدل استاندارد همچنان پابرجاست و ظاهراً تفاوتی میان گشتاور مغناطیسی پروتون/پادپروتون (تا حد عدم‌قطعیت اندازه‌گیری) وجود ندارد. ما هیچ مدرکی برای نقض CPT نیافتیم.» هدف بعدی محققان، تصحیح بیش‌ از‌ پیش دقت اندازه‌گیری تا یک‌ میلیاردم است. اگر در آینده دلیلی بر نقض CPT پیدا شود، شاید پاسخ اساسی‌ترین سؤال کیهان‌شناسی پاسخ داده‌ شود: چرا در جهان به جای هیچ چیز، چیزی وجود دارد؟


ترجمه: بهروز شجاعیان/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: ibtimes.com

 

[infrequent]

فیزیک‌دانان «هیچ مطلق» را دستکاری کردند!

فیزیک‌دانان «هیچ مطلق» را دستکاری کردند!

بیگ بنگ: در خلاء کوانتومی، هیچ کس نمی‌تواند فریاد شما را بشنود.
بر اساس مکانیک کوانتومی، خلاء اصلا خالی نیست. در واقع خلاء با ذرات و انرژی کوانتومی پر شده است که در برای لحظه‌ای زودگذر، در داخل و خارج از هستی چشمک می‌زنند- سیگنال‌های عجیبی که نواسانات کوانتومی نامیده می‌شود.





به گزارش بیگ بنگ، تا دهه‌ها، فقط شواهد غیرمستقیمی از این نوسانات وجود داشت اما در سال ۲۰۱۵ محققان ادعا کردند که نوسانات نظری را مستقیما شناسایی کرده‌اند. و در حال حاضر همان تیم می‌گویند که یک گام جلوتر رفته‌اند و خود خلاء را دستکاری کرده‌اند، و تغییرات در این سیگنال‌های عجیب در خلاء را شناسایی کرده‌اند. در اینجا، به قلمروی فیزیک سطح بالایی وارد می‌شویم، اما آنچه در این آزمایش واقعا مهم است این است که اگر این نتایج تایید شده‌اند، ممکن است محققان فقط راهی برای مشاهده، کاوش، و آزمایش قلمروی کوانتومی بدون تداخل با آن، را پیش رو گذاشته‌اند.
این موضوع مهم است زیرا یکی از بزرگ‌ترین مشکلات مکانیک کوانتومی- و درک ما از آن- این است که هروقت سیستم کوانتومی را مشاهده و اندازه‌گیری می‌کنیم، آن را از بین می‌بریم؛ و وقتی می‌خواهیم چیزی که واقعا در جهان کوانتومی رخ می‌دهد را آشکار کنیم، به خوبی جواب نمی‌دهد. اینجاست که خلاء کوانتومی مطرح می‌شود. اول از همه بیائید به روش کلاسیک به خلاء فکر کنیم- یعنی فضا کاملا خالی از ماده، و با کمترین انرژی ممکن، است. هیچ ذراتی در آنجا وجود ندارد و هیچ‌ چیز با فیزیک محض تداخل ندارد. اما نتیجه‌ی فرعی یکی از اصول اساسی در مکانیک کوانتومی، اصل عدم قطعیت هایزنبرگ، بیان دارد که در میزان دانشی که می‌توانیم از ذرات کوانتومی داشته باشیم محدودیت وجود دارد و در نتیجه خلاء، خالی نیست. در واقع خلاء با انرژی عجیب خود، با صدا حرکت می‌کند؛ و با جفت‌های ذره-پادذره که به طور تصادفی ظاهر و ناپدید می‌شوند، پر شده است. این‌ها بیشتر شبیه به ذرات «مجازی» است نه ماده فیزیکی؛ بنابراین معمولا نمی‌توانیم آنها را تشخیص دهیم. این‌ها اگرچه مانند بسیاری از چیزها در دنیای کوانتومی نامرئی هستند، اما به طور ماهرانه ای دنیای واقعی را تحت تاثیر قرار می‌دهند. این نوسانات کوانتومی، میدان‌های الکتریکی تصادفا در حال نوسانی تولید می‌کنند که می‌تواند بر الکترون‌ها تاثیر بگذارد؛ و این‌گونه بود که دانشمندان برای اولین بار در دهه‌ی ۱۹۴۰ وجود آنها را به طو غیرمستقیم نشان دادند. تا چند دهه، این تمام چیزی بود که می‌دانستیم. سپس در سال ۲۰۱۵، تیمی به سرپرستی آلفرد لیتنستورفر از دانشگاه کنستانس در آلمان، ادعا کرد که با مشاهده‌ی تاثیر این نوسانات بر موج نور،آنها را مستقیما مشاهده کرده‌اند. نتایج آن در نشریۀ Science منتشر شد. برای این کار، پالس لیزری فوق‌العاده کوتاهی –که تنها برای چند فمتوثانیه، یعنی یک میلیونیوم یک میلیاردم ثانیه پایدار است- را در خلاء وارد کردند؛ و گفتند که این تغییرات مستقیما از نوسانات کوانتومی به وجود آمده است. این ادعایی است که هنوز بر سر آن بحث است اما در حال حاضر محققان با «فشردن» خلاء، آزمایش خود را یک سطح جلوتر برده‌اند و می‌گویند که در نتیجه‌ی این آزمایش، قادر به مشاهده‌ی تغییرات عجیب در نوسانات کوانتومی بوده‌اند. این فقط شواهدی از وجود این نوسانات کوانتومی نیست، بلکه همچنین بیان دارد که بدون از دست دادن نتایج، راهی را برای مشاهده‌ی آزمایشات در دنیای کوانتوم مطرح می‌کند؛ که چیزی است که معمولا حالت کوانتومی را از بین می‌برد. لیتنستورفر گفت: «می‌توانیم حالات کوانتومی را بدون تغییر دادن آنها در تقریب اول، تجزیه و تحلیل کنیم.» معمولا وقتی به دنبال تاثیرات نوسانات کوانتومی در ذره‌ی واحدی از نور هستیم، باید آن ذره‌ی نور را شناسایی یا تقویت کنیم تا تاثیر آن را مشاهده کنیم. و این، «نشان کوانتومی» را روی آن فوتون باقی می‌گذارد؛ که این موضوع مشابه با آزمایش این تیم در سال ۲۰۱۵ است. این تیم، این بار به جای بررسی تغییرات در نوسانات کوانتومی به وسیله‌ی جذب و تقویت فوتون‌های نور، نور را در حوزه‌ی زمان مطالعه کردند. این امر عجیب به نظر می‌رسد اما در خلاء، فضا و زمان به شیوه‌ی مشابهی رفتار می‌کنند؛ بنابراین این امکان وجود دارد که یکی را بررسی کنیم تا در مورد دیگری بیشتر بدانیم و یاد بگیریم. این تیم با انجام این کار مشاهده کردند که وقتی خلاء را فشرده می‌کنند، مانند فشرده کردن بادکنک عمل می‌کند و نوسانات کوانتومی عجیب در آن توزیع می‌شود. نوسانات در برخی نقاط، بلندتر از «نویز» زمینه‌ای خلاء غیرفشرده و در برخی نقاط، ساکت‌تر هستند.




لیتنستورفر این را با راه‌بندان (ترافیک) مقایسه می‌کند- وقتی تنگنایی وجود دارد که اتومبیل‌ها پشت آن جمع می‌شوند- در مقابل آن نقطه، تراکم اتومبیل‌ها دوباره کاهش خواهد یافت. همین امر، تا حد معینی، در خلاء هم اتفاق می‌افتد- زمانی که خلاء در مکانی فشرده می‌شود، توزیع نوسانات کوانتومی تغییر می‌یابد و در نتیجه سرعت آنها می‌تواند تند یا کند شود. آن تاثیر را می‌توان روی دامنه‌ی زمان اندازه گرفت، که در زیر روی نمودار فضا-زمان مشاهده می‌کنید. برجستگی در وسط، «فشردگی» خلاء است.
همان طور که می‌بینید در نتیجه‌ی فشردگی، بلیپ‌هایی در نوسانات به وجود آمده است. اما اتفاق عجیب دیگری هم رخ می‌دهد؛ به نظر می‌رسد که نوسانات در برخی محل‌ها به زیر سطح نویز زمینه افت می‌کنند، که پایین‌تر از حالت پایه‌ی فضای خالی است؛ چیزی که دانشمندان آن را «پدیده‌ی شگفت‌آور» می‌نامند. اطلاعیه‌ای رسمی توضیح می‌دهد که: «از آنجایی که تکنیک جدید اندازه‌گیری فوتون‌هایی که باید اندازه‌گیری شوند را نه باید جذ و نه تقویت کند، امکان شناسایی مستقیم نویز زمینه‌ای الکترومغناطیسی خلاء و در نتیجه، انحراف‌های کنترل‌شده‌ از این حالت پایه، که توسط محققان ایجاد شده است، نیز وجود دارد». در حال حاضر این تیم نه تنها میزان دقت تکنیک خود، بلکه اینکه از این تکنیک چه مقدار می‌توان یاد گرفت را نیز آزمایش می‌کنند. گرچه تا کنون نتایج قابل توجه بوده است اما هنوز این امکان وجود دارد که این تیم تنها به اندازه‌گیری به اصطلاح ضعیفی دست یافته باشند- نوعی اندازه‌گیری که حالت کوانتومی را از بن نمی‌برد اما در واقع در مورد سیستم کوانتومی، اطلاعات بسیار زیادی به محققان می‌دهد. اگر محققان بتوانند با استفاده از این تکنیک چیز بیشتری یاد بگیرند، به استفاده از آن برای بررسی «حالت کوانتومی نور»، یعنی رفتار نامرئی نور در سطح کوانتومی که ما تازه به آن پی برده‌ایم، ادامه می‌دهند. به تایید بیشتری نیاز است تا یافته‌های این تیم تکرار شود و نشان دهد که آزمایش آنها واقعا عمل می‌کند. اما گام اول بسیار جالبی است. جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله Nature منتشر شده است.


نوشته شده توسط : تحریریه‌ی بیگ بنگ
ترجمه:زهرا جهانبانی/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: sciencealert.com

 

[infrequent]

آیا کیهان یک هولوگرام غول پیکر است؟

آیا کیهان یک هولوگرام غول پیکر است؟

بیگ بنگ: دانشمندان به مدت دهه ها این ایده را در سر می پروراندند که جهان ما هولوگرامى بزرگ است یا زمانی این چنین بود؛ یعنی قوانین فیزیک تنها به دو بعد نیاز دارند، اما ما انسان ها همه چیز را بصورت سه بعدی درک می کنیم.






به گزارش بیگ بنگ، همانطور که خودتان تجسم می کنید، اثبات این فرضیه کار آسانی نیست؛ اما به اعتقاد فیزیکدانان، آنان اکنون به یک سری قرائن مشاهده ای از جهان اولیه دست پیدا کرده‌اند که مطابقت خوبی با اصل هولوگرام و مدل استاندارد بیگ بنگ دارد. نیایش افشردى فیزیکدان ایرانی و از محققان تیم از دانشگاه واترلو در اونتاریوى کانادا گفت: ما استفاده از این جهان هولوگرافیک را پیشنهاد می کنیم که در مقایسه با مدل متداول مبتنی بر گرانش و تورم، مدل کاملاً متفاوتی از بیگ بنگ به شمار می رود. هر کدام از این مدل ها به پیش بینی های متمایزی می پردازند. ما می توانیم در راستای تصحیح داده ها و بهبود درک نظری مان در طی پنج سال آینده این مدل ها را مورد آزمایش قرار دهیم.
نکته مشخص این است که دانشمندان با قطعیت ادعا نمی کنند که ما هم اکنون در یک هولوگرام زندگی می کنیم. آنان اظهار کرده‌اند که در مراحل نخست پیدایش جهان یعنی چند صد هزار سال پس از بیگ بنگ، همه چیز از یک مرز دو بعدی به سه بعدی افکنده می شد. اگر با حکایت ‘هولوگرام بودن جهان ما’ آشنایی دارید، میدانید که فیزیکدانى به نام لئونارد ساسکیند در دهه ۱۹۹۰ میلادی این ایده را در سطح عمومی گسترش داد که قوانین فیزیک بر خلاف درک ما از آنها به لحاظ فنی مستلزم سه بُعد نیستند. پس چطور ممکن است جهان سه بعدی بنظر برسد، اما در واقعیت فقط دارای دو بعد باشد؟ ایده اصلی می گوید که حجم فضا در یک مرز یا یک افق گرانشى وابسته به ناظر رمزگذاری شده است؛ یعنی به یک بعد کمتر از آنچه بنظر میرسد، احتیاج است. پس به مانند هولوگرام سه بعدی حاصل از نمایشگر دو بعدی، فرضیه ادعا میکند که سه بُعد جهان ما از یک مرز دو بعدی نقش افکن شده اند (نمایش داده شده اند). از سال ۱۹۹۷ بیش از ده هزار مقاله در پشتیبانی از این ایده منتشر شده است؛ پس ایده فوق آنقدرها هم نابخردانه بنظر نمی رسد. اکنون بر اساس گزارش افشردی و همکارانش، آنان پس از بررسی ناهنجاری ها در نقشه تابش پس زمینه ریزموج کیهانی به شواهد قوی و مستدلی برای پشتیبانی از توضیح هولوگرافیک جهان اولیه دست یافته اند. کاستس اسکندریس، یکی از محققان تیم در دانشگاه ساوتهمپتون انگلیس گفت: تصور کنید هر چیزی را که در سه بعد می بینید، احساس می کنید و می شنوید از میدان دو بعدی مسطحى نشأت می گیرد. این ایده به ایده هولوگرام های معمولی شباهت دارد؛ طوری که تصویر سه بعدی در یک سطح دو بعدی رمزگذاری شده است، مثل هولوگرام روی کارت اعتباری. با این حال، کل جهان این بار رمزگذاری شده است. دلیل این که فیزیکدانان در وهله اول از اصل هولوگرام استقبال کردند این است که گرچه مدل استاندارد بیگ بنگ بسیار عاقلانه و درخور بنظر می رسد، اما چند شکاف اساسی هم در آن به چشم می خورد و درک کلی ما را از قوانین فیزیک در تنگنا قرار می دهند. بر طبق سناریوی بیگ بنگ، واکنش های شیمیایی منجر به بروز انبساط گسترده ای شدند که طی آن، زمینه برای شکل گیری جهان ما فراهم شد. جهان ما در همان مراحل نخست با سرعت سرسام آوری متورم و منبسط گردید. گرچه اکثر فیزیکدانان واقعیت تورم کیهانی را می پذیرند، اما هیچ کس قادر به یافتن ساز و کار دقیق موثر در گسترش جهان با سرعتی بیشتر از سرعت نور نشده است؛ گویی اندازه جهان فوراً از یک ذره زیر اتمی به اندازه توپ گلف افزایش پیدا کرد.






در واقع، همانگونه که وقتی سعی می کنیم رفتار چیزهای بزرگ را نسبت به اتم هایشان توضیح دهیم، نظریات فعلی نسبیت عام و مکانیک کوانتومی کار ساز واقع نشده و غیر منطقی جلوه می نمایند، این قوانین اساسی فیزیک هم نمی توانند نحوه جای گرفتن تمامی اجزای جهان را در بسته ای بسیار کوچک توضیح بدهند. رایان اف. مندلبوم گفت: فرضیه ای که هر دو ایده را با هم ادغام می‌کند بر این ادعاست که اگر از بعد فضایی صرف ِ نظر کنید، می توانید گرانش را هم از محاسبات خود کنار بگذارید تا از دشواری کار کاسته شود. افشردی به مندلبوم گفت: به لحاظ ماهیت هولوگرافیک، میتوان توصیفی از جهان برپایه یک سیستم کم بُعد ارائه کرد که با هر آنچه از بیگ بنگ دیده ایم، سازگاری دارد. برای آزمودن عملکرد اصل هولوگرام در توضیح رویدادهای بیگ بنگ و پس از آن، تیم تحقیق به ساخت مدلی با ابعادی متشکل از یک زمان و دو فضا پرداخت.
آنان زمانی که داده های حقیقی را از مشاهدات پس زمینه ریزموج کیهانی و تابش گرمایی ساطع شده در چند صد هزار سال پس از بیگ بنگ بررسی کردند، دریافتند که این دو مطابقت بسیار خوبی با هم دارند. اما این مطابقت زمانی به چشم می خورد که جهان مدل وسعتی بیش از ۱۰ درجه نداشته باشد. به باور محققان، آنان راهی طولانی برای اثبات هولوگرافیک بدون جهان اولیه در پیش دارند، اما با توجه به این حقیقت که مدارک و قرائن حاصل از جهان حقیقی می توانند بخش های مفقود قوانین فیزیک را در دو بعد توضیح دهند، ما نیز نمی توانیم آن را حذف کرده و کنار بگذاریم. پس آیا استدلال فوق به این معناست که ما اکنون در جهان هولوگرامى زندگی می کنیم؟ پاسخ افشردی منفی است. مدل آنها فقط برای جهان در مراحل نخست کاربرد دارد. اکنون گمانه زنی هایی در خصوص چگونگی حرکت از دو بعد به سمت سه بعد مطرح می شود. افشردی افزود: من بر این باورم که انسان ها در هولوگرام زندگی نمی کنند، اما احتمال آن وجود دارد که از یک هولوگرام آمده باشند. قطعا سه بعد وجود دارد. این تحقیق در نشریه Physical Review letters انتشار یافته است.


ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: sciencealert.com

 

[Mohsen 89]

بیگ بنگ: گروهی بین المللی از دانشمندان برای نخستین بار موفق به تصویربرداری از یک پالس نوری شده‌اند که در حال ایجاد یک مخروط ماخ فوتونى بود. این پالس بسیار به صدای شکستن فراصوت شباهت داشت. شکار این تصویر شگفت انگیز را مرهون دوربین آزمایشی هستیم که می تواند ۱۰۰ میلیارد فریم در هر ثانیه ضبط کند.






به گزارش بیگ بنگ، مخروط ماخ زمانی ایجاد می شود که گسیلگر موج از آن امواج سریع تر حرکت کند. جت های فراصوت چنین مخروطی هایی را به وجود می آورند، اما وقتی پای نور به وسط کشیده می شود، مسئله قدری پیچیده تر می گردد. مشخص است که هیچ چیز در خلأ سریع تر از نور حرکت نمی کند، ولی نور در سایر مواد کندتر حرکت می کند و اینجاست که چنین پدیده های فرّارى را میتوان مورد مطالعه قرار داد.
تیم تحقیقاتی تحت رهبری دکتر جین یانگ لیانگ و دکتر لیهونگ وانگ از طریق تونل منبع به بررسی پالس های لیزری پرداختند که میان دو ماده محصور گشته بودند. با عبور نور از درون تونل، پالس های پخش شده و موج های کوچکی به وجود می آورند که با سرعت قابل توجهی حرکت می کنند. پالس پر سرعت یک منطقه مثلثى ایجاد می کند که تا سرتاسر ماده کشیده می شود. هنگامی که همان آزمایش با یک پالس کم سرعت تکرار شد، چنین الگویی مشاهده نشد.





دکتر لیانگ گفت: ما برای نخستین بار از یک مخروط فوتونى فیلم گرفتیم. این رویداد پخش کننده ی نور پویا به کمک دستگاه عکاسی پر سرعت نوین LLE-CUP با ۱۰۰ میلیارد فریم در ثانیه ثبت شد. این فناوری می تواند در حوزه های مختلفی کاربرد داشته باشد، مثل مشاهده نورون ها و تصویربرداری از نحوه تغییر ریز ساختارها در بافت های زنده یکی از کاربردهای آن است.
لیانگ افزود: ما امیدواریم فناوری LLE-CUP در طیف وسیعی از حوزه‌ها از قبیل علوم کاربردی و پایه مورد استفاده قرار گیرد. این دوربین آنقدر سریع است که می تواند نورون ها را بصورت موشکافانه زیر نظر گرفته و از ترافیک زنده در مغز عکس بگیرد. امیدواریم از این سیستم برای مطالعه شبکه های عصبی جهت پی بردن به نحوه عملکرد مغز استفاده شود. جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله Science Advances منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: iflscience.com

این دقیقا تابش چرنکوف هست
وقتی جسمی در محیطی از نور سریعتر حرکت کنه به اصطلاح من دیوار نوری رو میشکنه و دقیقا مثل شکستن دیوار صوتی که یه حالت مخروطی شکل پشت هواپیماهای فراصوت ایجاد میشهاینجا هم یه حالت مخروطی نورانی باید ایجاد بشه

دقت کنید به شباهت تابش ثبت شده و تصویر شکسته شدن دیوار صوتی

 

[یورال]

گویا دانشمند بزرگ ایرانی، کامران وفا به همراه همکارانش شواهد تقریبی پیدا کرده اند که نظریه ریسمان به طور اختلالی قادر به توصیف جهانی با انرژی خلا مثبت نیست.
این یک مشکلی است که زنگ خطری می‌تواند برای نظریه ریسمان باشد


پ.ن. در نظریه ریسمان بستگی به اینکه چگونه از فضای ده بعدی به فضای چهار بعدی برسیم، جوابهای مختلفی وجود دارد که این مسأله به string landscape معروف است.
هر کدام از نقاط این string landscape یک جهان به خصوص است. حدس زده می‌شد که یکی از این جهان‌های ممکن باید جهان ما را توصیف کند که انرژی خلا مثبت دارد.
گویا کامران وفا و همکارانش شواهد تقریبی به دست داده اند که چنین جهانی در string landscape وجود ندارد.

اگر فرصت کافی بود، مطالب بیشتری قرار می دهم

 

[masumeg5]

رمزگشايي از نخستين لحظات پس از انفجار بزرگ .... ;-);-)

گروه دانش همشهری ...

بالاخره پس از يكسال انتظار، دانشمندان در مركز تحقيقات هسته‌اي اروپا (سرن) در مرز سوئيس و فرانسه 2 ذره به درون تونل‌هاي برخورد‌دهنده بزرگ هادرون وارد كردند.

برخورد دهنده هادرون كه از آن به‌عنوان بزرگ‌ترين آزمايشگاه كوانتومي جهان ياد مي‌شود سال گذشته به خاطر ايراداتي در سيستم ابرمغناطيسي‌اش از كار افتاد و حدود يكسال طول كشيد تا دانشمندان دوباره آن را براي انجام آزمايش‌ها آماده كنند.

طي يكسال گذشته دانشمندان و مهندسان مركز تحقيقات هسته‌اي به كار تعمير اين برخورددهنده مشغول بودند و بالاخره موفق شدند آن را دوباره راه‌اندازي كنند. سال گذشته 2ابرمغناطيس برخورد دهنده از كار افتاد و به‌دنبال آن حدود يك تن گاز هليوم كه براي خنك‌كردن دستگاه به كار مي‌رود، نشت كرد.

اما اين مشكل به كلي از بين رفته است و مغناطيس‌ها تا نزديكي دماي صفر مطلق سرد شده‌اند. اين دما از دماي فضاي ميان ستاره‌اي هم سرد‌تر است. (صفر مطلق پايين‌ترين دماي موجود است كه معادل منفي 273.15 درجه سانتي‌گراد است).

با اين حال دانشمندان پيش از آنكه آزمايش‌هاي واقعي را در اين برخورددهنده شروع كنند به‌صورت آزمايشي آن را راه‌اندازي كردند. آنها براي اين كار 2ذره پروتون و يون سرب را وارد دستگاه كردند. اين دو ذره به‌صورت پادساعت‌گرد (خلاف عقربه‌هاي ساعت) به دستگاه تزريق شدند و سپس ذره پروتون ديگري به‌صورت ساعت‌گرد در دستگاه به حركت در آمد.

جيان لوئيجي آردوئيني، مدير بخش سخت‌افزار برخورد دهنده درباره شروع به كار مجدد اين پروژه با اشاره به سختي‌هايي كه مهندسان و دانشمندان براي تعمير آن داشته‌اند گفت: اين كار يك كار هماهنگي است.


مغناطيس‌هاي پرسرعت بايد براي شتاب دادن به ذرات با هم هماهنگ باشند و ذرات يك شتاب‌دهنده به شتاب‌دهنده ديگر منتقل شود. تمامي اين فرايند در عرض چند صدم پيكوثانيه اتفاق مي‌افتد؛ هر پيكوثانيه يك ميليونيم يك ميليونيم ثانيه است.

ذراتي كه براي آزمايش برخورد دهنده در آن به حركت واداشته شدند تنها با درصد كوچكي از توان برخورد دهنده به حركت درآمدند؛ يعني چيزي حدود 450ميليون الكترون‌ولت. دانشمندان اما اميدوارند قدرت نهايي اين برخورددهنده به 7ميليارد الكترون‌ولت برسد كه با اين قدرت ذرات خواهند توانست با 99.9999991 درصد سرعت نور در تونل‌هاي برخورددهنده حركت كنند.

دانشمندان در اين برخورد‌دهنده، ذرات را با سرعت‌هاي بسيار بالا مانند آنچه كه گفته شد به حركت درخواهند آورد و با يكديگر برخورد خواهند داد. با اين كار آنها ذرات را مي‌شكنند تا با بررسي ذرات كوچك‌تري كه از شكسته شدن ذراتي مانند پروتون والكترون به دست مي‌آيد ماهيت و طبيعت ماده را بررسي كنند.

علاوه بر اين آنها خواهند توانست شرايط پيدايش را تنها چند ثانيه پس از انفجار بزرگ بررسي كنند. براساس نظريه انفجار بزرگ كه به آن بيگ‌بنگ هم گفته مي‌شد طي چند ثانيه پس از وقوع انفجار، مواد در جهان هستي شكل گرفته‌ است و به مرور زمان به‌صورتي كه امروز هستند در آمده‌اند.

همه اين پروسه البته در چند لحظه روي داده است. كاري كه دانشمندان در سرن انجام مي‌دهند شكستن ذرات به بخش‌هاي كوچك‌تر است. با اين كار آنها مي‌توانند به‌صورت انتزاعي در زمان به عقب بروند به اين صورت كه با هر چه بيشتر شكستن ذرات، شرايط زماني پس از انفجار بزرگ را بازسازي مي‌كنند.

دانشمندان به‌صورت تئوريك اميدوارند در اين برخورددهنده به بوزون‌ها دست پيدا كنند؛ چيزي كه گمان مي‌رود به ديگر ذرات جرم مي‌بخشد.

ايرادات غيرعلمي بر علمي‌ترين پروژه تاريخ
مركز تحقيقات هسته‌اي دستمايه خوبي براي كساني است كه به داستان‌هاي علمي تخيلي علاقه زيادي دارند تا با قطعيت اعلام كنند بشر آنگونه كه در برخي داستان‌هاي تخيلي گفته شد است به خاطر زياده‌خواهي‌هاي علمي خودش روزي نابود خواهد شد.
وقتي كه سال گذشته آزمايشگاه اعلام كرد به‌زودي نخستين آزمايش‌هايش را انجام خواهد داد بسياري روز شروع به كار آن را روز پايان تاريخ در كره زمين مي‌دانستند چون معتقد بودند با شروع به كار آن زمين را سياهچاله‌اي در خود فرو خواهد برد و بشر قرباني‌ ميل سيري‌ناپذير كشف علم خواهد شد.

اما زمين را سياهچاله‌ها نخوردند و تاريخ به پايان نرسيد؛ اصولا هم قرار نيست كه اين اتفاق بيفتد. در سرن دانشمندان با استفاده از شتاب‌دهنده‌ها به ذرات اتمي و زيراتمي شتاب مي‌دهند و با برخورد دادن آنها اجزاي ريز‌تري كه از اين برخورد به دست مي‌آيد را مطالعه مي‌كنند.

دانشمندان اين اجزاي ريزتر از اتم‌ها را كه مي‌توانند كوارك‌ها باشند با استفاده از دستگاه‌هاي بسيار حساسي كه دارند مورد مطالعه قرار مي‌دهند. اين بخش از كار اين مركز هم البته مخالفان زيادي داشت چون آنها اعتقاد داشتند شكستن يك هسته اتم مي‌تواند باعث بروز يك انفجار بزرگ در دل زمين شود كه همه چيز را نابود خواهد كرد.


اين افراد شكاك حتي به دادگاه منطقه‌اي آمريكا در هاوايي و دادگاه اروپايي حقوق بشر شكايت كرده بودند كه اين طرح را متوقف كنند.


آنها در سال 1999 در اقدام مشابهي براي بستن شتاب‌دهنده Relativistic Heavy Ion ناموفق شدند. اما به هرحال دانشمندان بدون توجه به اين گروه‌ها به كار ادامه مي‌دهند، درصورتي كه همه چيز طبق برنامه پيش‌ برود خواهند توانست پرده از اسرار ماده بردارند.

برخورددهنده بزرگ هادرون
برخوددهندن بزرگ هادرون يا همان LHC بزرگ‌ترين و پرانرژي‌ترين شتاب‌دهنده ذرات در جهان است. هدف از ساخت اين آزمايشگاه عظيم همان‌گونه كه از اسم آن بر‌مي‌آيد برخورددادن ذرات با انرژ‌ي‌هاي بسيار زياد است.


اين سازه در واقع تونلي حلقوي به طول 27كيلومتر است كه در 175 متري عمق زمين ميان مرز سوئيس و فرانسه قرار دارد. اين برخورددهنده توسط سازمان تحقيقات هسته‌اي اروپا (سرن) ساخته شده است.

در ساخت و راه‌اندازي و نگهداي اين پروژه حدود 10 هزار دانشمندان از بيش از 100 كشور جهان شركت دارند. در كنار اينها صدها دانشگاه و آزمايشگاه علمي در سراسر جهان هم به‌صورت شبكه‌اي با اين پروژه همكاري مي‌كنند.

نخستين ذره در تاريخ 10 سپتامبر سال 2008 وارد اين برخورددهنده شد اما مدتي بعد در تاريخ 19 سپتامبر همان سال برخورددهنده به خاطر نقص فني در سيستم مغناطيس‌ها و سرمايش آن از كار افتاد.

واقعا مطلب عالی و بی نظیری بود