تبلیغات
وبلاگ آشـــــــــوب - مطالب كوانتوم و فیزیك جدید
پنجشنبه 20 مرداد 1390  06:50 ب.ظ    ویرایش: - -


انواع بمب هاى هسته اى
ایزوتوپ معمول اورانیوم (اورانیوم 238) براى ساخت سلاح اتمى مناسب نیست. چرا که با شلیک نوترونى به هسته این ایزوتوپ، احتمال به دام افتادن نوترون و تشکیل اورانیوم 239 از احتمال شکافت هسته اى بسیار بیشتر است. درحالى که در اورانیوم 235 امکان شکافت هسته اى بیشتر است.

[ كوانتوم و فیزیك جدید ]

چرا اورانیوم و پلوتونیوم؟

ایزوتوپ معمول اورانیوم (اورانیوم 238) براى ساخت سلاح اتمى مناسب نیست. چرا كه با شلیك نوترونى به هسته این ایزوتوپ، احتمال به دام افتادن نوترون و تشكیل اورانیوم 239 از احتمال شكافت هسته اى بسیار بیشتر است. درحالى كه در اورانیوم 235 امكان شكافت هسته اى بیشتر است.

همین خاطر براى تهیه مقدار مورد نیاز اورانیوم 235 براى ساخت بمب، به مقدار زیادى از اورانیوم طبیعى نیاز است. در عین حال ایزوتوپ هاى 235 و 239 اورانیوم به روش هاى شیمیایى قابل جداسازى نیستند؛ چرا كه از لحاظ شیمیایى یكسانند. بنابراین دانشمندان پروژه منهتن قبل از ساختن بمب باید مسئله دیگرى را حل مى كردند؛ جداسازى ایزوتوپ هاى اورانیوم به روش هاى غیرشیمیایى. پژوهش ها همچنین نشان مى داد كه پلوتونیوم239 قابلیت شكافت هسته اى بالایى دارد. گرچه پلوتونیوم 239 یك عنصر طبیعى نیست و باید ساخته شود. رآكتورهاى هنفورد در واشینگتن به همین منظور ساخته شده اند.

«پسربچه»:Little boy یك بمب شلیكى

طرح «پسربچه» شامل تفنگى است كه توده اى از اورانیوم 235 را به سمت توده دیگرى از این ایزوتوپ شلیك مى كند. به این ترتیب یك جرم فوق بحرانى تولید مى شود. نكته اساسى كه حتماً باید رعایت شود این است كه این توده ها باید در زمانى كوتاه تر از حدفاصل بین شكافت هاى خود به خودى در كنار هم نگه داشته شوند. به محض اینكه دو توده اورانیوم در كنار هم قرار گرفتند، ناگهان چاشنى توده اى از نوترون ها را تولید مى كند و زنجیره واكنش ها آغاز مى شود. با ادامه این زنجیره، انرژى مدام افزایش مى یابد تا بمب به سادگى و خودبه خود منفجر شود.

1- در دنباله پلیسه بردارى
۲- مخروط دم
۳- لوله هاى ورود هوا
۴- چاشنى فشار هوا
۵- محفظه پوشش محافظ سربى
۶- بازوى چاشنى
۷- سرانفجارى
۸- چاشنى انفجارى معمول
۹- اورانیوم 235 (گلوله)
۱۰- سیلندر توپ
۱۱- اورانیوم 235 (هدف) با مخزن
(منعكس كننده نوترون درست این بالا است)
۱۲- میله هاى كنترل فاصله
۱۳- فیوزها

«مرد چاق»Fat man : بمب انفجار درونى

شكافت خودبه خودى پلوتونیوم 239 آنقدر سریع است كه بمب  تفنگى (پسربچه) نمى تواند دو توده پلوتونیوم را در زمانى كوتاه تر از حد فاصل شكافت ها كنار هم نگه دارد. بنابراین براى پلوتونیوم باید نوع دیگرى از بمب طراحى شود. قبل از سواركردن بمب، چند نوترون سرگردان رها مى شوند تا زنجیره واكنش پیش رس را آغاز كنند. این زنجیره موجب كاهش عظیم انرژى منتشر شده مى شود. «ست  ندرمى یر» (دانشمندى از لس آلاموس) ایده استفاده از چاشنى هاى انفجارى را براى كمپرس بسیار سریع كره پلوتونیوم مطرح كرد و بسط داد. با این روش كره پلوتونیوم به چگالى مناسب بحرانى مى رسد و انفجار هسته اى رخ مى دهد.

1- فیوز تخریب AN219:
۲- :
Archie آنتن رادار
۳- صفحه باترى ها
۴- واحد :
Xسیستم جرقه زن كنار چاشنى
۵- لولا براى ثابت  نگه داشتن دو بخش بیفوى بمب
۶- لنز پنج ضلعى با قابلیت انفجار بالا
۷- لنز شش ضلعى با قابلیت انفجار زیاد
۸- چتر نجات كالیفرنیا دنباله (آلومینیوم)
۹- حفاظ دور، قطر داخلى
cm ۱۴۰
۱۰- مخروط هایى كه كل كره را در بر مى گیرند
۱۱- لنزهاى انفجارى
۱۲- ماده هسته اى
۱۳- صفحه رادارها، سوئیچ هاى هوا و تایمرها
۱۴- جمع كننده لوله هوا

 

بمب انفجار داخلى: بمب كثیف

انفجار درونى كه در واقع عكس انفجار بیرونى است ماده و انرژى را چگال و متمركز مى كند. ویرانى ساختمان بر اثر انفجار بیرونى باعث مى شود كه ساختمان روى خودش آوار شود. اصطلاحاً گفته مى شود كه «ساختمان از درون منفجر شده است.» انفجار درونى، آوار شدن از داخل است. درست مقابل انفجار بیرونى، یك كره توخالى پلوتونیوم مى تواند با چاشنى كروى انفجارى خارجى، از درون منفجر شده و به عنوان ماشه یك بمب شكافت هسته اى به كار رود. این بمب هم به نوبه خود مى تواند یك ماشه انفجار داخلى براى یك جور هم جوشى باشد. در بحث كاویتاسیون انفجار درونى یك فرآیند مكثى است كه ذرات را مجبور به حركت به سمت داخل مى كند (نه حركت به سمت خارج كه مربوط به انفجار بیرونى است) این حركت مركزگراى درونى، از یك مسیر مستقیم به سمت مركز (مسیر شعاعى) پیروى نمى كند، بلكه با چرخش روى یك مسیر مارپیچى حركتش را انجام مى دهد. این حركت چرخشى ورتكس نام دارد. در كاویتاسیون به خاطر فشار كم، حباب هاى كوچكى از بخار آب در یك سمت پروانه تشكیل مى  شود. با تخریب این حباب ها، موج هاى ناگهانى محلى شدیدى به وجود مى آید كه سر و صدا تولید مى كند و منجر به شكست محلى در سطح پروانه مى شود. ادامه این روند سایش ماده را به دنبال دارد. مشخصه اصلى ورتكس این است كه خارج آن كند و مركز آن تند حركت مى كند. در ورتكس، آب «از درون منفجر مى شود» ذرات معلقى كه از آب سنگین ترند به مركز جریان كشیده مى شوند، مقاومت اصطكاكى كاهش مى یابد و سرعت جریان زیاد مى شود.

مراحل انفجار داخلى

  یك كه ماده شكافت پذیر را در برگرفته است، مشتعل مى شود. سرعت این موج ناگهانى از سرعت صوت بیشتر است و سبب افزایش قابل توجه شار مى رود. موج در یك لحظه به تمام نقاط روى سطح كروى ماده شكافت پذیر در هسته بمب حمله مى كند، فرآیند تراكم  آغاز مى شود.

3

رها شدن چاشنى به رها شدن نوترون هاى زیاد منجر مى شود. به همین دلیل خیلى از تولیدات اولیه باى پس مى شوند.۵ زنجیره واكنش ها همچنان ادامه مى یابد. تا زمانى كه انرژى تولید شده در درون بمب به قدرى بزرگ شود كه فشار درونى (ناشى از انرژى شكافت) به مقدارى بیش از فشار انفجار داخلى و ناشى از موج ناگهانى برسد.۶

 با از هم جدا كردن بمب، انرژى منتشر شده در فرآیند شكافت، به اطراف انتقال مى یابد.

بمب هیدروژنى

بازده هیدروژنى به وسیله مقدار لیتیوم دوتراید deuteride و نیز مواد شكافت پذیر اضافه كنترل مى شود. براى تامین نوترون هاى اضافه فرآیند هم جوشى fusion معمولاً اورانیوم 238 در بخش هاى مختلف بمب به كار مى رود. این ماده شكافت پذیر اضافه (اورانیوم 238) در عین حال تشعشعات اتمى باكیفیت بالا نیز تولید مى كند.

 

بمب نوترونى

بمب نوترونى یك بمب هیدروژنى است. بمب نوترونى به كلى با سایر سلاح هاى اتمى استاندارد تفاوت دارد. چرا كه اثرهاى مهلك بمب كه از تشعشعات مضر مى آید، به خاطر نوترون هایى است كه خودش رها مى كند. این بمب همچنین به نام «سلاح تشعشع افزوده» (enhanced- radiation weapon) شناخته مى شود.اثرات تشعشع افزوده در بمب نوترونى بدین صورت است كه آثار حرارتى و تخریبى این بمب نسبت به سایر سلاح هاى اتمى كمتر است. به همین دلیل ساختارهاى فیزیكى مثل ساختمان ها و مراكز صنعتى كمتر خسارت مى بینند و بمب بیشترین آسیب را به انسان وارد مى كند. از آنجا كه اثرات تشعشع نوترون با افزایش فاصله به شدت كاهش مى یابد اثر بمب در مناطق نزدیك به آن و مراكز دور از آن به وضوح تفاوت دارد. این ویژگى كاملاً مطلوب كشورهاى عضو پیمان آتلانتیك شمالى (ناتو) است، چرا كه آنها مى خواهند آمادگى نبرد در مناطق پرازدحام را داشته باشند درحالى كه انواع دیگر انفجارهاى هسته اى، زندگى شهرى و دارایى ها را به خطر مى اندازند بمب نوترونى فقط با زنده ها سر و كار دارد.

   


نظرات()  
پنجشنبه 20 مرداد 1390  06:47 ب.ظ    ویرایش: - -


برخورد دهنده بزرگ هادرون به بالاترین سطح انرژی در جهان دست یافت !
برخورد دهنده بزرگ هادرون با دستیابی به سطح انرژی بیش از یک تریلیون الکترون ولت برای شتاب بخشیدن به ذرات پروتونی رکورد جدیدی را در دستیابی به بالاترین سطح انرژی در جهان به ثبت رساند.

[ كوانتوم و فیزیك جدید ]

برخورد دهنده بزرگ هادرون با دستیابی به سطح انرژی بیش از یك تریلیون الكترون ولت برای شتاب بخشیدن به ذرات پروتونی ركورد جدیدی را در دستیابی به بالاترین سطح انرژی در جهان به ثبت رساند.


به گزارش خبرگزاری مهر ، ركورد پیشین بالاترین سطح انرژی برای شتاب دهنده Tevatron واقع در شیكاگو به ثبت رسیده است.

به گفته مقامات سرن دستیابی به این سطح از انرژی برای برخورد دهنده هادرون دستاوردی دیگر در مسیر موفقیت در آزمایش اصلی این آزمایشگاه بزرگ فیزیكی در سال 2010 به شمار می رود.

برخورد دهنده بزرگ هادرون با هدف برخورد دو ذره ساب اتمی با سرعتی برابر سرعت نور ساخته شده است تا دانشمندان بتوانند با كمك نتایج به دست آمده از این آزمایش به كشف اسرار ناشناخته جهان هستی بپردازند.

LHC تا كنون در سطح پایینی از انرژی برابر 450 میلیارد الكترون ولت فعالیت كرده است، روز یكشنبه 29 نوامبر 2009 مهندسان سطح انرژی در این برخورد دهنده را تا 1.18 تریلیون الكترون ولت افزایش دادند. ركورد پیشین انرژی كه به برخورد دهنده Tevatron اختصاص دارد در حدود 0.98 تریلیون الكترون ولت به ثبت رسیده است.

انرژی این برخورد دهنده به تدریج و به منظور اجرای آزمایش اصلی شبیه سازی انفجار بزرگ به انرژی برابر هفت تریلیون الكترون ولت افزایش خواهد یافت.

هفته گذشته این برخورد دهنده موفق به ایجاد برخورد كم انرژی میان پرتوهای پرتونی شد كه این موفقیت موجی از شادی را در میان فیزیكدانان سرن برانگیخت.

بر اساس گزارش بی بی سی، برخورد دهنده بزرگ هادرون در ماه سپتامبر سال گذشته و مدت كوتاهی پس از فعال سازی به دلیل بروز نقص فنی در یكی از اتصالات الكترونیكی اش از كار افتاد و تعمیرات آن بیش از یك سال ادامه پیدا كرد.

.

   


نظرات()  
پنجشنبه 20 مرداد 1390  06:46 ب.ظ    ویرایش: - -


فرمی، تازه‌ترین رقیب ال.اچ.سی
شاید شواهد لازم برای اثبات وجود بوزون هیگز را باید در فضا جستجو کرد. در این صورت، یک تلسکوپ مداری می‌تواند در جستجو برای یافتن ذره بنیادی، بزرگ ترین آزمایشگاه روی زمین، ال.اچ.سی را از اهمیت ساقط کند.

[ كوانتوم و فیزیك جدید ]

شاید شواهد لازم برای اثبات وجود بوزون هیگز را باید در فضا جستجو كرد. اگر چنین باشد، یك تلسكوپ مداری می‌تواند در جستجو برای یافتن ذره بنیادی، بزرگ ترین آزمایشگاه روی زمین، ال.اچ.سی (برخورد دهنده بزرگ هادرون) را از درجه اول اهمیت ساقط كند.

به گزارش نیوساینتیست، این تلسكوپ مداری می‌تواند ماهواره فرمی ناسا باشد كه سال گذشته و برای تشخیص پرتوهای گاما به فضا پرتاب شد. یكی از منابع احتمالی پرتوهای گاما، نابودی ماده تاریك در كهكشان خودمان است.

مدت‌های مدیدی است كه دانشمندان متوجه شده‌اند مقدار بسیار زیادی نیروی گرانشی درعالم وجود دارد كه هیچ ماده‌ای متناظر با آن دیده نمی‌شود. به همین دلیل، فیزیك‌دانان عامل این نیروی گرانش را ماده تاریك نامیده‌اند و علی‌رغم این‌كه این ماده عجیب 90 درصد از ماده جهان را تشكیل می‌دهد، ماهیت آن هنوز شناخته شده نیست. برخی فیزیك‌دانان حدس می‌زنند كه ماده تاریك از ذرات سنگینی تشكیل شده كه تعامل ضعیفی با ماده معمولی دارند. آنها با استفاده از مخفف این عبارت، این ذرات را ویمپ (WIMP) نامیده‌اند.

ردپای ویمپ در خیلی از نظریه‌ها دیده می‌شود. تیم تیت از دانشگاه كالیفرنیا در ایرواین و همكارانش؛ ویمپ‌هایی را كه در مدل معروف به مدل فضازمان راندال ساندروم حضور دارند، تحلیل كرده‌اند. این مدل‌ها وجود بعد چهارمی را در فضا پیشنهاد می‌كنند كه انحنای خیلی كمی دارد و در نتیجه غیر قابل تشخیص است. به پیشنهاد آنها، نیروی جاذبه در این بعد اضافی نشت می‌كند و همین امر، توضیح می‌دهد كه چرا حدود دامنه آن نسبت به دیگر نیروهای بنیادین طبیعت این‌قدر ناچیز است.

ذرات ماده تاریك در چنین مدل‌هایی می‌توانند نابود شوند و مقادیری از ذرات ثانویه را تشكیل دهند. 2 ویمپ كه هر یك جرمی به اندازه 50 تا 200 گیگا الكترون‌ولت دارند، می‌توانند به دو فوتون بدون جرم پرتوی گاما تبدیل شوند كه انرژی هر كدام از آنها برابر جرم یك ویمپ است. ویمپ‌ها می‌توانند متناوبا یك فوتون و یك ذره جرم دار را تولید كنند.

به گفته پژوهشگران، چنین ذره جرم‌داری می‌تواند بوزون هیگز باشد، بنیادی‌ترین ذره عالم كه تصور می‌شود نقش اصلی در خلق هر ذره جرم‌داری را برعهده دارد. تیت می‌گوید: «اگر ارتباط محكمی بین فیزیك ماده تاریك و فیزیك تولید جرم وجود داشته باشد، این ذرات ماده تاریك احتمالا تمایل خواهند داشت كه با بوزون هیگز تعامل داشته باشند».

تیت می‌گوید كه اگر مسئله این باشد، یك پژوهش برای بررسی آسمان (مثلا در جهت مركز كهكشان، جایی كه تصور می‌رود ماده تاریك در آنجا متمركز باشد) باید پرتوهای گامایی را نشان دهد كه در انرژی‌های مشخصی به بیشینه مقدار خود می‌رسند: «طبق پیش‌بینی ما، احتمالا یك جنگل واقعی از این پرتوها در آنجا خواهد بود».

اگر فرمی بتواند در آینده نزدیك چنین آثاری را بیابد، آنگاه در تئوری زودتر از ال.اچ.سی توانسته است ذره هیگز را بیابد. البته پیش‌بینی فیزیك‌دانان این است كه ال.اچ.سی تا چند سال دیگر به این مهم دست خواهد یافت؛ اما تلسكوپ فرمیمی‌تواند از این فرصت نهایت استفاده را ببرد. تیت می‌گوید: «اگر این مدل درست باشد، دورنمای خوبی برای یافتن این ذره توسط فرمی به چشم می‌خورد».

بیشینه‌های پرتوی گاما را می‌توان با تلسكوپ‌های پرتوی گامای زمینی مانند VERITAS در آریزونای جنوبی و یا HESS در نامیبیا هم حس كرد.

دن هوپر از آزمایشگاه فرمی در باتاویای ایلی‌نوی می‌گوید كه مدل استفاده شده توسط گروه تیت عجیب و غریب است، ولی غیر قابل قبول نیست. او می‌گوید: «فرمی، از آن نوع تجربه‌هایی است كه دوست دارید برای جستجوی این گونه آثار استفاده كنید. اگر آنها خوش شانس باشند و این گونه از ماده تاریك احتمالی وجود داشته باشد، در ان صورت آنها می‌توانند مقدار هم ماده تاریك و هم ذره هیگز را اندازه‌گیری كنند».

به گفته الیوت بلوم، از همكاران فرمی در آزمایشگاه شتاب‌دهنده ملیSLAC در منلو پارك كالیفرنیا، تلسكوپ فرمی تاكنون بعضی مقادیر پرتوی گاما را از سوی مركز كهكشان راه‌شیری اندازه‌گیری كرده، ولی از این داده‌ها تاكنون فقط برای تعیین حد میزان ماده تاریك در آن استفاده شده است. او می‌گوید: «برای ما، این تنها آغاز راه برای حل مسئله چیزی است كه در جهان رخ می‌دهد».

   


نظرات()  
پنجشنبه 20 مرداد 1390  06:44 ب.ظ    ویرایش: - -

 نوبل فیزیك از آن كدام است ؟ رادیو تلسكوپ یا تداخل سنج لیزری ؟
امواج گرانشی، بزرگ‌ترین پیش‌بینی نظریه نسبیت عام است که پس از گذشت 95 سال هنوز اثبات نشده؛ اما رادیو‌تلسکوپ‌ها و تداخل‌سنج‌های لیزری رقابتی سخت را برای یافتن نشانه‌هایی از آن آغاز کرده‌اند.

[ كوانتوم و فیزیك جدید ]

نوبل فیزیك از آن كدام است، رادیوتلسكوپ یا تداخل‌سنج لیزری؟

نوبل فیزیك از آن كدام است، رادیوتلسكوپ یا تداخل‌سنج لیزری؟

امواج گرانشی، بزرگ‌ترین پیش‌بینی نظریه نسبیت عام است كه پس از گذشت 95 سال هنوز اثبات نشده؛ اما رادیو‌تلسكوپ‌ها و تداخل‌سنج‌های لیزری رقابتی سخت را برای یافتن نشانه‌هایی از آن آغاز كرده‌اند.

محمود حاج‌زمان: اخترشناسان امواج رادیویی با كمك بهترین زمان‌سنج‌های سماوی، كاوش جدیدی را برای یافتن نشانه‌هایی از تغییرات چارچوب فضا در اثر امواج گرانشی آغاز كرده‌اند. این تغییرات كه توسط تئوری نسبیت عام اینشتین پیش‌بینی می‌شود، تاكنون مستقیما مشاهده نشده است؛ اما رویكرد جدید اخترشناسان، رقیبی برای رویكرد پرخرج‌تر ردیابی امواج گرانشی توسط تداخل‌سنج‌های لیزری محسوب می‌شود.

به گزارش نیچر، از اواخر دهه 1970 / 1350 اخترشناسان دریافته‌اند كه امواج گرانشی، زمان رسیدن تابش‌های الكترومغناطیسی را كه از تپ‌اخترها سرچشمه می‌گیرند، تحت تاثیر قرار می‌دهد. تپ‌اخترها، ستارگان نوترونی باقیمانده از یك انفجار ابرنواختری هستند كه با سرعت سرسام‌آور چند ده تا چند صد بار در ثانیه به دور خود می‌چرخند و تابش‌های الكترومغناطیسی منظمی را گسیل می‌كنند. اخیرا و با كشف چندین تپ‌اختر هزارم ثانیه‌ای كه در هر ثانیه هزار بار تابش الكترومغناطیسی گسیل می‌كنند، ایده استفاده از تپ‌اخترها از حالت تئوری به مرحله عملی رسیده است. تابش‌های الكترومغناطیسی این تپ‌اخترها بسیار سریع‌تر و قابل اعتمادتر از تپ‌اخترهای عادی است.

تلسكوپ فضایی پرتوهای گاما فرمی ناسا، موقعیت تعدادی از این ساعت‌های كهكشانی را شناسایی كرده كه به اخترشناسان امواج رادیویی اجازه می‌دهد آنها را مورد مطالعه قرار دهند. اخترشناسان با بررسی تغییرات ناچیز در زمان رسیدن تابش‌های الكترومغناطیسی كه تنها معادل كسری از ثانیه است، می‌توانند تاثیر احتمالی یك موج گرانشی زودگذر را بر زمین ردیابی كنند. اگر این تلاش‌ها به نتیجه برسد، محققان ابزار جدیدی را برای كشف طوفان‌های كیهانی مانند برخود سیاهچاله‌ها كه تصور می‌شود امواج گرانشی را تولید می‌كنند، در اختیار خواهند داشت.

گروه‌های مختلفی در استرالیا، اروپا و آمریكای شمالی بر روی این موضوع كار می كنند. این گروه‌ها رقیب گروه‌های بزرگ‌تر و سرمایه‌دارتری محسوب می‌شوند كه از تداخل‌سنج‌های لیزری برای ردیابی امواج گرانشی استفاده می‌كنند. این تداخل‌سنج‌‌ها از دو مسیر چند كیلومتری كاملا یكسان ولی عمود بر یكدیگر تشكیل شده كه پرتوهای لیزر درون این مسیرها برقرار است. پرتوهای لیزر از یك منبع منتشر می‌شوند و پس از طی مسیر چند كیلومتری، از آینه دقیق مستقر در انتهای مسیر بازتاب می‌شوند و درنهایت با هم برخورد كرده، به درون آشكارساز هدایت می‌شوند. مسیر طوری تنظیم شده كه برخورد پرتوهای لیزر با یكدیگر ویرانگر باشد و این پرتوها با خنثی كردن یكدیگر، فضایی كاملا تاریك در آشكارساز برقرار كنند. اما اگر یك موج گرانشی به این تداخل‌سنج برسد، چارچوب فضا و مقیاس‌های آن در این دو بازو تغییر می‌كند و درنتیجه، پرتوهای لیزر عبوری از آنها از حالت تنظیم‌شده خارج می‌شوند. بنابراین، برخورد آنها با یكدیگر، درخشی عجیب به همراه خواهد داشت كه آشكارساز می‌تواند آن‌را تشخیص دهد.

رویكردهای مختلف ردیابی امواج گرانشی
اسكات رنسام، اخترشناس رصدخانه رادیواخترشناسی ملی در شارلوتسویل ویرجینیا، خبر كشف 17 تپ‌اختر هزارم ثانیه‌ای را در گردهمایی هفته گذشته انجمن اخترشناسان آمریكا در واشنگتن اعلام كرد. بنابر اظهارات رنسام، حدود 100 تپ‌اختر هزارم ثانیه‌ای شناخته شده در كهكشان راه‌شیری وجود دارد. با این وجود تعداد اندكی از آنها به میزان كافی روشن و منظم هستند تا با دقت مورد نیاز برای جستجوی امواج گرانشی، بتوان به اندازه‌گیری آنها پرداخت.

برای این‌كه بتوان یك موج گرانشی را شناسایی كرد، ابتدا باید بین 20 تا 40 عدد از این تپ‌اخترها را كه یك آرایه زمانی تپ‌اختری (Pulsar Timing Array)را تشكیل می‌دهند، به مدت 5 تا 10 سال زیر نظر قرار داد. اما به كمك تپ‌اخترهای هزارم ثانیه‌ای جدید، محققان اطمینان دارند كه به زودی آمادگی كافی را برای رقابت با رویكرد دیگر به‌دست می‌آورند.


توضیح عكس: موقعیت تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای در كهكشان راه‌شیری در نقشه پایین سمت چپ مشخص شده است. اما چگونه می‌توان از این‌ها برای یافتن امواج گرانشی استفاده كرد؟ (برای دانلود عكس بزرگ، اینجا را كلیك كنید)
1- امواج گرانشی ناشی از ادغام سیاه‌چاله‌های ابرسنگینی كه در كهكشان‌های دور قرار دارند، موقعیت زمین را در فضا به آرامی تغییر می‌دهد.
2- تلسكوپ‌های زمینی می‌توانند اختلاف ناچیز در زمان رسیدن فوران‌های رادیویی تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای را كه در اثر این جابجایی اندك رخ می‌دهد، اندازه‌گیری كنند.
3- اندازه‌گیری این اثر در آرایه‌ای از تپ‌اخترها، این اثر را تقویت و احتمال آشكاركردن آن را بالا می‌برد.

گروه‌هایی كه از تداخل‌سنج‌های لیزری زمینی استفاده می كنند در ایتالیا، آلمان و ایالات متحده مستقر هستند. فیزیكدانان این گروه‌ها برای سالیان متمادی چندین پتابایت (هر پتا برابر 10 به توان 15 است) داده را بررسی كرده‌اند، بدون این‌كه حتی كوچكترین نشانه‌ای دال بر وجود امواج گرانشی به‌دست آورند.

با این حال گروه‌های زمینی خوش‌شانس بوده و ردپای امواج گرانشی را در یك اتفاق نادر، یعنی ادغام دو ستاره نوترونی مجاور هم كشف كرده‌اند. اما تا زمانی كه آشكارساز اصلی گروه، رصدخانه تداخل‌سنجی لیزری امواج گرانشی (LIGO) در لوییزیانا در سال 2015 / 1394 ارتقاء یابد، نمی‌توان داده‌های لازم را جمع‌آوری كرد. در آن زمان این تداخل‌سنج حساسیت كافی را برای جمع‌آوری امواج گسیل شده از چنین حجم عظیمی خواهد داشت. بنابراین رادیو اخترشناسان شانس این را دارند كه زودتر امواج گرانشی را كشف كنند.

بروس آلن، مدیر انستیتو فیزیك گرانشی ماكس پلانك در هانوفر آلمان كه تحلیل داده‌های مشترك را بین آشكارسازهای زمینی مدیریت می‌كند، اعتقاد دارد گروه تپ‌اخترها یك شانس خیلی خوب برای شكست دادن آشكارسازهای زمینی دارند و از نظر وی، این یك مسابقه واقعی است و برنده این رقابت، قطعا موفق به دریافت جایزه نوبل فیزیك خواهد شد.

اخترشناسی امواج گرانشی
پایان مسابقه كشف امواج گرانشی كه نزدیك به یك قرن از آغاز آن گذشته، آغازی برای علم اخترشناسی امواج گرانشی خواهد بود. در حال حاضر رویكردهای گوناگون پدیده‌های مختلفی را دنبال می‌كنند. درحالی‌كه تداخل‌سنج‌ها به دنبال ضربان‌های سریع ناشی از ادغام ستاره‌های نوترونی هستند، زمان‌سنج‌های تپ‌اختری سیگنال‌های پس‌زمینه‌ای قوی‌تر و با فركانس پایین‌تر را جستجو می‌كنند كه از ادغام سیاه‌چاله‌های فوق سنگین در مركز كهكشان‌های دور می‌آیند. آنتن فضایی تداخل‌سنج لیزری (LISA) كه یك ماموریت فضایی چندین میلیارد دلاری مشترك بین ناسا و آژانس فضایی اروپا است، نسبت به فركانس‌های میانی امواج گرانشی حساس است كه مربوط به رخدادهایی مانند ادغام كوتوله‌های سفید است. ماموریت لایزا متشكل از 3 ماهواره خواهد بود كه رئوس یك مثلث متساوی‌الاضلاع به ضلع 5 میلیون كیلومتر را در فضا تشكیل می‌دهند و همانند یك تداخل‌سنج بزرگ در فضا كار می‌كنند.

بنابر اظهارات توماس پرنس، اخترفیزیكدان موسسه تكنولوژی كالیفرنیا، كالتك و از دانشمندان ماموریت LISA، تداخل‌سنج‌های زمینی و فضایی برای شناسایی رخدادهای گرانشی بهتر هستند. اما رنسام معتقد است كه در مقام مقایسه، آرایه‌های زمانی تپ‌اختری بسیار ارزان‌ترند. وی می‌گوید: «روش جدید به‌جای آن‌كه آشكارسازی مانند LIGO نیاز داشته باشد كه ساخت آن 300 میلیون دلار هزینه داشت و ارتقاء آن نیز 200 میلیون دلار دیگر هزینه می‌برد، از رادیو تلسكوپ‌های موجود استفاده می‌كند.»

شناسایی شدیدترین رخدادهای عالم نیاز به حساسیت فوق‌العاده‌ای دارد. در روش استفاده از آرایه‌های زمانی تپ اختری این حساسیت از جنس زمان و در روش تداخل‌سنجی از جنس مكان است. تداخل‌سنج‌ها قبلا موقعیت اجرام آزمون خود را با دقت یك در میلیون میلیون میلیارد (10 به توان منفی 21) مشخص كرده‌اند. پرنس این دقت را به اندازه‌گیری فاصله نزدیك‌ترین ستاره به زمین با دقتی معادل ضخامت موی انسان تشبیه می‌كند.

   


نظرات()  
پنجشنبه 20 مرداد 1390  06:43 ب.ظ    ویرایش: - -

   


نظرات()  
پنجشنبه 20 مرداد 1390  06:41 ب.ظ    ویرایش: - -

فیزیك‌دانان هسته‌ای در آستانه كشف جزیره ثبات
پژوهشگران توانسته‌اند سنگین‌ترین هسته اتمی را با دقتی عالی، همانند تعیین جرم انسان 100 کیلوگرمی به دقت میلی‌گرم، وزن کنند. با بهبود روش‌های تعیین جرم می‌توان به کشف عناصر سنگین جزیره پایداری امید داشت.

[ كوانتوم و فیزیك جدید ]

فیزیك‌دانان هسته‌ای در آستانه كشف جزیره ثبات

فیزیك‌دانان هسته‌ای در آستانه كشف جزیره ثبات

پژوهشگران توانسته‌اند سنگین‌ترین هسته اتمی را با دقتی عالی، همانند تعیین جرم انسان 100 كیلوگرمی به دقت میلی‌گرم، وزن كنند. با بهبود روش‌های تعیین جرم می‌توان به كشف عناصر سنگین جزیره پایداری امید داشت.

مجید جویا: با دقیق‌تر شدن اندازه‌گیری جرم در مقادیر بسیار ناچیز، می‌توان به كشف عناصر سنگینی امید داشت كه نیمه عمر كوتاهی نداشته باشند.

به گزارش نیچر، پژوهش‌گران به تازگی توانسته‌اند با استفاده از یك تله ویژه، 3 ایزوتوپ از عنصر بسیار سنگین نوبلیوم را به دام بیاندازند و جرم آن را نیز اندازه‌گیری كنند. نوبلیوم، سنگین‌ترین عنصری است كه تاكنون وزن آن به طور مستقیم اندازه‌گیری شده است.

این اندازه‌گیری‌ها، یك گام بسیار مهم رو به جلو در مسیر كشف «جزیره پایداری» به شمار می‌روند؛ عبارتی كه به كلاس كوچكی از عناصر سنگین‌وزن هنوز كشف‌نشده‌ای اشاره دارد كه فیزیك‌دانان امیدوارند بتوانند به مدت چند دقیقه، یا چند روز، و یا حتی چندین سال پایدار بمانند. نتایج این تحقیق كه به سرپرستی مایكل بلاك، فیزیك‌دان اتمی و عضو هیات‌علمی مركز پژوهش‌های یون‌های سنگین هلمهولتز جی.‌اس.‌آی واقع در دارمشتات آلمان انجام شده و مشروح آن، هفته گذشته در نیچر منتشر شد؛ هم‌چنین به اصلاح تعاریف فعلی از سنگین‌ترین اتمی كه تاكنون ساخته شده نیز كمك خواهد كرد.

تعیین جرم دقیق اتمی یك عنصر فوق سنگین به هیچ وجه كار آسانی نیست، فیزیك‌دانان تاكنون تنها می‌توانستند جرم عناصر سنگین را به طور غیر مستقیم تخمین بزنند. هسته‌های سنگین معمولا به‌سرعت شكسته می‌شوند و هسته‌های فرزند و نوه‌ای به وجود می‌آورند كه با افزودن جرم و انرژی آنها، می‌توان جرم و انرژی هسته اولیه را تعیین كرد.

ولی جرم یك هسته سنگین، چیزی بیشتر از مجموع جرم اجزای آن است. دلیل این امر هم این است كه انرژی پیوندی كه پروتون‌ها و نوترون‌های هسته را در كنار هم قرار می‌دهد، با جرم آن مرتبط است. همان‌طور كه آلبرت اینشتین در فرمول معروف E = mc2 پیش‌بینی كرده بود، این دو قابل تبدیل به هم هستند. تخمین‌های غیرمستقیم از جرم اتم، معمولا نمی‌توانند این انرژی پیوند را به درستی محاسبه كنند.

رویكرد شاتگان!
بلاك و همكارانش برای اندازه‌گیری مستقیم جرم این عناصر فوق سنگین، ابتدا نیاز داشتند كه آنها را تولید كنند. برای این كار، آنها از یك شتاب‌دهنده استفاده كردند كه اتم‌های كلسیوم را به هدفی از جنس سرب شلیك می‌كرد. در موارد نادری، این هسته‌های اتمی با هم برخورد می‌كردند و طی فرآیند همجوشی هسته‌ای، هسته‌ای سنگین‌تر را می‌ساختند. تقریبا یك بار در هر ثانیه، شتاب‌دهنده یك ایزوتوپ از اتم نوبلیوم را تولید و آن‌را آشكار می‌كرد. این اتم مصنوعی بسته به تعداد نوترون‌هایی كه داشته باشد، می‌تواند تنها به مدت چند هزارم ثانیه، و یا برای دقایق متمادی دوام بیاورد.

هنگامی كه پژوهشگران نوبلیوم را تولید كردند، باید به سرعت آن را از هزاران میلیارد اتم دیگری كه از هدف سربی عبور كردند، جدا كنند. برای انجام این كار، گروه از یك تركیب ویژه میدان‌های الكتریكی و مغناطیسی استفاده كرد كه به نوبلیوم اجازه می‌داد بدون مشكل عبور كند، در حالی كه دیگر اتم‌های سبك‌تر و سریع‌تر از منحرف می‌كرد. سپس با عبور اتم سنگین نوبلیوم از سلول‌هایی كه با گاز نجیب هلیم پر شده بودند، از سرعت آن كاسته می‌شد. در نهایت، جرم نوبلیوم در درون یك تله پنینگ اندازه‌گیری می‌شد، ابزاری است كه از میدان‌های الكتریكی و مغناطیسی استفاده می‌كند تا اتم نوبلیوم را در مداری دایروی به حركت وادارد. با اندازه‌گیری شعاع و سرعت دوران اتم، می‌توان به طور مستقیم جرم اتم را اندازه‌گیری كرد.

مشكلات سنگین‌وزن
بلاك می‌گوید: «با استفاده از این روش، ما توانستیم دقت اندازه‌گیری جرم را تا حد خیلی زیادی ارتقا بخشیم. این تله می‌تواند جرم یك اتم را با دقتی برابر با اندازه‌گیری جرم یك انسان صد كیلوگرمی در ابعاد میلی‌گرم اندازه بگیرد. در مورد یك ایزوتوپ، یعنی نوبلیوم 253، اندازه‌گیری اخیر تا پنج برابر دقیق‌تر از تخمین‌های قبلی است».

رالف دیتمار هرزبرگ، دانشمند فیزیك هسته‌ای در دانشگاه لیورپول انگلستان، تا حدی تحت تاثیر این روش اندازه‌گیری قرار گرفته كه نتایج آن را از دیوار آزمایشگاهش آویزان كرده ست. او می‌گوید: «قطعا این یك كار خیلی خیلی خوب است».

هسته ای

اندازه‌گیری دقیق جرم عناصر شناخته‌شده‌ای مانند نوبلیوم می‌تواند دانشمندان را قادر سازد تا پژوهش‌های خود را برای یافتن عناصر سنگین‌تر بهبود ببخشند، مانند آنهایی كه تصور می‌شود جزو مجموعه جزیره پایداری باشند. این محدوده از جدول هسته‌ای (كه در آن به جای تعداد پروتون‌ها تعداد نوترون‌ها نوشته شده است)، جای عناصری است كه خیلی خیلی سنگین‌تر از هر چیز دیگری است كه تاكنون دیده شده است. كار اخیر دانشمندان را قادر می‌سازد تا چنین اجرامی را بدون روبرو شدن با مشكلات محاسبه جرم هسته‌های «فرزند» و «نوه» هسته اصلی، خیلی دقیق‌تر محاسبه كنند.

تصور می‌شود كه برخی از هسته‌ها در جزیره پایداری برای چندین سال و یا حتی بیشتر از آن نیز پایدار بمانند، كه به این معنی است كه آنها را می‌توان برای مدت‌های طولانی ذخیره كرد؛ امری كه در صورت تحقق آن می‌توان آینده‌ای را متصور شد كه در آن سوخت‌های هسته‌ای بسیار كارامد برای سفر به اعماق فضا در دسترس بشر قرار گیرد.

ولی هرزبرگ بر این باور است كه این كار حتی برای آینده نزدیك باارزش است. به گفته او، نظریه كنونی هسته‌ای نمی‌تواند به طور دقیق اجرام ساختارهای هسته‌ای سنگین‌ترین عناصر را پیش‌بینی كند. اندازه‌گیری مستقیم به بهبود آن كمك می‌كند و برای مثال می‌تواند با مشخص كردن ساختار هسته‌های در حال فروپاشی، به یافتن روش‌های كارامدتر برای خلاص شدن از شر زباله‌های هسته‌ای هم كمك كند.

   


نظرات()  
پنجشنبه 20 مرداد 1390  06:40 ب.ظ    ویرایش: - -

اثر زیمان
اثر زیمان در فیزیک به شکافتگی خطوط طیفی اتم‌ها در حضور میدان مغناطیسی گفته می‌شود. این پدیده کاربردهای مهمی در تشدید مغناطیسی هسته‌ای (NMR) و پروندهسازی تشدید مغناطیسی (MRI) دارد. اثر زیمان به خاطر فیزیکدان هلندی پیتر زیمان نامگذاری شده است.

[ كوانتوم و فیزیك جدید ]

اثر زیمان در فیزیك به شكافتگی خطوط طیفی اتم‌ها در حضور میدان مغناطیسی گفته می‌شود. این پدیده كاربردهای مهمی در تشدید مغناطیسی هسته‌ای (NMR) و پروندهسازی تشدید مغناطیسی (MRI) دارد. اثر زیمان به خاطر فیزیكدان هلندی پیتر زیمان نامگذاری شده است.

در بیشتر اتم‌ها آرایش‌های الكترونی بسیاری هستند كه انرژی یكسانی دارند. ولی در حضور یك میدان مغناطیسی این واگنی به هم می‌خورد، زیرا الكترون‌هایی كه اعداد كوانتومی متفاوت دارند، از میدان مغناطیسی به شكل‌های متفاوتی اثر می‌پذیرند. از این رو، با این كه در آغاز اتم‌های بسیاری انرژی یكسان داشتند، حالا انرژی‌های گوناگونی داریم و این باعث می‌شود خطوط طیفی تازه‌ای داشته باشیم كه البته بسیار به هم نزدیك هستند.

در حال حاضر می‌دانیم كه اوربیتالهایی از قبیل از نظر انرژی برابرند و در غیاب میدان مغناطیسی نمی‌توان تفاوتی بین الكترونهایی كه این اوربیتالها را اشغال كرده‌اند، قائل شد، ولی وقتی طیف نشری اتم هیدروژن در میدان مغناطیسی مورد مطالعه قرار می‌گیرد، وضعیت پیچیده‌تری پیدا می‌كند. یعنی هر خط طیفی حاصل از چندگانگی خطوط طیفی كه خارج از میدان مغناطیسی بدست می‌آید، در میدان مغناطیسی به چند خط طیفی فوق‌العاده نزدیك به یكدیگر تجزیه می‌شود. مثلاً در مورد اتم سدیم، همانطور كه در شكل نشان داده شـده است، این رویداد موجب می‌شود كه هر یك از دو

img/daneshnameh_up/2/29/mch0042a.jpg
خط طیفی اصلی آن به چندین خط تفكیك شود. چنین وضعیتی كه به ساختار ظریف خطوط طیفی موسوم است، اولین بار توسط زیمان (در سال 1896) مشاهده شد و اثر زیمان نامیده می‌شود. این اثر، با قبول دو درجه آزادی برای حركت الكترون یعنی در نظر گرفتن دو عدد كوآنتومی اصلی و فرعی برای مشخص كردن انرژی الكترون در چرخش به دور هسته، قابل بررسی نیست. بلكه برای توجیه آن باید سه درجه آزادی برای حركت الكترون یا به بیانی دیگر، عدد كوآنتومی دیگری علاوه بر اعداد كوآنتومی اصلی و فرعی برای مشخص كردن دقیق وضعیت الكترون در فضای اطراف هسته باید در نظر گرفت. برای این منظور، باید قبول كرد كه وقتی الكترون، بدون وجود یك میدان مغناطیسی خارجی، به دور هسته اتم می‌چرخد مرجعی وجود ندارد تا بتوان سطح مشخصی برای مدار چرخش آن در نظر گرفت. به بیان دیگر، سطح مدار چرخش آن كاملاً اختیاری است. اما وقتی الكترون در یك میدان مغناطیسی خارجی به دور هسته می‌چرخد، سطح مدار چرخش آن نسبت به راستای میدان مغناطیسی تغییر می‌كند. زیرا الكترون (ذره باردار) ضمن چرخش به دور هسته، در نقش یك مغناطیس كوچك (با ممان مغناطیس) عمل می‌كند. در نتیجه، در یك میدان مغناطیسی (با شدت)، تحت تأثیر قرار گرفته و سطح مدار چرخش آن دستخوش تغییراتی می‌شود. این تغییرات، دیگر اختیاری نبوده بلكه از محدودیت كوآنتومی پیروی می‌كند. بطوریكه تصویر بردار ممان مغناطیسی حاصل از چرخش الكترون بر روی این سطوح، نسبت به راستای میدان، همواره باید مضرب درستی از باشد. این مضرب درست را كه به عدد كوآنتومی مغناطیسی موسوم شده است، با نشان می‌دهند.

   


نظرات()  
پنجشنبه 20 مرداد 1390  06:39 ب.ظ    ویرایش: - -

دقیق‌ترین آزمایش نسبیت عام، بر روی میزتحریر انجام شد
با اندازه‌گیری تفاوت بسیار اندک دو ساعت کوانتومی با فاصله 0.1 میلی‌متر از یکدیگر، مشخص شد پیش‌بینی نظریه نسبیت عام درمورد کند شدن زمان در اثر میدان گرانشی، درست‌تر از آنی است که پیش از این تصور می‌شد.

[ كوانتوم و فیزیك جدید ]

دقیق‌ترین آزمایش نسبیت عام، بر روی میزتحریر انجام شد

با اندازه‌گیری تفاوت بسیار اندك دو ساعت كوانتومی با فاصله 0.1 میلی‌متر از یكدیگر، مشخص شد پیش‌بینی نظریه نسبیت عام درمورد كند شدن زمان در اثر میدان گرانشی، درست‌تر از آنی است كه پیش از این تصور می‌شد.

مجید جویا: با اندازه‌گیری یك تفاوت بسیار اندك در دو ساعت كوانتومی، فیزیكدان‌ها ثابت كردند كه یكی از پایه‌های نظریه گرانش آلبرت اینشتین محكم‌تر از آنی است كه پیش از این تصور می‌شد.

این آزمایش، تازه‌ترین نمونه از سری آزمایش‌هایی است كه دانشمندان برای موشكافی یكی از پیش‌بینی‌های اینشتین انجام داده‌اند، این‌كه ساعت‌ها در میدان‌های جاذبه‌ای قوی‌تر، آهسته‌تر كار می‌كنند.

به گزارش نیچر، برای چندین دهه دانشمندان ساعت‌ها را در ارتفاعات بالاتری كه جاذبه زمین در آنها كمتر است، قرار می‌دادند و تغییرات متعاقب آن را اندازه‌گیری می‌كردند. از یك ساعت در یك برج دانشگاه هاروارد در دهه 1960، تا ساعت‌هایی كه در دهه 1970 در هواپیماها قرار می‌گرفتند، تا ساعتی كه در سال 1980 در یك راكت قرار گرفت و هزاران كیلومتر دورتر از سطح زمین به فضا ارسال شد؛ دانشمندان هر چه تلاش كردند، نتوانستند نشان دهند كه نظریه اینشتین اشتباه بوده است.

اكنون، گروهی كه توسط هولگر مولر از دانشگاه بركلی كالیفرنیا هدایت می‌شوند، تاثیر جاذبه را بر تغییر زمان ده‌هزار بار دقیق‌تر از هر آزمایشی كه تا پیش از این انجام شده بود، اندازه‌گیری كرده‌اند. آنها نشان دادند كه تاثیر جاذبه بر زمان با دقت7 قسمت در میلیارد قابل پیش‌بینی است.

نكته جالب توجه این آزمایش در این بود كه آنها این كار را تنها با استفاده از دو ساعت آزمایشگاهی انجام دادند كه بیش‌از یك دهم میلی‌متر اختلاف ارتفاع نداشتند؛ و این یعنی انجام آزمایشی بر روی یك نظریه بسیار پیچیده با استفاده از مجموعه‌ای كه در دنیای امروز آزمایش‌های بزرگ و پیچیده فیزیكی، بی‌اندازه ابتدایی به نظر می‌رسد.

«انجام آزمایش‌های بسیار دقیق روی میز آزمایشگاه چیزی نیست كه تنها مربوط به گذشته باشد»، این عقیده مولر است. تیم تحقیقاتی وی نیز شامل آكیم پیترز از دانشگاه هومبولت برلین و استیون چو، شخص وزیر انرژی ایالات متحده بود.

ساعت اتمی، كاربردهای دیگری هم دارد
بسیاری از ساعت‌های اتمی از پالس‌های بی‌نهایت منظم اتم‌ها استفاده می‌كنند كه بین حالت‌های تحریك شده انرژی تغییر حالت می‌دهند. ولی آزمایش مولر بر فركانس بنیادین كوانتوم اتم سزیوم با انرژی حالت عدم تحریك اتم اتكا داشت. این فركانس به‌قدری بزرگ است كه فیزیكدان‌ها هیچ‌گاه گمان نمی‌كردند كه روزی بتوان از آن به عنوان ساعت استفاده كرد. ولی یك تداخل‌سنج ویژه می‌تواند تفاوت بین دو ساعت این چنینی را كه تحت تاثیر نیروهای متفاوت جاذبه قرار دارند، اندازه‌گیری كند.

یون یی، متخصص ساعت‌های اتمی از مركز مشترك اخترفیزیك آزمایشگاهی در بولدر كلرادو می‌گوید:‌ «چیزی كه در مورد كار آنها جالب توجه است، این است كه آنها از كل اتم به عنوان یك ساعت استفاده می‌كنند».

مولر و گروهش، اتم‌های سزیوم را به یك قوس در طول یك فاصله خلا پرتاب كردند و آن‌ها را تا نزدیكی صفر مطلق سرد كردند. در میانه مسیر، فوتون‌هایی از یك لیزر اتم‌ها را به دو حالت متناوب مكانیك كوانتوم تقسیم كرد. در یكی از آن دو، یك اتم یك فوتون را جذب كرد و قوس حركتی آن به میزان اندكی بالاتر رفت، و به این ترتیب از میزان جاذبه برای آن اندكی كاسته شد و زمان هم كمی سرعت گرفت. در دیگری اما، اتم در قوس پایینی ماند، جایی كه جاذبه قوی‌تر بود و زمان هم اندكی آهسته‌تر بود. یك تفاوت فاز در فركانس بنیادین این دو اتم، كه توسط تداخل‌سنج اندازه‌گیری شد، نشان دهنده یك تفاوت اندك در زمان بود.

تله‌های لیزری
این آزمایش از یك تله لیزری اتم بهره می‌برد كه استیون چو آن را اختراع كرد و برنده جایزه نوبل در سال 1997 / 1376 شد. داده‌ها برای تحقیق كنونی كوتاه زمانی بعد از آن گردآوری شدند، هنگامی كه چو در حال استفاده از این مجموعه برای اندازه‌گیری یك ثابت متفاوت بود، شتاب جاذبه.

ولی مولر می‌گوید كه در اكتبر 2008 / مهر 1387، گویی به او الهام شد كه می‌توان از داده‌های مشابهی برای نشان دادن ثابت بودن تاثیر جاذبه بر زمان استفاده كرد. او ابتدا ای‌میلی برای چو فرستاد، و سپس ای‌میل دیگری برای مدیر آزمایشگاه ملی لاورنس بركلی در كالیفرنیا، كه سه روز بعد به او پاسخ داد و از ایده وی استقبال كرد.

چو نیز در پاسخ به ای‌میل خبرنگار نیچر، گفت كه او زمان كار بر روی تحقیق كنونی را در طول شب‌ها، آخر هفته‌ها و در جریان سفرهای هوایی به دست آورده بود (بعد از انجام 70 تا 80 ساعت كار هفتگی به عنوان وزیر انرژی! ایالات متحده)

نتایج این آزمایش می‌توانست یك روز كاربردهای عملی داشته باشد. اگر تاثیر جابجایی زمان جاذبه ثابت نباشد، آن‌گاه پژوهشگران شاید مجبور شوند در مورد میزان دقت ساعت‌های اتمی جدید كه با ماهواره‌های سیستم موقعیت‌یاب جهانی به مدار زمین فرستاده می‌شوند، دوباره فكر كنند. ولی مولر نشان داد كه این تاثیر به طور غیر عادی با نتایج آزمایش سازگاری دارد. او می‌گوید: «اكنون ما می‌دانیم كه فیزیك درست است».

این آزمایش همچنین بر مجموعه ساعت اتمی در فضا (ACES) فشار وارد می‌آورد، آزمایشی كه توسط سازمان فضایی اروپا در حال انجام است و قرار است كه تا سال 2013 / 1392به ایستگاه فضایی بین المللی بپیوندد. تحقیق كنونی در عین حال اندازه‌گیری‌های كنونی ACES از تاثیر جابجایی زمانی جاذبه را تا سه رقم اعشار بهبود می‌بخشد.

كریستوف سالومون پژوهشگر ارشد ACESمی‌گوید كه این ماموریت تقریبا 100 میلیون یورو هزینه در بر خواهد داشت، كه هزینه پرتاب آن را نیز باید به آن اضافه كرد. در مقابل، به گفته مولر، آزمایش مولر بر روی میز آزمایشگاه، در مجموع چیزی كمتر از یك میلیون دلار هزینه داشته است. سالومون می‌گوید كهACES هنوز معتبر است چرا كه دو آزمایش بنیادین دیگر را در زمینه فیزیك انجام خواهد داد، و همچنین به پژوهشگران كمك خواهد كرد تا هماهنگی ساعت‌های اتمی زمینی را نیز بهتر كنند.

كلیفورد ویل، ازفیزیكدانان دانشگاه واشینگتن در سنت لوئیز میسوری، می‌گوید كه نتیجه آزمایش مولر پنجره‌ای را كه اكنون برای نظریه‌های جایگزین در مورد جاذبه وجود دارد و برخی از نظریه پردازان در حال كار بر روی آنها هستند، باریك‌تر خواهد كرد.

ویل همچنین از این كه چو وقتی برای همكاری با این تحقیق پیدا كرده بود، شگفت‌زده شده بود. او می‌گوید: «آخرین باری كه یك عضو كابینه رئیس‌جمور، مقاله‌ای را در مجله نیچر در مورد فیزیك بنیادین منتشر كرده بود، چه زمانی بود؟».

   


نظرات()  
پنجشنبه 20 مرداد 1390  06:37 ب.ظ    ویرایش: - -


سپیده دم فیزیك ؛ آن سوى مدل استاندارد
دوره اى جدید در فیزیک ذرات، به وسیله مشاهده ذرات ابرتقارنى در برخورددهنده تواترون (Tevatron) در آزمایشگاه شتاب دهنده ملى فرمى (Fermi National Accelerator Laboratory) در باتاویاى ایلینویز آغاز خواهد شد

[ كوانتوم و فیزیك جدید ]

سپیده دم فیزیك ؛ آن سوى مدل استاندارد

گوردون كین

ترجمه: نیما خسروى

 

 

دوره اى جدید در فیزیك ذرات، به وسیله مشاهده ذرات ابرتقارنى در برخورددهنده تواترون (Tevatron)  در آزمایشگاه شتاب دهنده ملى فرمى (Fermi National Accelerator Laboratory)  در باتاویاى ایلینویز آغاز خواهد شد. یك كوارك و یك پاد كوارك (قرمز و آبى) مستقیم به هم برخورد مى كنند تا دو ذره ابرتقارنى سنگین (كهربایى) روشنى شكل بگیرند. آنها به ذرات W و Z نارنجى) و دو ذره ابرتقارنى سبك تر (كهربایى تیره) تبدیل مى شوند. ذرات W و Z  نیز به یك الكترون، یك پادالكترون و یك میوآن (muon) ( همه به رنگ سبز) كه قابل مشاهده هستند و همچنین یك پادنوترینوى مشاهده ناپذیر (خاكسترى) تبدیل مى شوند.

مدل استاندارد فیزیك ذرات در مرحله مهمى از تاریخچه خود قرار دارد؛ هم در اوج موفقیت و هم در مرز تحول. قرن ها بعد از آغاز تحقیق روى بخش هاى بنیادى كه زیبایى و پیچیدگى جهان را مى سازند، امروزه به نتیجه شگفت ا نگیز و ساده اى رسیده ایم ؛ فقط شش ذره: الكترون، كوارك هاى بالا و پائین، گلوئون (gluon)،  فوتون و بوزون هیگز. براى توضیح همه پدیده هایى كه فیزیكدانان ذرات بنیادى مى  دانند اضافه كردن یازده ذره دیگر به جمع ذرات گفته شده كافى است. [به قاب سمت چپ نگاه كنید] اینها تصوراتى شبیه تصورات یونانیان قدیم نیست كه مى گفتند جهان از چهار عنصر خاك، هوا، آب و آتش تشكیل شده است. بلكه این نتایج از پیچیده ترین نظریه ریاضى در مورد طبیعت در طول تاریخ یعنى مدل استاندارد فیزیك ذرات حاصل شده است، به رغم معنى كلمه مدل، مدل اسصتاندارد یك نظریه كامل براى شرح ذرات پایه و توضیح برهم كنش آنها است. همه آنچه در دنیاى ما رخ مى دهد (به جز اثرهاى گرانشى) قابل بیان با قوانین و معادلات مدل استاندارد است..
مدل استاندارد در دهه ۱۹۷۰ فرمول بندى شد و در اوایل دهه ۱۹۸۰ آزمایش ها به طور نسبى درست بودن آن را نشان دادند. نزدیك به سه دهه آزمایش هاى دقیق و موشكافانه نظریه را آزموده اند و تائید كرده اند كه همه پیش بینى هاى نظریه درست است. از یك سو این موفقیت ارزشمند است زیرا تائید مى كند (در عمیق ترین سطح اش تاكنون) كه ما واقعاً چگونگى كاركرد طبیعت را درك مى كنیم. از سوى دیگر این موفقیت دلسردكننده است. قبل از پیدایش مدل استاندارد، فیزیكدان ها براى نظریه جدید منتظر كشف ذرات جدید یا نشانه هاى جدید در مشاهدات تجربى بودند، قبل از اینكه نظریه قبلى قدیمى شود. اما براى مدل استاندارد آنها سى سال منتظر ماندند تا مشاهدات نظریه را تائید كنند.
انتظارها به زودى به سر مى رسد. آزمایشاتى كه مى توانند برخوردهایى تولید كنند با انرژى هاى بالاتر از قبل یا با دقت بالاتر براى پدیده هاى خاص بر لبه پیشرو مدل استاندارد قرار دارند. این نتایج مدل استاندارد را باطل نخواهند كرد. بلكه با كشف ذرات جدید و نیروهاى توضیح داده نشده باعث پیشرفت آن خواهند شد. مهم ترین آزمایش توسط برخورد دهنده تواترون (Tevatron)  كاراتر شده شتاب دهنده فرمى (FNAL)  در باتاویاى ایلینویز انجام مى شود كه ارائه اطلاعات  (data)  را از سال ۲۰۰۱ آغاز كرده است. این آزمایش قرار است به طور مستقیم ذرات گریزپایى كه مدل استاندارد را كامل مى كنند بوزون هیگز) و آنهایى را كه توسط نظریه هاى تكامل یافته تر پیش بینى مى شوند ابرهمزادها یا (SuperPartner هاى ذرات شناخته شده) تولید كند.
اطلاعات قابل ملاحظه اى هم از كارخانجات  B  مى رسد، كارخانجات B  برخورددهنده هایى در كالیفرنیا و ژاپن هستند كه براى تولید كوارك هاى b  یكى از یازده ذره اضافى) و پادذره آنها طراحى شده اند تا براى بررسى پدیده شكست تقارن CP استفاده شوند. CP) charge- parity) تقارنى مربوط به ذرات و پادذرات است و شكست آن به این معنى است كه پادذرات دقیقاً منعكس كننده رفتار ذرات نیستند.
مقدار شكست تقارن  CP  كه در آزمایشگاه دیده شده است با مدل استاندارد تطبیق دارد، اما دلایلى وجود دارد كه مقادیر بیشترى شكست تقارن CP  قابل تولید است. فیزیك بعد از مدل استاندارد این مقدار شكست اضافى تقارن  CP  را مى تواند تولید كند.

 

 

فیزیكدان ها همچنین خواص دقیق الكتریكى و مغناطیسى ذرات را بررسى مى كنند. مدل استاندارد پیشگویى مى كند كه الكترون ها و كوارك ها مانند آهن رباهاى بسیار ریزى با قدرت مشخصى رفتار مى كنند و اینكه رفتار آنها در یك میدان الكتریكى از روى بار الكتریكى آنها كاملاً مشخص مى شود. اغلب بسط هاى مدل استاندارد قدرت مغناطیسى و رفتار الكتریكى پیش بینى  مى كنند كه با مدل استاندارد كمى متفاوت است. آزمایش ها جمع آورى اطلاعات را با دقت كافى آغاز كرده اند تا این اثرهاى پیش بینى شده خیلى كوچك را ببینند.
خارج از زمین دانشمندان به دنبال پیدا كردن نوترینوهاى خورشیدى و نوترینوهاى امواج كیهانى هستند. اینها ذرات شبح گونه اى هستند كه به ندرت برهم كنش مى كنند و به تازگى جرم دار بودن آنها اثبات شده است. این نتیجه اى بود كه توسط نظریه بسط یافته مدل استاندارد پیش بینى شده بود. دور بعدى آزمایش ها شكل نظریه اى را كه براى توصیف نوترینوهاى جرم دار مشاهده شده است، روشن خواهد كرد.
به علاوه آزمایش هایى براى مشاهده ذرات مبهم تشكیل دهنده ماده تاریك سرد جهان و بررسى چگونگى واپاشى نوترون با دقت خیلى بالا در راه است. موفقیت در هر یك از برنامه ها نشانه اى براى فیزیك بعد از مدل استاندارد است.
این تحقیق ها فیزیك ذرات را با اطلاعات غنى راهنمایى مى كند. حدود سال ۲۰۰۷ برخورددهنده  هادرونى بزرگ (LHC)  وارد عمل مى شود. این برخورددهنده ابزارى با محیط ۲۷ كیلومتر در سرن (CERN)  در حال ساخت است. سرن آزمایشگاه اروپایى براى فیزیك ذرات نزدیك به جنوا است.  كامل كننده نتایج  LHC  كه یك برخورددهنده پوزیترون- الكترون خطى ۳۰ كیلومترى است هم مراحل طراحى را پشت سر مى گذارد.
با توجه به اشارات دیده شده براى فیزیك فراتر از مدل استاندارد خبرهایى به گوش مى رسد مبنى بر اینكه مدل استاندارد غلط است و باید خود را براى دور ریختن اش آماده كنیم، اما این روش درستى نیست.
مثال معادلات ماكسون را در نظر بگیرید. این معادلات اواخر قرن نوزدهم براى توضیح نیروى الكترومغناطیس نوشته شدند. در اوایل قرن بیستم فهمیدیم كه براى اندازه هاى اتمى احتیاج به نسخه كوانتومى معادلات ماكسون داریم. بعدها دیدیم كه معادلات ماكسون كوانتومى جزیى از معادلات به دست آمده از مدل استاندارد هستند. به هر صورت ما نمى گوییم معادلات ماكسون غلط هستند، آنها گسترش یافته اند. (هنوز هم از آنها براى فناورى هاى الكترونیكى بى شمارى استفاده مى شود.)


• بناى پایدار
به طور مشابه مدل استاندارد نیز ماندگار است. این مدل یك نظریه كامل ریاضیاتى است، یك بناى پیچ درپیچ و بسیار پایدار. این مدل مى تواند یك قسمت از یك بناى بزرگتر باشد، اما اشتباه نیست. هیچ قسمت از این نظریه فرو نخواهد ریخت، مگر اینكه همه ساختار نظریه فرو بریزد. اگر نظریه اشتباه بود، همه آزمایش هاى موفق تصادفى بوده اند. این نظریه براى همیشه برهم كنش هاى قوى، ضعیف و الكترومغناطیس را در دامنه انرژى خودش توضیح خواهد داد. مدل استاندارد به خوبى آزمایش شده است. این مدل وجود بوزون هاى  w و Z،  گلوآن و دو كوارك سنگین تر را پیش بینى كرد (كوارك سحر (افسون) و كوارك بالا. این ذرات پس از ارائه این مدل پیدا شدند كه دقیقاً با مشخصات پیشگویى شده همخوانى دارد.دومین آزمایش بزرگ زاویه اختلاط (mixing)  نظریه الكتروضعیف بود. این زاویه متغیرى است كه در توصیف برهم كنش هاى ضعیف و الكترومغناطیس  نقش دارد. زاویه اختلاط در هر فرآیند الكتروضعیفى باید مقدار ثابتى داشته باشد. اگر مدل استاندارد غلط بود زاویه اختلاط باید براى یك فرآیند یك مقدار و براى فرآیند دیگر مقدار دیگرى مى داشت.
مشاهده شده است كه این زاویه با دقت یك درصد براى همه فرآیندها یكى است. سوم اینكه برخورددهنده بزرگ الكترون- پوزیترون (LEP)  در سرن حدود بیست میلیون بوزون Z  را مشاهده كرده است. همه آنها همان طور كه از مدل استاندارد انتظار مى رفت، واپاشى كردند، به طورى كه براى هر آزمایش جزئیات انرژى و جهت ذرات خروجى با پیش بینى مدل استاندارد همخوانى داشت. این آزمایش ها، گوشه اى است از آزمون هایى كه مدل استاندارد را قویاً تائید كردند.
مدل استاندارد در تالار افتخاراتش ۱۷ ذره و چند متغیر آزاد- مقادیرى مانند جرم ذرات و قدرت برهم كنش ها- دارد این متغیرها مى توانند هر مقدارى داشته باشند و ما فقط با آزمایش مى توانیم مقدار صحیح آنها را تعیین كنیم. گاهى منتقدان متغیرهاى زیاد مدل استاندارد را با نظریه هاى قرون وسطى براى توصیف  مدار سیارات استفاده مى كردند،مقایسه مى كنند. آنها تصور مى كنند مدل استاندارد قدرت پیشگویى محدودى دارد، یا اینكه محتواى دلخواهى دارد و یا اینكه مى تواند فقط با میزان كردن چند مقدار هر چیزى را توضیح دهد.
اما عكس این مسئله صحیح است: یك بار كه جرم ها و قدرت هاى برهم كنش در فرآیند اندازه گیرى شدند مقدار آنها براى همه آزمایش ها و براى همه نظریه مشخص شده است و دیگر هیچ تغییرى مجاز نیست. علاوه بر این امروزه شكل دقیق همه معادلات مدل استاندارد توسط نظریه مشخص شده است. همه مقادیر غیر از جرم بوزون هیگز اندازه گیرى شده است. قبل از دستیابى به مدل هاى فراتر از مدل استاندارد، تنها چیزى كه مى تواند تغییر كند، دقت اطلاعات ما از مقادیر با توجه به نتایج جدید است و هرچه در این مسیر بیشتر پیشرفت كنیم دستیابى به دقت هاى بیشتر ساده تر كه نمى شود، مشكل تر هم مى شود؛ براى اینكه همه اطلاعات تجربى همچنان با یكدیگر سازگار باقى بمانند، مقادیر اندازه گیرى شده باید تا حد بالاترى از دقت با یكدیگر همخوانى داشته باشند.شاید به نظر برسد اضافه كردن ذرات و برهم كنش هاى دیگر براى تقویت مدل استاندارد، آزادى هاى بیشترى ایجاد مى كند اما لزوماً این طور نیست. جذاب ترین گزینه براى پیشرفت مدل استاندارد مدل استاندارد ابرتقارنى حداقل Minimal Supersymme tricSM Standard) (Model= MSSM  است. ابرتقارن به هر ذره اى یك ذره ابرمتناظر (Superpartner)  ابرتقارنى نسبت مى    دهد. در مورد جرم این ذرات ابرتقارنى مطالب كمى مى دانیم، اما برهم كنش هاى آنها توسط ابرتقارن مقید شده اند. هنگامى كه جرم ها اندازه گیرى شوند، پیش بینى هاى MSSM  به علت روابط ریاضى ابرتقارن مقیدتر از مدل استاندارد خواهد بود.


• ده معما
اگر كاركرد مدل استاندارد چنین عالى است، چرا باید آن را بسط داد؟ یك نكته مهم در این باره وقتى خود را نشان مى دهد كه ما به دنبال هدف قدیمى وحدت نیروهاى طبیعت بگردیم. در مدل استاندارد مى توانیم نیروها را برون یابى كنیم و بپرسیم كه رفتار آنها در انرژى هاى بالاتر چگونه است. براى مثال نیروها در دماهاى بسیار بالا- درست لحظاتى بعد از انفجار بزرگ (big bang)-  چگونه بوده اند؟ در انرژى هاى پایین نیروى قوى حدود ۳۰ برابر قوى تر از نیروى ضعیف و بیش از۱۰۰ برابر قوى تر از نیروى الكترومغناطیس است. وقتى برون یابى كنیم متوجه مى شویم كه قدرت  این نیروها بسیار به هم نزدیك مى  شود اما هیچ گاه دقیقاً برابر نیست. اگر مدل  استاندارد را به MSSM  بسط دهیم نیروها در انرژى خاصى كه بسیار زیاد است دقیقاً یكى مى شوند. قاب صفحه را ببینید. حتى بهتر از این، نیروى گرانشى در انرژى هاى باز هم بالاتر به همان قدرت نیروهاى دیگر مى رسد كه نشان دهنده  ارتباط بین نیروهاى مدل استاندارد و نیروى گرانشى است. چنین دستاوردهایى سرنخ هاى مهمى به دست مى  دهد كه از MSSM  حمایت مى كند، دلایل دیگر براى لزوم بسط مدل استاندارد از پدیده هایى ناشى مى شود كه نمى توان آنها را شرح داد و یا حتى سازگار كرد، از جمله

 

 

مطلوب ترین نظریه براى جانشینى مدل استاندارد مدل استاندارد ابرتقارنى حداقلى است. در این مدل، هر ذره شناخته شده یك ذره ابرهمزاد (Super Partner)  دارد كه این دو با ابرتقارن به هم مربوط مى شوند. ذرات به دو دسته تقسیم مى شوند: بوزون ها (مانند ذرات انتقال نیرو) كه همگى مى توانند در یك حالت مشابه قرار گیرند و فرمیون ها (مانند كوارك ها و لپتون ها) كه نمى توانند حالت هاى مشابه داشته باشند. ذره ابرهمزاد با یك فرمیون همیشه یك نورون است و برعكس.
شاهد غیرمستقیم براى ابرتقارن از برون یابى برهم كنش ها در انرژى هاى زیاد پدید مى آید. در مدل استاندارد، سه نیرو مشابه هستند اما قدرت آنها مساوى نیست. (شكل بالا) وجود ابرهمزاد برون یابى را تغییر مى دهد به صورتى كه نیروها در یك انرژى به هم مى رسند. (شكل پایین) این نكته سرنخى است بر اینكه اگر ابرتقارن درست باشد، نیروها وحدت یافته اند.
مشاهده كننده بزرگ ذرات تواترون توسط فیزیكدان هاى آزمایشگاه فرمى بین سال هاى ۱۹۹۶ تا ۲۰۰۰ به روز شده است تا بتواند بوزون هاى هیگز و ابرتقارن را مشاهده كند.


یك - همه نظریه هاى امروزى به طور ضمنى بیان مى كنند كه جهان باید حتى در خالى ترین مناطق آن شامل تراكم شدید انرژى باشد. اثرات گرانشى این پدیده كه آن را انرژى خلأ مى نامند، یا مى بایست جهان را مدت ها پیش درهم تنیده باشد یا باعث گسترش آن به مقدارى بسیار بیش از اندازه كنونى شده باشد. مدل استاندارد نمى تواند براى فهمیدن این نكته كه مسئله ثابت كیهان شناسى نامیده مى شود، كمكى كند.
دو - مدت هاى دراز بر این گمان بوده اند كه انبساط عالم بسیار آهسته است، چون مواد تشكیل دهنده جهان تحت جاذبه گرانشى یكدیگر هستند. در حال حاضر ما مى دانیم كه گسترش جهان شتاب دار است و آنچه كه باعث این شتاب است (و انرژى تاریك نام دارد) در فیزیك مدل استاندارد جایى ندارد.
سه - دلایل بسیار خوبى وجود دارد كه در اولین كسرهاى ثانیه از انفجار بزرگ، جهان در مرحله انبساط بسیار سریعى به نام مرحله تورم قرار داشته است. میدان هایى كه مى توانسته اند تورم را ایجاد كنند در محدوده مدل استاندارد قرار نمى گیرند.
چهار - اگر جهان با انفجار بزرگ یعنى انفجار مقدار عظیمى انرژى آغاز شده باشد، باید سهم ماده و پادماده در آن مساوى مى بود [تقارن CP].  اما ستاره ها و سحابى ها از پروتون ها، نوترون ها و الكترون ها تشكیل شده اند و نه پادذرات آنها. (پادماده متناظرشان] این ناتقارنى در ماده با مدل استاندارد قابل توجیه نیست.
پنج - حدود یك چهارم جهان ماده تاریك سرد و غیرقابل مشاهده است كه خارج از قلمرو ذرات مدل استاندارد قرار دارد.
شش - در مدل استاندارد برهم كنش با میدان هیگز (كه به بوزون هیگز مربوط مى شود) باعث جرم دار شدن ذرات مى شود. مدل استاندارد نمى تواند ساختار بسیار خاص برهم كنش هیگز را توضیح دهد.
هفت - تصحیحات كوانتومى به وضوح براى بوزون هیگز جرم  بزرگى را محاسبه مى كنند كه نتیجه آن جرم بسیار زیاد براى همه ذرات است. مدل استاندارد نمى تواند از چنین مشكلى اجتناب كند و در نتیجه مشكلات مفهومى مهمى را به وجود مى آورد.
هشت - مدل استاندارد نمى تواند گرانش را دربر گیرد، زیرا ساخت این نیرو با سه نیروى دیگر یكسان نیست.
نه - مقدار جرم كوارك ها و لپتون ها (مثل الكترون نوترینوها) را نمى توان به وسیله مدل استاندارد توجیه كرد.
ده - مدل استاندارد داراى سه فرآیند تولید ذرات است. جهان پیرامون ما فقط از ذرات فرآیند اول پر شده و این فرآیند خودش به تنهایى یك نظریه سازگار ایجاد مى كند. مدل استاندارد هر سه فرآیند را توصیف مى كند، اما نمى تواند توضیح دهد چرا بیشتر از یك فرآیند وجود دارد.
در توضیح این مسائل لازم به ذكر است، وقتى كه مى گویم مدل استاندارد نمى تواند پدیده اى را توجیه كند، منظورم این نیست كه نظریه تاكنون نتوانسته است آن را توجیه كند، ولى روزى خواهد توانست. بلكه مدل استاندارد بسیار مقید است و هرگز نخواهد توانست پدیده هاى فهرست شده بالا را توضیح دهد. تفسیرهاى محتملى وجود دارد. یكى از دلایلى كه توسعه به نظریه ابرتقارن را براى بسیارى از فیزیكدان ها جذاب مى كند، این است كه این نظریه مى تواند توضیحى را براى موارد بالا، غیر از مورد دوم و سه تاى آخر ارائه دهد. نظریه ریسمان (كه در آن ذرات به جاى موجودات نقطه اى، موجودات یك بعدى بسیار كوچك هستند) سه تاى آخر را توضیح مى دهد. نگاه كنید به پدیده هایى كه مدل استاندارد قادر به توضیح آنها نیست، راهنماهایى براى چگونگى توسعه این مدل هستند. اینكه مدل استاندارد نمى تواند به سئوالاتى جواب بدهد، چندان عجیب نیست. هر نظریه موفقى در علم تعداد پاسخ به پرسش ها را افزایش مى دهد ولى هنوز سئوالات بدون پاسخى هم وجود دارند. گذشته از این، بالا رفتن آگاهى سئوالات جدیدى پدید مى آورد كه قبلاً قابل بیان نبودند، اما تعداد پرسش هاى بنیادى پاسخ داده نشده كاهش مى یابد.
بعضى از این ده معما نشان دهنده دلیل دیگرى هستند كه چرا امروزه فیزیك ذرات به دوران جدیدى وارد مى شود. این مسئله روشن شده است كه مسائل مهمى در كیهان شناسى پاسخ هاى خود را در فیزیك ذرات یافته اند و این دو مقوله در «كیهان شناسى ذرات» (Particle cosmology)  در هم ادغام شدند. فقط از روى آموزه هاى كیهان شناختى فهمیدیم كه جهان از ماده ساخته شده است (و نه از پادماده) و حدود یك چهارم جهان از ماده تاریك سرد تشكیل شده است. هرگونه درك نظرى از این پدیده ها باید توضیح دهد چگونه آنها طى تحول جهان بعد از انفجار بزرگ پدید آمده اند. اما كیهان شناسى به تنهایى نمى تواند بگوید كه چه ذراتى ماده تاریك سرد را به وجود مى آورند، یا چگونه عدم تقارن ماده عملاً به وجود مى آید، یا منشاء تورم چیست. درك بزرگ ترین و كوچك ترین پدیده ها باید با همدیگر امكان پذیر باشد

هیگز


فیزیكدان ها به شدت روى مدل هاى فراتر از مدل استاندارد كار مى كنند تا پاسخ این معماها را بیابند، اما یك مسئله اساسى از خود مدل استاندارد هنوز حل نشده باقى مانده است. این نظریه براى جرم دار كردن لپتون ها، كوارك ها و بوزون هاى W و Z  به میدان هیگز وابسته است در حالى كه ذره هیگز هنوز به طور مستقیم دیده نشده است. هیگز اساساً شبیه میدان هاى دیگر نیست. براى فهم این موضوع، میدان الكترومغناطیس را در نظر بگیرید. بارهاى الكتریكى باعث میدان هاى الكترومغناطیس مى شوند. مانند آن میدان هاى الكترومغناطیس در اطراف ما وجود دارد. (كافى است رادیو را روشن كنید تا وجود آنها را احساس كنید) هر ناحیه اى از فضا وقتى كه میدان الكترومغناطیسى در آن صفر باشد كمترین مقدار انرژى خود را دارد. میدان صفر در غیاب ذرات باردار حالت طبیعى است. اما شگفت آ ور آن است كه مدل استاندارد ایجاب مى كند حالت كمترین انرژى وقتى اتفاق بیفتد كه میدان هیگز مقدار غیرصفر داشته باشد. در نتیجه، میدان غیرصفر هیگز دنیا را پر كرده است و ذرات همیشه هنگام عبور از آن با آن برهم كنش مى كنند، گذر ذرات از درون آن میدان مانند حركت انسان درون آب است. برهم كنش به آنها جرم و اینرسى مى دهد.
بوزون هیگز به موضوع میدان هیگز مربوط مى شود. در مدل استاندارد، از روى اصول اولیه نمى توان جرم ذرات و از جمله جرم خود بوزون هیگز را پیش بینى كرد. با وجود این، با اندازه گیرى متغیرهاى دیگر مى توان جرم این ذرات را اندازه گرفت، همچنان كه جرم بوزون هاى  W و Z  و كوارك بالا (top) را به این روش به دست آوردند. آن پیش بینى ها تائید شدند و اطمینان به فیزیك هیگز را افزایش دادند.
فیزیكدان ها چیزهایى در مورد جرم هیگز مى دانند. آزمایشگرها در برخورددهنده LEP  حدود بیست كمیت را كه توسط مدل استاندارد به هم مربوط مى شوند، اندازه گرفته اند. هم اكنون همه مقادیر مورد نیاز براى محاسبه پیش بینى آن كمیت ها اندازه گیرى شده اند، به جز جرم بوزون هیگز.
بنابراین این مى توان برعكس كاركرد و از روى اطلاعات به دست آمده پرسید كه چه جرمى براى هیگز بیشترین سازگارى را با این بیست كمیت دارد. جواب این است: جرم هیگز كمتر از ۲۰۰ گیگا الكترون ولت (Gev)  است. جرم پروتون حدود Gev 9  و كوارك بالا
174
Gev   است كه خود دلیل قاطعى براى وجود هیگز است.) اگر هیگز وجود نداشته باشد و مدل استاندارد اشتباه باشد، ارتباط این بیست كمیت با دقیقاً جرمى خاص براى هیگز اتفاق چشمگیرى است. اطمینان ما وقتى بیشتر مى شود كه بدانیم رهیافت مشابهى براى پیش بینى دقیق جرم كوارك بالا  (top)  قبل از مشاهده مستقیم آن طى شده است.
 

LEP  به طور مستقیم در پى ذرات هیگز هم هست اما حداكثر جرم قابل مشاهده در آن Gev 115  است. در بالاترین حدى كه  LEP  به آن مى رسد، آزمایش هاى اندكى شامل ذراتى كه شبیه بوزون هیگز رفتار مى كنند اتفاق مى افتند اما اطلاعات به دست آمده براى اطمینان از كشف واقعى ذره هیگز كافى نیست. نتایج به دست آمده جرمى بین Gev ۱۱۵ تاGev 200 را براى هیگز پیشنهاد مى كنند.
در حال حاضر LEP  برچیده مى شود تا راه براى ساختن  LHC  كه قرار است از سال ۲۰۰۷ جمع آورى اطلاعات را آغاز كند، هموار شود. در این بین جست وجو براى یافتن هیگز در تواترون آزمایشگاه فرمى (Fermilab)  ادامه خواهد داشت. به شكل صفحه* نگاه كنید. اگر تواترون با انرژى و كارایى طراحى شده عمل كند و زمان را به علت مشكلات فنى و مالى از دست ندهد، مى تواند طى دو تا سه سال آینده در مورد وجود هیگز با جرم Gev ۱۱۵ اطمینان حاصل كند. اگر هیگز سنگین تر باشد، براى نشانه اى واضح باید منتظر بود. اگر تواترون طبق برنامه كار كند، روى هم رفته هزار بوزون هیگز تولید خواهد كرد و مى توان آزمایش كرد كه آیا بوزون هیگز مانند پیش بینى ها رفتار مى كند یا خیر. LHC  كارخانه بوزون هیگز است، میلیون ها از آن را تولید مى كند و امكان بررسى دقیق آن را فراهم مى سازد. همچنین نظراتى مبنى بر این وجود دارد كه ذرات سبك تر متناظر ابرتقارن پیش بینى شده توسط MSSM  جرم هایى به اندازه كافى كوچك دارند كه قابل تولید توسط تواترون هستند. تائیدیه مستقیم براى ابرتقارن طى چند سال آینده پدید خواهد آمد. گزینه اصلى براى ماده تاریك سرد جهان سبك ترین ذره ابرتقارنى است و براى اولین بار توسط تواترون به طور مستقیم مشاهده خواهد شد.

LHC  تعداد زیادى از ذرات ابرتقارنى را ایجاد خواهد كرد، اگر وجود داشته باشند و آزمونى براى این مطلب است كه آیا ابرتقارن جزیى از طبیعت است یا خیر 

 

نظریه هاى موثر


براى درك عمیق رابطه مدل استاندارد با بقیه فیزیك و بررسى محدودیت و قدرت مدل در مقابله با آن، تفكر روى نظریه هاى موثر، مفید است. یك نظریه موثر توضیحى براى جنبه اى از طبیعت است با ورودى هایى كه اصولاً در نظریه اى عمیق تر قابل محاسبه هستند. براى مثال، در فیزیك هسته اى جرم، بار و اسپین پروتون به عنوان ورودى فرض مى شوند. در مدل استاندارد این كمیت ها با توجه به خواص كوارك ها و گلوآن ها محاسبه مى شوند. فیزیك هسته اى یك نظریه موثر براى توصیف هسته است در حالى كه مدل استاندارد یك نظریه موثر براى كوارك ها و گلوآن ها است.
از این منظر، هر نظریه موثر یك نظریه ناتمام و همچنین بنیادى است كه البته به طور كامل بنیادى نیست. نردبان نظریه هاى موثر تا كجا ادامه پیدا خواهد كرد؟

MSSM  مسائلى را كه مدل استاندارد نمى تواند حل كند، حل مى كند، اما هنوز یك نظریه موثر محسوب مى شود، چون آن هم ورودى دارد. شاید این ورودى ها قابل محاسبه با نظریه ریسمان باشند.
حتى از منظر نظریه هاى موثر، فیزیك ذرات موقعیت خاصى دارد. فیزیك ذرات درك ما از طبیعت را افزایش مى دهد تا نقطه اى كه نظریه اى بدون ورودى فرمول بندى شود. نظریه ریسمان یا یكى از برادرخوانده هایش شاید بتوانند همه ورودى ها را محاسبه كنند _ نه فقط جرم الكترون و كمیاتى نظیر این بلكه وجود فضازمان و اصول نظریه كوانتوم. اما ما هنوز یك یا دو نظریه موثر داریم كه با هدف اصلى فاصله دارند.

 

* Gordon Kane  نظریه پرداز ذرات، استاد فیزیك در دانشگاه میشیگان در آن آربر (Ann Arbor)  است. كارهاى او روى آزمایش و گسترش مدل استاندارد فیزیك ذرات متمركز است و به ویژه روى مدل فیزیك هیگز و بسط ابرتقارنى مدل استاندارد با توجه به رابطه آزمایش و نظریه  و همچنین رابطه ابرتقارن با فیزیك ذرات و كیهان شناختى كار مى كند. علایق او شامل بازى اسكواش، جست وجو در تاریخ نظریات و پاسخ به اینكه چرا علم در بعضى فرهنگ ها شكوفا شده است و در برخى نه.

   


نظرات()  
پنجشنبه 20 مرداد 1390  06:36 ب.ظ    ویرایش: - -

سرن ، برخورد دهنده بزرگ انسانی
آزمایشگاه ال.اچ.سی در سرن، نه تنها بزرگ‌ترین شتاب‌دهنده دنیا که بزرگ‌ترین همکاری تحقیقاتی جهان نیز هست. از این‌رو گروهی از جامعه‌شناسان در سرن جمع شده‌اند تا این پروژه ده‌هزار نفره را بررسی کنند.

[ كوانتوم و فیزیك جدید ]

سرن، برخورددهنده بزرگ انسانی

سرن، برخورددهنده بزرگ انسانی

آزمایشگاه ال.اچ.سی در سرن، نه تنها بزرگ‌ترین شتاب‌دهنده دنیا كه بزرگ‌ترین همكاری تحقیقاتی جهان نیز هست. از این‌رو گروهی از جامعه‌شناسان در سرن جمع شده‌اند تا این پروژه ده‌هزار نفره را بررسی كنند.

محمود حاج‌زمان: «من اینجا هستم تا شما را نگاه كنم!» این جمله‌ای بود كه آرپیتا روی، انسان‌شناس، هنگام معرفی خود در سال 2007 / 1386 در اتاقی مملو از فیزیك‌دانان سرن به زبان آورد. در آن زمان این دانشمندان مشغول اتمام كار بر روی بزرگ‌ترین ماشین دنیا، برخورددهنده بزرگ هادرون یا به اختصار ال.اچ.سی بودند.

به گزارش نیچر، ال.اچ.سی كعبه آمال نسل‌های مختلفی از فیزیك‌دانان است كه امیدوارند به كمك آن، بتوانند ذرات بنیادین جهان را مشاهده كنند. اما هم‌زمان، ال.اچ.سی یك آزمایش عظیم انسانی است كه تعداد بی‌سابقه‌ای از دانشمندان را به دور یكدیگر جمع كرده است. به همین دلیل و در سال‌های اخیر، جامعه‌شناسان، انسان‌شناسان، فیلسوفان و مورخان مختلفی از سرن بازدید كرده‌اند تا بررسی كنند كه چطور چنین حجم فشرد‌ه‌ای از فیزیكدانان با یكدیگر برخورد می‌كنند، كمانه می‌كنند و حتی گاهی منفجر می‌شوند!

آریانا بورلی، فیلسوف و فیزیك‌دان ذرات دانشگاه ووپرت آلمان در این باره می‌گوید: «ال.اچ.سی. مطالعه جامعه‌شناسی منحصربه فردی است كه چطور یك آزمایش در زمان واقعی پیشرفت می‌كند، چطور دانشمندان ایده‌ها را شكل می‌دهند، تصمیمات فنی را می‌گیرند و دانش را در چنین پروژه بزرگی به گردش درمی‌آورند.»

انفجار جمعیت
هر نسل از برخورددهنده‌ها، شاهد افزایش ناگهانی تعداد دانشمندانی است كه در آنها همكاری می‌كنند. این روند، فرصت‌های مغتنمی را برای محققینی كه در زمینه تعاملات انسانی كار می‌كنند، فراهم می‌سازد. كارین كنور ستینا، جامعه‌شناس دانشگاه كنستانس آلمان، یكی از معدود دانشمندانی است كه چنین رشدی را مستقیما مشاهده كرده است. وی برای مدت نزدیك 30 سال، پروژه‌های سرن را مورد مطالعه قرار داده است.

وقتی كه كنور برای اولین بار وارد سرن شد، دانشمندان بر روی یك برخورددهنده كوچك‌تر كار می‌كردند. در آن زمان گروه‌های مرتبط با آشكارسازها، كمتر از یك دهم اندازه امروز آنها جمعیت داشت. به گفته كنور در آن روزها 100 نفر نیز برای یك گروه خیلی زیاد به نظر می‌رسید. وی ادامه می‌دهد: «من با فیزیك‌دانان پرمشغله و دوست داشتنی برخورد كردم كه اگرچه خیلی كمك می‌كردند، اما تصور عمومی آنها از یك جامعه‌شناس، یك عموزاده ضعیف برای دانشمندان واقعی بود.» نگرشی كه به نظر می‌رسد امروزه نیز كماكان پابرجا است.

كنور می‌گوید: «وقتی من برای اولین بار كار خود را اغاز كردم، انتظار داشتم با خط مشی مشابه سایر سازمان‌های پیچیده، مانند كارخانجات یا سازمان‌های دولتی روبه‌رو شوم.» اما كنور چنین سلسله مراتبی را در سرن پیدا نكرد. اگرچه افرادی مشخصی نقش اولیا‌ء امور را در این همكاری بر عهده داشتند، هیچ سیستم تصمیم‌گیری از بالا به پایین وجود نداشت، زیرا تعداد زیادی متخصص برجسته هم‌زمان در بخش‌های مختلف مشغول كار بودند. كنور می‌گوید: «مدل‌های صنعتی در سرن قابل استفاده نیست. یك فرد به تنهایی نمی‌تواند تصمیمات فنی را در چنین مقیاس بزرگی بگیرد.»

خاستگاه فلسفی
ساختار غیرعادی سرن ریشه در تاریخ و فلسفه آن دارد. آزمایشگاه در سال 1954 / 1333 در مرز فرانسه و سویس ساخته شد تا اروپایی را كه در اثر جنگ از هم گسیخته بود، متحد كند. سرجیو برتولوچی، مدیر تحقیقات فعلی سرن می‌گوید: «اینجا مكانی برای همكاری جهانی است. جایی كه دانش فراتر از سیاست و ملیت وجود دارد. اما مشكل این است كه دانش مبتنی بر دموكراسی نیست. ما بر اساس آراء یا تصمیم اكثریت تعیین نمی‌كنیم حق با چه كسی است.»

اما اگر سرن یك دموكراسی یا صنعت نیست، پس چه ساختاری دارد؟ كنور می‌گوید ساختار سرن مانند یك اجتماع (كومون) است، جایی‌كه فیزیك‌دانان هویت فردی خود را كنار می‌گذارند و به عنوان یك كل كار می‌كنند. سبك زندگی گروهی با ایستادن آزمایشگاه بر قلمرو بین‌المللی خاص خود تقویت می‌شود. برتولوچی می‌گوید: «حتی پلیس‌های سویسی نمی‌توانند وارد آزمایشگاه شوند.» سرن رستوران‌ها، اداره پست، بانك و سایر تسهیلات مختص به خود را دارد. كنور در این باره می‌گوید: «شما می‌توانید تا ابد درون سرن زندگی كنید بدون اینكه هرگز نیاز داشته باشید از آن خارج شوید. این یك حباب شناختی است كه شما نمی‌توانید از آن فرار كنید، یا بهتر است بگوییم نمی‌خواهید از آن فرار كنید.»

هویت فدا شده
فضای سرن، بسیار دلگرم‌كننده و خوشایند است. اما به چیزی بیشتر از آسایش یا امید برای كشف ذرات جدید نیاز است تا هزاران دانشمند را ترغیب كند كه به این اجتماع بپیوندند. كنور، ساختار سازمانی همكاری‌های سرن را عاملی می‌داند كه باعث می‌شود تا فیزیك‌دانان، هویت خود را فدای ال.اچ.سی كنند.

برای مثال، كنور نحوه تكامل بزرگ‌ترین گروه تحقیقاتی ال.اچ.سی، پروژه ATLAS را توصیف می‌كند. وی این گروه را از آغاز شكل‌گیری آن در اواخر دهه 1980 مطالعه كرده است. پروژه ATLAS به دنبال ذره گریزپای هیگز می‌گردد كه به اعتقاد فیزیك‌دانان، به سایر ذرات بنیادین جرم می‌دهد.

در آغاز پروژه ATLAS، مدیران ال.اچ.سی. مجبور بودند از بین طرح‌های پیشنهادی برای آشكارساز، كه توسط گروه‌های رقیب از كشورها و موسسات مختلف ارائه شده بود، یكی را انتخاب كند. سرراست‌ترین و موثرترین استراتژی این بود كه یك گروه از متخصصان تصمیم بگیرند از كدام فناوری باید استفاده شود. با این وجود و به گفته كنور، پروژه ATLAS از این رویه پیروی نكرد.

در عوض، ATLAS یك پروسه پرزحمت و طولانی را طی كرد كه در آن، گروه‌های رقیب با مقایسه و بازبینی طراحی‌های خود، نهایتا بر روی یك طرح به توافق رسیدند. در این روش، مدیران ال.اچ.سی. از حذف گروه‌ها و از دست دادن نیروی انسانی لازم برای ساخت آشكارساز اجتناب كردند. كنور در این باره می‌گوید: «این یك استراتژی جذاب بود تا گروه‌ها باخت خودشان را قبول كنند و در عین حال، در پروژه مشاركت داشته باشند.»

بر خلاف صنعت كه اگر افراد با شما موافق نباشند و از انجام وظایف خود سرباز بزنند، ممكن است اخراج شوند، چنین چیزی در ال.اچ.سی. وجود ندارد. در آزمایشات سرن، فیزیك‌دانان اغلب توسط دانشگاه‌ها و نه مدیریت سرن استخدام می‌شوند.

اكنون كه برخورددهنده مشغول كار است، سیاست‌های دیگری وجود دارد كه هویت اجتماعی همكاری را در برابر هویت فردی افراد تقویت می‌كند. تمام مقالاتی كه حاوی نتایج آزمایشگاهی باشند، باید نام تمام هزاران همكار پروژه را بر اساس ترتیب الفبایی نام كشورها فهرست كند. در نتیجه دریافتن این‌كه مبتكران اصلی چه كسانی بوده‌اند، عملا غیرممكن است.

كنور می‌گوید: «چنین چیزی هرگز در زیست‌شناسی اتفاق نمی‌افتد، رشته‌ای كه شدیدترین درگیری‌ها در خصوص چاپ مقاله در آن وجود دارد و شهرت افراد بر اساس تعداد مقالات آنها است.»

تنش‌های غیرعادی
جامعه‌شناسان ماورای زندگی حرفه‌ای فیزیك‌دانان ال.اچ.سی. را نیز جستجو می‌كنند تا دریابند كه این همكاری اجتماعی چطور بر جنبه‌های فردی فیزیك‌دانان تاثیر می‌گذارد. كنور می‌گوید: «بسیاری از این فیزیك‌دانان دچار كابوس‌هایی هستند كه در آنها، عملكرد آنها باعث شكست پروژه می‌شود. این كابوس‌ها به این دلیل است كه افراد به جای توجه به هویت فردی، خود را به عنوان حلقه‌های یك زنجیر می‌بینند.»

به گفته كنور، اضطراب فیزیك‌دانان درگیر در ال.اچ.سی. فراتر از تنش‌های شغلی معمول است، زیرا هویت این افراد به شدت با آشكارسازها یكی شده است. وی می‌گوید: «این چیزی است كه آنها با دست خودشان آن را به وجود آورده‌اند، اما آن را به عنوان یك دوست توصیف می‌كنند. وقتی كه آنها از كابوس‌های خود سخن می‌گویند، از دست دادن آشكارساز را مانند مرگ یكی از افراد خانواده خود می‌دانند. چیزی كه در سایر دانشمندان معمولا دیده نمی‌شود.»

فیزیك‌دانان تقریبا طراحی نسل آینده شتاب‌دهنده را به پایان رسانده‌اند. اما این احتمال وجود دارد كه چیز جدیدی در آنها برای جامعه‌شناسان وجود نداشته باشد. پیتر گالیسون، تاریخ‌دان دانشگاه هاروارد می‌گوید: «تعداد اشخاص درگیر در یك پروژه مشترك دیگر افزایش نخواهد یافت. اكنون ما به نهایت افراد در یك پروژه فیزیكی رسیده‌ایم.»

   


نظرات()  
پنجشنبه 20 مرداد 1390  06:35 ب.ظ    ویرایش: - -


جهان موازی ثابت شد/ مردی كه ۴۸/۱ ثانیه از همه انسانها جوانتر است!
فیزیکدانان کوانتمی دانشگاه کالیفرنیا کشف عجیبی کرده اند که به گونه ای نشان می دهد جسمی که در مقابل یک فرد قرار گرفته و دیده می شود می تواند به صورت همزمان در جهانی موازی نیز وجود داشته باشد.


[ كوانتوم و فیزیك جدید ]

 
جهان موازی ثابت شد
فیزیكدانان كوانتمی دانشگاه كالیفرنیا كشف عجیبی كرده اند كه به گونه ای نشان می دهد جسمی كه در مقابل یك فرد قرار گرفته و دیده می شود می تواند به صورت همزمان در جهانی موازی نیز وجود داشته باشد.

به گزارش مهر، این كشف به واسطه ذره ای كوچك و فلزی انجام گرفته است؛ براده ای به قطر یك تار مو، جسمی كه بسیار ریز است اما در عین حال می توان آن را با چشم غیر مسلح نیز مشاهده كرد.

دانشمندان این ذره را در كاسه ای مخروطی و تاریك سرد كرده و تمامی هوای اطراف آن را به منظور حذف ارتعاش خارج كردند. سپس محققان ذره را مانند یك دیاپازون حركت داده و مشاهده كردند ذره در زمانی واحد حركت كرده و متوقف می شود.

چگونه این پدیده را درك كنیم؟

برای درك این پدیده كه كاملا غیر ممكن به نظر می رسد، باید بسیار بسیار كوچك اندیشید، حتی كوچكتر از اتمها، الكترونهایی كه به دور هسته اتم در گردشند، در آن واحد در حالتهای چند گانه حركت می كنند كه ثابت كردن آنها تقریبا غیر ممكن است. به بیان ساده تر می توان گفت زمانی كه فردی در شهر اكلاهاما به دیدن مادر خود می رود در جهان موازی كه ذرات اتمی وی در آن حضور دارند همان فرد در خانه مشغول تماشای تلویزیون است.

به گفته دانشمندان شاید این پدیده كاملا غیر واقعی به نظر آید اما بر پایه علم حقیقی رخ می دهد. بر اساس یكی از نظریه های فیزیكی زمانی كه پدیده ای در یك حالت مشاهده می شود این پدیده جهان را به دو بخش تقسیم می كند. نظریه چند حالتی بر این پایه استوار است كه جهان فعلی طی مشاهده انسان متوقف شده و انسان تنها یكی از واقعیات در حال وقوع را مشاهده می كند. برای مثال می تواند توپ فوتبال را ببیند كه در هوا در پرواز است، اما شاید در جهان موازی این توپ در همان لحظه سقوط كرده باشد و یا شاید اصلا فردی در آن لحظه مشغول بازی فوتبال نباشد.

بسیاری از فیزیكدانان بزرگ پایه های علمی جهان چند حالتی را حتی اگر نتوان آن را به اثبات رساند قبول دارند. "شان كرول" از موسسه تكنولوژی كالیفرنیا یكی از این فیزیكدانان بوده و معتقد است تا زمانی كه نتوان تمدنهای فوق پیشرفته بیگانه را تصور كرد كه پی به واقعیت این نظریه برده اند، انسانها تحت تاثیر امكان وجود جهانهای دیگر قرار نخواهند گرفت. وی در عین حال معتقد است هرگز فردی قادر به ابداع دستگاهی نخواهد بود كه با استفاده از آن بتوان میان این جهانها ارتباط برقرار كرد.

درك واقعیت جهان موازی بستگی شدیدی به درك انسان از زمان دارد. به گفته "كرول" ما زمان را به صورت واقعی احساس نمی كنیم، تنها شاهد گذشت آن هستیم. برای مثال گذشت زمان در هنگام یك مسابقه هیجان انگیز بسیار سریع و در سر كلاس یك درس كسل كننده كاملا كند است. یا هنگامی كه فردی تلاش دارد با تاخیر در دفتر كارش حاضر نشود، دقایق برای وی با سرعتی باور نكردنی می گذرند اما چند دقیقه باقی مانده از ساعت كار به راحتی با چندین ساعت برابری می كنند.

بازگشت به آینده

"فرد آلن ولف" از دانشمندان فیزیك كوانتم نیز معتقد است زمان به شكل یك خیابان یك طرفه به نظر می آید كه از گذشته به سوی حال در حركت است، اما با در نظر گرفتن نظریه های قابل ملاحظه ای كه در سطح كوانتمی ارائه شده اند، ذرات در آن واحد به سمت عقب و جلو در حركتند. در صورتی كه بتوانیم از بخش "جلو و عقب رفتن در آن واحد" صرف نظر كنیم، شانس درك بخشی از فیزیك را از خود گرفته ایم.

به گفته "ولف" زمان در ماشینهای كوانتمی به صورت مستقیم حركت نمی كند بلكه حركتی زیگزاگ داشته و به همین دلیل وی معتقد است امكان ساختن ماشینی كه بتواند زمان را منحرف كند، وجود دارد.

به گفته "ریچارد گات" فیزیكدان دانشگاه پرینستون "سرگئی كریكالو" فضانورد روسی كه در 6 ماموریت فضایی حضور داشته است نسبت به بقیه انسانهای روی زمین 48/1 ثانیه جوانتر است زیرا وی در سرعتی بسیار بالا در مدار حركت كرده است و كم سن تر بودن نسبت به بقیه به معنی جهش به آینده و تجربه نكردن زمان حال مشابه با دیگران است. به گفته وی از جهتی می توان گفت این فضانورد به سوی آینده سفر كرده و دوباره بازگشته است!

"گات" می گوید نیوتن باور داشت زمان پدیده ای جهانی است و تمامی ساعتهای جهان به صورت یكسان حركت می كنند. اكنون با توجه به نظریه نسبیت خصوصی اینشتین می توان گفت سفر به آینده امكان پذیر است. با در نظر گرفتن نظریه گرانش اینشتین، قوانین فیزیك از منظری كه امروز آنها را درك می كنیم نشان می دهند حتی سفر در زمان به سوی گذشته نیز امكانپذیر است اما برای مشاهده امكان این سفر باید قوانین جدید فیزیكی در سطح كوانتمی فراگرفته شوند.

درك این قوانین نیز با استفاده از ذره ای فلزی و بسیار كوچك و كاسه ای مخروطی شكل آغاز شده است. در واقع فیزیكدانان دانشگاه كالیفرنیا با ابداع خود مقیاس ماشینهای كوانتمی را به ابعاد بزرگتری تغییر دادند.

بر اساس گزارش فاكس نیوز، مسئله بعدی فراگرفتن چگونگی كنترل ماشینهای كوانتمی و استفاده از آنها برای اجسام بزرگتر است. در این صورت شاید بتوان با دستكاری تنها چند الكترون كوچك به جهان موازی دست پیدا كرد.

   


نظرات()  
پنجشنبه 20 مرداد 1390  06:34 ب.ظ    ویرایش: - -

تردید درباره ارتباط ماده تاریك و پوزیترون مازاد
به گزارش خبرگزاری مهر، در حال حاضر بسیاری از فیزیکدانان نه تنها با رصد کیهان بلکه همچنین با تحقیق بر روی ذرات به دنبال پاسخی مناسب برای این سئوال که ماده تاریک از چه چیزی ساخته شده است می گردند. این درحالی است که هیچ یک از تئوریهایی که تاکنون مطرح شده اند نتوانسته اند پاسخ مناسبی برای درک ماهیت ماده تاریک ارائه کنند.

[ كوانتوم و فیزیك جدید ]

به گزارش خبرگزاری مهر، در حال حاضر بسیاری از فیزیكدانان نه تنها با رصد كیهان بلكه همچنین با تحقیق بر روی ذرات به دنبال پاسخی مناسب برای این سئوال كه ماده تاریك از چه چیزی ساخته شده است می گردند. این درحالی است كه هیچ یك از تئوریهایی كه تاكنون مطرح شده اند نتوانسته اند پاسخ مناسبی برای درك ماهیت ماده تاریك ارائه كنند.


اكنون دانشمندان دانشگاه كالیفرنیا با تحقیقاتی كه با كمك ماهواره 'پاملا' انجام داده اند به تازگی میزان قابل توجهی پوزیترون مازاد را شناسایی كرده اند كه می تواند تردیدهایی را درباره ارتباط این پزویترون با ماده تاریك را ایجاد كند.



این محققان در این خصوص اظهار داشتند: 'مدلها پیش بینی می كنند كه ذرات ماده تاریك از الكترون و پوزیترون تشكیل شده اند.'



این محققان با بررسی اطلاعات جمع آوری شده توسط ماهواره پاملا نشان دادند كه این حجم بالای پوزیترون حاضر در كیهان نمی تواند از ماده تاریك برانگیخته شده باشد.



براساس گزارش ساینس سنتریك، در این تحقیقات، فرایند نابودی ذرات ماده تاریك در كهكشان راه شیری مورد بررسی قرار گرفت. در حقیقت مدلهای كنونی قادر نیستند میزان پوزیترون مازاد رصد شده را محاسبه كنند و بنابراین نمی توان ارتباط میان این ذرات را با ماده تاریك تعیین كرد.
http://www.ki2100.com/images/physics/rotation-of-electrical-fields/positron_inter.gif


این محققان افزودند: 'در حال حاضر ما هنوز توضیحات قانع كننده ای در اختیار نداریم كه ارتباط این پوزیترون مازاد را با ماده تاریك تائید كنند. در حقیقت اطلاعات برخورد دهنده بزرگ هادرون در سرن ژنو می تواند این مسئله را در سالهای آینده حل كند.'

   


نظرات()  
  • کل صفحات:3  
  • 1
  • 2
  • 3
  •   

وبلاگ آشـــــــــوب

همــــــه چـــــی بــــرای همــــــه چـــــی