← يُعد المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي (ITER) في فرنسا أحد أكبر وأكثر المشاريع العلمية طموحاً في تاريخ البشرية.

• يهدف المشروع إلى إثبات الجدوى العلمية والتقنية لاندماج الهيدروجين كمصدر هائل، نظيف، وخالٍ تماماً من الكربون لإنتاج الطاقة المستدامة.
كما يعتمد المفاعل على منشأة التوكاماك المعقدة والتي تستخدم حقولاً مغناطيسية قوية للغاية لحصر بلازما حرارية فائقة السخونة.
• كما صمم ITER لتحقيق كسب صافٍ في الطاقة بمقدار (Q = 10) لإنتاج 500 ميغاوات من الطاقة مقابل 50 ميغاوات مستهلكة للتسخين.
• يُمول ويُدار المشروع عبر تحالف دولي يضم: الاتحاد الأوروبي، الصين، الهند، اليابان، كوريا الجنوبية، روسيا، والولايات المتحدة.
بناءً على خطة الأساس المحدثة يُتوقع بدء العمليات البحثية للمفاعل في 2034، والتشغيل الكامل بوقود الاندماج عام 2039.

الرؤية الرباعية للألوان - Tetrachromacy

أحد الميزات النادرة التي قد يمتلكها الإنسان، حيث تتيح لهُ القدرة على تمييز درجات ألوان أضعاف الدرجات التي قد يميزها الإنسان الاعتيادي.

الانسان الطبيعي يمتلك ثلاثة مخاريط(أحمر، اخضر، ازرق)، حيث تقع في الشبكية ولكل مخروط نوع خلايا يميز لون معين، ومن خلال الإشارات العصبية للدماغ نرى الألوان، لكن في حالة Tetrachromacy يرى المصاب ألوان أكثر لا نبصرها نحن، بسبب امتلاكه مخروط رابع ضمن المخاريط الثلاثة، ويقال أنهُ يميز الألوان القريبة للون البُرتقالي.

يَحدث هذا الأمر بسبب طفرة جينية على كروموسوم (x) كونه حامل للجين الذي يرى الألوان، وتكون النساء معرضة لهذه الطفرة الوراثية أكثر من الرجال بسبب أنها تحمل كروموسومين(xx) إذ أن أحد الكروموسوميين يحمل الجين الاخضر والاحمر والآخر تحصل فيه الطفرة الجينية، بينما الرجال كروموسوم واحد(xy) مما يعرضه لعمى الألوان أكثر.

تتعرض الإناث إن كان الأب مصاب بعمى ألوان إلى الإصابة برباعية الألوان، وكلما كان عمى الألوان أقل حدة زاد امتلاك الإناث إلى رباعية الألوان.

شكرًا على القراءة.

الازمات الحديثة للارض (Modern Environmental Crises of the Earth)"
والذي أعدّه قسم البايولوجيا التابع لمركز الأبحاث العلمية.

• جوهر اوس جوهر
• آيات هاشم محمد
• سجى ستار علي
• وبتصميم المبدعة: زهراء محمد خليفة

الخنافس المُضيئة | Fireflies

لابد من وجود مشهد في ذاكرتنا لهذهِ الكائنات وهي تطير في فصل الصيف مع لون اصفر مُخضر، ويصاحب طيرانها شعور بالبهجةِ والمرح.

في الحقيقةِ هي خنافس من فصيلة الخنافس المُضيئة Lampyridae، تنتشر في معظم الأماكن الرطبة والاستوائية، مثل المستنقعات ضفاف الأنهار وغيرها، وأحيانًا قد تمتلك خياشيم فتعيش في المياه، ويوجد منها 2000 نوع، وأحيانًا تتشابه في الشكل لدرجة لا يمكنك التفرقة بينهم.

تقوم هذهِ الخنافس المُضيئة بالتغذي في طور اليرقةِ على الديدان أو القواقع وما هو قريب من الورقة، وبعد انتهاء الطور والنمو الذي يستمر سنة إلى سنتين إذ أنَّ الخنافس المُضيئة تقضي معظم حياتها في طور اليرقة وطور البلوغ يكون من اسبوعين إلى ثلاثة إما تتغذى فيه أو لا تتغذى أبدًا.

إن طريقة توهجها تعود لظاهرة التألؤ الحيوي ولاتمام هذهِ الظاهرة يجب توافر مادة اللوسيفيرن التي ستتفاعل مع الأوكسجين بوجود انزيم اللوسيفيراز وبهذا ينتج الضوء داخل الكائن أو بواسطة قذفه، ويختلف مكان انتاج الضوء من كائن الى اخر ففي الخنافس المُضيئة قد يكون البطن أو قنوات مختصة.

يوجد العديد من الكائنات الحية لاسيما في البحار (أعماقها) تنتج ضوء بشكل أو آخر وتكثر هذه الكائنات في منطقة الشفق (m200-m1000) تنتج ضوء، وحتى توجد سلاحف متوهجة، اسماك، قناديل، حبار، وأيضًا الروبيان.

قد يكون ضوء الخنافس المُضيئة اصفر مُخضر، أو أبيض وفي أحيان نادرة أحمر، تستخدم الضوء هذا من أجل التزاوج حيث تصدر وميض بتردد معين وعندما تصدر الانثى نفس الوميض بنفس التردد هذا يعني أنها جاهزة، ويستخدم من أجل الافتراس أو الدفاع، وجذب الحشرات للتغذية.

الخنافس المُضيئة التي تراها تحلق بين الاعشاب والورود هي في الغالب ذكور لجذب الإناث، والإناث تكون على الأوراق أو في الأرض.

← التناظر يحدد التفاعل وتنقسم التناظرات إلى نوعين:
التناظرات العالمية (𝔾𝕝𝕠𝕓𝕒𝕝 𝕊𝕪𝕞𝕖𝕥𝕣𝕚𝕖𝕤): حيث تطبق التحويلات نفسها عند كل نقطة في الزمكان.
التناظرات المقياسية (𝔾𝕒𝕦𝕘𝕖 𝕊𝕪𝕞𝕖𝕥𝕣𝕚𝕖𝕤): حيث تعتمد التحويلات على إحداثيات الزمكان 𝒙^𝝁.
عند فرض التناظر المحلي على دالة الموجة أو الحقل الفرميوني، تظهر الحاجة الرياضية لإدخال حقول جديدة لتعويض مشتقات التحويل المحلي وهذه الحقول تمثل جسيمات التفاعل كمثيلات الفوتونات والغلوونات.
في الكهروديناميكا الكمية (𝐐𝐄𝐃) يعتمد التناظر على زمرة التبديلية الزمرة الدائرية 𝐔(1). التحويل المحلي لحقل المادة 𝝍(𝒙) يُعطى ب:
𝝍(𝒙) → 𝝍'(𝒙) = 𝒆^[𝒊𝜶(𝒙)] × 𝝍(𝒙)
وللحفاظ على ثباتية معادلة الحركة، نستبدل المشتقة العادية بالمشتقة المصاحبة:
𝑫_𝝁 = 𝝏_𝝁 − 𝒊𝒆𝑨_𝝁(𝒙)
حيث 𝑨_𝝁 هو حقل المقياس الكهرومغناطيسي، والذي يتحول بدوره كالتالي:
𝑨_𝝁(𝒙) → 𝑨'_𝝁(𝒙) = 𝑨_𝝁(𝒙) + 1/𝒆 𝝏_𝝁𝜶(𝒙)

• في عام 1954 قام تشين نينغ يانغ وروبرت ميلز بتعميم هذا المفهوم ليشمل الزمر غير التبديلية (ℕ𝕠𝕟-𝔸𝕓𝕖𝕝𝕚𝕒𝕟 𝔾𝕣𝕠𝕦𝕡𝕤)، وتحديداً زمر لي (𝕃𝕚𝕖 𝔾𝕣𝕠𝕦𝕡𝕤) مثل 𝑺𝑼(𝑵). في هذه الحالة لا تتبدل مؤثرات التحويل مع بعضها البعض أي أن
[𝑻^𝒂, 𝑻^𝒃] = 𝒊𝒇^𝒂𝒃𝒄 𝑻^𝒄
حيث 𝑻^𝒂 هي مولدات الزمرة و 𝒇^𝒂𝒃𝒄 هي ثوابت البنية.
تحويل حقل المادة في نظرية غير تبديلية يصاغ عبر مؤثر مصفوفي:
𝝍(𝒙) → 𝝍'(𝒙) = 𝑼(𝒙)𝝍(𝒙) = 𝒆^𝒊𝒈𝜽^𝒂(𝒙)𝑻^𝒂𝝍(𝒙)
هنا، يصبح حقل المقياس 𝑨_𝝁 عبارة عن مصفوفة تأخذ قيمها في جبر لي (𝕃𝕚𝕖 𝔸𝕝𝕘𝕖𝕓𝕣𝕒-𝕧𝕒𝕝𝕦𝕖𝕕):
𝑨_𝝁(𝒙) = 𝑨_𝝁^𝒂(𝒙) 𝑻^𝒂

أ. المشتقة المصاحبة:
لضمان أن تتحول مشتقة الحقل بنفس طريقة تحويل الحقل نفسه 𝑫_𝝁 𝝍 → 𝑼 𝑫_𝝁 𝝍 تعرف المشتقة المصاحبة في نظرية يانغ-ميلز كالآتي:
𝑫_𝝁 = 𝝏_𝝁 − 𝒊𝒈𝑨_𝝁 = 𝝏_𝝁 − 𝒊𝒈𝑨_𝝁^𝒂 𝑻^𝒂
حيث 𝒈 هو ثابت الاقتران.
قاعدة تحويل حقل المقياس 𝑨_𝝁 تحت التأثير المحلي تصبح أعقد بسبب اللاتبادلية:
𝑨_𝝁 → 𝑨'_𝝁 = 𝑼 𝑨_𝝁 𝑼^† + (𝒊/𝒈)(𝝏_𝝁 𝑼) 𝑼^†

ب. موتر شدة الحقل:
يُعرف موتر شدة الحقل 𝑭_𝝁𝝂 من خلال علاقة التبدد للمشتقات المصاحبة:
[𝑫_𝝁, 𝑫_𝝂] = −𝒊𝒈𝑭_𝝁𝝂
وبفك هذه العلاقة رياضياً نحصل على صيغة يانغ-ميلز لشدة الحقل:
𝑭_𝝁𝝂 = 𝝏_𝝁 𝑨_𝝂 − 𝝏_𝝂 𝑨_𝝁 − 𝒊𝒈[𝑨_𝝁, 𝑨_𝝂]
إذا قمنا بكتابة المكونات بدلالة المولدات (𝑭_𝝁𝝂 = 𝑭_𝝁𝝂^𝒂 𝑻^𝒂) تصبح المعادلة:
𝑭_𝝁𝝂^𝒂 = 𝝏_𝝁 𝑨_𝝂^𝒂 − 𝝏_𝝂 𝑨_𝝁^𝒂 + 𝒈 𝒇^𝒂𝒃𝒄 𝑨_𝝁^𝒃 𝑨_𝝂^𝒄

الحد الأخير 𝒈 𝒇^𝒂𝒃𝒄 𝑨_𝝁^𝒃 𝑨_𝝂^𝒄 ناتج مباشرة عن اللاتبادلية. رياضياً يعني أن حقول المقياس في نظرية 𝕐𝕒𝕟𝕘-𝕄𝕚𝕝𝕤 تتفاعل مع نفسها، على عكس الفوتونات في الكهرومغناطيسية التي لا تحمل شحنة ولا تتفاعل مع بعضها فإن الغلوونات وبوزونات 𝑾^{±}, 𝒁^0 تحمل شحنات مقياسية وتتفاعل تفاعلاً ذاتياً وهو ما يفسر ظاهرة الحصر اللوني.

ج. الكثافة اللاغرانجية:
لكي نحصل على معادلات الحركة للحقل مع الحفاظ على الثبات المقياسي والنسبوي تصاغ الكثافة اللاغرانجية ليانغ-ميلز في غياب المادة كالآتي:
𝓛_(𝒀𝑴)= −(1/2) 𝑻𝒓(𝑭_𝝁𝝂 𝑭^(𝝁𝝂)) = −(1/4) 𝑭_𝝁𝝂^𝒂 𝑭^(𝝁𝝂 𝒂)
وباستخدام حساب التغيرات لتطبيق مبدأ الفعل الأقل نحصل على معادلات الحركة لحقل يانغ-ميلز الحُر:
𝑫_𝝁 𝑭^(𝝁𝝂) = 𝝏_𝝁 𝑭^(𝝁𝝂) − 𝒊𝒈[𝑨_𝝁, 𝑭^(𝝁𝝂)] = 0

تعتبر نظرية يانغ-ميلز البنية التحتية الرياضية التي بني عليها النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات عبر الزمرة القياسية:
𝑮_(𝑺𝑴) = 𝑺𝑼(3)_𝑪 × 𝑺𝑼(2)_𝑳 × 𝑼(1)_𝒀
← القوة النووية القوية (𝑸𝑪𝑫): تعتمد على زمرة التناظر غير التبديلية 𝑺𝑼(3) حيث الشحنة المقياسية هي الألوان [ الأحمر، الأخضر، الأزرق ] وتتمثل حقول المقياس ب8 غلوونات. التفاعل الذاتي هنا يؤدي إلى ظاهرة الحرية التقاربية (𝔸𝕤𝕪𝕞𝕡𝕥𝕠𝕥𝕚𝕔 𝔽𝕣𝕖𝕖𝕕𝕠𝕞) وهي نقصان شدة التفاعل عند الطاقات العالية جداً.

← القوة الضعيفة الموحدة (𝑬𝒍𝒆𝒄𝒕𝒓𝒐𝒘𝒆𝒂𝒌 𝑻𝒉𝒆𝒐𝒓𝒚): تعتمد على الزمرة 𝑺𝑼(2)_𝑳 × 𝑼(1)_𝒀. وبسبب آلية هيغز لكسر التناظر التلقائي تكتسب بوزونات المقياس الضعيفة (𝑾^{±}, 𝒁^0) كتلة، بينما يظل الفوتون بلا كتلة.

على الرغم من النجاح التجريبي الهائل للنظرية إلا أنها تطرح إحدى أعظم المسائل غير المحلولة في الرياضيات والفيزياء النظرية وهي من بين إحدى مسائل الألفية لمعهد كلاي:
إثبات وجود نظرية يانغ-ميلز كمومية صارمة رياضياً على الزمكان رباعي الأبعاد، وإثبات أن أصغر جسيم تنبؤه النظرية يجب أن يمتلك كتلة موجبة تماماً (Δ𝒎 > 0)، هذا يفسر رياضياً لماذا لا نرى قوى ملونة بعيدة المدى في الطبيعة بالرغم من أن الغلوونات كجسيمات أولية ليس لها كتلة سكونية.

تثبت النظرية أن التناظرات الهندسية المجردة لزمر لي ليست مجرد أدوات وصفية بل هي المبدأ الديناميكي الذي ينشأ منه الكون. إن الانتقال من الأنماط التبديلية إلى البنى غير التبديلية فتح الباب لفهم القوى النووية وصياغة النظرية الموحدة للمجالات.

1. Yang, C. N., & Mills, R. L. (1954). Conservation of Isotopic Spin and Isotopic Gauge Invariance. Physical Review, 96(1), 191.
2. Peskin, M. E., & Schroeder, D. V. (1995). An Introduction to Quantum Field Theory. Addison-Wesley.

كَيف تعمل أجهزة السمع الطبية في حالة السمع الضعيف؟

في حالة السمع الضعيف تكون الخلايا الشعرية، وهي خلايا صغيرة في الأذن تالفة (جزء منها) ويسمى "ضعف السمع الحسي العصبي"، هنا سوف يستعمل المصاب أجهزة السمع التي تعمل على توضيح الصوت وتضخيمه، هي تساعد فقط بنسبة معينة وقد تكون غير عاملة لدى بعض المصابين.

سماعات الأذن الطبية والتي تكون بأنواع مختلفة إما تُرتدى خلف الأذن أو داخلها، وتتكون من (مايكروفون،مضخم،سماعة) يعمل المايكروفون على التقاط الصوت من ثم يتحول من موجة إلى إشارة كهربائية، وتضخم الإشارات الكهربائية وترسل للاذن عبر سماعة.

وهنا تقوم الخلايا الشعرية السليمة بتحويل الاهتزاز الصوتي إلى إشارة عصبية من ثم الى العصب السمعي ومن ثم للدماغ.

تتنوع السماعات الطبية لكنها تنحدر من ثلاثة نماذج رئيسة وهي:
1-BTE
وهي سماعات توضع خلف الاذن بشكل صندوق صغير بلاستيكي صلب، ومتصلة بقالب بلاستيك يوضع داخل الاذن، تعالج ضعف السمع شديد - ضعيف.
2-ITE
وهي سماعات إذن داخلية، تكون داخل الأذن الخارجية وايضًا من صندوق صغير بلاستيكي صلب، ولا ينصح باستخدامها للاطفال لأنها تحتاج تغيير دوري مع نمو الاذن، تعالج ضعف السمع شديد - ضعيف.
3-ITC AND CIC
سماعة الأذن من نوع ITC توضع في قناة الأذن وتُصمم لتناسب حجمها وشكلها.
سماعة الأذن من نوع CIC توضع داخل قناة الأذن بالكامل وشبه تُخفى، كلاهما يعالجان ضعف سمع خفيف الى متوسط.

تختلف طريقة أجهزة السمع بالعمل من خلال نوعين للتقنيات:

أجهزة سمع تناظرية تعمل على تحويل الموجات الصوتية إلى إشارة كهربائية.
-
أجهزة سمع رقمية تعمل على تحويل الموجات الصوتية إلى رموز رقمية كما في رموز الحاسوب

وتوجد أيضًا تقنيات جديدة لأجهزة السمع كما في جهاز السمع (MEI) الذي يثبت على عظمة الاذن الوسطى ليعمل على اهتزاز العظام وتحريك الموجات، دون الحاجة إلى تضخيم الموجة.
-
وأيضًا (BAHA) وهو جهاز سمع يوضع على عظمة خلف الأذن وترسل موجات الصوت الى الجمجمة مباشرة بدلاً من الاذن الوسطى.

شكرًا على القراءة.

الدكتورة رجاء الشرقاوي المرسلي

تعتبر الدكتورة مرسلي من أشهر علماء الفيزياء الذين قادوا تجربة ATLAS التي وقعت في المنظمة CERN(المنظمة الأوروبية للفيزياء النووية) قادت فريق المغرب المشارك في هذه التجربة، واسهمت في تكوين وتصميم اجزاء من الكالوريميتر الكهرومغناطيسي وقادت فريق من الباحثين لتحليل بيانات ودراسة فيزياء الكوراك العلوي وبوزون هيغز.

وهذه التجربة التي قامت علم ٢٠١٢ أدت إلى اكتشاف بوزون هيغز وحصول العالم بيتر هيغز وفرانسوا انغلرت على جائزة نوبل عام ٢٠١٣، وكذلك ساهمت في حصول الدكتورة مرسلي على جائزة لوريال-يونيسكو.

الدكتورة رجاء الشرقاوي تُعد من أعلام النساء في مجال الفيزياء وهي تشغل منصب كاستاذة في جامعة محمد الخامس في الرباط تحديدًا قسم المختبر العلمي للفيزياء النووية، ومنصب نائبة رئيس جامعة محمد الخامس، وأيضًا أسهمت تطوير درجة الماجستير في الفيزياء الطبية في المغرب.

لماذا الفيزياء؟
أجابت الدكتورة رجاء على هذا السؤال في أحد مُقابلاتها، إذ أوضحت بأن أباها هو من اكتشف مستواها العالي في الرياضيات مما أدى إلى فتح طريق الفيزياء لها، أوضحت أيضًا صعوبة الفيزياء كونها إمرأة ورغم ذلك لاقت الدعم الكامل من أباها حتى أنهُ سافر معها عندما ذهبت للدراسة في فرنسا، جامعة جوزيف فورييه من أجل الاطمئنان عليها، وفور حصولها على الدكتوراة في الفيزياء النووية عادت إلى المغرب من أجل أن تفيد بلدها بعلمها وتفيد العالم العربي.

شكرًا على القراءة.