دانشمندان بر این باورند که نوع کشف نشدهای از ذره وجود دارد؛ به “دی-اُمگا” سلام کنید!
@Cosmos_language
@Cosmos_language
با استفاده از یکی از قدرتمندترین کامپیوترهای جهان برای اجرای شبیهسازیهای پیچیده، دانشمندان نوع جدیدی از ذرات “Dibaryon” (دیباریون) را پیشبینی کردند. باریونها ذرات مرکبی هستند که از سه کوارک تشکیل شدهاند و دیباریونها (که گاهی با نام “hexaquark” هم معرفی میشوند) ذرات پیچیدهتری هستند که از دو باریون (شش کوارک) ساخته شده باشند. این دیباریون جدید، متشکل از شش کوارکِ هم نوع پیشبینی شده که محققان همکاری “HAL QCD” آن را “di-Omega” (دی-اُمگا) نامگذاری کردهاند.
دانشمندان تصور میکردند انواع دیگری از دیباریونها باید وجود داشته باشد اما تاکنون قادر به پیشبینی نظری آنها نبودند.
اما با راهاندازی شبیهسازی کامپیوتریای بر اساس QCD، نظریهای که برهمکنشهای کوارکها را توصیف میکند، همکاری HAL-QCD موفق به ساختن دیباریونهای بالقوه پایدار شد.
ولی به همین سادگی نبود؛ هر چه تعداد کوارکهای یک ترکیب بیشتر باشد، برهمکنشهای بین آنها پیچیدهتر میشود و این به معنای نیاز به توان پردازشی بیشتر است.
به همین دلیل محققان کامپیوتر K در مؤسسه علوم پردازشی پیشرفته RIKEN را به کار گرفتند که دارای توان پردازشیای برابر با 10 پتافلاپ است (یعنی توانایی انجام 10¹⁶ عملیات در هر ثانیه را دارد).
حتی با وجود چنین قدرت پردازشیای، سه سال طول کشید تا نتیجه مربوط به این ذره از محاسبات به دست آید!
دی-امگا متشکل از دو باریون امگا است که هر کدام از سه کوارک شگفت (Strange Quark) ساخته شدهاند.
این تحقیق بر اساس کار قبلی همین گروه در سال 2011 است؛ زمانی که آنها کشف نظری دیباریونی با دو کوارک بالا، دو کوارک پایین و دو کوارک شگفت را اعلام کردند.
اما از آن موقع آنها روشهای خود را اصلاح کردند، چارچوب نظری جدید و الگوریتم جدیدی طراحی کردند تا بتوانند محاسبات کارآمدتری انجام دهند.
و البته دسترسی به کامپیوتر K، که در سال 2012 آماده استفاده شد، تغییر عظیمی ایجاد کرد.
محققان باور دارند نتایج کار آنها میتواند برای جستجوی شواهد تجربی از وجود این ذرات در دنیای واقعی، در حیطه عملی به کار گرفته شود.
فیزیکدان کوانتوم، Tetsuo Hatsuda، از مؤسسه RIKEN میگوید: «ما معتقدیم این ذرات میتوانند در آزمایشات به وسیله برخورد یونهای سنگین که در اروپا و ژاپن برنامهریزی شده است، تولید شوند.
ما مشتاقانه برای کشف تجربی اولین سیستم دیباریونی، منتظر کار با همکارانمان در آنجا هستیم.»
منابع:
RIKEN
Phys. Rev. Lett. 120, 212001
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
دانشمندان تصور میکردند انواع دیگری از دیباریونها باید وجود داشته باشد اما تاکنون قادر به پیشبینی نظری آنها نبودند.
اما با راهاندازی شبیهسازی کامپیوتریای بر اساس QCD، نظریهای که برهمکنشهای کوارکها را توصیف میکند، همکاری HAL-QCD موفق به ساختن دیباریونهای بالقوه پایدار شد.
ولی به همین سادگی نبود؛ هر چه تعداد کوارکهای یک ترکیب بیشتر باشد، برهمکنشهای بین آنها پیچیدهتر میشود و این به معنای نیاز به توان پردازشی بیشتر است.
به همین دلیل محققان کامپیوتر K در مؤسسه علوم پردازشی پیشرفته RIKEN را به کار گرفتند که دارای توان پردازشیای برابر با 10 پتافلاپ است (یعنی توانایی انجام 10¹⁶ عملیات در هر ثانیه را دارد).
حتی با وجود چنین قدرت پردازشیای، سه سال طول کشید تا نتیجه مربوط به این ذره از محاسبات به دست آید!
دی-امگا متشکل از دو باریون امگا است که هر کدام از سه کوارک شگفت (Strange Quark) ساخته شدهاند.
این تحقیق بر اساس کار قبلی همین گروه در سال 2011 است؛ زمانی که آنها کشف نظری دیباریونی با دو کوارک بالا، دو کوارک پایین و دو کوارک شگفت را اعلام کردند.
اما از آن موقع آنها روشهای خود را اصلاح کردند، چارچوب نظری جدید و الگوریتم جدیدی طراحی کردند تا بتوانند محاسبات کارآمدتری انجام دهند.
و البته دسترسی به کامپیوتر K، که در سال 2012 آماده استفاده شد، تغییر عظیمی ایجاد کرد.
محققان باور دارند نتایج کار آنها میتواند برای جستجوی شواهد تجربی از وجود این ذرات در دنیای واقعی، در حیطه عملی به کار گرفته شود.
فیزیکدان کوانتوم، Tetsuo Hatsuda، از مؤسسه RIKEN میگوید: «ما معتقدیم این ذرات میتوانند در آزمایشات به وسیله برخورد یونهای سنگین که در اروپا و ژاپن برنامهریزی شده است، تولید شوند.
ما مشتاقانه برای کشف تجربی اولین سیستم دیباریونی، منتظر کار با همکارانمان در آنجا هستیم.»
منابع:
RIKEN
Phys. Rev. Lett. 120, 212001
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
مدل جدیدی که توضیح میدهد وقتی یک سیاهچاله کلانجرم ستارهای را میبلعد، چه میبینیم.
@Cosmos_language
@Cosmos_language
در مرکز کهکشان ما یک سیاهچاله کلانجرم به نام “Sagittarius A” (کمان A) ساکن است.
بر اساس مشاهداتی که در حال انجام است، اخترفیزیکدانان قطر این سیاهچاله را 44 میلیون کیلومتر تعیین کردهاند و جرم آن را نیز 4.31 میلیون برابر جرم خورشید تخمین میزنند.
زمانی که ستارهای به کمان A نزدیک شود، طی یک فرایند خشونت آمیز به نام “Tidal Disruption Event” (رویداد اختلال کِشندی) (TDE) از هم میپاشد.
این رویداد باعث انتشار پرتوهای درخشانی میشود که اخترفیزیکدانان را قادر میسازد از افتادن یک ستاره در دام سیاهچاله مطلع شوند. متأسفانه دههها بود که منجمان قادر به تشخیص این رویداد از دیگر پدیدههای کهکشانی نبودند.
اما به لطف یک تحقیق جدید از سوی تیمی بینالمللی از اخترفیزیکدانان که توسط فیزیکدانی به نام Jane Lixin Dai از “مرکز کیهانشناسی تاریک مؤسسه نیلز بور” رهبری میشد، منجمان اکنون یک مدل یکپارچه دارند که مشاهدات اخیر این رویدادهای شدید را توضیح میدهد.
پروفسور Enrico Ramirez-Ruiz، استاد دانشگاه ساناتا کروز کالیفرنیا و دانشگاه کپنهاگن و از همکاران این مقاله توضیح میدهد: «تنها حدود یک دهه است که توانستهایم TDE را از سایر پدیدههای کهکشانی تشخیص دهیم و مدل جدید یک چارچوب پایه برای درک این پدیدههای نادر فراهم میکند.»
در بیشتر کهکشانها، سیاهچالههای کلانجرم به طور مداوم مادهای نمیبلعند و به همین دلیل هیچ نوری از خود منتشر نمیکنند که این موضوع آنها را از کهکشانهایی که دارای هسته کهکشانی فعال هستند، متمایز میکند.
به همین دلیل رویدادهای اختلال کِشندی نادر هستند و تنها یک بار در هر 10,000 سال در یک کهکشان معمولی رخ میدهند. با این حال وقتی ستارهای متلاشی شود، باعث انتشار مقدار زیادی تابش شدید میشود؛ همانطور که Dai توضیح میدهد: «دیدن اینکه چطور ماده تحت این شرایط حاد راهش را به سمت سیاهچاله میپیماید، بسیار جالب است. هنگامی که سیاهچاله مشغول بلعیدن گاز ستاره است، مقدار زیادی پرتو منتشر میشود. پرتو چیزی است که ما میتوانیم مشاهده کنیم و به وسیله آن میتوانیم فیزیک سیاهچاله را درک کنیم و ویژگیهای آن را محاسبه کنیم. این موضوع، رفتن به شکار رویداد اختلال کِشندی را به شدت جذاب میکند.»
در چند سال گذشته، چندین کاندید برای TDE به استفاده از میدان وسیع اپتیکال، مشاهدات گذرای UV و همچنین تلسکوپهای پرتوی X آشکارسازی شدهاند.
در حالی که انتظار میرفت فیزیک تمام TDSها یکسان باشد، منجمان متوجه شدند چند دسته TDS بیاد وجود داشته باشد. بعضی از آنها بیشتر پرتوی X منتشر میکنند و بعضی دیگر بیشتر نور مرئی و فرابنفش.
در نتیجه فیزیکدانان نظری تلاش کردند تا خواص متنوعی که مشاهده شده بود را درک کنند و یک مدل منسجم برای توضیح تمامی آنها به دست آورند.
برای رسیدن به چنین مدلی، Dai و همکارانش عناصر نسبیت عام، میدانهای مغناطیسی، تابش و هیدرودینامیک گازها را با هم ترکیب کردند.
با استفاده از مدلی که به دست آمد، گروه نتیجه گرفت که این زاویه دید ناظر است که موجب این تفاوتهای مشاهدات میشود.
اساساً کهکشانهای مختلف به جهتهای تصادفی متفاوت نسبت به ناظرین زمینی متمایل شدهاند و ناظرین زمینی جنبههای متفاوتی از TDEها را بسته به جهتگیری آنها میبینند.
پروفسور Ramirez-Ruiz توضیح میدهد: «این مانند پردهای است که بخشی از یک جانور را پوشانده باشد. از برخی زوایا یک جانور نمایان را میبینیم ولی از زوایای دیگر یک جانور پوشیده شده را. جانور همان جانور است، اما برداشتهای ما متفاوت است.»
طبق گفته Dai، این مدل جدید به منجمان میگوید که هنگام مشاهده TDEها از زوایای مختلف، انتظار دیدن چه چیزی را میتوانند داشته باشند و به آنان اجازه میدهد تا پدیدههای مختلف را در یک چارچوب منسجم جای دهند. او میگوید: «ما صدها تا هزاران رویداد اختلال کشندی را در چند سال مشاهده خواهیم کرد. این به ما آزمایشگاههای زیادی برای آزمودن مدلمان و استفاده از آن برای درک بیشتر سیاهچالهها میدهد.»
همچنین این درک اصلاح شده از چگونگی بلعیده شدن ستارهها توسط سیاهچالهها، آزمونهای بیشتری برای نسبیت عام و تحقیقات بیشتری روی امواج گرانشی را فراهم میکند و به اخترفیزیکدانان کمک میکند تا چیزهای بیشتری در مورد تکامل کهکشانها بیاموزند.
منابع:
Astrophysical Journal Letters
University of California Santa Cruz (UCSC)
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
بر اساس مشاهداتی که در حال انجام است، اخترفیزیکدانان قطر این سیاهچاله را 44 میلیون کیلومتر تعیین کردهاند و جرم آن را نیز 4.31 میلیون برابر جرم خورشید تخمین میزنند.
زمانی که ستارهای به کمان A نزدیک شود، طی یک فرایند خشونت آمیز به نام “Tidal Disruption Event” (رویداد اختلال کِشندی) (TDE) از هم میپاشد.
این رویداد باعث انتشار پرتوهای درخشانی میشود که اخترفیزیکدانان را قادر میسازد از افتادن یک ستاره در دام سیاهچاله مطلع شوند. متأسفانه دههها بود که منجمان قادر به تشخیص این رویداد از دیگر پدیدههای کهکشانی نبودند.
اما به لطف یک تحقیق جدید از سوی تیمی بینالمللی از اخترفیزیکدانان که توسط فیزیکدانی به نام Jane Lixin Dai از “مرکز کیهانشناسی تاریک مؤسسه نیلز بور” رهبری میشد، منجمان اکنون یک مدل یکپارچه دارند که مشاهدات اخیر این رویدادهای شدید را توضیح میدهد.
پروفسور Enrico Ramirez-Ruiz، استاد دانشگاه ساناتا کروز کالیفرنیا و دانشگاه کپنهاگن و از همکاران این مقاله توضیح میدهد: «تنها حدود یک دهه است که توانستهایم TDE را از سایر پدیدههای کهکشانی تشخیص دهیم و مدل جدید یک چارچوب پایه برای درک این پدیدههای نادر فراهم میکند.»
در بیشتر کهکشانها، سیاهچالههای کلانجرم به طور مداوم مادهای نمیبلعند و به همین دلیل هیچ نوری از خود منتشر نمیکنند که این موضوع آنها را از کهکشانهایی که دارای هسته کهکشانی فعال هستند، متمایز میکند.
به همین دلیل رویدادهای اختلال کِشندی نادر هستند و تنها یک بار در هر 10,000 سال در یک کهکشان معمولی رخ میدهند. با این حال وقتی ستارهای متلاشی شود، باعث انتشار مقدار زیادی تابش شدید میشود؛ همانطور که Dai توضیح میدهد: «دیدن اینکه چطور ماده تحت این شرایط حاد راهش را به سمت سیاهچاله میپیماید، بسیار جالب است. هنگامی که سیاهچاله مشغول بلعیدن گاز ستاره است، مقدار زیادی پرتو منتشر میشود. پرتو چیزی است که ما میتوانیم مشاهده کنیم و به وسیله آن میتوانیم فیزیک سیاهچاله را درک کنیم و ویژگیهای آن را محاسبه کنیم. این موضوع، رفتن به شکار رویداد اختلال کِشندی را به شدت جذاب میکند.»
در چند سال گذشته، چندین کاندید برای TDE به استفاده از میدان وسیع اپتیکال، مشاهدات گذرای UV و همچنین تلسکوپهای پرتوی X آشکارسازی شدهاند.
در حالی که انتظار میرفت فیزیک تمام TDSها یکسان باشد، منجمان متوجه شدند چند دسته TDS بیاد وجود داشته باشد. بعضی از آنها بیشتر پرتوی X منتشر میکنند و بعضی دیگر بیشتر نور مرئی و فرابنفش.
در نتیجه فیزیکدانان نظری تلاش کردند تا خواص متنوعی که مشاهده شده بود را درک کنند و یک مدل منسجم برای توضیح تمامی آنها به دست آورند.
برای رسیدن به چنین مدلی، Dai و همکارانش عناصر نسبیت عام، میدانهای مغناطیسی، تابش و هیدرودینامیک گازها را با هم ترکیب کردند.
با استفاده از مدلی که به دست آمد، گروه نتیجه گرفت که این زاویه دید ناظر است که موجب این تفاوتهای مشاهدات میشود.
اساساً کهکشانهای مختلف به جهتهای تصادفی متفاوت نسبت به ناظرین زمینی متمایل شدهاند و ناظرین زمینی جنبههای متفاوتی از TDEها را بسته به جهتگیری آنها میبینند.
پروفسور Ramirez-Ruiz توضیح میدهد: «این مانند پردهای است که بخشی از یک جانور را پوشانده باشد. از برخی زوایا یک جانور نمایان را میبینیم ولی از زوایای دیگر یک جانور پوشیده شده را. جانور همان جانور است، اما برداشتهای ما متفاوت است.»
طبق گفته Dai، این مدل جدید به منجمان میگوید که هنگام مشاهده TDEها از زوایای مختلف، انتظار دیدن چه چیزی را میتوانند داشته باشند و به آنان اجازه میدهد تا پدیدههای مختلف را در یک چارچوب منسجم جای دهند. او میگوید: «ما صدها تا هزاران رویداد اختلال کشندی را در چند سال مشاهده خواهیم کرد. این به ما آزمایشگاههای زیادی برای آزمودن مدلمان و استفاده از آن برای درک بیشتر سیاهچالهها میدهد.»
همچنین این درک اصلاح شده از چگونگی بلعیده شدن ستارهها توسط سیاهچالهها، آزمونهای بیشتری برای نسبیت عام و تحقیقات بیشتری روی امواج گرانشی را فراهم میکند و به اخترفیزیکدانان کمک میکند تا چیزهای بیشتری در مورد تکامل کهکشانها بیاموزند.
منابع:
Astrophysical Journal Letters
University of California Santa Cruz (UCSC)
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
علم کلید آینده ماست و اگر به علم باور ندارید، دارید همه را عقب نگه میدارید.
~ بیل نای
@Cosmos_language
~ بیل نای
@Cosmos_language
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
Mohsen Raeisi:
◾️ پاسخ به چند سوال درباره جهان ◾️
➖ آغاز همه چیز
➖ مِهبانگ "کجا" اتفاق افتاده؟
➖ جهان آغازین، ماده یا انرژی؟
@cosmos_language
◾️ پاسخ به چند سوال درباره جهان ◾️
➖ آغاز همه چیز
➖ مِهبانگ "کجا" اتفاق افتاده؟
➖ جهان آغازین، ماده یا انرژی؟
@cosmos_language
فیزیکدانان یکی از عجیبترین ایدههای اینشتین را امتحان کردند؛ اصول فیزیک در خطر است!
@Cosmos_language
@Cosmos_language
دانشمندان با استفاده از کل منظومه شمسی به عنوان آزمایشگاه و همچنین پیشرفتهترین تجهیزات زمانسنجی، به صحتسنجی فرضیه آسانسور اینشتین که یکی از اجزای مرکزی نظریه نسبیت عام او است کمک کردند.
این نظریه با اساس جرم، گرانش، فضا و زمان سر و کار دارد، درستی آن را تا بیشترین حدی که در توان داشتیم اثبات کردهایم و یکی از ستونهای مهم برای فیزیک به آن شکلی که میشناسیم است.
الهام بخش ایده آسانسور اینشتین - که به طور رسمی به نام اصل همارزی شناخته میشود - این موضوع است که اگر خود را درون آسانسوری معلق و در حالت بیوزنی بیابیم و امکان دیدن بیرون را هم نداشته باشیم، از هیچ راهی نمیتوان تشخیص داد که آیا آسانسوری که در آنیم در فضا به دور از هر میدان گرانشیای معلق است و یا درون میدان گرانشی یک جرم، در حال سقوط آزاد است.
احتمالاً شما هرگز خود را در هیچ کدام از این دو موقعیت نخواهید یافت اما اصل ذکر شده این است که قوانین فیزیک یکسانی صرف نظر از اینکه کجا هستید و با چه سرعتی حرکت میکنید بر شما اعمال میشود.
گرانش تنها در یکی از دو موقعیت نام برده شده نقش دارد اما نتیجه در هر دو موقعیت یکسان است و این چیزی بود اینشتین به آن پی برد.
ایدهای مرتبط به این اصل وجود دارد که در این مطالعه اندازهگیری شد و آن این است که همه چیز درون این آسانسور فرضی سقوط کننده به درون میدان گرانشی، با شتاب یکسان سقوط میکند. شما، فنجان قهوهای که کنارتان است، قهوهای که درون فنجان است و یک جسم ناشناس در نزدیکی شما همگی به یک اندازه شتاب خواهید گرفت و به همین دلیل موقعیت و فاصله شما نسبت به این اشیاء، هرگز تغییری نخواهد کرد.
برای آزمودن این موضوع، دانشمندان مؤسسه ملی استانداردها و فناوری (NIST) از زمین به عنوان آسانسور و از خورشید به عنوان جسم عامل میدان گرانشی استفاده کردند.
محققان برای اندازهگیری شتاب، به پیشرفتهترین ساعتهای اتمیای که داریم روی آوردند: چهار مایزر هیدروژن و هشت ساعت سزیمی. با مقایسه تیکهای این ساعتها در یک دوره 14 ساله، گروه اختلافی به مقدار زیر را مشاهده کرد:
0.00000022 ± 0.00000025
این عدد بسیار نزدیک به صفر، بهترین یافته تاکنون است؛ زیرا اگر حق با اینشتین باشد و تمام این ساعتها واقعاً با نرخ یکسان در حال سقوط باشند، این مقدار باید مطلقاً صفر باشد.
به عبارت دیگر، با وجود کششهای مختلف گرانشی خورشید، مشتری و اجسام دیگر، تیک تاک کردن ساعتهای اتمی باید ثابت باقی بماند درست مانند اشیاء فرضی ما که درون آسانسور نسبیت به یکدیگر ثابت باقی میماندند.
این بسیار متفاوت از اولین باری که این فرضیه تأیید شد میباشد اما دانشمندان تاکنون هرگز قادر به اندازهگیری با این دقت نبودهاند و این به لطف بهبودهایی که روی دقت ساعتهای اتمی انجام گرفته است میباشد.
دکتر Bijunath Patla میگوید: «دلیل اصلی ما برای انجام این کار، نشان دادن استفاده ساعتهای اتمی در آزمودن اصول پایهای فیزیک، به ویژه اصول پایهای نسبیت عام بود.»
هنوز دقتهای بالاتری برای دستیابی وجود دارد و راههای بیشتری برای فیزیکدانان که این نتایج را صحتسنجی کنند.
از طرفی اندازهگیریهای دقیقتر بر روی اصل همارزی به معنای اندازهگیریهای دقیقتر بر روی اساس فضا و زمان در کیهان است و ساعتهای اتمی نقش مهمی در این میان بازی میکنند.
دکتر Patla میگوید: «ما آزمونهای نسبیت عام را با ساعتهای اتمی ربط دادیم، محدودیتهای نسلهای فعلی ساعتها را در نظر بگیرید و چشمانداز آینده برای شدت ارتباط ساعتهای نسل بعد را تصور کنید.»
هنوز هم ناسازگاری بین نسبیت عام و مکانیک کوانتوم وجود دارد اما بررسی آن بر دوش تحقیقات آینده است. فعلاً اینشتین باز هم پیروز میدان شد.
منابع:
NIST
Nature
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
این نظریه با اساس جرم، گرانش، فضا و زمان سر و کار دارد، درستی آن را تا بیشترین حدی که در توان داشتیم اثبات کردهایم و یکی از ستونهای مهم برای فیزیک به آن شکلی که میشناسیم است.
الهام بخش ایده آسانسور اینشتین - که به طور رسمی به نام اصل همارزی شناخته میشود - این موضوع است که اگر خود را درون آسانسوری معلق و در حالت بیوزنی بیابیم و امکان دیدن بیرون را هم نداشته باشیم، از هیچ راهی نمیتوان تشخیص داد که آیا آسانسوری که در آنیم در فضا به دور از هر میدان گرانشیای معلق است و یا درون میدان گرانشی یک جرم، در حال سقوط آزاد است.
احتمالاً شما هرگز خود را در هیچ کدام از این دو موقعیت نخواهید یافت اما اصل ذکر شده این است که قوانین فیزیک یکسانی صرف نظر از اینکه کجا هستید و با چه سرعتی حرکت میکنید بر شما اعمال میشود.
گرانش تنها در یکی از دو موقعیت نام برده شده نقش دارد اما نتیجه در هر دو موقعیت یکسان است و این چیزی بود اینشتین به آن پی برد.
ایدهای مرتبط به این اصل وجود دارد که در این مطالعه اندازهگیری شد و آن این است که همه چیز درون این آسانسور فرضی سقوط کننده به درون میدان گرانشی، با شتاب یکسان سقوط میکند. شما، فنجان قهوهای که کنارتان است، قهوهای که درون فنجان است و یک جسم ناشناس در نزدیکی شما همگی به یک اندازه شتاب خواهید گرفت و به همین دلیل موقعیت و فاصله شما نسبت به این اشیاء، هرگز تغییری نخواهد کرد.
برای آزمودن این موضوع، دانشمندان مؤسسه ملی استانداردها و فناوری (NIST) از زمین به عنوان آسانسور و از خورشید به عنوان جسم عامل میدان گرانشی استفاده کردند.
محققان برای اندازهگیری شتاب، به پیشرفتهترین ساعتهای اتمیای که داریم روی آوردند: چهار مایزر هیدروژن و هشت ساعت سزیمی. با مقایسه تیکهای این ساعتها در یک دوره 14 ساله، گروه اختلافی به مقدار زیر را مشاهده کرد:
0.00000022 ± 0.00000025
این عدد بسیار نزدیک به صفر، بهترین یافته تاکنون است؛ زیرا اگر حق با اینشتین باشد و تمام این ساعتها واقعاً با نرخ یکسان در حال سقوط باشند، این مقدار باید مطلقاً صفر باشد.
به عبارت دیگر، با وجود کششهای مختلف گرانشی خورشید، مشتری و اجسام دیگر، تیک تاک کردن ساعتهای اتمی باید ثابت باقی بماند درست مانند اشیاء فرضی ما که درون آسانسور نسبیت به یکدیگر ثابت باقی میماندند.
این بسیار متفاوت از اولین باری که این فرضیه تأیید شد میباشد اما دانشمندان تاکنون هرگز قادر به اندازهگیری با این دقت نبودهاند و این به لطف بهبودهایی که روی دقت ساعتهای اتمی انجام گرفته است میباشد.
دکتر Bijunath Patla میگوید: «دلیل اصلی ما برای انجام این کار، نشان دادن استفاده ساعتهای اتمی در آزمودن اصول پایهای فیزیک، به ویژه اصول پایهای نسبیت عام بود.»
هنوز دقتهای بالاتری برای دستیابی وجود دارد و راههای بیشتری برای فیزیکدانان که این نتایج را صحتسنجی کنند.
از طرفی اندازهگیریهای دقیقتر بر روی اصل همارزی به معنای اندازهگیریهای دقیقتر بر روی اساس فضا و زمان در کیهان است و ساعتهای اتمی نقش مهمی در این میان بازی میکنند.
دکتر Patla میگوید: «ما آزمونهای نسبیت عام را با ساعتهای اتمی ربط دادیم، محدودیتهای نسلهای فعلی ساعتها را در نظر بگیرید و چشمانداز آینده برای شدت ارتباط ساعتهای نسل بعد را تصور کنید.»
هنوز هم ناسازگاری بین نسبیت عام و مکانیک کوانتوم وجود دارد اما بررسی آن بر دوش تحقیقات آینده است. فعلاً اینشتین باز هم پیروز میدان شد.
منابع:
NIST
Nature
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
بینهایت یا منفی یک دوازدهم؟!
اگر پستهای این کانال را تا امروز دنبال کرده باشید، احتمالاً متوجه شدهاید که سعی شده است تا حد امکان از ریاضیات پرهیز شود و مطالب ساده بیان شوند. با این حال امروز تصمیم به ساختار شکنی گرفتم و پستی بیشتر با ریاضیات نوشتم؛ دلیلش هم مشخص است: زیبایی بی حد و اندازه این مطلب خاص!
همه ما با مجموعه اعداد طبیعی در مدرسه آشنا شدهایم؛ این مجموعه با نماد ℕ نشان داده میشود و یک مجموعه نامتناهی است. به این معنا که تعداد اعضای آن بینهایت است. اعداد طبیعی به این شکل نشان داده میشوند:
ℕ=1, 2, 3, 4, 5,...
موضوع این پست، با یک سؤال ساده شروع میشود: اگر تمام اعداد طبیعی را با هم جمع کنیم، حاصل جمع چند میشود؟
برای پیدا کردن مجموع همهی اعداد طبیعی که تعدادشان بینهایت است و همگی مثبت هستند، بیش از یک راه وجود دارد و تمامی راهها هم به یک جواب ختم میشوند: 1/12− (منفی یک دوازدهم)!
یکی از راههای رسیدن به این حاصل جمع را باهم بررسی میکنیم. از آنجا که تعداد معادلات در این پست زیاد خواهد بود، جمعها و معادلهها را در جلویشان شماره گذاری میکنیم تا در صورت نیاز، بتوانیم به شماره آن جمع یا معادله ارجاع دهیم.
ابتدا با برسی مجموع یک دنباله ساده شروع میکنیم:
1: 1+x+x²+x³+x⁴+x⁵+...
حالا عبارت یک منهای x را در آن ضرب میکنیم:
2: (1−x)(1+x+x²+x³+x⁴+x⁵+...)
ضرب را انجام میدهیم:
3: 1−x+x−x²+x²−x³+x³−...
حاصل این جمع را میتوان حساب کرد. از آنجا که همواره منفی و مثبت x به توان n، به شکل جفت در کنار هم قرار دارند و یکدیگر را خنثی میکنند، پس تمام جملات تا بینهایت یکدیگر را خنثی کرده و فقط جمله اول یعنی 1 باقی میماند:
4: 1−x+x−x²+x²−x³+x³−...=1
جمع 2 که شکل دیگر 4 است را به جایش میگذاریم و طرف دیگر تساوی را 1 نگه میداریم:
5: (1−x)(1+x+x²+x³+x⁴+x⁵+...)=1
جمع 5 که در واقع یک منهای x ضرب در جمع 1 است را با منتقل کردن عبارت یک منهای x به طرف دیگر معادله، به شکل اولیه خود یعنی همان جمع 1 در میآوریم:
6: 1+x+x²+x³+x⁴+x⁵+...=1/1−x , x<1
اکنون با توجه به معادله شماره 6 میدانیم که حاصل جمع 1 برابر است با 1 تقسیم بر یک منهای x، برای تمام xهای کوچکتر از 1.
حالا از معادله 6، مشتق میگیریم. اگر با مشتق آشنایی ندارید، در همین حد کافی است که بدانید در صورت اعمال شدن مشتق بر یک متغیر، توان آن به ضریبش تبدیل شده و سپس یک واحد از توانش کم میشود. قانون مشتقگیری از یک متغیر (تصویر شماره 1) و قانون مشتقگیری از یک کسر (تصویر شماره 2) را در زیر این پست میتوانید ببینید. مشتق معادله 6:
7: 1+2x+3x²+4x³+5x⁴+...=1/(1−x)²
حالا در معادله 7 به جای متغیر x عدد 1− را قرار میدهیم تا معادله جدیدی تولید شود:
8: 1+2(−1)+3(−1)²+4(−1)³+5(−1)⁴+...=1/1−(−1)²
معادله 8 را محاسبه و ساده میکنیم:
9: 1−2+3−4+5−6+...=1/4
حالا باید از یکی از بهترین توابع ریاضی استفاده کنیم. این تابع که “تابع زتای ریمان” یا گاهی اوقات “تابع زتای اویلر-ریمان” نامیده میشود، ابتدا توسط لئونارد اویلر مطرح شد و سپس توسط برنارد ریمان تعمیم داده شد. شکل کلی این تابع را در تصویر شماره 3 میبینید. اویلر s را در این تابع یک عدد حقیقی (ℝ) در نظر گرفته بود اما ریمان آن را به صورت s=σ+it معرفی کرد (یک عدد مختلط).
تابع زتا را مینویسیم:
10: ζ(s)=1^−s+2^−s+3^−s+4^−s+5^+...
اکنون تابع را ضرب در 2 به توان s− میکنیم و بدین شکل یک تابع جدید میسازیم:
11: (2^−s)ζ(s)=2^−s+4^−s+6^−s+8^−s+...
حالا دو برابرِ تابع 11 را از تابع 10 کم میکنیم (تصویر شماره 4).
حال اگر در تابع به دست آمده در تصویر شماره 4، s را برابر 1− قرار دهیم، (1−)ζ بر اساس تابع 10 برابر مجموع اعداد طبیعی میشود و ضریب زتا که در تصویر شماره 4 درون پرانتز است، برابر 3−. طرف راست تساوی در تصویر شماره 4 هم در صورت 1− در نظر گرفتن s به شکل جمع شماره 9 در میآید که جوابش (1/4) را پیشتر به دست آورده بودیم (تصویر شماره 5).
اطلاعات بیشتر از این لینک
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
اگر پستهای این کانال را تا امروز دنبال کرده باشید، احتمالاً متوجه شدهاید که سعی شده است تا حد امکان از ریاضیات پرهیز شود و مطالب ساده بیان شوند. با این حال امروز تصمیم به ساختار شکنی گرفتم و پستی بیشتر با ریاضیات نوشتم؛ دلیلش هم مشخص است: زیبایی بی حد و اندازه این مطلب خاص!
همه ما با مجموعه اعداد طبیعی در مدرسه آشنا شدهایم؛ این مجموعه با نماد ℕ نشان داده میشود و یک مجموعه نامتناهی است. به این معنا که تعداد اعضای آن بینهایت است. اعداد طبیعی به این شکل نشان داده میشوند:
ℕ=1, 2, 3, 4, 5,...
موضوع این پست، با یک سؤال ساده شروع میشود: اگر تمام اعداد طبیعی را با هم جمع کنیم، حاصل جمع چند میشود؟
برای پیدا کردن مجموع همهی اعداد طبیعی که تعدادشان بینهایت است و همگی مثبت هستند، بیش از یک راه وجود دارد و تمامی راهها هم به یک جواب ختم میشوند: 1/12− (منفی یک دوازدهم)!
یکی از راههای رسیدن به این حاصل جمع را باهم بررسی میکنیم. از آنجا که تعداد معادلات در این پست زیاد خواهد بود، جمعها و معادلهها را در جلویشان شماره گذاری میکنیم تا در صورت نیاز، بتوانیم به شماره آن جمع یا معادله ارجاع دهیم.
ابتدا با برسی مجموع یک دنباله ساده شروع میکنیم:
1: 1+x+x²+x³+x⁴+x⁵+...
حالا عبارت یک منهای x را در آن ضرب میکنیم:
2: (1−x)(1+x+x²+x³+x⁴+x⁵+...)
ضرب را انجام میدهیم:
3: 1−x+x−x²+x²−x³+x³−...
حاصل این جمع را میتوان حساب کرد. از آنجا که همواره منفی و مثبت x به توان n، به شکل جفت در کنار هم قرار دارند و یکدیگر را خنثی میکنند، پس تمام جملات تا بینهایت یکدیگر را خنثی کرده و فقط جمله اول یعنی 1 باقی میماند:
4: 1−x+x−x²+x²−x³+x³−...=1
جمع 2 که شکل دیگر 4 است را به جایش میگذاریم و طرف دیگر تساوی را 1 نگه میداریم:
5: (1−x)(1+x+x²+x³+x⁴+x⁵+...)=1
جمع 5 که در واقع یک منهای x ضرب در جمع 1 است را با منتقل کردن عبارت یک منهای x به طرف دیگر معادله، به شکل اولیه خود یعنی همان جمع 1 در میآوریم:
6: 1+x+x²+x³+x⁴+x⁵+...=1/1−x , x<1
اکنون با توجه به معادله شماره 6 میدانیم که حاصل جمع 1 برابر است با 1 تقسیم بر یک منهای x، برای تمام xهای کوچکتر از 1.
حالا از معادله 6، مشتق میگیریم. اگر با مشتق آشنایی ندارید، در همین حد کافی است که بدانید در صورت اعمال شدن مشتق بر یک متغیر، توان آن به ضریبش تبدیل شده و سپس یک واحد از توانش کم میشود. قانون مشتقگیری از یک متغیر (تصویر شماره 1) و قانون مشتقگیری از یک کسر (تصویر شماره 2) را در زیر این پست میتوانید ببینید. مشتق معادله 6:
7: 1+2x+3x²+4x³+5x⁴+...=1/(1−x)²
حالا در معادله 7 به جای متغیر x عدد 1− را قرار میدهیم تا معادله جدیدی تولید شود:
8: 1+2(−1)+3(−1)²+4(−1)³+5(−1)⁴+...=1/1−(−1)²
معادله 8 را محاسبه و ساده میکنیم:
9: 1−2+3−4+5−6+...=1/4
حالا باید از یکی از بهترین توابع ریاضی استفاده کنیم. این تابع که “تابع زتای ریمان” یا گاهی اوقات “تابع زتای اویلر-ریمان” نامیده میشود، ابتدا توسط لئونارد اویلر مطرح شد و سپس توسط برنارد ریمان تعمیم داده شد. شکل کلی این تابع را در تصویر شماره 3 میبینید. اویلر s را در این تابع یک عدد حقیقی (ℝ) در نظر گرفته بود اما ریمان آن را به صورت s=σ+it معرفی کرد (یک عدد مختلط).
تابع زتا را مینویسیم:
10: ζ(s)=1^−s+2^−s+3^−s+4^−s+5^+...
اکنون تابع را ضرب در 2 به توان s− میکنیم و بدین شکل یک تابع جدید میسازیم:
11: (2^−s)ζ(s)=2^−s+4^−s+6^−s+8^−s+...
حالا دو برابرِ تابع 11 را از تابع 10 کم میکنیم (تصویر شماره 4).
حال اگر در تابع به دست آمده در تصویر شماره 4، s را برابر 1− قرار دهیم، (1−)ζ بر اساس تابع 10 برابر مجموع اعداد طبیعی میشود و ضریب زتا که در تصویر شماره 4 درون پرانتز است، برابر 3−. طرف راست تساوی در تصویر شماره 4 هم در صورت 1− در نظر گرفتن s به شکل جمع شماره 9 در میآید که جوابش (1/4) را پیشتر به دست آورده بودیم (تصویر شماره 5).
اطلاعات بیشتر از این لینک
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
تصویر شماره 2
مشتقگیری از یک کسر با صورت 1 و عبارتی در مخرج
(در این تصویر U یک عبارت حاوی متغیر x است)
@Cosmos_language
مشتقگیری از یک کسر با صورت 1 و عبارتی در مخرج
(در این تصویر U یک عبارت حاوی متغیر x است)
@Cosmos_language
ارتباط با فیزیک
ممکن است تصور کنید که این تنها یک حقه ریاضی است و کاربرد واقعی ندارد، اما اشتباه میکنید!
این نتیجه در نظریه ریسمان و همچنین در درک اثر کازیمیر کاربرد دارد.
در نظریه ریسمان بوزونی، برای محاسبه سطوح انرژی ممکن، به خصوص پایینترین سطح انرژی یک ریسمان تلاش میشود. هر هارمونی ریسمان را میتوان به صورت مجموعهای از D−2 نوسانگر هارمونیک کوانتومی دید که D تعداد ابعاد فضا-زمان است. اگر فرکانس نوسانگر ω باشد، آنگاه انرژی نوسانگر در هارمونیک nام برابر است با:
nħω/2
بنابراین با استفاده از دنباله واگرا، حاصل جمع تمام هارمونیها برابر میشود با:
− ħω(D−2)/24
این نتیجه با “قضیه گادرد-تورن” ترکیب میشود و نظریه ریسمان بوزونیای را نتیجه میدهد که به 26 بُعد محدود شده است.
همچنین در آزمایش کازیمیر که دو صفحه را در خلأ در مجاورت یکدیگر با فاصله بسیار کم قرار میدهند، نیرویی موجب حرکت صفحات به سمت یکدیگر میشود که به “نیروی کازیمیر” معروف است و برای محاسبه نیروی کازیمیر نیز جمع اعداد طبیعی و حاصل این جمع (1/12−) کاربرد دارد.
اثبات اینکه حاصل جمع بینهایت عدد طبیعی برابر با منفی یک دوازدهم میشود، علاوه بر کاربردهای فیزیکی آن، از نظر فلسفی هم حائز اهمیت است. این موضوع به ما میفهماند که منطق محض همیشه نمیتواند به پاسخهای درست منجر شود. منطق انسان در طول حیات بشر بر اساس شرایط محیط پیرامونش شکل گرفته و اکنون که در تحقیقات علم و تکنولوژی به جاهایی رسیدهایم که دیگر با تجربیات روزمره همیشگی اجدادمان سر و کار نداریم، طبیعیست که حقایقی خلاف منطق و عقل سلیم ما یافت شود. اگر صحت موضوعی اثبات شود و آن موضوع در نظر ما منطقی نیاید، اشکالی ندارد، باید اندکی با خود کلنجار رویم و آن موضوع را به عنوان یک حقیقت تازه بوذیریم. همین فرایند علم است که باعث باز شدن ذهن ما و پیشرفت ما به عنوان یک گونه میشود.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
ممکن است تصور کنید که این تنها یک حقه ریاضی است و کاربرد واقعی ندارد، اما اشتباه میکنید!
این نتیجه در نظریه ریسمان و همچنین در درک اثر کازیمیر کاربرد دارد.
در نظریه ریسمان بوزونی، برای محاسبه سطوح انرژی ممکن، به خصوص پایینترین سطح انرژی یک ریسمان تلاش میشود. هر هارمونی ریسمان را میتوان به صورت مجموعهای از D−2 نوسانگر هارمونیک کوانتومی دید که D تعداد ابعاد فضا-زمان است. اگر فرکانس نوسانگر ω باشد، آنگاه انرژی نوسانگر در هارمونیک nام برابر است با:
nħω/2
بنابراین با استفاده از دنباله واگرا، حاصل جمع تمام هارمونیها برابر میشود با:
− ħω(D−2)/24
این نتیجه با “قضیه گادرد-تورن” ترکیب میشود و نظریه ریسمان بوزونیای را نتیجه میدهد که به 26 بُعد محدود شده است.
همچنین در آزمایش کازیمیر که دو صفحه را در خلأ در مجاورت یکدیگر با فاصله بسیار کم قرار میدهند، نیرویی موجب حرکت صفحات به سمت یکدیگر میشود که به “نیروی کازیمیر” معروف است و برای محاسبه نیروی کازیمیر نیز جمع اعداد طبیعی و حاصل این جمع (1/12−) کاربرد دارد.
اثبات اینکه حاصل جمع بینهایت عدد طبیعی برابر با منفی یک دوازدهم میشود، علاوه بر کاربردهای فیزیکی آن، از نظر فلسفی هم حائز اهمیت است. این موضوع به ما میفهماند که منطق محض همیشه نمیتواند به پاسخهای درست منجر شود. منطق انسان در طول حیات بشر بر اساس شرایط محیط پیرامونش شکل گرفته و اکنون که در تحقیقات علم و تکنولوژی به جاهایی رسیدهایم که دیگر با تجربیات روزمره همیشگی اجدادمان سر و کار نداریم، طبیعیست که حقایقی خلاف منطق و عقل سلیم ما یافت شود. اگر صحت موضوعی اثبات شود و آن موضوع در نظر ما منطقی نیاید، اشکالی ندارد، باید اندکی با خود کلنجار رویم و آن موضوع را به عنوان یک حقیقت تازه بوذیریم. همین فرایند علم است که باعث باز شدن ذهن ما و پیشرفت ما به عنوان یک گونه میشود.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
Cosmos' Language
ارتباط با فیزیک ممکن است تصور کنید که این تنها یک حقه ریاضی است و کاربرد واقعی ندارد، اما اشتباه میکنید! این نتیجه در نظریه ریسمان و همچنین در درک اثر کازیمیر کاربرد دارد. در نظریه ریسمان بوزونی، برای محاسبه سطوح انرژی ممکن، به خصوص پایینترین سطح انرژی…
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM