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
آزمایش کوانتومی جدید، مفهوم “قبل” و “بَعد” را در هم میشکند!
تقریباً یک قرن است که تصور میشود ذرات بنیادی هیچ ویژگی معینی ندارند تا زمانی که آنها را از طریق اندازهگیری، مشاهده کنیم.
این ایده دیوانهوار، دنیایی از پارادوکسها را میگشاید. به عنوان مثال، یک ذره میتواند دو رویداد متوالی را در آن واحد تجربه کند و تشخیص اینکه کدام یک اول رخ داده است را غیرممکن سازد.
فیزیکدانان دانشگاه کوئینزلند، راهی برای نور طراحی کردند که ذرهای را مجبور به پیمودن همزمان دو مسیر میکند. که باعث میشود نتوان گفت با چه ترتیبی یک جفت عملیات را به اتمام میرساند.
در زندگی عادی و روزمره، شما میتوانید یک توپ داشته باشید و آن را بر روی یک سطح شیبدار قرار دهید و توپ در مسیر حرکتش ابتدا زنگ A و سپس زنگ B را به صدا دراورد؛ یا اینکه میتوانید توپ را روی سطح شیبدار دیگری قرار دهید که در این صورت ابتدا زنگ B و سپس زنگ A طی حرکت توپ به صدا در خواهند آمد.
هیچ کدام از اینها عجیب نیستند، زیرا ما به نظم خاص داشتن رویدادهای این جهان عادت کردهایم، هر کجا که اتفاقی قبل از اتفاق دیگری، به این شکل رخ دهد، ما علیت را برای آن فرض میکنیم.
اما ماجرا به همین سادگی نخواهد بود اگر بپذیریم که واقعیت، تا قبل از اینکه مورد اندازهگیری قرار گیرد، تصویر تار و مبهمی از احتمالات است.
برای نشان دادن این موضوع، فیزیکدانان معادل فیزیکی چیزی به نام “سوئیچ کوانتومی” را ساختهاند که در آن دو عملیات، هنگامی که ذرهای در برهمنهی تمام مکانهای ممکنش وجود دارد، رخ میدهند.
این گروه از محققان مسیری را طراحی کردند که در جایی به دو شاخه تقسیم میشود و این دو شاخه در ادامه در یک تداخلسنج به هم میپیوندند؛ تداخل سنجی که به هر شاخه بسته به قطبش نور ورودی به آن، دسترسی دارد.
امواج نور پس از پیمودن هر شاخه از مسیر، با هم ادغام شده و تداخل میکنند تا یک الگوی خاص وابسته به ویژگیهایشان ایجاد کنند.
در این مورد، دو موج نور درواقع یک فوتون واحد بود که از هر دو شاخه مسیر به طور همزمان عبور کرده بود.
قبل از اندازهگیری شدن یک فوتون، قطبش آن میتواند عمودی یا افقی باشد؛ یا به بیان دقیقتر، قطبش فوتون همزمان هم عمودی و هم افقی است تا زمانی که در عمل اندازهگیری یکی از این دو حالت مشاهده شود.
از آنجا که قطبش نامشخص فوتون هر دو حالت عمودی و افقی همزمان است، در هنگام پیمودن مسیر، همزمان به هر دو شاخه وارد میشود؛ نسخهی دارای قطبش عمودی از فوتون، وارد یک شاخه و نسخهی دارای قطبش افقی همان فوتون، وارد شاخه دیگر میشود.
در ادامهی این دو مسیر، معادل کوانتومی همان زنگها (که در مثال توپ و سطح شیبدار ذکر کردیم) در قالب لنزهایی که فوتون از آنها عبور میکند وجود دارد.
فوتونی با قطبش عمودی، ابتدا ‘زنگ’ A و سپس B را به صدا در میآورد و فوتونی با قطبش افقی ابتدا ‘زنگ’ B و سپس A.
تجزیه و تحلیل الگوی تداخلی فوتونهای ادغام شده، ترکیبی از توالیهای ممکن را آشکار کرد.
تصور دو فوتون مستقل، یکی با قطبش عمودی و دیگری با قطبش افقی، که با ترتیب جداگانه از هر لنز میگذرند آسان است؛ اما این اتفاقی نبود که رخ داد! از ابتدا دو فوتون مستقل وجود نداشت، بلکه این تنها یک فوتون واحد با دو تاریخچه ممکن بود که هیچ یک از آن دو جزء واقعیت نبود تا اینکه فوتون اندازهگیری شد.
این موضوع ثابت میکند که سوئیچ کوانتومی ما هیچ گونه نظم علّی معینی ندارد و نمیتوان چیزی به نام “قبل” و “بَعد” برای آن در نظر گرفت!
مقالهای که گروه در ماه جولای در arXiv منتشر کرد¹، نشان میدهد چگونه یک سوئیچ کوانتومی اعمال شده در دو مسیر، میتواند برهمنهی را حفظ کند.
هر چند این مسئله بسیار پیچیده و عجیب است و هنوز به طور کامل موقق به درک آن نشدهایم، اما نتیجه این تحقیق به فیزیکدانان در ساخت تکنولوژیهای جدید کمک شایانی میکند.
منابع:
1- arXiv:1807.07383v2
2- Physical Review Letters
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
تقریباً یک قرن است که تصور میشود ذرات بنیادی هیچ ویژگی معینی ندارند تا زمانی که آنها را از طریق اندازهگیری، مشاهده کنیم.
این ایده دیوانهوار، دنیایی از پارادوکسها را میگشاید. به عنوان مثال، یک ذره میتواند دو رویداد متوالی را در آن واحد تجربه کند و تشخیص اینکه کدام یک اول رخ داده است را غیرممکن سازد.
فیزیکدانان دانشگاه کوئینزلند، راهی برای نور طراحی کردند که ذرهای را مجبور به پیمودن همزمان دو مسیر میکند. که باعث میشود نتوان گفت با چه ترتیبی یک جفت عملیات را به اتمام میرساند.
در زندگی عادی و روزمره، شما میتوانید یک توپ داشته باشید و آن را بر روی یک سطح شیبدار قرار دهید و توپ در مسیر حرکتش ابتدا زنگ A و سپس زنگ B را به صدا دراورد؛ یا اینکه میتوانید توپ را روی سطح شیبدار دیگری قرار دهید که در این صورت ابتدا زنگ B و سپس زنگ A طی حرکت توپ به صدا در خواهند آمد.
هیچ کدام از اینها عجیب نیستند، زیرا ما به نظم خاص داشتن رویدادهای این جهان عادت کردهایم، هر کجا که اتفاقی قبل از اتفاق دیگری، به این شکل رخ دهد، ما علیت را برای آن فرض میکنیم.
اما ماجرا به همین سادگی نخواهد بود اگر بپذیریم که واقعیت، تا قبل از اینکه مورد اندازهگیری قرار گیرد، تصویر تار و مبهمی از احتمالات است.
برای نشان دادن این موضوع، فیزیکدانان معادل فیزیکی چیزی به نام “سوئیچ کوانتومی” را ساختهاند که در آن دو عملیات، هنگامی که ذرهای در برهمنهی تمام مکانهای ممکنش وجود دارد، رخ میدهند.
این گروه از محققان مسیری را طراحی کردند که در جایی به دو شاخه تقسیم میشود و این دو شاخه در ادامه در یک تداخلسنج به هم میپیوندند؛ تداخل سنجی که به هر شاخه بسته به قطبش نور ورودی به آن، دسترسی دارد.
امواج نور پس از پیمودن هر شاخه از مسیر، با هم ادغام شده و تداخل میکنند تا یک الگوی خاص وابسته به ویژگیهایشان ایجاد کنند.
در این مورد، دو موج نور درواقع یک فوتون واحد بود که از هر دو شاخه مسیر به طور همزمان عبور کرده بود.
قبل از اندازهگیری شدن یک فوتون، قطبش آن میتواند عمودی یا افقی باشد؛ یا به بیان دقیقتر، قطبش فوتون همزمان هم عمودی و هم افقی است تا زمانی که در عمل اندازهگیری یکی از این دو حالت مشاهده شود.
از آنجا که قطبش نامشخص فوتون هر دو حالت عمودی و افقی همزمان است، در هنگام پیمودن مسیر، همزمان به هر دو شاخه وارد میشود؛ نسخهی دارای قطبش عمودی از فوتون، وارد یک شاخه و نسخهی دارای قطبش افقی همان فوتون، وارد شاخه دیگر میشود.
در ادامهی این دو مسیر، معادل کوانتومی همان زنگها (که در مثال توپ و سطح شیبدار ذکر کردیم) در قالب لنزهایی که فوتون از آنها عبور میکند وجود دارد.
فوتونی با قطبش عمودی، ابتدا ‘زنگ’ A و سپس B را به صدا در میآورد و فوتونی با قطبش افقی ابتدا ‘زنگ’ B و سپس A.
تجزیه و تحلیل الگوی تداخلی فوتونهای ادغام شده، ترکیبی از توالیهای ممکن را آشکار کرد.
تصور دو فوتون مستقل، یکی با قطبش عمودی و دیگری با قطبش افقی، که با ترتیب جداگانه از هر لنز میگذرند آسان است؛ اما این اتفاقی نبود که رخ داد! از ابتدا دو فوتون مستقل وجود نداشت، بلکه این تنها یک فوتون واحد با دو تاریخچه ممکن بود که هیچ یک از آن دو جزء واقعیت نبود تا اینکه فوتون اندازهگیری شد.
این موضوع ثابت میکند که سوئیچ کوانتومی ما هیچ گونه نظم علّی معینی ندارد و نمیتوان چیزی به نام “قبل” و “بَعد” برای آن در نظر گرفت!
مقالهای که گروه در ماه جولای در arXiv منتشر کرد¹، نشان میدهد چگونه یک سوئیچ کوانتومی اعمال شده در دو مسیر، میتواند برهمنهی را حفظ کند.
هر چند این مسئله بسیار پیچیده و عجیب است و هنوز به طور کامل موقق به درک آن نشدهایم، اما نتیجه این تحقیق به فیزیکدانان در ساخت تکنولوژیهای جدید کمک شایانی میکند.
منابع:
1- arXiv:1807.07383v2
2- Physical Review Letters
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
❗️خبر مهم❗️
واپاشی بوزون هیگز به کوارک ته مشاهده شد!
منبع:
CERN
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
واپاشی بوزون هیگز به کوارک ته مشاهده شد!
منبع:
CERN
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
, سفیدچاله چیست, کارل روولی
سفیدچاله چیست؟
می دانیم که سیاهچاله ها هنگامی پدید می آیند که ستارگان با یک ابرنواختر نابود می شوند. اما سوالی که مطرح می شود این است که سفیدچاله چیست؟قبل از شروع پاسخ بهتر است اطلاعاتی در مورد سیاهچاله ها داشته باشیم.
سیاهچاله ها ناحیه ای از کیهان هستند که ماده و انرژی به طرز متراکم و فشرده در آمده و نور نیز قابلیت فرار از آنها را ندارد.
اگر بخواهیم سیاهچاله را به طور کامل توضیح دهیم به روابط فانتزی ریاضی نیاز داریم، اما از نظر فیزیکی میتوان گفت که سیاهچالهها واقعی هستند و توسط نظریه نسبیت اینشتین پیش بینی شده و در طول چند دهه ی گذشته کشف و مشاهده شده اند.
سفیدچاله چیست؟
می دانیم که سیاهچاله ها هنگامی پدید می آیند که ستارگان با یک ابرنواختر نابود می شوند. اما سوالی که مطرح می شود این است که سفیدچاله چیست؟قبل از شروع پاسخ بهتر است اطلاعاتی در مورد سیاهچاله ها داشته باشیم.
سیاهچاله ها ناحیه ای از کیهان هستند که ماده و انرژی به طرز متراکم و فشرده در آمده و نور نیز قابلیت فرار از آنها را ندارد.
اگر بخواهیم سیاهچاله را به طور کامل توضیح دهیم به روابط فانتزی ریاضی نیاز داریم، اما از نظر فیزیکی میتوان گفت که سیاهچالهها واقعی هستند و توسط نظریه نسبیت اینشتین پیش بینی شده و در طول چند دهه ی گذشته کشف و مشاهده شده اند.
وقتی که ستاره های عظیم- بسیار بزرگ تر از خورشید ما-در یک ابرنواختر میمیرند، یک سیاهچاله به وجود میآید. حال ببینیم سفیدچاله چیست و چگونه به وجود می آید؟ زمانی که متخصصان نجوم و فیزیک در حال بررسی فضای اطراف سیاهچاله از نظر ریاضی بودند، سفیدچاله تجسم و ساخته شد. با مطرح کردن سفیدچاله، فرض بر این شد که هیچ جرمی در افق رویداد سیاهچاله وجود ندارد. حالا با وجود این فرض که تکینگی سیاهچاله یا به عبارتی مرکز سیاهچاله هیچ جرمی ندارد، چه اتفاقی خواهد افتاد؟ سفیدچالهها مفاهیم ریاضی و انتزاعی هستند که وجود خارجی ندارند و نظریهای نیست که ستاره شناسان به منظور توجیه یک مشاهده ی غیر معمول مثل ظهور تابش غیر عادی ارائه داده باشند.
حال اگر سفیدچالهها واقعا وجود داشته باشند که بعید به نظر میرسد، رفتاری بر عکس سیاهچالهها خواهند داشت- درست مانند همان چیزی که ریاضیات در این زمینه پیش بینی میکند. یعنی به جای اینکه مانند سیاهچالهها همه چیز را در خود ببلعند، آن را مانند فوارهای از شکلات سفید به بیرون پرتاب میکند. یکی دیگر از مفاهیم ریاضی سفیدچاله این است که سفیدچالهها از نظر تئوری وجود دارند اگر کوچکترین ذرهای از ماده به محدوده ی افق رویداد سیاهچاله وارد نشود. به محض این که حتی یک اتم هیدروژن وارد این محدوده شود، کل سفیدچاله فرو خواهد ریخت. از آنجایی که کیهان در حال حاضر مملو از مادههای سرگردان است، حتی اگر سفیدچالهها از آغاز کیهان و تولد کیهان به وجود آماده باشند، تا به امروز حتما از هم پاشیده اند.
با وجود آنچه گفته شد، هنوز هم تعدادی از فیزیکدانان هستند که سفیدچالهها را فراتر از یک فرضیه میدانند. هال هاگرد و کارلو روولی از دانشگاه اکسی مارسی در فرانسه در حال مطالعه بر روی عملکرد سیاهچالهها با استفاده از شاخهای از فیزیک نظری به نام گرانش کوانتومی حلقوی هستند. از نظر تئوری، تکینگی یک سیاهچاله تا کمترین حد پیش بینی شده در فیزیک به سمت پایین فشرده خواهد شد. و سپس به صورت یک سفیدچاله به مکان اولیه باز خواهد گشت( جهشی به حالت اولیه اما این دفعه به صورت یک سفیدچاله خواهد داشت). اما به دلیل اتساع زمانی شدیدی که در اطراف سیاهچاله وجود دارد، میلیاردها سال طول خواهد کشید که حتی کمترین جرمها ظاهر شوند.
اگر پس از بیگ بنگ، سیاهچالههایی در مقیاس بسیار کوچک به وجود آمده بود، امروزهو احتمالاً ما باید منتظر پدیدار شدن آنها به صورت سفیدچاله میبودیم. مگر اینکه طبق گفته ی استیون هاوکینگ، این سفیدچاله ها محو شده باشند. در نظریه ی جالب دیگری که توسط فیزیکدانان ارائه شده است بنابر تعریف سفیدچالهها- محلهایی که مقدار عظیمی از ماده و انرژی خود به خود در کنار هم قرار گرفته اند- سفیدچالهها ممکن است توضیحی راجع به بیگ بنگ ارائه دهند. در همه ی این نظریه ها، سفیدچالهها در حد روابط انتزاعی ریاضی هستند و چون روابط ریاضی به ندرت با واقعیت همخوانی دارد، سفیدچالهها احتمالا تخیلی هستند.
منبع
http://www.universetoday.com/122715/what-are-white-holes/
@Cosmos_language
حال اگر سفیدچالهها واقعا وجود داشته باشند که بعید به نظر میرسد، رفتاری بر عکس سیاهچالهها خواهند داشت- درست مانند همان چیزی که ریاضیات در این زمینه پیش بینی میکند. یعنی به جای اینکه مانند سیاهچالهها همه چیز را در خود ببلعند، آن را مانند فوارهای از شکلات سفید به بیرون پرتاب میکند. یکی دیگر از مفاهیم ریاضی سفیدچاله این است که سفیدچالهها از نظر تئوری وجود دارند اگر کوچکترین ذرهای از ماده به محدوده ی افق رویداد سیاهچاله وارد نشود. به محض این که حتی یک اتم هیدروژن وارد این محدوده شود، کل سفیدچاله فرو خواهد ریخت. از آنجایی که کیهان در حال حاضر مملو از مادههای سرگردان است، حتی اگر سفیدچالهها از آغاز کیهان و تولد کیهان به وجود آماده باشند، تا به امروز حتما از هم پاشیده اند.
با وجود آنچه گفته شد، هنوز هم تعدادی از فیزیکدانان هستند که سفیدچالهها را فراتر از یک فرضیه میدانند. هال هاگرد و کارلو روولی از دانشگاه اکسی مارسی در فرانسه در حال مطالعه بر روی عملکرد سیاهچالهها با استفاده از شاخهای از فیزیک نظری به نام گرانش کوانتومی حلقوی هستند. از نظر تئوری، تکینگی یک سیاهچاله تا کمترین حد پیش بینی شده در فیزیک به سمت پایین فشرده خواهد شد. و سپس به صورت یک سفیدچاله به مکان اولیه باز خواهد گشت( جهشی به حالت اولیه اما این دفعه به صورت یک سفیدچاله خواهد داشت). اما به دلیل اتساع زمانی شدیدی که در اطراف سیاهچاله وجود دارد، میلیاردها سال طول خواهد کشید که حتی کمترین جرمها ظاهر شوند.
اگر پس از بیگ بنگ، سیاهچالههایی در مقیاس بسیار کوچک به وجود آمده بود، امروزهو احتمالاً ما باید منتظر پدیدار شدن آنها به صورت سفیدچاله میبودیم. مگر اینکه طبق گفته ی استیون هاوکینگ، این سفیدچاله ها محو شده باشند. در نظریه ی جالب دیگری که توسط فیزیکدانان ارائه شده است بنابر تعریف سفیدچالهها- محلهایی که مقدار عظیمی از ماده و انرژی خود به خود در کنار هم قرار گرفته اند- سفیدچالهها ممکن است توضیحی راجع به بیگ بنگ ارائه دهند. در همه ی این نظریه ها، سفیدچالهها در حد روابط انتزاعی ریاضی هستند و چون روابط ریاضی به ندرت با واقعیت همخوانی دارد، سفیدچالهها احتمالا تخیلی هستند.
منبع
http://www.universetoday.com/122715/what-are-white-holes/
@Cosmos_language
Universe Today
What are White Holes?
Black holes are created when stars die catastrophically in a supernova. So what in the universe is a white hole? It’s imagination day, and we’re going to talk about fantasy creatures. Like unicorns, but even rarer. Like leprechauns, but even more fantastical!…
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
انتهای فضا کجاست؟؟؟
@Cosmos_language
@Cosmos_language
برای اولین بار فیزیکدانان از پادماده در یکی از معروفترین آزمایشات استفاده کردند!
برای اولین بار دانشمندان از ذره بنیادی پوزیترون (پاد ذره الکترون) برای انجام یک آزمایش استفاده کردهاند. نه تنها نتایج چشمگیری در این آزمایش به دست آمد، بلکه این میتواند منجر به کشفیات انقلابی دیگری نیز بشود.
این آزمایش که در واقع همان آزمایش معروف “دو شکاف” اما با استفاده از پادماده به جای ماده بود که توسط پژوهشگران ایتالیایی و سوئیسی انجام شد تا شاید با شروع فصل جدیدی در آزمایشات فوق حساس، بتواند به معمای ماده و پادماده جواب دهد.
زندگی روزمره ما با گروهی از ذرات میگذرد که ما به سادگی آن را “ماده” مینامیم. اما هر یک از اعضای این گروه، یک همتای پادماده دارد که تقریباً تمام ویژگیها به جز بار الکتریکی و معدودی از دیگر خواص کوانتومیشان با هم مشترک است.
هر گاه ذرهای از ماده با پادذرهاش برهمکنش کند، یکدیگر را از بین برده و به انرژی تبدیل میشوند که این سؤال مهمی را ایجاد میکند: اینکه ما با ماده احاطه شدیم بدان معناست که مقدار بیشتری از ماده در مقایسه با پادماده وجود داشته است؟ اگر بله، چه چیزی باعث خاص شدن آن شده است؟
طبق مدل استاندارد فیزیک ذرات، پاد ماده باید از قوانین گرانش دقیقاً مانند ماده پیروی کند و کارهای تجربی اندکی هم در این زمینه انجام شده است.
اما این فیزیکدانان را از گشتن به دنبال انحرافها و تفاوتها باز نمیدارد؛ مخصوصاً وقتی که به نظر میرسد جهان نباید وجود داشته باشد! حتی یک تفاوت جزئی در تأثیر گرانش بر پادماده، میتواند قطعه بزرگی از پازلی که مشغول حل آن هستیم باشد. اما گرانش به شدت ضعیف است.
در مورد آزمایش دو شکاف میتوانید در پستهای قبلی کانال بخوانید. اما پادماده داستان دیگری است. دسترسی به آن به این سادگی نیست و پادذراتی که به طور نظری باید مثل ذرات به صورت موجی رفتار کنند، تاکنون رفتار موجیشان مشاهده نشده است.
برای اجرای آزمایش، دانشمندان از تأسیساتی در ایتالیا به نام Laboratory for Nanostructure Epitaxy and Spintronics on Silicon یا به اختصار L-NESS استفاده کردند.
در این آزمایش پوزیترونها از واپاشی مواد رادیواکتیو به دست میآیند و وارد تداخل سنج خاصی به نام تداخل سنج تالبوت-لاو میشوند.
این کمی پیچیدهتر از آزمایش دو شکاف معمولی است اما در نهایت ما را به نتیجه مشابهی میرساند.
پس از 200 ساعت تابش پوزیترون، فیزیکدانان الگوی موجی را تحلیل کردند تا نشان دهند یک پوزیترون منفرد نیز دقیقاً مانند همتای مادهی خود، رفتار موجی دارد.
حتی اگر کوچکترین تفاوتی بین ماده و پادماده کشف شود، میتواند آغاز فصل جدیدی در کیهانشناسی و فیزیک ذرات باشد.
گام بعدی در این راه، جمع آوری دادههای بیشتر و ساخت دستگاههای اندازهگیری فوقالعاده دقیقتر برای انجام آزمایشات بیشتر است. این آزمایش شروعی برای طراحی آزمایشات دقیقتر و بیشتری بر روی پادماده بود تا در نهایت بفهمیم چرا به جای هیچ، چیزی وجود دارد.
منبع:
arXiv.org
پستهای مرتبط:
مدل استاندارد
آزمایش دو شکاف 1
آزمایش دو شکاف 2
آزمایش دو شکاف 3
آزمایش دو شکاف 4
آزمایش دو شکاف 5
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
برای اولین بار دانشمندان از ذره بنیادی پوزیترون (پاد ذره الکترون) برای انجام یک آزمایش استفاده کردهاند. نه تنها نتایج چشمگیری در این آزمایش به دست آمد، بلکه این میتواند منجر به کشفیات انقلابی دیگری نیز بشود.
این آزمایش که در واقع همان آزمایش معروف “دو شکاف” اما با استفاده از پادماده به جای ماده بود که توسط پژوهشگران ایتالیایی و سوئیسی انجام شد تا شاید با شروع فصل جدیدی در آزمایشات فوق حساس، بتواند به معمای ماده و پادماده جواب دهد.
زندگی روزمره ما با گروهی از ذرات میگذرد که ما به سادگی آن را “ماده” مینامیم. اما هر یک از اعضای این گروه، یک همتای پادماده دارد که تقریباً تمام ویژگیها به جز بار الکتریکی و معدودی از دیگر خواص کوانتومیشان با هم مشترک است.
هر گاه ذرهای از ماده با پادذرهاش برهمکنش کند، یکدیگر را از بین برده و به انرژی تبدیل میشوند که این سؤال مهمی را ایجاد میکند: اینکه ما با ماده احاطه شدیم بدان معناست که مقدار بیشتری از ماده در مقایسه با پادماده وجود داشته است؟ اگر بله، چه چیزی باعث خاص شدن آن شده است؟
طبق مدل استاندارد فیزیک ذرات، پاد ماده باید از قوانین گرانش دقیقاً مانند ماده پیروی کند و کارهای تجربی اندکی هم در این زمینه انجام شده است.
اما این فیزیکدانان را از گشتن به دنبال انحرافها و تفاوتها باز نمیدارد؛ مخصوصاً وقتی که به نظر میرسد جهان نباید وجود داشته باشد! حتی یک تفاوت جزئی در تأثیر گرانش بر پادماده، میتواند قطعه بزرگی از پازلی که مشغول حل آن هستیم باشد. اما گرانش به شدت ضعیف است.
در مورد آزمایش دو شکاف میتوانید در پستهای قبلی کانال بخوانید. اما پادماده داستان دیگری است. دسترسی به آن به این سادگی نیست و پادذراتی که به طور نظری باید مثل ذرات به صورت موجی رفتار کنند، تاکنون رفتار موجیشان مشاهده نشده است.
برای اجرای آزمایش، دانشمندان از تأسیساتی در ایتالیا به نام Laboratory for Nanostructure Epitaxy and Spintronics on Silicon یا به اختصار L-NESS استفاده کردند.
در این آزمایش پوزیترونها از واپاشی مواد رادیواکتیو به دست میآیند و وارد تداخل سنج خاصی به نام تداخل سنج تالبوت-لاو میشوند.
این کمی پیچیدهتر از آزمایش دو شکاف معمولی است اما در نهایت ما را به نتیجه مشابهی میرساند.
پس از 200 ساعت تابش پوزیترون، فیزیکدانان الگوی موجی را تحلیل کردند تا نشان دهند یک پوزیترون منفرد نیز دقیقاً مانند همتای مادهی خود، رفتار موجی دارد.
حتی اگر کوچکترین تفاوتی بین ماده و پادماده کشف شود، میتواند آغاز فصل جدیدی در کیهانشناسی و فیزیک ذرات باشد.
گام بعدی در این راه، جمع آوری دادههای بیشتر و ساخت دستگاههای اندازهگیری فوقالعاده دقیقتر برای انجام آزمایشات بیشتر است. این آزمایش شروعی برای طراحی آزمایشات دقیقتر و بیشتری بر روی پادماده بود تا در نهایت بفهمیم چرا به جای هیچ، چیزی وجود دارد.
منبع:
arXiv.org
پستهای مرتبط:
مدل استاندارد
آزمایش دو شکاف 1
آزمایش دو شکاف 2
آزمایش دو شکاف 3
آزمایش دو شکاف 4
آزمایش دو شکاف 5
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
در یک جمله، سیاهچالهای ساخته شده از نور است!
برای دقیقتر روشن شدن موضوع باید درباره دما و چیزهای داغ صحبت کرد. میدانیم که برای دما یک نقطه صفر مطلق وجود دارد یک سیستم ترمودینامیکی در صفر مطلق به اندازهای سرد است که سردتر از آن امکان ندارد. اما آیا یک داغ مطلق هم وجود دارد؟ دمایی که اگر یک سیستم ترمودینامیکی در آن باشد، دیگر داغتر نتواند بشود؟
بیایید با بدن انسان شروع کنیم. دمای بدن انسان 310 درجه کلوین است که البته این عدد میانگین دمای بدن شماست. دمای بدن انسان به اندازه حدوداً 0.5 کلوین در یک چرخه نسبتاً منظم نوسان میکند؛ ساعت 4:30 صبح به پایینترین مقدار و ساعت 7 شب به بالاترین مقدار خود میرسد که در مواقعی که تب دارید چیز خوبی نیست. تب بالای 315 درجه کلوین میتواند خطرناک باشد.
بالاترین دمای هوای ثبت شده کره زمین 327 درجه کلوین بود که چهار بار در دره مرگ واقع در ایالات متحده به این میزان رسید. در حالی که دمای مناسب آب برای درست کردن یک فنجان قهوه، 355 کلوین است و در دمای 372 کلوین یک کیک پخته میشود که قابل مقایسه با دمای لاوا (مواد مذاب آتشفشانی) نیست؛ دمای لاوا 1363 کلوین است!
اما بیایید از زمین خارج شویم و به سراغ چیزهای باز هم داغتر برویم. دمای سطح خورشید 5773 کلوین است که در مقایسه با دمای مرکز خورشید، جایی که بیشترین همجوشی هستهای رخ میدهد، خندهدار به نظر میرسد!
15700000 کلوین (پانزده میلیون و هفتصد هزار کلوین!) دمای هسته خورشید است.
ماده در دماهایی مانند آنچه در مرکز خورشید یافت میشود، مقادیر عظیمی انرژی از خود به صورت پرتو گسیل میکند. برای آنکه بهتر درک کنیم این دما تا چه اندازه وحشتناک است، تصور کنید فقط “نوک” آنتن فلزی یک رادیو دستی قدیمی را به دمای هسته خورشید رساندیم. نوک این آنتن که کوچکتر از یک بند انگشت است، در این دما میتواند هر انسانی تا شعاع 1600 کیلومتری را بکشد!
هر مادهای بالای صفر مطلق از خود پرتو تابش میکند. هر چه دمای ماده بالاتر باشد، فرکانس این پرتو بیشتر و طول موج آن کمتر میشود. پرتوهای تابش شده از یک ماده، اطلاعات خوبی در مورد دمای آن ماده به دست میدهند.
ماده در دمای خورشید به اندازهای داغ است که یک حالت جدید به خود میگیرد. نه جامد نه مایع و نه گاز، بلکه پلاسما حالت ماده در آن دماست. حالتی که در آن الکترونها دیگر به هسته مقید نیستند و آزادانه در بین هستهها حرکت میکنند.
اما دمای خورشید به بالاترین دمای جهان حتی نزدیک هم نیست؛ در یک انفجار هستهای دما میتواند به 350 میلیون کلوین برسد!
اگر فکر میکنید این دمای خیلی زیادی هست، هنوز به ستارههای بزرگتر از خورشید فکر نکردید! دمای هستهی ستارهای 8 برابر خورشید، در آخرین لحظات زندگیاش که دچار رُمبش میشود، به 3 میلیارد کلوین یا 3 گیگا کلوین میرسد!
اما بیایید به داغتر از اینها فکر کنیم. در دمای 1 ترا کلوین (10¹² کلوین) اوضاع عجیب میشود. در پلاسمایی که در موردش صحبت کردیم، الکترونها تنها چیزهایی بودند که آزادانه حرکت میکردند، اما در دمای یک ترا کلوین نه تنها الکترونها آزاد هستند، بلکه خود نوکلئونها نیز به ذرات تشکیل دهندهشان شکسته میشوند و سوپی از کوارک و گلئون به وجود میآورند.
اما یک ترا کلوین چقدر داغ است؟
به طرز وحشتناکی داغ!
ستارهای به نام WR104 در فاصله 8000 سال نوری از زمین وجود دارد که جرمش به اندازه 25 خورشید است. زمانی که مرگ این ستاره فرا برسد و برُمبد، دمای آن حدود یک ترا کلوین خواهد شد و انرژیای که به صورت پرتو گاما تابش میکند، بیشتر از تمام انرژیای خواهد بود که خورشید در تمام طول عمر 10 میلیارد سالهاش منتشر خواهد کرد که چنین پرتوهایی حتی از فاصله 8000 سال نوری هم میتوانند خبر بدی برای ما به حساب بیایند.
اما اینجا روی زمین دانشمندان موفق به دستیابی به دماهای حتی بالاتر در سوئیس شدهاند. در LHC هنگامی که ذرات به یکدیگر برخورد میکنند به دمای 13 اگزا کلوین (10¹⁸×13 کلوین) میرسند. اما خطری ندارد زیرا فقط تعداد خیلی کمی از ذرات دارای این دما میشوند و این دما فقط برای مدت زمان بسیار کوتاهی پایدار خواهد بود.
این دمای بسیار بالایی است ولی ما به دنبال دمایی هستیم که بالاتر از آن امکان پذیر نباشد.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
برای دقیقتر روشن شدن موضوع باید درباره دما و چیزهای داغ صحبت کرد. میدانیم که برای دما یک نقطه صفر مطلق وجود دارد یک سیستم ترمودینامیکی در صفر مطلق به اندازهای سرد است که سردتر از آن امکان ندارد. اما آیا یک داغ مطلق هم وجود دارد؟ دمایی که اگر یک سیستم ترمودینامیکی در آن باشد، دیگر داغتر نتواند بشود؟
بیایید با بدن انسان شروع کنیم. دمای بدن انسان 310 درجه کلوین است که البته این عدد میانگین دمای بدن شماست. دمای بدن انسان به اندازه حدوداً 0.5 کلوین در یک چرخه نسبتاً منظم نوسان میکند؛ ساعت 4:30 صبح به پایینترین مقدار و ساعت 7 شب به بالاترین مقدار خود میرسد که در مواقعی که تب دارید چیز خوبی نیست. تب بالای 315 درجه کلوین میتواند خطرناک باشد.
بالاترین دمای هوای ثبت شده کره زمین 327 درجه کلوین بود که چهار بار در دره مرگ واقع در ایالات متحده به این میزان رسید. در حالی که دمای مناسب آب برای درست کردن یک فنجان قهوه، 355 کلوین است و در دمای 372 کلوین یک کیک پخته میشود که قابل مقایسه با دمای لاوا (مواد مذاب آتشفشانی) نیست؛ دمای لاوا 1363 کلوین است!
اما بیایید از زمین خارج شویم و به سراغ چیزهای باز هم داغتر برویم. دمای سطح خورشید 5773 کلوین است که در مقایسه با دمای مرکز خورشید، جایی که بیشترین همجوشی هستهای رخ میدهد، خندهدار به نظر میرسد!
15700000 کلوین (پانزده میلیون و هفتصد هزار کلوین!) دمای هسته خورشید است.
ماده در دماهایی مانند آنچه در مرکز خورشید یافت میشود، مقادیر عظیمی انرژی از خود به صورت پرتو گسیل میکند. برای آنکه بهتر درک کنیم این دما تا چه اندازه وحشتناک است، تصور کنید فقط “نوک” آنتن فلزی یک رادیو دستی قدیمی را به دمای هسته خورشید رساندیم. نوک این آنتن که کوچکتر از یک بند انگشت است، در این دما میتواند هر انسانی تا شعاع 1600 کیلومتری را بکشد!
هر مادهای بالای صفر مطلق از خود پرتو تابش میکند. هر چه دمای ماده بالاتر باشد، فرکانس این پرتو بیشتر و طول موج آن کمتر میشود. پرتوهای تابش شده از یک ماده، اطلاعات خوبی در مورد دمای آن ماده به دست میدهند.
ماده در دمای خورشید به اندازهای داغ است که یک حالت جدید به خود میگیرد. نه جامد نه مایع و نه گاز، بلکه پلاسما حالت ماده در آن دماست. حالتی که در آن الکترونها دیگر به هسته مقید نیستند و آزادانه در بین هستهها حرکت میکنند.
اما دمای خورشید به بالاترین دمای جهان حتی نزدیک هم نیست؛ در یک انفجار هستهای دما میتواند به 350 میلیون کلوین برسد!
اگر فکر میکنید این دمای خیلی زیادی هست، هنوز به ستارههای بزرگتر از خورشید فکر نکردید! دمای هستهی ستارهای 8 برابر خورشید، در آخرین لحظات زندگیاش که دچار رُمبش میشود، به 3 میلیارد کلوین یا 3 گیگا کلوین میرسد!
اما بیایید به داغتر از اینها فکر کنیم. در دمای 1 ترا کلوین (10¹² کلوین) اوضاع عجیب میشود. در پلاسمایی که در موردش صحبت کردیم، الکترونها تنها چیزهایی بودند که آزادانه حرکت میکردند، اما در دمای یک ترا کلوین نه تنها الکترونها آزاد هستند، بلکه خود نوکلئونها نیز به ذرات تشکیل دهندهشان شکسته میشوند و سوپی از کوارک و گلئون به وجود میآورند.
اما یک ترا کلوین چقدر داغ است؟
به طرز وحشتناکی داغ!
ستارهای به نام WR104 در فاصله 8000 سال نوری از زمین وجود دارد که جرمش به اندازه 25 خورشید است. زمانی که مرگ این ستاره فرا برسد و برُمبد، دمای آن حدود یک ترا کلوین خواهد شد و انرژیای که به صورت پرتو گاما تابش میکند، بیشتر از تمام انرژیای خواهد بود که خورشید در تمام طول عمر 10 میلیارد سالهاش منتشر خواهد کرد که چنین پرتوهایی حتی از فاصله 8000 سال نوری هم میتوانند خبر بدی برای ما به حساب بیایند.
اما اینجا روی زمین دانشمندان موفق به دستیابی به دماهای حتی بالاتر در سوئیس شدهاند. در LHC هنگامی که ذرات به یکدیگر برخورد میکنند به دمای 13 اگزا کلوین (10¹⁸×13 کلوین) میرسند. اما خطری ندارد زیرا فقط تعداد خیلی کمی از ذرات دارای این دما میشوند و این دما فقط برای مدت زمان بسیار کوتاهی پایدار خواهد بود.
این دمای بسیار بالایی است ولی ما به دنبال دمایی هستیم که بالاتر از آن امکان پذیر نباشد.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
بالاتر گفتیم که بر اساس دمای ماده میتوانیم طول موج پرتوی آن را حساب کنیم. وقتی ماده به دمای 10³²×1.41 کلوین (دمای پلانک) برسد، پرتویی که از خود تابش میکند، طول موجی به اندازه ³⁵⁻10×1.616 متر خواهد داشت که بسیار کوتاه است. در واقع آنقدر کوتاه است که یک نام منحصر به فرد دارد: طول پلانک؛ که بر اساس مکانیک کوانتوم، کوتاهترین طول ممکن در جهان ماست.
اما اگر انرژی بیشتری به سیستم بدهیم چه میشود؟ آیا طول موج پرتو کوتاهتر میشود؟ از طرفی باید کوتاهتر بشود و از طرفی نمیتواند کوتاهتر از این باشد!
اینجا جاییست که به مشکل برمیخوریم. بالاتر از دمای پلانک، نظریههای ما کار نمیکنند. ماده “داغتر از دما” خواهد بود؛ به قدری داغ خواهد بود که دیگر نمیتوان برای آن دما تعریف کرد.
از نظر تئوری هیچ حدی برای مقدار انرژیای که میتوانیم مدام به سیستم وارد کنیم وجود ندارد، ما فقط نمیدانیم که چه اتفاقی میافتد اگر ماده از این دما عبور کند.
میتوان استدلال کرد اگر چیزی دمایی بالاتر از دمای پلانک داشته باشد، مقدار انرژی در آنجا به اندازهای میشود که بلافاصله افق رویداد تشکیل میگردد و یک سیاهچاله تولید میشود. به سیاهچالهای که از پرتو و انرژی تشکیل شود کوگل بلیتس میگویند.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
اما اگر انرژی بیشتری به سیستم بدهیم چه میشود؟ آیا طول موج پرتو کوتاهتر میشود؟ از طرفی باید کوتاهتر بشود و از طرفی نمیتواند کوتاهتر از این باشد!
اینجا جاییست که به مشکل برمیخوریم. بالاتر از دمای پلانک، نظریههای ما کار نمیکنند. ماده “داغتر از دما” خواهد بود؛ به قدری داغ خواهد بود که دیگر نمیتوان برای آن دما تعریف کرد.
از نظر تئوری هیچ حدی برای مقدار انرژیای که میتوانیم مدام به سیستم وارد کنیم وجود ندارد، ما فقط نمیدانیم که چه اتفاقی میافتد اگر ماده از این دما عبور کند.
میتوان استدلال کرد اگر چیزی دمایی بالاتر از دمای پلانک داشته باشد، مقدار انرژی در آنجا به اندازهای میشود که بلافاصله افق رویداد تشکیل میگردد و یک سیاهچاله تولید میشود. به سیاهچالهای که از پرتو و انرژی تشکیل شود کوگل بلیتس میگویند.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language