Mohsen Raeisi:
⬆️ ⬆️ ⬆️ ⬆️ ⬆️ ⬆️

عنوان ویدئو: "شگفت انگيزترين حقيقت"

گوینده: اخترفیزیکدان "نيل دگرس تايسون"

توضيح: شگفت انگيزترين حقيقت علمى در خصوص جهان از ديد تايسون چيست؟

نظریه زیست کوانتومی ♻️

کوانتوم🔭

جهان چگونه میمیرد
@cosmos_language

سیاهچاله ها بخشی از موادی که میبلعند را بالا می آورند!

سیاهچاله ها بخشی از آن موادی که بلعیده اند را پس می زنند.
پژوهشگران برای اولین موفق به ثبت تصاویری از پس زدن اجرام کیهانی توسط سیاهچاله ها شدند. این پس زدگی دوبار ثبت شده است که در طول هزار سال رخ داده است.این روند تایید میکند که سیاهچاله ها نیز در یک دوره هایی به خواب طولانی(مثل خواب زمستانی) می روند.این دوره به نام هایبرنیت شناخته میشود و پس از مجددا فعالیت آنها از سرگرفته می شود.

جولی کامرفورد،ستاره شناس از دانشگاه کلرادو بولدر، می‌گوید:

سیاهچاله‌ها بلعندگان حریصی هستند.اما به نظر میرسد زمان‌بندی‌ چندان خوبی ندارند. ما نمونه‌های بسیاری از سیاهچاله‌هایی در ذهن داریم که پس‌زدگی‌هایی واحد و جزئی داشته‌اند؛ اما اکنون کهکشانی را کشف کرده‌ایم که دارای سیاهچاله‌ای عظیم، با نه‌تنها یک حفره، بلکه دو حفره است.
سیاهچاله‌ی مورد نظر محققان در مرکز کهکشانی به‌نام SDSS J1354 + 1327 واقع شده است. این منطقه حدود 800 میلیون سال نوری از زمین فاصله داشته و در داده‌های چاندرا به‌عنوان یک نقطه‌ی بسیار روشن از انتشار اشعه‌ی ایکس ثبت شده است. جرم آن به‌مقدار میلیون‌ها یا میلیاردها برابر جرم خورشید خودمان برآورد می‌شود.
تیم تحقیقاتی داده‌های رادیویی اشعه‌ی ایکس چاندرا را با اطلاعات به‌دست‌آمده از طریق نور با تلسکوپ فضایی هابل مقایسه کرد و دریافت که سیاهچاله‌ها توسط ابرهای ضخیمی از گردوغبار احاطه شده‌اند. کامرفورد می‌گوید:
ما مشاهده می‌کنیم که این جرم کیهانی می‌بلعد، پس می‌دهد و در ادامه به خواب می‌رود و پس از آن یک بار دیگر می‌بلعد و موادی را از خود پس می‌دهد. این همان روندی است که از نظر تئوری پیش‌بینی شده. خوشبختانه ما توانستیم این کهکشان را در زمانی مشاهده کنیم که شواهدی از وقوع هر دو فرایند فوق در آن وجود داشت.این شواهد شامل دو حباب در فضای گازی است که یکی در بالا و دیگری در بخش پایین سیاهچاله قرار دارد و ذرات را پس از یک فرآیند بلعیده شدن، به بیرون پس می‌دهند. آن‌ها توانستند وضعیت دو حباب را در زمان‌های مختلف اندازه‌گیری کنند.
حباب جنوبی به‌میزان 30هزار سال نوری از مرکز کهکشان گسترش یافته است و حباب شمالی تنها از 3 هزار سال نوری از مرکز کهکشانی فاصله دارد. اینها با عنوان حباب‌های فرمی شناخته می‌شوند و معمولا پس از رویداد بلعیدگی توسط سیاه‌چاله مشاهده می‌شوند. گروه پژوهشی از سرعت حرکت این حباب‌ها، توانست پی ببرد که رخداد آن‌ها در حدود ۱۰۰ هزار سال از هم فاصله داشته است.

پرسش این است که بلعیدن چه پدیده‌‌ای منجر می‌شود تا سیاهچاله در طی این مدت طولانی دستخوش چنین روندی شود؟ یک کهکشان دیگر. کهکشانی به کهکشان J1354 توسط جریان‌های ستاره‌ای و گازها به‌دلیل برخورد بین این دو متصل است. توده‌ای از مواد این کهکشان دوم است که به سمت سیاهچاله هدایت شده و در نهایت بلعیده شده است.

ربکا نین می‌گوید:این کهکشان واقعا ما را غافلگیر کرده است. ما توانستیم نشان بدهیم که گاز بخش‌های شمالی کهکشان با یک لبه‌ی پیشرو از موج ضربه‌ای مطابقت دارد و گاز بخش جنوبی آن با خروج جریان قدیمی‌تر از سیاهچاله منطبق است.
کهکشان راه شیری هم دارای حباب‌های فرمی است که همین رویداد بلعیده شدن را توسط سیاهچاله‌ی *Sagittarius A صورت می‌دهد. ستاره شناسان معتقدند همانطور که سیاهچاله‌ی J1354 تغذیه می‌شود، به خواب می‌رود و سپس دوباره تغذیه می‌شود، *Sagittarius A هم دچار این روند بیداری پس از دوره‌ی غیر فعالی خواهد شد.این پژوهش در نشریه‌ی Astrophysical Journal منتشر شده است.
#arian_x 🔄

منبع:
http://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aa8e4b/meta

@cosmos_language

جهان هستی چگونه به وجود آمد؟ - به زبان ساده
@cosmos_language

حالت Rydberg polaron

درون اتم و در فاصله بین هسته تا الکترون‌ها معمولاً چیزی وجود ندارد، ولی به راستی چرا ذرات دیگری نمی‌توانند آنجا باشند؟ اگر الکترون در فاصله‌ی بسیار دور از هسته دور آن بچرخد، در فاصله‌ی میان آن‌ها فضای زیادی برای سایر اتم‌ها وجود دارد. در این صورت ممکن است اتم غول‌آسایی به وجود آید که خود از اتم‌های معمولی ساخته شده است. تمام این اتم‌ها پیوند ضعیفی ایجاد می‌کنند که باعث به وجود آمدن حالت جدید و عجیبی از ماده در دمای پایین، به نام “Rydberg Polaron” (پولارون‌‌های ریدبرگ) می‌شود. اکنون دانشمندان، این حالت ماده را معرفی کرده‌اند. کار نظری این پروژه در دانشگاه فنی وین و هاروارد و قسمت تجربی آن در دانشگاه رایس تگزاس انجام شده است.

دو حوزه‌ی بسیار خاصِ فیزیک اتمی که هر دو تنها در شرایط حدی مطالعه می‌شوند، در این پروژه‌ی تحقیقاتی ترکیب شده‌اند: چگال بوز-اینشتین و اتم‌های ریدبرگ. چگال بوز-اینشتین، حالتی از ماده است که توسط اتم‌های مافوق سرد و نزدیک به صفر مطلق به وجود می‌آید. اتم‌های ریدبرگ، اتم‌هایی هستند که در آن‌ها یک الکترون منفرد، به یک حالت بسیار برانگیخته منتقل شده و در فاصله‌ی بسیار زیاد، به دور هسته می‌چرخد. دانشمندان این پژوهش که به مدت چند سال، اتم‌های ریدبرگ را مطالعه کرده‌اند، می‌گویند: «فاصله‌ی میانگین بین الکترون و هسته‌ می‌تواند به بزرگی چند صد نانومتر باشد که بیش از هزار برابر شعاع یک اتم هیدروژن است.».

ایده‌ی این پروژه‌ی تحقیقاتی، تحت تأثیر همکاری بلند مدت دانشگاه فنی وین با دانشگاه رایس توسعه یافته است. ابتدا یک گاز بوز-اینشتین با اتم‌های استرانسیم ایجاد می‌شود. با استفاده از یک لیزر، انرژی به یکی از این اتم‌ها منتقل شده و آن اتم را به یک اتم ریدبرگ با شعاع بزرگ مبدل می‌کند. در این صورت شعاع مدار چرخشی به دور هسته که الکترون می‌تواند در آن قرار گیرد، بسیار بزرگ‌تر از فاصله‌ی دو اتم در گاز است؛ بنابراین الکترون فقط به دور هسته‌ی اتم خودش نمی‌چرخد، بلکه داخل شعاع مدار چرخشی یک الکترون، چندین اتم دیگر نیز وجود دارد. بسته به اینکه شعاع اتم ریدبرگ و چگالی گاز بوز-اینشتین چقدر باشد، تقریباً 170 اتم استرانسیم دیگر نیز ممکن است داخل این شعاع اتمی بزرگ قرار گیرند!
اتم‌های خنثی خللی در چرخش الکترون‌ها به وجود نمی‌آورند. در واقع این اتم‌ها تأثیر اندکی بر مسیر الکترون‌های ریدبرگ دارند.

اما به هر حال الکترون‌ها هنوز به میزان بسیار کم، حضور اتم‌های خنثی را در طول مسیر خود احساس می‌کنند. الکترون داخل اتم خنثی منحرف می‌شود، اما این انحراف بسیار ناچیز است و این اتفاق بدون اینکه الکترون مدار چرخش خود را ترک کند، رخ می‌دهد. فیزیک کوانتومی الکترون‌های آهسته، وقوع این پراکندگی (که در آن، الکترون به حالت متفاوتی منتقل نمی‌شود) را ممکن می‌کند. همان طور که شبیه‌سازی‌های کامپیوتری نشان می‌دهد، این برهمکنش‌های نسبتاً ضعیف، انرژی کل سیستم را کاهش داده و در نتیجه، پیوندی بین اتم ریدبرگ و سایر اتم‌های داخل مدار چرخشی الکترون ایجاد می‌شود. محققان می‌گویند: «این یک وضعیت غیر عادی است. به طور عادی، ما با هسته‌های بارداری مواجهیم که الکترون‌ها را به خودشان مقید می‌کنند، اما اینجا الکترونی داریم که مقید به یک هسته‌ی خنثی شده است.».

این پیوند بسیار ضعیف‌تر از پیوند میان اتم‌های کریستال است، بنابراین این حالت عجیب ماده که به پولارون‌های ریدبرگ معروف است، می‌تواند در دماهای بسیار پایین ایجاد شود. اگر ذرات سریع‌تر حرکت می‌کردند، این پیوند شکسته می‌شد. دانشمندان می‌گویند: «این حالت جدید ماده با پیوند ضعیف اتمی، زمینه‌ی تحقیقاتی جدیدی را در زمینه‌ی فیزیک اتم‌های مافوق سرد به وجود می‌آورد، به طوری که می‌توان ویژگی‌های گاز بوز-اینشتین را در مقیاس‌های بسیار کوچک و با دقت بسیار زیاد بررسی کرد.».

منبع:
Sciencedaily

@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language

مقاله اصلی

لحظه تحویل سال در گاه‌شمار جلالی

@Cosmos_language

لحظه تحویل سال در گاه‌شمار جلالی

همه میدانیم که ساعت 19:45:28 روز سه شنبه 29 اسفند لحظه تحویل سال 1397 است. اما چگونه لحظه تحویل سال را محاسبه می‌کنند؟

کره‌ای هم مرکز با کره‌ی زمین اما بزرگتر از آن را در فضا تصور کنید و سپس اجرام آسمانی (خورشید، ستاره‌ها، صُور فلکی و...) را روی این کره در نظر بگیرید. منجمان به این کره فرضی که تمام اجرام آسمانی (از جمله خورشید) رو آن قرار دارند، “Celestial sphere” (کره‌ی سماوی) می‌گویند. خط استوای کره‌ی سماوی، موازی با خط استوای زمین می‌باشد و اگر کره سماوی را تا جایی که شعاع آن برابر با شعاع کره زمین شود کوچک کنیم، این دو استوا بر هم منطبق می‌شوند.
همان طور که می‌دانید، کره‌ی زمین در یک مسیر تقریباً دایره‌ای به دور خورشید می‌چرخد و خط استوای زمین نسبت به این مسیر دایره‌ای، زاویه‌‌ای برابر با 23.5 درجه‌ دارد. از آنجا که حرکت چیزی نسبی و مقایسه‌ای است، می‌توانیم به جای اینکه زمین را در حال چرخش به دور خورشید تصور کنیم، زمین را ثابت در نظر گرفته (که در این صورت کره‌ی سماوی هم خود به خود ثابت می‌شود) و خورشید را در حال چرخش به دور زمین بر روی کره‌ی سماوی فرض کنیم.
و همچنین به جای اینکه بگوییم خط استوای زمین نسبت به مسیر حرکت خورشید زاویه‌ی 23.5 درجه‌‌ای دارد، می‌گوییم مسیر حرکت خورشید روی کره‌ی سماوی نسبت به استوای سماوی زاویه‌ی 23.5 درجه دارد. به مسیر حرکت خورشید بر روی کره‌ی سماوی، “Ecliptic” (دایرة البروج) گفته می‌شود و خورشید در مدت یک سال، یک دور کامل روی آن طی می‌کند.

همان طور که در عکس می‌‌بینید، دایرة البروج در دو نقطه، استوای سماوی را قطع می‌کند. یعنی خورشید در حال طی کردن مسیر خود بر روی دایرة البروج در مدت یک سال، دو بار از روی استوای سماوی رد می‌شود. این دو نقطه، “Spring Equinox” (اعتدال بهاری) و “Autumn Equinox” (اعتدال پاییزی) هستند. اگر خورشید در حال حرکت از نیم کره‌ی جنوبی به نیم کره‌ی شمالی باشد و روی استوای سماوی قرار گیرد، اعتدال بهاری رخ داده و اگر حرکتش از نیم کره‌ی شمالی به نیم کره جنوبی باشد، اعتدال پاییزی رخ می‌دهد. لحظه تحویل سال در تقویم شمسی، لحظه اعتدال بهاری است؛ یعنی وقتی که خورشید در مسیر در حال حرکت از نیم کره‌ی جنوبی به نیم کره‌ی شمالی است و مرکز خورشید منطبق بر نقطه تقاطع دایرة البروج و استوای سماوی می‌شود.

البته هیچ تقویمی بی نقص نیست و تمام تقویم‌ها اندکی خطا دارند. تقویم میلادی در هر 3226 سال، 1 روز خطا و تقویم جلالی در هر 116529 سال، 1 روز خطا دارد.

پست‌های مرتبط:
کره زمین چگونه حرکت می‌کند؟

@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language

کشف ذره‌ی تخم مرغی!

@cosmos_language

کشف ذره “Humpty Dumpty” توسط LHC!

امروز (12 فروردین 1397)، سازمان CERN اعلام کرد که آزمایش LHCb منجر به کشف اِگرونِ (ذرات تخم مرغی) “ηgg” (اِتا-gg)، شده است که به نام “هامپتی دامپتی” نیز مشهور است و کوچک‌ترین تکه چسباننده هسته می‌باشد.
دانشمندان باتجربه، آن را مهم‌ترین دستاورد در فیزیک ذرات پس از کشف بوزون هیگز در سال 2012 می‌دانند. اگرون‌ها به طور نظری بیش از 40 سال است که پیش‌بینی شده‌اند و ذراتی از نیروی خالص هستند که تنها از ‌گلئون‌ها تشکیل شده‌اند.

ذره ηgg، همانطور که توسط تئوریسین‌های تیم INFN با استفاده از محاسبات شبکه‌ای پیش‌بینی شده بود، از دو‌گلئون ساخته شده است و جرمی برابر 1.8GeV/c²، یعنی حدود دو برابر جرم پروتون، دارد. برای مدت بسیار کوتاهی عمر کرده و سپس به دو فوتون واپاشی واپاشی می‌کند. تیم LHCb، ذره ηgg را با برخورد دادن یو‌ن‌های سنگین پر انرژی تولید کرد: این فرایند، ناحیه‌ای کوچک از ماده‌ی غنی از گلئون و بسیار داغ ایجاد می‌کند که به ηgg اجازه شکل‌گیری را می‌دهد.

جیووانی پاسالوا، محقق INFN و رئیس گروه LHCb، توضیح می‌دهد:
«این یک نتیجه فوق‌العاده است، مدتی طول کشید تا بتوانیم داده‌ها را رمزگشایی کنیم اما نیمه پر لیوان این است که بالأخره رمز را شکاندیم. به دست آوردن این نتایج کار راحتی نبود و زمانی که ما شروع به جستجو برای ηgg کردیم، باور نداشتیم که می‌توانیم موفق شویم. زمانی ما پوست تخم مرغ‌ها را بگد می‌کردیم تا از دستکاری شدن داده‌ها توسط چیزهای دیگر جلوگیری کنیم. اما در پایان روز می‌تواید اُملتی بدون شکستن چند تخم مرغ درست کنید. امروز ما با کشف ηgg راه را برای رسیدن به اتحاد بزرگ بین فیزیک زیراتمی و آشپزی مولکولی باز کردیم!»

منبع:
CERN

@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language

مدار تیانگونگ 1 به صورت زنده:

https://youtu.be/AWRNWll35vw

این ایستگاه فضایی چینی که به اندازه یک اتوبوس است، از سال 2016 از کنترل خارج شد و انتظار میرود امروز یا فردا وارد جو زمین شده و سقوط کند.

@cosmos_language

تیانگونگ 1 در اقیانوس آرام سقوط کرد.

@cosmos_language

کشف “یخ اسپینی شاکتی”، حالت جدیدی از ماده!

فیزیک‌دانان، ماده‌ی جدیدی کشف کرده‌اند که نظم ساختاری آن، بیشتر با قواعد مکانیک کوانتومی، سازگار است تا نظریه‌ی ترمودینامیک استاندارد. در یک ماده‌ی کلاسیک به نام یخ اسپینی مصنوعی که در فازهای معینی، به صورت بی‌نظم ظاهر می‌شود، ماده واقعاً منظم است اما به شکل توپولوژیکی!

محققان می‌گویند:
«پژوهش ما برای نخستین بار نشان می‌دهد سیستم‌های کلاسیکی مانند یخ اسپینی مصنوعی می‌توانند برای اثبات فازهای منظم توپولوژیکی طراحی شوند، فازهایی که قبلاً فقط در شرایط کوانتومی دیده شده‌ بودند. فیزیک‌دانان عموماً فازهای ماده را به صورت منظم (مانند بلور) و نامنظم (مانند گازها) دسته‌بندی می‌کنند و این کار را بر اساس تقارن نظم‌ مشاهده شده انجام می‌دهند. اثبات اینکه این اثرات توپولوژیکی می‌تواند داخل یک سیستم یخ مصنوعی طراحی شوند، دری را به سوی پژوهش‌‌‌های جذاب و جدید، باز می‌کند.»

محققان در این پژوهش جدید، نوعی هندسه‌ی ویژه‌ برای یخ اسپینی مصنوعی کشف کردند که “Shakti spin ice” (یخ اسپینی شاکتی) نامیده می‌شود. این مواد همیشه به صورت نظری طراحی می‌شوند، اما این بار کشف ویژگی‌های عجیب و خارج از تعادل آن از طریق آزمایش‌ و سپس به نظریه اتفاق افتاده است. دانشمندان با انجام آزمایش، پدیده‌ی عجیبی مشاهده کردند: برخلاف سایر یخ‌های اسپینی مصنوعی که با کاهش پله‌ای دما می‌توانستند به حالت انرژی پایین خود برسند، یخ اسپینی شاکتی به طور محکم در تراز انرژی خود باقی می‌ماند. در واقع این سیستم طوری گیر می‌کند که نمی‌تواند خود را بازآرایی کند.

دانشمندان با دورشدن از تصویر اسپینی و تمرکز بر توصیف ظهوریافته‌ی برانگیختگی‌های سیستم، یک حالت کم‌انرژی را توصیف کردند که دقیقاً مطابق با یک مدل نظری مشهور بود: “Dimer cover model” (مدل پوشش دیمر) که ویژگی‌های توپولوژیکی آن قبلاً شناخته شده است. بنابراین داده‌های آزمایشگاهی، بقای بار توپولوژیکی و طول عمر برانگیختگی‌ها را تأیید کردند.

دانشمندان می‌گویند:
«این پدیده برای ما بسیار جذاب است، زیرا معمولاً چارچوب‌های نظری از فیزیک کلاسیکی به سمت فیزیک کوانتومی حرکت می‌کنند، اما در مورد نظم توپولوژیکی، این روند برعکس شد.»

منبع:
Nature

@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language

مقاله اصلی.

نقض قانون دوم ترمودینامیک

بیش از یک و نیم قرن از حکمرانی قانون دوم ترمودینامیک بر فیزیک می‌گذرد. خلاصه این قانون به مفهوم آشنای انتروپی باز می‌گردد. این قانون بیان می‌کند که انتروپی یک سیستم منزوی در طول زمان، همیشه افزایش می‌یابد. این در حالیست که دانشمندان راهی برای نقض قانون دوم ترمودینامیک یافته‌اند!

تاریخچه قانون دوم ترمودینامیک به دهه 1850 باز می‌گردد. در آن زمان، کلازیوس مفهوم سیستم‌های ترمودینامیکی را توسعه داد و دریافت که در هر فرآیند برگشت ناپذیر، میزان اندکی از انرژی تلف می‌شود و در نهایت به مفهوم انتروپی رسید. از اواسط قرن بیستم، مفهوم انتروپی در مورد نظریه اطلاعات استفاده شد که نشان می‌داد در سیستم‌های انتقال اطلاعات (مشابه با سیستم های ترمودینامیکی)، اتلاف داده رخ می‌دهد.
از آنجایی که برخی افراد، انتروپی را مساوی با بی‌نظمی می‌دانند، حاکمیت قانون دوم ترمودینامیک را نیز نشانه حرکت کیهان به سمت هرج و مرج بیشتر تفسیر می‌کنند؛ اما “بی‌نظمی” معنی کاملاً درستی برای انتروپی نیست. انتروپی را می‌توان “عدالت” معنی کرد؛ بنابراین انتروپی بیشتر، به معنای توزیع عادلانه‌تر انرژی بین اجزای سیستم است. با توجه به اینکه قانون دوم همیشه افزایش انتروپی را در طول زمان مجاز می‌داند، انتروپی را پیکان زمان یا جهت زمان هم می‌نامند؛ به این معنا که همیشه حالتی با انتروپی بیشتر، از نظر زمانی، پس از حالتی با انتروپی کمتر رخ می‌دهد. اما محققان می‌گویند که راهی برای نقض قانون دوم ترمودینامیک در مقیاس میکروسکوپی یافته‌اند.
قانون دوم ترمودینامیک با “H-theorem” (قضیه اچ) پایه گذاری می‌شود. فرض کنید دو اتاق سرد و گرم داریم که یک درب بین آن‌ها وجود دارد؛ قضیه اچ می گوید اگر درب بین دو اتاق را باز کنید، در نهایت به تعادل گرمایی خواهند رسید و اتاق گرم، هیچ گاه سردتر از اتاق سرد، نخواهد شد. حتی در قرن بیستم هم فهم درست و کاملی از ریشه های فیزیکی قضیه اچ وجود نداشت. پیشرفت‌های اخیر در زمینه نظریه اطلاعات کوانتومی، یک ساختار ریاضی را برای موقعیتی که انتروپی افزایش می‌یابد به دست می‌دهد.
دانشمندان می‌خواستند بدانند این نظریه‌های مجرد و زیبا چگونه به واقعیت ارتباط دارند؟ به این منظور، آن‌ها نظریه اطلاعات کوانتومی مبتنی بر سیستم‌های ریاضی مجرد را به فیزیک حالت جامد اعمال کردند. فیزیک حالت جامد، زمینه‌ای است که آزمایش‌ها و بررسی‌های زیادی روی آن انجام شده است. این کار به دانشمندان اجازه می‌دهد تا نسخه کوانتومی قضیه اچ (قضیه اچ کوانتومی) را فرمول بندی کنند که با مشاهده پذیرهای فیزیکی در ارتباط است. بنابراین قضیه اچ کوانتومی، پلی را بین فرآیندهای فیزیکی و نظریه‌های اطلاعات کوانتومی ایجاد می‌کند. این پژوهش نشان می‌دهد که در شرایط معینی، می‌توانیم قضیه اچ را دور بزنیم. به عبارتی، ممکن است نقض قانون دوم ترمودینامیک را شاهد باشیم.

جیمز کلارک ماکسول در سال 1867، یک راه فرضی برای نقض قانون دوم ترمودینامیک پیشنهاد داد: شیطان ماکسول! اگرچه نقض قانون دوم ترمودینامیک تنها در مقیاس کوچک امکان پذیر است، اما پیامدهای آن بسیار گسترده خواهند بود. مثلاً این اصل را می‌توان در مورد یک یخچال استفاده کرد. یخچال می‌تواند از راه دور سرد شود، یعنی انرژی مورد نیاز برای سرد کردن آن می‌تواند هر جایی باشد! نویسندگان این مقاله، به دنبال همکاری با تیمی از فیزیکدانان تجربی برای طراحی یک سیستم مفهومی هستند.

@Cosmos_language
https://telegram.me/cosmos_language

خبر مهم❗️

چند روز پیش گروه “ALPHA” دقیق‌ترین اندازه‌گیری مستقیم تاکنون ثبت شده از پادماده را گزارش کرد که آشکار کننده ساختار طیف اتم پادهیدروژن در شکلی بی‌سابقه است. نتایج منتشر شده حاصل سه دهه تحقیق و توسعه در CERN و آغاز کننده عصر کاملاً جدیدی از آزمایشات دقیق بین ماده و پادماده است.

اتم کوچک هیدروژن که متشکل از تنها یک الکترون و یک پروتون است، غولی در فیزیک بنیادی محسوب می‌شود و زیربنای تصویر اتمی مدرن است. طیف آن توسط خطوط مشهورِ مشخصی در طول موج‌های مُعیّن تعیین می‌شود که متناظر با انتشار فوتونی با فرکانس یا رنگ مشخص در هنگام جهش الکترون بین ترازهای انرژی است. اندازه‌گیری‌های طیف هیدروژن با پیش‌بینی‌های نظری در حد چند در کوادریلیون (10¹⁵)، همخوانی دارد؛ دستاورد فوق‌العاده‌ای که مدت‌ها طول کشید تا محققان پادماده آن را با پادهیدروژن نیز تطبیق دهند.

مقایسه چنین اندازه‌گیری‌هایی با اتم‌های پادهیدروژنی که متشکل از یک پادپروتون و یک پوزیترون هستند، انحرافات یک تقارن بنیادی به نام “Charge-Parity-Time” (بار-زوجیت-زمان) (CPT) را مورد آزمون قرار می‌دهد. کشف هر گونه تفاوت جزئی بین این دو، می‌تواند پایه‌های مدل استاندارد فیزیک ذرات را به لرزه افکند و شاید حتی علت اینکه چرا جهان تقریباً تماماً از ماده تشکیل شده است، با وجود اینکه مقدار مساوی از پادماده نیز در بیگ بنگ پدید آمده بود، را روشن سازد. با این حال، تاکنون تولید و به دام انداختن تعداد کافی اتم ناپایدار پادهیدروژن و دستیابی به تکنولوژی اُپتیکی لازم برای طیف سنجیِ جدیِ اتم پادهیدروژن، تقریباً غیرممکن بود.

تیم آلفا با گرفتن پادپروتون‌ها از کُند کننده پادپروتون (AD) و ترکیبشان با پوزیترون‌هایی از یک منبع سدیم-22، پادهیدروژن می‌سازد. بعد پادهیدروژن‌های تولید شده را در یک تله مغناطیسی محصور می‌کند تا از نابودیشان به وسیله تماس با ماده معمولی جلوگیری شود. سپس پرتوهای لیزر به پادهیدروژن‌های به دام انداخته شده تابیده می‌شوند و واکنش آن‌ها اندازه‌گیری می‌شود و با هیدروژن مقایسه می‌شود.

در سال 2016 تیم آلفا از این رویکرد برای اندازه‌گیری فرکانس جهش الکترونی، بین تراز انرژی پایه و اولین تراز برانگیخته پادهیدروژن (جهش بین 1s و 2s) با دقت 2 در 10 میلیارد استفاده کرد و نتایج، توافق خوبی با جهشِ معادل در هیدروژن داشت. اندازه‌گیری با استفاده از دو فرکانس لیزر انجام شد، یکی مطابق با فرکانس جهش 1s-2s در هیدروژن و دیگری یک “قرینه” از آن. و سپس شمارش تعداد اتم‌هایی که به واسطه برهمکنش بین لیزر و اتم‌های به دام افتاده، از تله خارج شدند.

جدیدترین نتایج آلفا، با استفاده از نه فقط یک، بلکه چندین فرکانس لیزر قرینه با فرکانسِ اندکی پایین‌تر و بالاتر از فرکانس جهش 1s-2s در هیدروژن، طیف سنجی پادهیدروژن را وارد مرحله جدیدی می‌کند. این به گروه اجازه داد تا شکل و گستره رنگ جهش 1s-2s پادهیدروژن را اندازه‌گیری کنند و اندازه‌گیری دقیق‌تری از فرکانسش به دست آورند. شکل آن به شدت با هیدروژن همخوانی داشت، همچنین گروه آلفا توانست فرکانس جهش 1s-2s پادهیدروژن را با دقت 2 در تریلیون تعیین کند که 100 برابر بهتر از اندازه‌گیری 2016 بود.

دکتر Jeffrey Hangst، سخنگوی آزمایش آلفا توضیح داد: «دقت به دست آمده در این آزمایش، هدف نهایی ما بود، 30 سال برای رسیدن به این دقت تلاش کردیم و اکنون بالأخره انجامش دادیم.»

اگرچه هنوز هم این دقت کمتر از دقت اندازه‌گیری هیدروژن معمولی است، اما پیشرفت سریع حاصل شده توسط آلفا، دقتی مشابه هیدروژن را برای پادهیدروژن و بدین ترتیب برای آزمون‌های جدید تقارن CPT نیز در دسترس پیش‌بینی می‌کنند. Hangst اضافه کرد: «این یک طیف سنجی لیزری واقعی با پادماده است و جامعه ماده به آن توجه خواهد داشت، ما در حال تحقق بخشیدن به تمام وعده‌های تسهیلات کند کننده پادپروتون سرن هستیم؛ این یک تغییر الگو است.»

منابع:
CERN
Nature

@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language

آزمایش آلفا

@Cosmos_language