اول سیاه‌چاله بود یا کهکشان؟
کهکشانی را تصور کنید که سیاه‌چاله‌ی مرکزش از خود آن سنگین‌تر باشد. تلسکوپ جیمز وب دقیقاً چنین چیزی پیدا کرده است.
نام این جرم QSO1 است؛ یکی از «نقطه‌های سرخ کوچک» که نورش از زمانی به ما می‌رسد که جهان فقط ۷۰۰ میلیون سال داشت. به کمک همگرایی گرانشی خوشه‌ی کهکشانی آبل ۲۷۴۴، اخترشناسان توانستند حرکت گاز اطراف مرکز آن را اندازه بگیرند و جرم سیاه‌چاله‌اش را حساب کنند.
نتیجه عجیب است: سیاه‌چاله‌ی QSO1 حدود ۵۰ میلیون برابر خورشید جرم دارد، اما جرم همه‌ی ستاره‌های اطرافش کمتر از نصف آن است. در کهکشان‌های امروزی جرم سیاه‌چاله معمولاً حدود یک‌هزارم جرم ستاره‌هاست؛ اینجا ماجرا برعکس است و سیاه‌چاله به‌تنهایی حدود دو سوم جرم کل را تشکیل می‌دهد. محیط اطراف آن هم تقریباً بکر است؛ بیشتر هیدروژن و هلیوم، با اکسیژنی کمتر از یک درصد خورشید.
چنین سیاه‌چاله‌ای نمی‌توانسته کم‌کم و با ادغام سیاه‌چاله‌های کوچک بزرگ شده باشد؛ آن موقع نه زمان کافی بود و نه ستاره‌ی کافی. پس احتمالاً از ابتدا یک «بذر» سنگین بوده: یا از فروپاشی مستقیم یک ابر گازی بزرگ ساخته شده، یا یک سیاه‌چاله‌ی نخستین است که در لحظه‌های اول پس از مهبانگ، پیش از تولد ستاره‌ها، به وجود آمده است؛ ایده‌ای که هاوکینگ و برنارد کار در سال ۱۹۷۴ مطرح کردند.
پژوهش تازه‌ای در مجله‌ی Physical Review Letters این فرضیه را برای QSO1 بررسی کرده است. بر اساس این پژوهش، تشکیل مستقیم یک سیاه‌چاله‌ی ۵۰ میلیون جرم خورشیدی در آغاز جهان با داده‌های تابش پس‌زمینه‌ی کیهانی سازگار نیست و ادغام سیاه‌چاله‌های نخستین کوچک‌تر هم بعید است. اما یک احتمال باقی می‌ماند: یک بذر نخستین سبک‌تر که با جذب گاز اطرافش رشد کرده باشد. این سناریو هم جرم QSO1 را توضیح می‌دهد و هم کمبود شدید فلز در محیطش را.
البته این موضوع هنوز ثابت نشده است. برای اینکه مطمئن شویم، باید نمونه‌های بیشتری از نقطه‌های سرخ کوچک بررسی شوند تا معلوم شود QSO1 یک استثناست یا نمونه‌ای از یک قاعده‌ی کلی.
References:
Juodžbalis, I. et al. Nature 653, 1017–1021 (2026) https://doi.org/10.1038/s41586-026-10579-4
De Luca, V. et al. Physical Review Letters 136, 231402 (2026) https://doi.org/10.1103/6y1w-87pd
Image: ESA/Webb https://cdn.esawebb.org/archives/images/screen/weic2609c.jpg
کهکشانی را تصور کنید که سیاه‌چاله‌ی مرکزش از خود آن سنگین‌تر باشد. تلسکوپ جیمز وب دقیقاً چنین چیزی پیدا کرده است.
نام این جرم QSO1 است؛ یکی از «نقطه‌های سرخ کوچک» که نورش از زمانی به ما می‌رسد که جهان فقط ۷۰۰ میلیون سال داشت. به کمک همگرایی گرانشی خوشه‌ی کهکشانی آبل ۲۷۴۴، اخترشناسان توانستند حرکت گاز اطراف مرکز آن را اندازه بگیرند و جرم سیاه‌چاله‌اش را حساب کنند.
نتیجه عجیب است: سیاه‌چاله‌ی QSO1 حدود ۵۰ میلیون برابر خورشید جرم دارد، اما جرم همه‌ی ستاره‌های اطرافش کمتر از نصف آن است. در کهکشان‌های امروزی جرم سیاه‌چاله معمولاً حدود یک‌هزارم جرم ستاره‌هاست؛ اینجا ماجرا برعکس است و سیاه‌چاله به‌تنهایی حدود دو سوم جرم کل را تشکیل می‌دهد. محیط اطراف آن هم تقریباً بکر است؛ بیشتر هیدروژن و هلیوم، با اکسیژنی کمتر از یک درصد خورشید.
چنین سیاه‌چاله‌ای نمی‌توانسته کم‌کم و با ادغام سیاه‌چاله‌های کوچک بزرگ شده باشد؛ آن موقع نه زمان کافی بود و نه ستاره‌ی کافی. پس احتمالاً از ابتدا یک «بذر» سنگین بوده: یا از فروپاشی مستقیم یک ابر گازی بزرگ ساخته شده، یا یک سیاه‌چاله‌ی نخستین است که در لحظه‌های اول پس از مهبانگ، پیش از تولد ستاره‌ها، به وجود آمده است؛ ایده‌ای که هاوکینگ و برنارد کار در سال ۱۹۷۴ مطرح کردند.
پژوهش تازه‌ای در مجله‌ی Physical Review Letters این فرضیه را برای QSO1 بررسی کرده است. بر اساس این پژوهش، تشکیل مستقیم یک سیاه‌چاله‌ی ۵۰ میلیون جرم خورشیدی در آغاز جهان با داده‌های تابش پس‌زمینه‌ی کیهانی سازگار نیست و ادغام سیاه‌چاله‌های نخستین کوچک‌تر هم بعید است. اما یک احتمال باقی می‌ماند: یک بذر نخستین سبک‌تر که با جذب گاز اطرافش رشد کرده باشد. این سناریو هم جرم QSO1 را توضیح می‌دهد و هم کمبود شدید فلز در محیطش را.
البته این موضوع هنوز ثابت نشده است. برای اینکه مطمئن شویم، باید نمونه‌های بیشتری از نقطه‌های سرخ کوچک بررسی شوند تا معلوم شود QSO1 یک استثناست یا نمونه‌ای از یک قاعده‌ی کلی.
References:
Juodžbalis, I. et al. Nature 653, 1017–1021 (2026) https://doi.org/10.1038/s41586-026-10579-4
De Luca, V. et al. Physical Review Letters 136, 231402 (2026) https://doi.org/10.1103/6y1w-87pd
Image: ESA/Webb https://cdn.esawebb.org/archives/images/screen/weic2609c.jpg
Nature
A direct black-hole mass measurement in a little red dot at high redshift
Nature - A direct, dynamical black-hole mass measurement in a strongly lensed little red dot at high redshift indicates that it is a massive black-hole seed caught in its earliest accretion phase.
❤6
هوش مصنوعی به کشف راهی برای محدودکردن تغییر حالت سلول‌های سرطان مغز کمک کرد
گلیوبلاستوما یکی از کشنده‌ترین سرطان‌های مغز است. یکی از دلایل دشواری درمان آن، توانایی سلول‌های سرطانی برای تغییر حالت است: سلول‌های یک تومور یکسان نیستند و می‌توانند برنامهٔ فعالیت ژن‌های خود را تغییر دهند. این انعطاف‌پذیری به آن‌ها کمک می‌کند از درمان جان سالم به در ببرند.
دو پژوهش همراه که ۴ نوامبر ۲۰۲۶ در مجلهٔ Nature منتشر شدند، نشان می‌دهند این تغییر حالت‌ها صرفاً بی‌قاعده نیستند و الگوهای مشترک و سازوکارهای تنظیمی مشخصی دارند.
پژوهشگران با بررسی نمونه‌های تومور ۱۲ بیمار و داده‌های بیش از یک میلیون هستهٔ سلولی، نقشه‌ای دقیق از وضعیت مولکولی و آرایش فضایی سلول‌ها ساختند. این مجموعه، هم سلول‌های سرطانی و هم سلول‌های محیط اطراف تومور را در بر می‌گرفت. آن‌ها مسیرهای مشترکی میان حالت‌های سلولی شناسایی کردند و شواهدی از تکرار این مسیرها را در مدل‌های سه‌بعدی آزمایشگاهی تومور نیز یافتند.
نقش هوش مصنوعی چه بود؟
روشی مبتنی بر یادگیری عمیق به نام scDORI با تحلیل فعالیت ژن‌ها و دسترس‌پذیری بخش‌های تنظیمی دی‌ان‌ای، تنظیم‌کننده‌های احتمالی تغییر حالت سلول‌ها را پیش‌بینی کرد. پژوهشگران سپس این پیش‌بینی‌ها را با دست‌کاری تنظیم‌کننده‌های ژنی آزمایش کردند؛ بنابراین نتیجه صرفاً یک پیش‌بینی کامپیوتری نبود.
یکی از یافته‌های مهم به MYT1L مربوط بود؛ تنظیم‌کننده‌ای که به مهار برنامه‌های ژنیِ حالت‌های جایگزین کمک می‌کند. افزایش بیان آن در سلول‌های سرطانیِ گرفته‌شده از بیماران، سلول‌ها را به حالتی شبیه سلول‌های عصبی هدایت کرد و توان تغییر حالت آن‌ها را کاهش داد. در مدل‌های موشی نیز رشد تومور کاهش یافت و بقای حیوانات افزایش پیدا کرد.
این نتیجه به معنای درمان سرطان یا تبدیل سلول‌های سرطانی به نورون‌های سالم نیست. اما مسیر پژوهشی امیدوارکننده‌ای پیشنهاد می‌کند: شاید بتوان در آینده، با محدودکردن توان تغییر حالت سلول‌های تومور، مقابله با آن‌ها را آسان‌تر کرد.
این رویکرد هنوز در مرحلهٔ پیش‌بالینی است؛ اثربخشی و ایمنی آن در بیماران نشان داده نشده است.
References:
de Jong, G. et al. Nature (2026), “A spatiotemporal cancer cell trajectory underlies glioblastoma heterogeneity”
https://doi.org/10.1038/s41586-026-11234-8
Saraswat, M. et al. Nature (2026), “Decoding the regulatory programs governing glioblastoma plasticity”
https://doi.org/10.1038/s41586-026-11177-0
گلیوبلاستوما یکی از کشنده‌ترین سرطان‌های مغز است. یکی از دلایل دشواری درمان آن، توانایی سلول‌های سرطانی برای تغییر حالت است: سلول‌های یک تومور یکسان نیستند و می‌توانند برنامهٔ فعالیت ژن‌های خود را تغییر دهند. این انعطاف‌پذیری به آن‌ها کمک می‌کند از درمان جان سالم به در ببرند.
دو پژوهش همراه که ۴ نوامبر ۲۰۲۶ در مجلهٔ Nature منتشر شدند، نشان می‌دهند این تغییر حالت‌ها صرفاً بی‌قاعده نیستند و الگوهای مشترک و سازوکارهای تنظیمی مشخصی دارند.
پژوهشگران با بررسی نمونه‌های تومور ۱۲ بیمار و داده‌های بیش از یک میلیون هستهٔ سلولی، نقشه‌ای دقیق از وضعیت مولکولی و آرایش فضایی سلول‌ها ساختند. این مجموعه، هم سلول‌های سرطانی و هم سلول‌های محیط اطراف تومور را در بر می‌گرفت. آن‌ها مسیرهای مشترکی میان حالت‌های سلولی شناسایی کردند و شواهدی از تکرار این مسیرها را در مدل‌های سه‌بعدی آزمایشگاهی تومور نیز یافتند.
نقش هوش مصنوعی چه بود؟
روشی مبتنی بر یادگیری عمیق به نام scDORI با تحلیل فعالیت ژن‌ها و دسترس‌پذیری بخش‌های تنظیمی دی‌ان‌ای، تنظیم‌کننده‌های احتمالی تغییر حالت سلول‌ها را پیش‌بینی کرد. پژوهشگران سپس این پیش‌بینی‌ها را با دست‌کاری تنظیم‌کننده‌های ژنی آزمایش کردند؛ بنابراین نتیجه صرفاً یک پیش‌بینی کامپیوتری نبود.
یکی از یافته‌های مهم به MYT1L مربوط بود؛ تنظیم‌کننده‌ای که به مهار برنامه‌های ژنیِ حالت‌های جایگزین کمک می‌کند. افزایش بیان آن در سلول‌های سرطانیِ گرفته‌شده از بیماران، سلول‌ها را به حالتی شبیه سلول‌های عصبی هدایت کرد و توان تغییر حالت آن‌ها را کاهش داد. در مدل‌های موشی نیز رشد تومور کاهش یافت و بقای حیوانات افزایش پیدا کرد.
این نتیجه به معنای درمان سرطان یا تبدیل سلول‌های سرطانی به نورون‌های سالم نیست. اما مسیر پژوهشی امیدوارکننده‌ای پیشنهاد می‌کند: شاید بتوان در آینده، با محدودکردن توان تغییر حالت سلول‌های تومور، مقابله با آن‌ها را آسان‌تر کرد.
این رویکرد هنوز در مرحلهٔ پیش‌بالینی است؛ اثربخشی و ایمنی آن در بیماران نشان داده نشده است.
References:
de Jong, G. et al. Nature (2026), “A spatiotemporal cancer cell trajectory underlies glioblastoma heterogeneity”
https://doi.org/10.1038/s41586-026-11234-8
Saraswat, M. et al. Nature (2026), “Decoding the regulatory programs governing glioblastoma plasticity”
https://doi.org/10.1038/s41586-026-11177-0
Nature
A spatiotemporal cancer cell trajectory underlies glioblastoma heterogeneity
Nature - A deep single-cell and spatial multi-omic atlas of human glioblastoma is generated, pairing transcriptomic, epigenomic and genomic profiling, and tracing glioblastoma tumour heterogeneity...
❤4
مهدکودک‌های سیاه‌چاله‌های غول‌پیکر پیدا شدند؟
سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم چگونه در جهان جوان شکل گرفتند؟ یکی از احتمال‌ها این است که رشدشان از هسته‌های اولیهٔ نسبتاً پرجرم (seed) آغاز شده باشد؛ یعنی سیاه‌چاله‌های کوچک‌تری که با جذب ماده و ادغام، به غول‌های کیهانی تبدیل می‌شوند. حالا خوشه‌های ستاره‌ای دوردستی که جیمز وب دیده است، به‌عنوان زادگاه‌های احتمالی این هسته‌های اولیه مطرح شده‌اند.
وب با کمک همگرایی گرانشی، که مانند یک ذره‌بین طبیعی عمل می‌کند، خوشه‌های ستاره‌ای را در دو کهکشان بسیار دور آشکار کرده است: Cosmic Gems با پنج خوشه، از زمانی که جهان حدود ۴۶۰ میلیون سال داشت، و Firefly Sparkle با ده خوشه، از حدود ۶۰۰ میلیون سال پس از مهبانگ.
پژوهشی به سرپرستی Viola Bocchi از دانشگاه ساپینزای رم، در مجلهٔ Astronomy & Astrophysics، بررسی کرده که آیا این خوشه‌ها می‌توانند سیاه‌چاله‌های میان‌جرم بسازند. در سناریوی پیشنهادی، برخورد و ادغام پیاپی ستاره‌ها، ستاره‌ای بسیار پرجرم می‌سازد که ممکن است در پایان به سیاه‌چاله فروبپاشد.
مدل برای خوشه‌های Cosmic Gems جرم‌هایی حدود ۱٬۶۰۰ تا ۲٬۷۰۰ برابر جرم خورشید و برای Firefly Sparkle حدود ۱۸۰ تا ۸۱۰ برابر پیش‌بینی می‌کند. کمبود عناصر سنگین نیز با کاهش اتلاف جرم از طریق بادهای ستاره‌ای، به باقی‌ماندن جرم بیشتر کمک می‌کند.
شروع از یک هستهٔ اولیهٔ پرجرم‌تر، زمان لازم برای رسیدن به یک سیاه‌چالهٔ غول‌پیکر را کاهش می‌دهد؛ اما لزوماً نیاز به رشد سریع را برطرف نمی‌کند. میزان و تداوم تأمین گاز همچنان تعیین‌کننده است.
آنچه رصد شده، خوشه‌های ستاره‌ای است؛ وجود سیاه‌چاله‌های پیش‌بینی‌شده در آن‌ها هنوز تأیید نشده است. برآورد جرم‌ها نیز به فرض‌های مدل وابسته است و عدم‌قطعیتی در حد چند برابر دارد. این خوشه‌ها فعلاً نامزدهای جذابی برای زادگاه هسته‌های اولیهٔ سیاه‌چاله‌های غول‌پیکرند، نه پاسخ نهایی معما.
References:
Bocchi, V., Liempi, M. and Schleicher, D. R. G. Astronomy and Astrophysics 712, A146 (2026)
https://doi.org/10.1051/0004-6361/202659622
سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم چگونه در جهان جوان شکل گرفتند؟ یکی از احتمال‌ها این است که رشدشان از هسته‌های اولیهٔ نسبتاً پرجرم (seed) آغاز شده باشد؛ یعنی سیاه‌چاله‌های کوچک‌تری که با جذب ماده و ادغام، به غول‌های کیهانی تبدیل می‌شوند. حالا خوشه‌های ستاره‌ای دوردستی که جیمز وب دیده است، به‌عنوان زادگاه‌های احتمالی این هسته‌های اولیه مطرح شده‌اند.
وب با کمک همگرایی گرانشی، که مانند یک ذره‌بین طبیعی عمل می‌کند، خوشه‌های ستاره‌ای را در دو کهکشان بسیار دور آشکار کرده است: Cosmic Gems با پنج خوشه، از زمانی که جهان حدود ۴۶۰ میلیون سال داشت، و Firefly Sparkle با ده خوشه، از حدود ۶۰۰ میلیون سال پس از مهبانگ.
پژوهشی به سرپرستی Viola Bocchi از دانشگاه ساپینزای رم، در مجلهٔ Astronomy & Astrophysics، بررسی کرده که آیا این خوشه‌ها می‌توانند سیاه‌چاله‌های میان‌جرم بسازند. در سناریوی پیشنهادی، برخورد و ادغام پیاپی ستاره‌ها، ستاره‌ای بسیار پرجرم می‌سازد که ممکن است در پایان به سیاه‌چاله فروبپاشد.
مدل برای خوشه‌های Cosmic Gems جرم‌هایی حدود ۱٬۶۰۰ تا ۲٬۷۰۰ برابر جرم خورشید و برای Firefly Sparkle حدود ۱۸۰ تا ۸۱۰ برابر پیش‌بینی می‌کند. کمبود عناصر سنگین نیز با کاهش اتلاف جرم از طریق بادهای ستاره‌ای، به باقی‌ماندن جرم بیشتر کمک می‌کند.
شروع از یک هستهٔ اولیهٔ پرجرم‌تر، زمان لازم برای رسیدن به یک سیاه‌چالهٔ غول‌پیکر را کاهش می‌دهد؛ اما لزوماً نیاز به رشد سریع را برطرف نمی‌کند. میزان و تداوم تأمین گاز همچنان تعیین‌کننده است.
آنچه رصد شده، خوشه‌های ستاره‌ای است؛ وجود سیاه‌چاله‌های پیش‌بینی‌شده در آن‌ها هنوز تأیید نشده است. برآورد جرم‌ها نیز به فرض‌های مدل وابسته است و عدم‌قطعیتی در حد چند برابر دارد. این خوشه‌ها فعلاً نامزدهای جذابی برای زادگاه هسته‌های اولیهٔ سیاه‌چاله‌های غول‌پیکرند، نه پاسخ نهایی معما.
References:
Bocchi, V., Liempi, M. and Schleicher, D. R. G. Astronomy and Astrophysics 712, A146 (2026)
https://doi.org/10.1051/0004-6361/202659622
www.aanda.org
Formation of intermediate-mass black holes in young massive clusters detected with JWST: Analytic mass estimates | Astronomy &…
Astronomy & Astrophysics (A&A) is an international journal which publishes papers on all aspects of astronomy and astrophysics
تلسکوپی از یخ؛ نوبل فیزیک ۲۰۲۶
برای دیدن کیهان، همیشه به آینه و عدسی نیاز نداریم؛ گاهی یک کیلومتر مکعب یخ می‌تواند بخشی از یک تلسکوپ باشد.
فرانسیس هالزن، فیزیکدان دانشگاه ویسکانسین–مدیسن، برندهٔ نوبل فیزیک ۲۰۲۶ شد؛ برای نقش تعیین‌کننده‌اش در رصدخانهٔ نوترینوی آیس‌کیوب (IceCube) و کشف نوترینوهای پرانرژی با منشأ اخترفیزیکی. این جایزه به او اختصاص یافت، اما ساخت و دستاوردهای آیس‌کیوب حاصل همکاری صدها پژوهشگر است.
نوترینوها ذراتی بسیار کم‌واکنش‌اند. تعداد بی‌شماری از آن‌ها بدون برهم‌کنش از بدن ما می‌گذرند و بسیاری حتی از زمین عبور می‌کنند. همین ویژگی اجازه می‌دهد از دل محیط‌هایی خبر بیاورند که نور به‌آسانی از آن‌ها خارج نمی‌شود.
اما چگونه می‌توان چنین ذرات گریزان و نامرئی‌ای را آشکار کرد؟
آرایهٔ اصلی آیس‌کیوب شامل ۵٬۱۶۰ حسگر نوری است که در عمق حدود ۱٫۵ تا ۲٫۵ کیلومتری یخ‌های قطب جنوب قرار گرفته‌اند. گاهی یک نوترینو با ماده برهم‌کنش می‌کند و ذرات باردار پرانرژی می‌سازد. این ذرات هنگام حرکت در یخ، نور ضعیفی به نام تابش چرنکوف تولید می‌کنند. حسگرها همین نور را ثبت می‌کنند؛ نه خود نوترینو را.
در سال ۲۰۱۳، آیس‌کیوب شواهد محکمی از جمعیتی از نوترینوهای بسیار پرانرژی با منشأ کیهانی ارائه کرد؛ رویدادهایی که با تولید ذرات در جو زمین توضیح داده نمی‌شدند. انرژی بعضی از آن‌ها به حدود هزار تریلیون الکترون‌ولت می‌رسید.
این آغاز نجوم نوترینویی نبود، بلکه گشوده‌شدن پنجره‌ای تازه در انرژی‌های بسیار بالاتر بود. پیش‌تر نوترینوهای خورشید و ابرنواختر ۱۹۸۷ آشکار شده بودند.
امروز شواهدی از منابع فراکهکشانی این نوترینوها داریم و آیس‌کیوب تابش نوترینویی راه شیری را نیز آشکار کرده است؛ بااین‌حال، منشأ بیشتر رویدادها هنوز مشخص نیست.
در اعماق یخ‌های قطب جنوب، کیهان را از روی ردّ نوری ذراتی می‌خوانیم که تقریباً از همه‌چیز عبور می‌کنند.
References:
IceCube Collaboration, “Francis Halzen, IceCube principal investigator, wins 2026 Physics Nobel Prize,” 6 October 2026
https://icecube.wisc.edu/news/awards/2026/10/francis-halzen-icecube-principal-investigator-wins-2026-physics-nobel-prize/
IceCube Collaboration, Science 342, 1242856 (2013)
https://doi.org/10.1126/science.1242856
برای دیدن کیهان، همیشه به آینه و عدسی نیاز نداریم؛ گاهی یک کیلومتر مکعب یخ می‌تواند بخشی از یک تلسکوپ باشد.
فرانسیس هالزن، فیزیکدان دانشگاه ویسکانسین–مدیسن، برندهٔ نوبل فیزیک ۲۰۲۶ شد؛ برای نقش تعیین‌کننده‌اش در رصدخانهٔ نوترینوی آیس‌کیوب (IceCube) و کشف نوترینوهای پرانرژی با منشأ اخترفیزیکی. این جایزه به او اختصاص یافت، اما ساخت و دستاوردهای آیس‌کیوب حاصل همکاری صدها پژوهشگر است.
نوترینوها ذراتی بسیار کم‌واکنش‌اند. تعداد بی‌شماری از آن‌ها بدون برهم‌کنش از بدن ما می‌گذرند و بسیاری حتی از زمین عبور می‌کنند. همین ویژگی اجازه می‌دهد از دل محیط‌هایی خبر بیاورند که نور به‌آسانی از آن‌ها خارج نمی‌شود.
اما چگونه می‌توان چنین ذرات گریزان و نامرئی‌ای را آشکار کرد؟
آرایهٔ اصلی آیس‌کیوب شامل ۵٬۱۶۰ حسگر نوری است که در عمق حدود ۱٫۵ تا ۲٫۵ کیلومتری یخ‌های قطب جنوب قرار گرفته‌اند. گاهی یک نوترینو با ماده برهم‌کنش می‌کند و ذرات باردار پرانرژی می‌سازد. این ذرات هنگام حرکت در یخ، نور ضعیفی به نام تابش چرنکوف تولید می‌کنند. حسگرها همین نور را ثبت می‌کنند؛ نه خود نوترینو را.
در سال ۲۰۱۳، آیس‌کیوب شواهد محکمی از جمعیتی از نوترینوهای بسیار پرانرژی با منشأ کیهانی ارائه کرد؛ رویدادهایی که با تولید ذرات در جو زمین توضیح داده نمی‌شدند. انرژی بعضی از آن‌ها به حدود هزار تریلیون الکترون‌ولت می‌رسید.
این آغاز نجوم نوترینویی نبود، بلکه گشوده‌شدن پنجره‌ای تازه در انرژی‌های بسیار بالاتر بود. پیش‌تر نوترینوهای خورشید و ابرنواختر ۱۹۸۷ آشکار شده بودند.
امروز شواهدی از منابع فراکهکشانی این نوترینوها داریم و آیس‌کیوب تابش نوترینویی راه شیری را نیز آشکار کرده است؛ بااین‌حال، منشأ بیشتر رویدادها هنوز مشخص نیست.
در اعماق یخ‌های قطب جنوب، کیهان را از روی ردّ نوری ذراتی می‌خوانیم که تقریباً از همه‌چیز عبور می‌کنند.
References:
IceCube Collaboration, “Francis Halzen, IceCube principal investigator, wins 2026 Physics Nobel Prize,” 6 October 2026
https://icecube.wisc.edu/news/awards/2026/10/francis-halzen-icecube-principal-investigator-wins-2026-physics-nobel-prize/
IceCube Collaboration, Science 342, 1242856 (2013)
https://doi.org/10.1126/science.1242856
IceCube
Francis Halzen, IceCube principal investigator, wins 2026 Physics Nobel Prize
Today in Stockholm, the Royal Swedish Academy of Science announced the 2026 Nobel Prize in Physics has been awarded to Francis Halzen, principal investigator of IceCube, “for decisive contributions to the IceCube Neutrino Observatory and the discovery of…
❤2
یک واپاشی فوق‌العاده نادر؛ گامی به‌سوی کاوش «زپتوورس»
از هر ده میلیارد واپاشی، تقریباً یکی! فیزیکدان‌های آزمایش LHCb در سرن، برای نخستین بار در یک آزمایش واحد، شواهدی از چنین رویداد نادری به دست آورده‌اند.
ماجرا مربوط به مزون B⁰ است؛ ذره‌ای مرکب از یک کوارک پایین و یک پادکوارک زیبایی که به‌طور متوسط حدود یک‌ونیم تریلیونم ثانیه عمر می‌کند. مدل استاندارد پیش‌بینی می‌کند که این ذره، در موارد بسیار نادر، به یک میون و پادمیون واپاشی کند؛ ذراتی شبیه الکترون، اما سنگین‌تر.
پژوهشگران با ترکیب داده‌های سال‌های ۲۰۲۴ و ۲۰۲۵ با نتایج پیشین LHCb، به شواهدی با معناداری آماری ۳٫۲ سیگما رسیده‌اند. این مقدار از آستانهٔ متعارف «شواهد» در فیزیک ذرات عبور می‌کند، اما هنوز به معیار معمول اعلام کشف، یعنی ۵ سیگما، نرسیده است.
چرا چنین واپاشی نادری مهم است؟
ذرات ناشناخته، حتی اگر برای تولید مستقیم در برخورددهنده بیش از حد سنگین باشند، ممکن است از طریق اثرهای کوانتومی، احتمال این واپاشی را تغییر دهند. بنابراین اندازه‌گیری دقیق آن، راهی غیرمستقیم برای آزمودن فیزیک در مقیاس‌های بسیار کوچک است.
اصطلاح «زپتوورس» (Zeptoverse) نامی توصیفی برای این قلمرو است، نه نام یک دنیای تازهٔ کشف‌شده. یک زپتومتر برابر با ۱۰⁻²¹ متر است؛ یعنی یک‌هزارمِ یک‌میلیاردمِ یک‌میلیاردم متر، یا حدود صد میلیارد بار کوچک‌تر از اندازهٔ معمول یک اتم. این آزمایش از چنین فاصله‌ای تصویر نمی‌گیرد؛ به‌دنبال اثرهای غیرمستقیم فیزیک در مقیاس‌های کوچک‌تر می‌گردد.
نکتهٔ تعیین‌کننده این است که نتیجهٔ فعلی با مدل استاندارد سازگار است. عدد ۳٫۲ سیگما به شواهد وجود این واپاشی مربوط می‌شود، نه به کشف ذره یا نیروی جدید.
این پژوهش هنگام اعلام، هنوز داوری علمی نشده بود. داده‌های بیشتر می‌توانند هم وجود این واپاشی را محکم‌تر تأیید کنند و هم نرخ آن را دقیق‌تر بسنجند؛ جایی که شاید روزی نشانه‌ای معتبر از فیزیک فراتر از مدل استاندارد پیدا شود.
References:
LHCb Collaboration, arXiv:2611.00230 (2026), “Evidence for the decay B⁰ → μ⁺μ⁻ and improved measurements of the decay B⁰ₛ → μ⁺μ⁻”
https://doi.org/10.48550/arXiv.2611.00230
University of Cambridge, “Physicists knock at the door of the zeptoverse,” 3 November 2026
https://www.cam.ac.uk/stories/zeptoverse
از هر ده میلیارد واپاشی، تقریباً یکی! فیزیکدان‌های آزمایش LHCb در سرن، برای نخستین بار در یک آزمایش واحد، شواهدی از چنین رویداد نادری به دست آورده‌اند.
ماجرا مربوط به مزون B⁰ است؛ ذره‌ای مرکب از یک کوارک پایین و یک پادکوارک زیبایی که به‌طور متوسط حدود یک‌ونیم تریلیونم ثانیه عمر می‌کند. مدل استاندارد پیش‌بینی می‌کند که این ذره، در موارد بسیار نادر، به یک میون و پادمیون واپاشی کند؛ ذراتی شبیه الکترون، اما سنگین‌تر.
پژوهشگران با ترکیب داده‌های سال‌های ۲۰۲۴ و ۲۰۲۵ با نتایج پیشین LHCb، به شواهدی با معناداری آماری ۳٫۲ سیگما رسیده‌اند. این مقدار از آستانهٔ متعارف «شواهد» در فیزیک ذرات عبور می‌کند، اما هنوز به معیار معمول اعلام کشف، یعنی ۵ سیگما، نرسیده است.
چرا چنین واپاشی نادری مهم است؟
ذرات ناشناخته، حتی اگر برای تولید مستقیم در برخورددهنده بیش از حد سنگین باشند، ممکن است از طریق اثرهای کوانتومی، احتمال این واپاشی را تغییر دهند. بنابراین اندازه‌گیری دقیق آن، راهی غیرمستقیم برای آزمودن فیزیک در مقیاس‌های بسیار کوچک است.
اصطلاح «زپتوورس» (Zeptoverse) نامی توصیفی برای این قلمرو است، نه نام یک دنیای تازهٔ کشف‌شده. یک زپتومتر برابر با ۱۰⁻²¹ متر است؛ یعنی یک‌هزارمِ یک‌میلیاردمِ یک‌میلیاردم متر، یا حدود صد میلیارد بار کوچک‌تر از اندازهٔ معمول یک اتم. این آزمایش از چنین فاصله‌ای تصویر نمی‌گیرد؛ به‌دنبال اثرهای غیرمستقیم فیزیک در مقیاس‌های کوچک‌تر می‌گردد.
نکتهٔ تعیین‌کننده این است که نتیجهٔ فعلی با مدل استاندارد سازگار است. عدد ۳٫۲ سیگما به شواهد وجود این واپاشی مربوط می‌شود، نه به کشف ذره یا نیروی جدید.
این پژوهش هنگام اعلام، هنوز داوری علمی نشده بود. داده‌های بیشتر می‌توانند هم وجود این واپاشی را محکم‌تر تأیید کنند و هم نرخ آن را دقیق‌تر بسنجند؛ جایی که شاید روزی نشانه‌ای معتبر از فیزیک فراتر از مدل استاندارد پیدا شود.
References:
LHCb Collaboration, arXiv:2611.00230 (2026), “Evidence for the decay B⁰ → μ⁺μ⁻ and improved measurements of the decay B⁰ₛ → μ⁺μ⁻”
https://doi.org/10.48550/arXiv.2611.00230
University of Cambridge, “Physicists knock at the door of the zeptoverse,” 3 November 2026
https://www.cam.ac.uk/stories/zeptoverse
arXiv.org
Evidence for the decay $B^0 \to μ^+ μ^-$ and improved measurements...
The first single-experiment evidence for the rare decay $B^0 \to μ^+ μ^-$ and the world's most precise measurements of the $B^0_s \to μ^+ μ^-$ branching fraction and effective lifetime are...
❤5
به «دانش در مرز» خوش آمدید.
من شهرام عباسی هستم، پژوهشگر فیزیک و اخترفیزیک و عضو هیئت علمی مهمان دانشگاه وسترن کانادا.
این کانال را برای به‌اشتراک‌گذاشتن پژوهش‌های تازه و خواندنی راه انداخته‌ام؛ با این هدف که از دستاوردهای علمی به زبان ساده بگوییم، بدون آن‌که دقت علمی فدای جذابیت خبر شود.
خبرهای علمی گاهی در مسیر رسیدن به رسانه‌ها، قطعی‌تر یا هیجان‌انگیزتر از آنچه واقعاً هستند روایت می‌شوند. اینجا تلاش می‌کنم با مراجعه به مقالهٔ اصلی، روشن کنم پژوهشگران چه یافته‌اند، چرا یافته‌شان مهم است و چه پرسش‌هایی هنوز بی‌پاسخ مانده‌اند. منبع هر مطلب هم در پایان آن می‌آید تا بتوانید اصل پژوهش را دنبال کنید.
حوزهٔ تخصصی من فیزیک و اخترفیزیک است، اما مطالب کانال به این دو محدود نمی‌شود. از زیست‌شناسی و پزشکی تا شیمی، هوش مصنوعی و علوم اجتماعی، به پژوهش‌هایی می‌پردازم که هم پشتوانهٔ علمی معتبر داشته باشند و هم به درک بهتر ما از جهان کمک کنند.
امیدوارم «دانش در مرز» جایی باشد برای دنبال‌کردن علم، پرسیدن و گفت‌وگو. از پیشنهادها و نقدهای شما هم استقبال می‌کنم.
شهرام عباسی
https://t.me/KnowFrontier
من شهرام عباسی هستم، پژوهشگر فیزیک و اخترفیزیک و عضو هیئت علمی مهمان دانشگاه وسترن کانادا.
این کانال را برای به‌اشتراک‌گذاشتن پژوهش‌های تازه و خواندنی راه انداخته‌ام؛ با این هدف که از دستاوردهای علمی به زبان ساده بگوییم، بدون آن‌که دقت علمی فدای جذابیت خبر شود.
خبرهای علمی گاهی در مسیر رسیدن به رسانه‌ها، قطعی‌تر یا هیجان‌انگیزتر از آنچه واقعاً هستند روایت می‌شوند. اینجا تلاش می‌کنم با مراجعه به مقالهٔ اصلی، روشن کنم پژوهشگران چه یافته‌اند، چرا یافته‌شان مهم است و چه پرسش‌هایی هنوز بی‌پاسخ مانده‌اند. منبع هر مطلب هم در پایان آن می‌آید تا بتوانید اصل پژوهش را دنبال کنید.
حوزهٔ تخصصی من فیزیک و اخترفیزیک است، اما مطالب کانال به این دو محدود نمی‌شود. از زیست‌شناسی و پزشکی تا شیمی، هوش مصنوعی و علوم اجتماعی، به پژوهش‌هایی می‌پردازم که هم پشتوانهٔ علمی معتبر داشته باشند و هم به درک بهتر ما از جهان کمک کنند.
امیدوارم «دانش در مرز» جایی باشد برای دنبال‌کردن علم، پرسیدن و گفت‌وگو. از پیشنهادها و نقدهای شما هم استقبال می‌کنم.
شهرام عباسی
https://t.me/KnowFrontier
Telegram
Knowledge at the Frontier
دانش در مرز | Knowledge at the Frontier
مهم‌ترین و شگفت‌انگیزترین خبرهای علم، از معتبرترین مجله‌های جهان و بر پایه‌ی مقاله‌های اصلی؛ به زبانی ساده و روشن. از کوچک‌ترین ذرات تا بزرگ‌ترین رازهای کیهان.
مهم‌ترین و شگفت‌انگیزترین خبرهای علم، از معتبرترین مجله‌های جهان و بر پایه‌ی مقاله‌های اصلی؛ به زبانی ساده و روشن. از کوچک‌ترین ذرات تا بزرگ‌ترین رازهای کیهان.
❤9👏8
آیا فضای خالی می‌تواند روی نور اثر بگذارد؟
اگر همهٔ ذرات و نور را از ناحیه‌ای بیرون ببریم، چه چیزی باقی می‌ماند؟ در فیزیک کلاسیک، پاسخ ساده به نظر می‌رسد: فضای خالی. اما در فیزیک کوانتومی، میدان‌ها حتی در پایین‌ترین حالت انرژی خود نیز نوسان دارند. خلأ، نام همین حالت است؛ حالتی که ویژگی‌های فیزیکی دارد و می‌توان اثرهایش را اندازه گرفت.
شاید شنیده باشید که در خلأ، ذرات و پادذرات مدام از هیچ ظاهر می‌شوند و دوباره ناپدید می‌شوند. این تصویر برای توضیح بعضی محاسبات مفید است، اما نباید آن را به معنای رفت‌وآمد واقعی ذراتی دانست که بتوانیم با ابزاری دقیق‌تر تماشایشان کنیم.
یکی از پیش‌بینی‌های جالب الکترودینامیک کوانتومی، ریشه در کارهای دههٔ ۱۹۳۰ دارد: در حضور میدان الکترومغناطیسی قوی، خلأ می‌تواند بر قطبش نور اثر بگذارد. قطبش به جهت نوسان میدان الکتریکی نور مربوط است. در چنین شرایطی، دو مؤلفهٔ نور با قطبش‌های متفاوت، هنگام انتشار اندکی از یکدیگر عقب می‌افتند؛ در نتیجه، نور با قطبش خطی ممکن است قطبشی بیضوی پیدا کند. این پدیده را «دوشکستی خلأ» می‌نامند، چون به رفتار نور در بعضی بلورها شباهت دارد.
مشکل اینجاست که اثر مورد انتظار در میدان‌های آزمایشگاهی بسیار کوچک است. برای اندازه‌گیری آن، هم میدان شدیدی لازم داریم و هم ابزاری که بتواند تغییر ناچیز نور را از پس‌زمینه جدا کند.
یکی از تلاش‌ها در تأسیسات HIBEF در مرکز European XFEL، نزدیک هامبورگ، انجام می‌شود. در این آزمایش، پالس پرتو ایکس از ناحیه‌ای می‌گذرد که یک لیزر نوری با توان اوج حدود ۳۰۰ تراوات، میدان شدیدی در آن ایجاد می‌کند. پژوهشگران بررسی می‌کنند که آیا عبور از این ناحیه، قطبش یا مسیر انتشار بخشی از نور را تغییر می‌دهد.
برای پیدا کردن این اثر ضعیف، روشی به نام «میدان تاریک» توسعه یافته است. ایده این است که نور پس‌زمینه در بخشی از آشکارساز تا حد ممکن حذف شود تا نور پراکنده‌شده فرصت دیده‌شدن پیدا کند. کارایی این روش در آزمایش مقدماتی نشان داده شده، اما خود اثر هنوز آشکار نشده است. گزارش اکتبر ۲۰۲۶ از ۲٬۷۵۱ برخورد پالس‌ها، سیگنالی فراتر از پس‌زمینه نشان نداد و فعلاً فقط حد بالایی برای شدت پراکندگی تعیین کرد.
در مسیر دیگری، مقاله‌ای در Physics Letters B پیشنهاد کرده است که از برخورد الکترون‌های پرانرژی با یک لیزر پتاواتی استفاده شود. پرتوهای گامای حاصل از این برخورد، از همان میدان قوی عبور می‌کنند و تغییر قطبش آن‌ها می‌تواند نشانهٔ دوشکستی خلأ باشد. برآورد پژوهشگران این است که با فراهم‌شدن شرایط فرض‌شده در مدل، شاید دو شلیک لیزر برای آشکارسازی آماری کافی باشد. این نتیجه هنوز حاصل شبیه‌سازی است و باید در آزمایش محک بخورد.
بنابراین تعبیر «دیدن خلأ برای نخستین بار» کمی گمراه‌کننده است. اثرهای کوانتومی خلأ پیش‌تر هم آزموده شده‌اند؛ هدف این آزمایش‌ها اندازه‌گیری یکی از پیش‌بینی‌های مشخص دربارهٔ تأثیر میدان قوی بر انتشار نور است.
اگر این اندازه‌گیری موفق شود، آزمون تازه‌ای از الکترودینامیک کوانتومی در اختیار خواهیم داشت. پیشرفت ابزارها امیدبخش است، اما هنوز نمی‌دانیم رسیدن به حساسیت لازم چقدر زمان خواهد برد.
References:
Šmíd, M. et al. Physical Review A 112, 063512 (2025), “Proof-of-principle experiment for the dark-field detection concept for measuring vacuum birefringence”
https://doi.org/10.1103/xpxy-ntwz
Matheron, A. et al. arXiv:2610.39867 (2026), “Dark-field Search for Quantum Vacuum Signals in the Low-Energy Regime”
https://arxiv.org/abs/2610.39867
Wang, D. L. et al. Physics Letters B 878, 140517 (2026), “Probing vacuum birefringence in an ultrastrong laser field via high-energy gamma-ray polarimetry”
https://doi.org/10.1016/j.physletb.2026.140517
اگر همهٔ ذرات و نور را از ناحیه‌ای بیرون ببریم، چه چیزی باقی می‌ماند؟ در فیزیک کلاسیک، پاسخ ساده به نظر می‌رسد: فضای خالی. اما در فیزیک کوانتومی، میدان‌ها حتی در پایین‌ترین حالت انرژی خود نیز نوسان دارند. خلأ، نام همین حالت است؛ حالتی که ویژگی‌های فیزیکی دارد و می‌توان اثرهایش را اندازه گرفت.
شاید شنیده باشید که در خلأ، ذرات و پادذرات مدام از هیچ ظاهر می‌شوند و دوباره ناپدید می‌شوند. این تصویر برای توضیح بعضی محاسبات مفید است، اما نباید آن را به معنای رفت‌وآمد واقعی ذراتی دانست که بتوانیم با ابزاری دقیق‌تر تماشایشان کنیم.
یکی از پیش‌بینی‌های جالب الکترودینامیک کوانتومی، ریشه در کارهای دههٔ ۱۹۳۰ دارد: در حضور میدان الکترومغناطیسی قوی، خلأ می‌تواند بر قطبش نور اثر بگذارد. قطبش به جهت نوسان میدان الکتریکی نور مربوط است. در چنین شرایطی، دو مؤلفهٔ نور با قطبش‌های متفاوت، هنگام انتشار اندکی از یکدیگر عقب می‌افتند؛ در نتیجه، نور با قطبش خطی ممکن است قطبشی بیضوی پیدا کند. این پدیده را «دوشکستی خلأ» می‌نامند، چون به رفتار نور در بعضی بلورها شباهت دارد.
مشکل اینجاست که اثر مورد انتظار در میدان‌های آزمایشگاهی بسیار کوچک است. برای اندازه‌گیری آن، هم میدان شدیدی لازم داریم و هم ابزاری که بتواند تغییر ناچیز نور را از پس‌زمینه جدا کند.
یکی از تلاش‌ها در تأسیسات HIBEF در مرکز European XFEL، نزدیک هامبورگ، انجام می‌شود. در این آزمایش، پالس پرتو ایکس از ناحیه‌ای می‌گذرد که یک لیزر نوری با توان اوج حدود ۳۰۰ تراوات، میدان شدیدی در آن ایجاد می‌کند. پژوهشگران بررسی می‌کنند که آیا عبور از این ناحیه، قطبش یا مسیر انتشار بخشی از نور را تغییر می‌دهد.
برای پیدا کردن این اثر ضعیف، روشی به نام «میدان تاریک» توسعه یافته است. ایده این است که نور پس‌زمینه در بخشی از آشکارساز تا حد ممکن حذف شود تا نور پراکنده‌شده فرصت دیده‌شدن پیدا کند. کارایی این روش در آزمایش مقدماتی نشان داده شده، اما خود اثر هنوز آشکار نشده است. گزارش اکتبر ۲۰۲۶ از ۲٬۷۵۱ برخورد پالس‌ها، سیگنالی فراتر از پس‌زمینه نشان نداد و فعلاً فقط حد بالایی برای شدت پراکندگی تعیین کرد.
در مسیر دیگری، مقاله‌ای در Physics Letters B پیشنهاد کرده است که از برخورد الکترون‌های پرانرژی با یک لیزر پتاواتی استفاده شود. پرتوهای گامای حاصل از این برخورد، از همان میدان قوی عبور می‌کنند و تغییر قطبش آن‌ها می‌تواند نشانهٔ دوشکستی خلأ باشد. برآورد پژوهشگران این است که با فراهم‌شدن شرایط فرض‌شده در مدل، شاید دو شلیک لیزر برای آشکارسازی آماری کافی باشد. این نتیجه هنوز حاصل شبیه‌سازی است و باید در آزمایش محک بخورد.
بنابراین تعبیر «دیدن خلأ برای نخستین بار» کمی گمراه‌کننده است. اثرهای کوانتومی خلأ پیش‌تر هم آزموده شده‌اند؛ هدف این آزمایش‌ها اندازه‌گیری یکی از پیش‌بینی‌های مشخص دربارهٔ تأثیر میدان قوی بر انتشار نور است.
اگر این اندازه‌گیری موفق شود، آزمون تازه‌ای از الکترودینامیک کوانتومی در اختیار خواهیم داشت. پیشرفت ابزارها امیدبخش است، اما هنوز نمی‌دانیم رسیدن به حساسیت لازم چقدر زمان خواهد برد.
References:
Šmíd, M. et al. Physical Review A 112, 063512 (2025), “Proof-of-principle experiment for the dark-field detection concept for measuring vacuum birefringence”
https://doi.org/10.1103/xpxy-ntwz
Matheron, A. et al. arXiv:2610.39867 (2026), “Dark-field Search for Quantum Vacuum Signals in the Low-Energy Regime”
https://arxiv.org/abs/2610.39867
Wang, D. L. et al. Physics Letters B 878, 140517 (2026), “Probing vacuum birefringence in an ultrastrong laser field via high-energy gamma-ray polarimetry”
https://doi.org/10.1016/j.physletb.2026.140517
Physical Review A
Proof-of-principle experiment for the dark-field detection concept for measuring vacuum birefringence
Vacuum fluctuations give rise to effective nonlinear interactions between electromagnetic fields. These generically modify the characteristics of light traversing a strong-field region. X-ray free-electron lasers (XFELs) constitute a particularly promising…
❤9
یک کیوبیت در یک مولکول؛ گامی به سوی شبکه‌های کوانتومی
چطور می‌توان اطلاعات را در یک مولکول ذخیره کرد؟ برای پاسخ، اول به یک حافظهٔ معمولی فکر کنیم. برای نگهداری اطلاعات، باید بتوانیم چیزی را در حالت‌های مشخص قرار دهیم و بعد تشخیص بدهیم در کدام حالت است. در حافظه‌های الکترونیکی، این کار مثلاً با وجود یا نبود بار الکتریکی انجام می‌شود.
حالا پژوهشگرانی از شرکت فناوری کوانتومی ان‌ویژن و دانشگاه اولم در آلمان، با همکاری پژوهشگرانی از دانشگاه عبری اورشلیم، این امکان را در یک مولکول آلی بررسی کرده‌اند. مقالهٔ آن‌ها، با نویسندگی اول سیمون روگورس، روز ۲۸ اکتبر ۲۰۲۶ در مجلهٔ نیچر منتشر شده است.
در این پژوهش، اطلاعات در حالت‌های مغناطیسی الکترون‌های مولکول نگهداری می‌شود. الکترون‌ها ویژگی‌ای به نام اسپین دارند که باعث می‌شود از بعضی جهات شبیه آهنرباهای بسیار کوچک رفتار کنند. دو حالت اسپین می‌توانند نقش صفر و یک را داشته باشند. تفاوت با حافظهٔ معمولی این است که طبق قوانین کوانتومی، ترکیبی از این دو حالت هم ممکن است. چنین واحدی از اطلاعات را کیوبیت می‌نامیم.
اما داشتن دو حالت کافی نیست. باید بتوانیم حالت دلخواه را ایجاد کنیم، آن را تغییر دهیم و در پایان بخوانیم. پژوهشگران این کارها را روی یک مولکول منفرد انجام داده‌اند.
آن‌ها مولکولی آلی را درون یک بلور قرار دادند. با تاباندن لیزر، آن را در حالت مشخصی آماده کردند و سپس با امواج مایکروویو حالتش را تغییر دادند. برای خواندن نتیجه، دوباره به مولکول لیزر تاباندند. میزان تابشی که مولکول در پاسخ گسیل می‌کرد، به حالت اسپین آن بستگی داشت؛ بنابراین از روی این تابش می‌توانستند حالت مولکول را تشخیص دهند.
اهمیت این ارتباط با لیزر چیست؟ مولکول می‌تواند اطلاعات را در یک نقطه نگه دارد، اما برای رساندن اطلاعات به نقطه‌ای دیگر، فوتون‌ها، یعنی بسته‌های انرژی نور، گزینهٔ مناسبی هستند. همان‌طور که در ارتباطات امروزی اطلاعات از راه فیبر نوری جابه‌جا می‌شود، در شبکه‌های کوانتومی هم می‌توان از فوتون‌ها استفاده کرد؛ البته با شرایط بسیار حساس‌تر. این آزمایش بخشی از قابلیت‌های لازم برای چنین ارتباطی را فراهم کرده است.
مزیت احتمالی مولکول‌ها به شیمی برمی‌گردد. می‌توان ساختارشان را تغییر داد و نسخه‌های یکسان زیادی از آن‌ها ساخت. بنابراین شاید بتوان مولکول‌هایی طراحی کرد که اطلاعات کوانتومی را بهتر نگه دارند و ارتباط مؤثرتری با فوتون‌ها برقرار کنند.
هنوز محدودیت‌های مهمی وجود دارد. آزمایش در دمای حدود منفی ۲۶۹ درجه انجام شده و حالت کوانتومی مولکول در برابر اختلال‌های محیط حساس است. پژوهشگران با پالس‌های مایکروویو اثر این اختلال‌ها را کاهش دادند و زمان همدوسی را به حدود دو هزارم ثانیه رساندند. این زمان، معیاری از دوام ویژگی‌های کوانتومی اطلاعات است؛ نه اینکه اطلاعات تا پایان آن کاملاً سالم بماند و ناگهان از بین برود.
هنوز انتقال اطلاعات کوانتومی میان دو مولکول نشان داده نشده است. دستاورد مقاله این است که کنترل یک کیوبیت، خواندن آن با لیزر و پایداری نوری مناسب، هم‌زمان در یک مولکول منفرد فراهم شده‌اند. قدم بعدی، استفاده از این قابلیت‌ها برای برقراری ارتباط میان مولکول‌هاست.
References:
Roggors, S. et al. “A single-molecule spin–photon interface”, Nature 658, 1153–1159 (2026)
https://doi.org/10.1038/s41586-026-11147-6
https://t.me/KnowFrontier
چطور می‌توان اطلاعات را در یک مولکول ذخیره کرد؟ برای پاسخ، اول به یک حافظهٔ معمولی فکر کنیم. برای نگهداری اطلاعات، باید بتوانیم چیزی را در حالت‌های مشخص قرار دهیم و بعد تشخیص بدهیم در کدام حالت است. در حافظه‌های الکترونیکی، این کار مثلاً با وجود یا نبود بار الکتریکی انجام می‌شود.
حالا پژوهشگرانی از شرکت فناوری کوانتومی ان‌ویژن و دانشگاه اولم در آلمان، با همکاری پژوهشگرانی از دانشگاه عبری اورشلیم، این امکان را در یک مولکول آلی بررسی کرده‌اند. مقالهٔ آن‌ها، با نویسندگی اول سیمون روگورس، روز ۲۸ اکتبر ۲۰۲۶ در مجلهٔ نیچر منتشر شده است.
در این پژوهش، اطلاعات در حالت‌های مغناطیسی الکترون‌های مولکول نگهداری می‌شود. الکترون‌ها ویژگی‌ای به نام اسپین دارند که باعث می‌شود از بعضی جهات شبیه آهنرباهای بسیار کوچک رفتار کنند. دو حالت اسپین می‌توانند نقش صفر و یک را داشته باشند. تفاوت با حافظهٔ معمولی این است که طبق قوانین کوانتومی، ترکیبی از این دو حالت هم ممکن است. چنین واحدی از اطلاعات را کیوبیت می‌نامیم.
اما داشتن دو حالت کافی نیست. باید بتوانیم حالت دلخواه را ایجاد کنیم، آن را تغییر دهیم و در پایان بخوانیم. پژوهشگران این کارها را روی یک مولکول منفرد انجام داده‌اند.
آن‌ها مولکولی آلی را درون یک بلور قرار دادند. با تاباندن لیزر، آن را در حالت مشخصی آماده کردند و سپس با امواج مایکروویو حالتش را تغییر دادند. برای خواندن نتیجه، دوباره به مولکول لیزر تاباندند. میزان تابشی که مولکول در پاسخ گسیل می‌کرد، به حالت اسپین آن بستگی داشت؛ بنابراین از روی این تابش می‌توانستند حالت مولکول را تشخیص دهند.
اهمیت این ارتباط با لیزر چیست؟ مولکول می‌تواند اطلاعات را در یک نقطه نگه دارد، اما برای رساندن اطلاعات به نقطه‌ای دیگر، فوتون‌ها، یعنی بسته‌های انرژی نور، گزینهٔ مناسبی هستند. همان‌طور که در ارتباطات امروزی اطلاعات از راه فیبر نوری جابه‌جا می‌شود، در شبکه‌های کوانتومی هم می‌توان از فوتون‌ها استفاده کرد؛ البته با شرایط بسیار حساس‌تر. این آزمایش بخشی از قابلیت‌های لازم برای چنین ارتباطی را فراهم کرده است.
مزیت احتمالی مولکول‌ها به شیمی برمی‌گردد. می‌توان ساختارشان را تغییر داد و نسخه‌های یکسان زیادی از آن‌ها ساخت. بنابراین شاید بتوان مولکول‌هایی طراحی کرد که اطلاعات کوانتومی را بهتر نگه دارند و ارتباط مؤثرتری با فوتون‌ها برقرار کنند.
هنوز محدودیت‌های مهمی وجود دارد. آزمایش در دمای حدود منفی ۲۶۹ درجه انجام شده و حالت کوانتومی مولکول در برابر اختلال‌های محیط حساس است. پژوهشگران با پالس‌های مایکروویو اثر این اختلال‌ها را کاهش دادند و زمان همدوسی را به حدود دو هزارم ثانیه رساندند. این زمان، معیاری از دوام ویژگی‌های کوانتومی اطلاعات است؛ نه اینکه اطلاعات تا پایان آن کاملاً سالم بماند و ناگهان از بین برود.
هنوز انتقال اطلاعات کوانتومی میان دو مولکول نشان داده نشده است. دستاورد مقاله این است که کنترل یک کیوبیت، خواندن آن با لیزر و پایداری نوری مناسب، هم‌زمان در یک مولکول منفرد فراهم شده‌اند. قدم بعدی، استفاده از این قابلیت‌ها برای برقراری ارتباط میان مولکول‌هاست.
References:
Roggors, S. et al. “A single-molecule spin–photon interface”, Nature 658, 1153–1159 (2026)
https://doi.org/10.1038/s41586-026-11147-6
https://t.me/KnowFrontier
Nature
A single-molecule spin–photon interface
Nature - A triplet carbene molecule in a tailored crystal provides a stable single-molecule spin–photon interface with millisecond coherence, advancing chemically engineered molecular qubits...
❤16🔥1
Knowledge at the Frontier pinned «به «دانش در مرز» خوش آمدید. من شهرام عباسی هستم، پژوهشگر فیزیک و اخترفیزیک و عضو هیئت علمی مهمان دانشگاه وسترن کانادا. این کانال را برای به‌اشتراک‌گذاشتن پژوهش‌های تازه و خواندنی راه انداخته‌ام؛ با این هدف که از دستاوردهای علمی به زبان ساده بگوییم، بدون…»
بازسازی تصویر نادیده از روی فعالیت مغز؛ سرنخی تازه دربارهٔ آگاهی
اگر مغز اطلاعات یک تصویر را با جزئیات پردازش کند، آیا حتماً آن را می‌بینیم؟ پژوهشی تازه نشان می‌دهد پاسخ می‌تواند منفی باشد. در آزمایشی روی میمون‌ها، دانشمندان توانسته‌اند از روی فعالیت سلول‌های عصبی، تصویری را بازسازی کنند که بنا بر شرایط آزمایش، از دید آگاهانهٔ حیوان کنار رفته بود.
این کار را یانیس هسه، دوریس تسائو و همکارانشان در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، و مؤسسات همکار انجام داده‌اند. پیش‌چاپ مقاله ۱۶ اکتبر منتشر شد و نیچر در ۲۷ اکتبر گزارشی دربارهٔ یافته‌ها و واکنش پژوهشگران به آن نوشت.
آزمایش از یک ویژگی جالب بینایی استفاده می‌کند. ابتدا تصویر یک چهره را به یک چشم نشان می‌دهند. کمی بعد، چهرهٔ دیگری مقابل چشم دیگر ظاهر می‌شود، درحالی‌که تصویر اول همچنان باقی است. در آزمایش مشابه روی انسان، فرد معمولاً چهرهٔ دوم را می‌بیند و تصویر اول برای مدتی از تجربهٔ دیداری‌اش کنار می‌رود. بنابراین می‌توان حضور فیزیکی یک تصویر را از دیده‌شدن آگاهانهٔ آن جدا کرد.
پژوهشگران هنگام اجرای این آزمایش روی ماکاک‌ها، فعالیت تعداد زیادی سلول عصبی را در نواحی پردازش چهره در قشر گیجگاهی تحتانی و قشر پیش‌پیشانی ثبت کردند. آن‌ها پیش‌تر پاسخ سلول‌ها به هر چهره را جداگانه اندازه گرفته بودند تا بتوانند اطلاعات مربوط به دو تصویر را در سیگنال‌های مغز تشخیص دهند.
نتیجه، صرفاً باقی‌ماندن اثری ضعیف از تصویر نادیده نبود. در بازه‌های کوتاهی از زمان، فعالیت سلول‌ها اطلاعات چهره‌ای را در خود داشت که انتظار می‌رفت حیوان ببیند؛ در بازه‌های دیگر، اطلاعات چهرهٔ سرکوب‌شده برجسته می‌شد. این جابه‌جایی حدود ۱۵ بار در ثانیه رخ می‌داد، با اینکه تصاویر مقابل چشم ثابت بودند.
با جداکردن این بازه‌ها، پژوهشگران توانستند هر دو چهره را از روی فعالیت عصبی بازسازی کنند. حتی همان سلول‌ها در زمان‌های متفاوت به ویژگی‌های چهرهٔ دیده‌شده و نادیده پاسخ می‌دادند. البته دو الگو کاملاً یکسان نبودند؛ پاسخ انتخابی به ویژگی‌های چهره در بازه‌های مرتبط با تصویر دیده‌شده تقویت می‌شد.
اهمیت پژوهش در همین مقایسه است. اینکه مغز اطلاعاتی را بدون آگاهی ما پردازش می‌کند، موضوع تازه‌ای نیست. اما اینجا اطلاعاتِ دیده‌شده و نادیده را می‌توان در همان جمعیت سلولی، در زمان‌های متفاوت دنبال کرد. این یافته با توضیح ساده‌ای که نادیده‌ماندن تصویر را فقط به ضعیف‌شدن یا حذف اطلاعاتش نسبت می‌دهد، به‌آسانی سازگار نیست.
در نتیجه، پرسش از «اطلاعات تصویر در کجای مغز است؟» فراتر می‌رود. باید فهمید چه چیزی باعث می‌شود اطلاعات موجود در مغز، در یک زمان به تجربهٔ آگاهانه راه پیدا کند و در زمان دیگر نه. نویسندگان زمان‌بندی فعالیت عصبی را یکی از سرنخ‌های مهم می‌دانند؛ هرچند هنوز سازوکار این دسترسی به آگاهی مشخص نشده است.
خبر زمانی فراگیر شد که تسائو در ۱۷ اکتبر یافته‌ها را در ایکس توضیح داد. به گزارش نیچر، نوشتهٔ او طی ده روز بیش از دو میلیون بازدید گرفت. امکان بازسازی چهره‌ای که ظاهراً دیده نمی‌شود و عدد چشمگیرِ ۱۵ جابه‌جایی در ثانیه، توجه زیادی برانگیخت. اما بعضی برداشت‌ها به این ادعا رسید که آگاهی مانند فیلم، «نرخ فریم» دارد. تسائو در توضیح بعدی صریحاً گفت که پژوهش چنین چیزی را نشان نداده است.
آنچه اندازه‌گیری شده، تغییر الگوهای عصبی در چند ناحیهٔ مغز و در شرایط خاص آزمایش است؛ نه خاموش و روشن شدن آگاهی. ممکن است تجربهٔ دیداری پیوسته باشد، درحالی‌که بازنمایی‌های عصبیِ زیرِ آن تغییر می‌کنند.
دو محدودیت نیز در ارزیابی نتیجه مهم‌اند. میمون‌ها مستقیماً گزارش نمی‌کردند چه می‌بینند و تفسیر تجربهٔ آن‌ها به نتایج آزمایش مشابه در انسان تکیه دارد. همچنین مقاله هنوز پیش‌چاپ است و داوری علمی نشده؛ مطلب نیچر، گزارش خبری دربارهٔ آن است.
این پژوهش هنوز توضیح نمی‌دهد آگاهی چگونه به وجود می‌آید، اما برای بررسی آن امکان مشخصی فراهم می‌کند: اکنون می‌توان دو الگوی غنی از اطلاعات را مقایسه کرد که یکی با دیدن آگاهانه مرتبط است و دیگری، ظاهراً، بیرون از آن باقی می‌ماند.
References:
Hesse, J. K., Lanfranchi, F. F., McGrory, C., Shi, Y., Engel, T. A. & Tsao, D. Y. “Rapid alternation of conscious and suppressed stimulus representations in the primate brain”, bioRxiv, preprint posted 16 October 2026.
https://doi.org/10.64898/2026.10.15.759299
Lenharo, M. “Mysterious flickering brain signals could help to unlock secrets of consciousness”, Nature 659, 20 (2026). Published online 27 October 2026.
https://doi.org/10.1038/d41586-026-03384-6
https://t.me/KnowFrontier
اگر مغز اطلاعات یک تصویر را با جزئیات پردازش کند، آیا حتماً آن را می‌بینیم؟ پژوهشی تازه نشان می‌دهد پاسخ می‌تواند منفی باشد. در آزمایشی روی میمون‌ها، دانشمندان توانسته‌اند از روی فعالیت سلول‌های عصبی، تصویری را بازسازی کنند که بنا بر شرایط آزمایش، از دید آگاهانهٔ حیوان کنار رفته بود.
این کار را یانیس هسه، دوریس تسائو و همکارانشان در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، و مؤسسات همکار انجام داده‌اند. پیش‌چاپ مقاله ۱۶ اکتبر منتشر شد و نیچر در ۲۷ اکتبر گزارشی دربارهٔ یافته‌ها و واکنش پژوهشگران به آن نوشت.
آزمایش از یک ویژگی جالب بینایی استفاده می‌کند. ابتدا تصویر یک چهره را به یک چشم نشان می‌دهند. کمی بعد، چهرهٔ دیگری مقابل چشم دیگر ظاهر می‌شود، درحالی‌که تصویر اول همچنان باقی است. در آزمایش مشابه روی انسان، فرد معمولاً چهرهٔ دوم را می‌بیند و تصویر اول برای مدتی از تجربهٔ دیداری‌اش کنار می‌رود. بنابراین می‌توان حضور فیزیکی یک تصویر را از دیده‌شدن آگاهانهٔ آن جدا کرد.
پژوهشگران هنگام اجرای این آزمایش روی ماکاک‌ها، فعالیت تعداد زیادی سلول عصبی را در نواحی پردازش چهره در قشر گیجگاهی تحتانی و قشر پیش‌پیشانی ثبت کردند. آن‌ها پیش‌تر پاسخ سلول‌ها به هر چهره را جداگانه اندازه گرفته بودند تا بتوانند اطلاعات مربوط به دو تصویر را در سیگنال‌های مغز تشخیص دهند.
نتیجه، صرفاً باقی‌ماندن اثری ضعیف از تصویر نادیده نبود. در بازه‌های کوتاهی از زمان، فعالیت سلول‌ها اطلاعات چهره‌ای را در خود داشت که انتظار می‌رفت حیوان ببیند؛ در بازه‌های دیگر، اطلاعات چهرهٔ سرکوب‌شده برجسته می‌شد. این جابه‌جایی حدود ۱۵ بار در ثانیه رخ می‌داد، با اینکه تصاویر مقابل چشم ثابت بودند.
با جداکردن این بازه‌ها، پژوهشگران توانستند هر دو چهره را از روی فعالیت عصبی بازسازی کنند. حتی همان سلول‌ها در زمان‌های متفاوت به ویژگی‌های چهرهٔ دیده‌شده و نادیده پاسخ می‌دادند. البته دو الگو کاملاً یکسان نبودند؛ پاسخ انتخابی به ویژگی‌های چهره در بازه‌های مرتبط با تصویر دیده‌شده تقویت می‌شد.
اهمیت پژوهش در همین مقایسه است. اینکه مغز اطلاعاتی را بدون آگاهی ما پردازش می‌کند، موضوع تازه‌ای نیست. اما اینجا اطلاعاتِ دیده‌شده و نادیده را می‌توان در همان جمعیت سلولی، در زمان‌های متفاوت دنبال کرد. این یافته با توضیح ساده‌ای که نادیده‌ماندن تصویر را فقط به ضعیف‌شدن یا حذف اطلاعاتش نسبت می‌دهد، به‌آسانی سازگار نیست.
در نتیجه، پرسش از «اطلاعات تصویر در کجای مغز است؟» فراتر می‌رود. باید فهمید چه چیزی باعث می‌شود اطلاعات موجود در مغز، در یک زمان به تجربهٔ آگاهانه راه پیدا کند و در زمان دیگر نه. نویسندگان زمان‌بندی فعالیت عصبی را یکی از سرنخ‌های مهم می‌دانند؛ هرچند هنوز سازوکار این دسترسی به آگاهی مشخص نشده است.
خبر زمانی فراگیر شد که تسائو در ۱۷ اکتبر یافته‌ها را در ایکس توضیح داد. به گزارش نیچر، نوشتهٔ او طی ده روز بیش از دو میلیون بازدید گرفت. امکان بازسازی چهره‌ای که ظاهراً دیده نمی‌شود و عدد چشمگیرِ ۱۵ جابه‌جایی در ثانیه، توجه زیادی برانگیخت. اما بعضی برداشت‌ها به این ادعا رسید که آگاهی مانند فیلم، «نرخ فریم» دارد. تسائو در توضیح بعدی صریحاً گفت که پژوهش چنین چیزی را نشان نداده است.
آنچه اندازه‌گیری شده، تغییر الگوهای عصبی در چند ناحیهٔ مغز و در شرایط خاص آزمایش است؛ نه خاموش و روشن شدن آگاهی. ممکن است تجربهٔ دیداری پیوسته باشد، درحالی‌که بازنمایی‌های عصبیِ زیرِ آن تغییر می‌کنند.
دو محدودیت نیز در ارزیابی نتیجه مهم‌اند. میمون‌ها مستقیماً گزارش نمی‌کردند چه می‌بینند و تفسیر تجربهٔ آن‌ها به نتایج آزمایش مشابه در انسان تکیه دارد. همچنین مقاله هنوز پیش‌چاپ است و داوری علمی نشده؛ مطلب نیچر، گزارش خبری دربارهٔ آن است.
این پژوهش هنوز توضیح نمی‌دهد آگاهی چگونه به وجود می‌آید، اما برای بررسی آن امکان مشخصی فراهم می‌کند: اکنون می‌توان دو الگوی غنی از اطلاعات را مقایسه کرد که یکی با دیدن آگاهانه مرتبط است و دیگری، ظاهراً، بیرون از آن باقی می‌ماند.
References:
Hesse, J. K., Lanfranchi, F. F., McGrory, C., Shi, Y., Engel, T. A. & Tsao, D. Y. “Rapid alternation of conscious and suppressed stimulus representations in the primate brain”, bioRxiv, preprint posted 16 October 2026.
https://doi.org/10.64898/2026.10.15.759299
Lenharo, M. “Mysterious flickering brain signals could help to unlock secrets of consciousness”, Nature 659, 20 (2026). Published online 27 October 2026.
https://doi.org/10.1038/d41586-026-03384-6
https://t.me/KnowFrontier
bioRxiv
Rapid alternation of conscious and suppressed stimulus representations in the primate brain
The neural correlates of consciousness remain elusive[1][1]. Previous studies found that high-level visual cortex is weakly modulated by conscious perception[2][2],[3][3], yet a pure signal of conscious perception has not been found anywhere in the brain.…
❤12👍3🔥2
شکل ۲ مقاله: محدودیت‌های رصدی بر سهم سیاه‌چاله‌های آغازین در مادهٔ تاریک. ناحیهٔ صورتی با برچسب CMB+BAO محدودیت تازهٔ این پژوهش را نشان می‌دهد.
Source: Gerlach et al., Physical Review Letters 137, 181401 (2026), Fig. 2.
https://doi.org/10.1103/qlf9-thf4
Image from arXiv:2508.08238v2, CC BY 4.0. Cropped from the original paper
Source: Gerlach et al., Physical Review Letters 137, 181401 (2026), Fig. 2.
https://doi.org/10.1103/qlf9-thf4
Image from arXiv:2508.08238v2, CC BY 4.0. Cropped from the original paper
❤5