💢The almighty Higgs boson imbues many of nature’s fundamental particles with mass. Explore how these fundamental particle interactions work in our interactive visualization of the Standard Model of physics:

✓ بوزون قدرتمند هیگز تعیین کننده جرم بسیاری از ذرات بنیادی طبیعت است. نحوه عملکرد این فعل و انفعالات ذرات بنیادی را در نمودار برهمکنشی ما از مدل استاندارد فیزیک کاوش کنید:

https://www.quantamagazine.org/a-new-map-of-the-standard-model-of-particle-physics-20201022/

🔺 این مقاله کوتاه در حال ترجمه است ، بنا بر درخواست دوستان ترجمه از مفاهیم بنیادین و با زبان ساده و قابل فهم خواهد بود . مطالعه فیزیک غوطه خوردن در شکوه گیتی و سهیدن (حس کردن) ژرفنای هستی ست. از همین رو دانش فیزیک مخصوص خواص نیست هر انسان کنجکاوی که بدنبال پاسخ به دو پرسش « ✓ کیستم ؟ و ✓ کجاستم ؟ » است ، باید به مطالعه فیزیک بپردازد و به همین دلیل از هموندان گرامی مجموعه تقاضا می کنم این محتوا و دیگر محتواهای جذاب کانال را با نزدیکان خود اشتراک بگذارید .

← ترجمه ی مقاله - https://t.me/higgs_field/5658



💢@higgs_field

‍ 💢 expansion of the universe


تئوری نسبیت اینشتین بیان می کند هیچ آبجکت مادی نمیتواند محدودیت یونیورسال سرعت نور c را نقض کند . یا دست کم برای رسیدن به این سرعت انرژی بسیار بسیار زیادی نیاز دارد .
اما در دوره تورمی inflation پس از مهبانگ ، انبساط کیهانی با سرعت هایی بیش از سرعت نور ، رخ داد .

همچنین اکنون که نرخ انبساط 71 کیلومتر بر ثانیه بر مگا پارسِک است ، اگر دو آبجکت مثلا کهکشان را بقدر کافی از هم دور فرض کنیم با سرعت هایی بیش از سرعت نور از یکدیگر دور می شوند .

افق کیهانشناسی ، دایره ای به شعاع 45 میلیارد سال نوری است ، بعلت انبساط یا پندام کیهانی ، هیچ نوری خارج از این افق به چشم ما نخواهد رسید ‌.

پس انبساط کیهانی همین حالا منجر به سرعت هایی بیش از سرعت نور می شود و آیا این ناقض نسبیت خاص نیست؟

هیچ جابجایی رخ نداده است . انبساط در بافت فضازمان است . یونیورس ما در تکینگی در ابعاد کوچک قرار داشته و اکنون چنان گسترده است که یونیورس مشاهده پذیر بنا بر حدس تنها 2 درصد آنرا تشکیل داده است ‌. خارج از مشاهده پذیر ، برای ما تاریک است و درک این مفهوم با اثر انتقال به سرخ Red Shift ممکن است . انتقال به سرخی چنان بزرگ که کل انرژی فوتون را صفر می کند . و این ویژگی در کمتر از ۳ تریلیون سال ، بیشینه کهکشان ها را از دید ما خارج خواهد کرد . ما در این بخش کیهان هر روز تنها تر و جهان مان (مشاهده پذیر) کوچکتر می شود .

طبق دانش ما از نسبیت ، خوشه های کیهانی با تولید چنان گرانش سهمگینی باید در خود فرورُمبیده collapse شوند. اما همه چیز خلاف تصور ما در حال انبساط است . بخشی از این اثر - انبساط کیهانی ، میتواند از نیروی رانش ناشناخته ای بنام انرژی تاریک نشات گرفته باشد .

انبساط کیهانی درونی است و میتوان چنین تصور کرد که فاصله متریک کهکشان ها یا آبجکت های درون جهان ما در حال افزایش است اما در واقع چنین نیست و این صرفا یک توصیف برای شبیه سازی اثرات انبساط کیهانی است . انبساط کیهانی خود آبجکت ها و هم فاصله متریک بین آنها را درگیر می سازد.

بر بنیاد شواهد ، هندسه فضایی یونیورس ما تخت است و با فرض یک جهان تخت و با استفاده از دمای پس زمینه کیهانی فعلی و چگالی جرمی بحرانی گیتی ، زمانی که پندام کیهانی پیش بینی می کنیم که 13.77×10⁹ سال عمر گیتی و نرخ انبساطی برابر 71 km/s/Mpc (کیلومتر بر ثانیه بر مگا پارسِک) است .
Scale of universe

💢@higgs_field

‍ 💢Scale of the Universe


🔺این تصور که از دیدگاه زمانی ، عالم ازلی و ابدی ست در نگرش علمی اشتباه است ، همچون دیدگاه مقیاسی این تصور که عالم متشکل از منفی بی نهایت تا مثبت بی نهایت است نیز اشتباه است .
بعد زمان اندکی پس از مِهبانگ یعنی 13.8 میلیارد سال پیش در عالم پدیدار شده است و همچنین در مقیاس برای ما کمتر از طول پلانک :

 ✔️ 1.62 ×10-³⁵ meter

تعریف نشده است . برای تجسم ظرافت طول پلانک تصور کنید یک اتم هیدروژن متشکل از یک پروتون و الکترون شعاع تقریبی* برابر با :
✔️0.078 × 10-¹² meter

دارد . پروتون ها و نوترون ها و الکترون ها در کنار هم یک اتم و اتم ها در کنار هم مولکول ها و مولکول ها ساختار DNA و به همین ترتیب تا عالم ماکرو پیش می روند .

اگر تلسکوپ ایده آلی داشته باشید هنگامی که به دور ترین نقطه ی عالم نگاهی بیاندازید فوتونی را می توانید ببینید که 13.8 سال است که در مسافرت فضایی بوده (اندازه طول عمر یونیورس) تا به چشم ما برسد و با محاسبه نرخ انبساط شتابدار کهکشانی که اکنون نور حاصله از آن با تلسکوپ مذکور را مشاهده می کنیم در فاصله 46 میلیارد سال نوری از ما قرار دارد این عدد برابر با شعاع عالم قابل مشاهده است .


• با شکوه نیست ؟


💢 @HIGGS_FIELD

‍ 💢 Scientific method

علم یک رویکرد سیستماتیک و منطقی برای کشف نحوه کار اشیا در جهان است. همچنین اندوخته ای از دانش است که از طریق اکتشافات در مورد همه چیزهای جهان انباشته شده است.

بر اساس دیکشنری مریام وبستر ، واژه "science" از واژه لاتین "scientia" گرفته شده است، که به معنای دانش مبتنی بر داده های قابل اثبات و تکرارپذیر است.

مطابق با این تعریف، علم به دنبال نتایج قابل اندازه گیری از طریق آزمایش و آنالیز است- فرآیندی که به عنوان روش علمی شناخته می شود. علم بر فکت استوار است، نه نظر یا ترجیحات .

برای نظرات خود هیچ کس را سرکوب نکنید زیرا واقعیت در بیرون مستقل از نظرات یا ترجیحات شماست . راه گفتمان را همیشه باز بگذارید و هیچ گفتگویی را با پیش فرض دانایی خویش و نادانی دیگران آغاز نکنید . و اساسا توهم دانایی یا خود دانا انگاری ، سوگیری شناختی طبقه بندی می شود . گفتگوی علمی - رقابتی برای تعیین برنده نیست ، پیروزی در گفتگو به مهارت شما در بکارگیری واژگان ، کاریزماتیک بودن شما و قدرت و جایگاه شما و .‌.. ، بستگی دارد .
گفتگوی علمی ، هم اندیشی دوستانه و آرام برای استفاده از اندوخته ی علمی یکدیگر است و مطابق با این روایت ، آنکس که در گفتگوی علمی شرکت می کند قائل به جهل خویش است و اقدام به تبادل آرا و نظرات کرده است . جدال بر سر "فهم" عمق حمق در گفتگوهاست.

فرآیند علم برای به چالش کشیدن ایده ها از طریق تحقیق طراحی شده است. طبق گفته دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، یکی از جنبه‌های مهم فرآیند علمی این است که تنها بر جهان طبیعی تمرکز دارد. هر چیزی که فراطبیعی یا فراتر از واقعیت فیزیکی تلقی شود، در تعریف علم نمی گنجد.‌‌ با این توصیف هر رویکردی که خارج از علم قرار میگیرد در گفتگوی علمی جایگاهی نخواهد داشت ، اما در وادی علم و با اهالی علم ، یک گفتگوی علمی دوستانه و در آرامش میتواند بهترین گفتگو باشد .


💢@higgs_field

💢 Radiation & mass dominated universe

🔺تابش و ماده در کیهان اولیه

در مراحل اولیه مهبانگ، بیشتر انرژی به شکل تابش Radiation بود و این تابش تأثیر غالب بر انبساط کیهان بود. بعدها، با سرد شدن ناشی از انبساط، نقش جرم و تشعشعات تغییر کرد و کیهان وارد دوران تحت سلطه جرم mass-dominated شد .

نتایج اخیر نشان می‌دهد که ما از مدت ها پیش وارد عصری شده‌ایم که تحت سلطه «انرژی تاریک» است، اما بررسی نقش جرم و تشعشعات برای درک جهان اولیه بسیار مهم است. برخی از بینش در مورد انبساط را می توان از یک مدل انبساط نیوتنی به دست آورد که به نسخه ساده شده معادله فریدمن منجر می شود.
با استفاده از فاکتور مقیاس بدون بُعد R برای مشخص کردن انبساط جهان، چگالی موثر انرژی تابش و مقیاس جرمی متفاوت است.

این منجر به سلطه تشعشعات در کیهان بسیار اولیه می‌شود، اما انتقال به جهان تحت سلطه ماده در زمان های بعدی را نیز شامل می شود . طرح لگاریتمی چگالی در مقابل پارامتر انبساط z در سمت چپ بالا، انتقال را نشان می‌دهد.


💢@higgs_field

💢 امی نوتر، ریاضیدان برجسته قرن بیستم، در دهه 1920 و اوایل دهه 1930 توسط همکاران مردش در دانشگاه گوتینگن با جنسیت زدگی و با سوء رفتار جنسیتی ، با وی بد رفتاری شد:

https://scholarship.tricolib.brynmawr.edu/handle/10066/24438

💢@higgs_field

💢تلسکوپ فضایی جیمز وب ممکن است قدیمی ترین کهکشان دیده شده را پیدا کرده باشد

دانشمندی که این داده ها را آنالیز کرد، روز چهارشنبه بیان داشت : که تلسکوپ فضایی جیمز وب تنها یک هفته پس از نمایش اولین تصاویرش از یونیورس ، احتمالا کهکشانی را پیدا کرده است که 13.5 میلیارد سال پیش وجود داشته است.
روهان نایدو از مرکز اخترفیزیک هاروارد به خبرگزاری فرانسه گفت که این کهکشان که با نام GLASS-z13 شناخته می شود، به 300 میلیون سال پس از مهبانگ باز می گردد، یعنی حدود 100 میلیون سال زودتر از هر چیزی که قبلاً شناسایی شده است .

https://www.sciencealert.com/one-week-in-webb-telescope-delivers-another-galactic-surprise

💢@higgs_field

💢 کلیپ تغییر واکنش گویچه های استایروفوم به بسامد های مختلف صدا را نشان می دهد .


💢@higgs_field

‍ 💢مدل استاندارد: چرا جرم های نوترینو بسیار کوچک هستند؟
قسمت دوم


‍ در گام بعدی ، در استاندارد مدل پارتیکل های بنیادین ، می توان این پارتیکل ها را به دو دسته تقسیم کرد:

1- "فرمیون" fermions
2-"بوزون" bosons

همچنین، اگرچه برخی از این پارتیکل ها دارای آنتی پارتیکل های (پاد ذرات) جداگانه هستند، ما آنها را نشان ندادیم. چیزی به مدل افزوده نمی کند، زیرا پاد ذره از هر نوع ذره ای دقیقاً جرم مشابهی را دارد .

همانطور که می بینید، نوترینوها در پایین ترین نقطه قرار دارند و از بقیه فاصله دارند؟ چه خبر است؟ پاسخ معلوم نیست؛ بخشی از تحقیقات در حال انجام برای یافتن پاسخ به این پرسش است.

زمانی تصور می شد که مدل استاندارد این معما را حل کرده است. و امروز ما دو راه حل ساده برای آن می دانیم، اما نمی دانیم کدام یک درست است.

هر یک از این راه حل ها نیاز به یک سری اصلاح جزئی در مدل استاندارد دارد: در یک مورد نوع جدیدی از ذره، در موردی دیگر یک پدیده جدید ، به مدل استاندارد بصورت فرضی افزوده می شود.

📌چگونه اکثر ذرات مدل استاندارد جرم می گیرند؟

داستان با استیون واینبرگ در سال 1967 و عبدالسلام در سال 1968 آغاز می‌شود، که برای اولین بار مفهوم اساسی چگونگی به دست آوردن جرم‌های «فرمیون‌های» مدل استاندارد (که معمولاً به‌عنوان «ذرات ماده» نامیده می‌شوند) را معرفی کردند. که در شکل 2 نشان داده شده است.

این یک ایده عجیب و ناخوشایند است، مطمئناً در نگاه اول، به طوری که اگر آزمایش آن را تأیید نمی کرد، باورش دشوار می شد. ایده از این قرار است که ذراتی مانند الکترون واقعاً از دو ذره کنار هم قرار می گیرند نه از یک ذره. هرچند این نیمه الکترون ها half-electron نیم ذره half-particle نیستند.

آنها ذراتی مطابق با ویژگی های خود هستند ، به جز این که ذراتی مانند این (که «ویل weyl فرمیون» نامیده می شود) باید جرم صفر داشته باشد.‌‌

🔺شکل 2: الکترون یک فرمیون دیراک است که از پیوند دو فرمیون ویل تشکیل شده است که توسط میدان هیگز ممکن شده است. دو بخش الکترون فقط در برهمکنششان با نیروی هسته ای ضعیف، به ویژه با وجود میدان W و بوزون آن، تفاوت دارند. بدون پیوند تنظیم شده توسط میدان هیگز، هیچ یک از "نیم half " الکترون ها نمی تواند جرمی داشته باشد.


💢@higgs_field

💢انرژی نقطه صفر Zero-point energy
قسمت نخست

انرژی نقطه صفر (ZPE) کمترین انرژی ممکنی است که یک سیستم مکانیک کوانتومی ممکن است داشته باشد. برخلاف مکانیک کلاسیک، سیستم‌های کوانتومی دائماً در پایین‌ترین حالت انرژی خود در نوسان هستند که توسط اصل عدم قطعیت هایزنبرگ توصیف شده است. بنابراین، حتی در دمای صفر مطلق، اتم‌ها و مولکول‌ها مقداری حرکت ارتعاشی را حفظ می‌کنند. به غیر از اتم‌ها و مولکول‌ها، فضای خالی خلاء نیز این ویژگی‌ها را دارد. بر اساس نظریه میدان کوانتومی، جهان را می‌توان نه به عنوان ذرات ایزوله شده، بلکه میدان‌های در نوسان پیوسته در نظر گرفت:

• میدان‌های ماده matter fields، که کوانتوم‌های آن فرمیون‌ها هستند (یعنی لپتون‌ها و کوارک‌ها)

• میدان‌های نیرو force fields ، که کوانتوم‌های آن بوزون‌ها هستند (مثلاً، فوتون‌ها ). همه این میدان ها دارای انرژی نقطه صفر هستند.

این میدان های نوسان کننده در نقطه صفر منجر به نوعی بازتعریف از یک اثیر aether در فیزیک می شود ، زیرا برخی از سیستم ها می توانند وجود این انرژی را تشخیص دهند. با این حال، این اثیر اگر تحت تبدیلات لورنتز تغییر ناپذیر باشد ، را نمی‌توان به عنوان یک رسانه فیزیکی در نظر گرفت، بگونه ای که با نظریه نسبیت خاص اینشتین هیچ تناقضی وجود نداشته باشد.

مفهوم انرژی نقطه صفر نیز برای کیهان‌شناسی مهم است و فیزیک در حال حاضر فاقد یک مدل نظری کامل برای درک انرژی نقطه صفر در این زمینه است. به طور خاص، اختلاف بین انرژی خلاء تئوریکال و مشاهده‌شده در جهان دارای اختلاف عمده است. فیزیکدانان ریچارد فاینمن و جان ویلر تابش نقطه صفر خلاء را با مرتبه‌ای بزرگ‌تر از انرژی هسته‌ای nuclear محاسبه کردند، مانند یک لامپ که دارای انرژی کافی برای جوشاندن تمام اقیانوس‌های جهان است.

با این حال، طبق نظریه نسبیت عام انیشتین، چنین انرژی با اثرات گرانشی ، و شواهد تجربی از انبساط کیهان، انرژی تاریک و اثر کازمیر نشان می‌دهد که چنین انرژی بسیار ضعیفی است. پیشنهاد رایج که سعی در پرداختن به این موضوع دارد این است که بگوییم میدان فرمیون دارای انرژی نقطه صفر منفی است، در حالی که میدان بوزون دارای انرژی نقطه صفر مثبت است و بنابراین این انرژی‌ها به نوعی یکدیگر را خنثی می‌کنند. اگر ابرتقارن supersymmetry ، بیانگر تقارنی دقیق در طبیعت باشد، این ایده درست خواهد بود. با این حال، LHC در سرن تا کنون هیچ مدرکی برای تأیید آن پیدا نکرده است.

اما اگر ابرتقارن معتبر باشد، در بیشتر موارد این تقارن شکسته شده است، این تقارن ها در انرژی های بسیار بالا صادق هستند ، و هیچ کس نتوانسته که با یک تئوری نشان دهد که در آن لغو cancelation نقطه صفر در جهان کم انرژی که ما امروز مشاهده می کنیم ، رخ می دهد . این اختلاف به عنوان مشکل ثابت کیهانی شناخته می‌شود و یکی از بزرگترین رازهای حل نشده در فیزیک است. بسیاری از فیزیکدانان بر این باورند که "خلأ کلید درک کامل طبیعت را در اختیار دارد".

💢@higgs_field

.


💢 خطای ادراکی


🔺 ادراک انسان خطا پذیر است و متد علمی با دانستن این مهم کلیتی را توصیف می کند که در آن خطا در کمترین میزان ممکن است .

✔️کارل سیگن خیلی جالب به اندازه یک زندگی در یک دقیقه به انسان درس میدهد ؟

🔻علم (science) بیشتر از پیکره‌ی دانش (knowledge) است.
یک روش تفکر (thinking) است .روشی برای بازجویی جهان به شکلی شک گرایانه ، همراه با درک دقیق از خطا پذیر بودن انسان است. اگر ما نتونیم برای بازجویی کردن از کسانی که بما میگویند فلان چیز درست است سوالی شک گرایانه بپرسیم .. اگر نتوانیم نسبت به کسانی که در راس قدرت اند به شکل شک گرایانه نگاه کنیم ، درین حالت پشت مان را برای سواری دادن به شارلاتان های بعدی آماده می کنیم !



💢 @HIGGS_FIELD

💢مدل استاندارد: چرا جرم های نوترینو بسیار کوچک هستند؟
قسمت سوم


‍ بدون میدان هیگز، مانعی بنیادین برای جرم داشتنِ الکترون وجود دارد. اگرچه هر دو نیمه الکترون دارای «بار الکتریکی» هستند (به این معنی که تحت تأثیر نیروهای الکتریکی و مغناطیسی قرار می‌گیرند)، تنها یک نیم-الکترون با ذره‌ای به نام بوزون W که مولفه الزامی نیروی هسته‌ای ضعیف است، برهم‌کنش می‌کند.

شما نمی توانید دو نیم-ذره half particles را با یکدیگر «پیوند marry » دهید، اگر در رویکرد های بنیادین متفاوت رفتار کنند. آنها باید متناسب با کل نیروهای بنیادین طبیعت ، رفتار مشابهی داشته باشند . بنابراین در ظاهر، این دو نیم-الکترون باید برای همیشه بدون پیوند و با جرم صفر باقی بمانند.

اما وقتی میدان هیگز روشن می شود، قوانین را تغییر می دهد و به بوزون W جرم می دهد. در طول مسیر، همانطور که واینبرگ و عبدالسلام اشاره کردند، این امکان را فراهم می کند که این دو نیم الکترون با یکدیگر در یک پیوند درآیند. الکترون حاصل یک «فرمیون دیراک» با جرم است.
اگر برهمکنش میدان هیگز با نیمه‌های الکترون بسیار قوی بود، آنگاه این یک پیوند قوی خواهد بود و الکترون تازه تشکیل‌شده دارای جرم بسیار بزرگی مانند کوارک سر top خواهد بود. اما در عوض این برهمکنش بسیار ضعیف ، و پیوند سُست است، که منجر به الکترونی می شود که جرم آن بسیار کوچکتر از کوارک سر top است.
همین منطق برای پسرعموهای سنگین‌تر الکترون (میون و تاو)، و همچنین برای شش نوع کوارک صدق می‌کند. هر کدام از آنها واقعاً از دو نیم ذره - دو فرمیون ویل - ساخته شده اند که تنها یک نیم از آنها با بوزون های W برهم کنش دارد. اگر این پیوند توسط میدان هیگز مهندسی نمی شد هر دو باهم دارای جرم صفر می شدند.

📌نوترینوهای بدون جرم؟ مدل استاندارد 1.0

اما منطق نوترینوها پیچ و تاب دارد. تا آنجایی که آزمایش توانست بگوید، برای چندین دهه پس از کشف اولین نوترینو در سال 1956، هر یک از سه نوترینو نوعی نیم-نوترینو half-neutrino هستند… یک فرمیون ویل Weyl fermion که با بوزون W برهمکنش می‌کند و بنابراین نیروی هسته ای ضعیف weak nuclear را تجربه می‌کند. (اما تحت تأثیر نیروهای هسته ای قوی strong nuclear و الکترومغناطیسی EM قرار نمی گیرد.)

با منطقی که گفتیم، این فرمیون ویل فقط می تواند جرم صفر داشته باشد و چیزی برای پیوند نداشته باشد.
برای چندین دهه منطق بالا به نظر می رسید. هیچ نشانه تجربی دال بر اینکه نوترینوها جرم دارند وجود نداشت. به نظر می‌رسید که مدل استاندارد توضیح ساده‌ای در مورد اینکه چرا نوترینوها (ظاهراً) بدون جرم هستند ارائه می‌دهد: آنها به تنهایی در میان فرمیون‌های مدل استاندارد (نسخه 1.0) نیمه دیگر خود را که برای یک پیوند جرم-مند مورد نیاز است، ندارند.‌‌

🔺شکل 3: در نسخه قبلی مدل استاندارد، یک تصور موجود بود که نوترینوها دارای جرم صفر هستند زیرا نیمه دیگری برای پیوند با آنها نداشتند.‌‌


💢@higgs_field

💢انرژی نقطه صفر Zero-point energy
قسمت دوم


واژه انرژی نقطه صفر (ZPE) ترجمه‌ای از Nullpunktsenergie آلمانی است. گاهی اوقات اصطلاح های تابش نقطه صفر Zero-point Radiation و انرژی حالت پایه ground state energy به جای آن استفاده می شود. اصطلاح میدان نقطه صفر (ZPF) را می‌توان زمانی که به یک میدان خلاء خاص اشاره می‌کند، به عنوان مثال خلاء QED  که به طور خاص با الکترودینامیک کوانتومی  (به عنوان مثال، برهمکنش‌های الکترومغناطیسی بین فوتون‌ها، الکترون‌ها و خلاء) یا خلاء کوانتوم کرومو داینامیک QCD که به آن مربوط می‌شود، استفاده می‌شود. با کرومودینامیک کوانتومی (به عنوان مثال، برهمکنش‌های بار رنگی بین کوارک‌ها، گلوئون‌ها و خلاء) ، خلاء را می توان نه به عنوان فضای خالی بلکه به عنوان ترکیبی از تمام میدانهای نقطه صفر مشاهده کرد. در تئوری میدان کوانتومی، این ترکیب میدان‌ها حالت خلاء vacuum state نامیده می‌شود، انرژی نقطه صفر مرتبط با آن انرژی خلاء و مقدار متوسط ​​انرژی، مقدار چشم-داشتی خلاء (VEV) نامیده می‌شود که چگالیده condensate آن نیز نامیده می‌شود.‌‌

مکانیک کلاسیک می‌توان همه ذرات را دارای مقداری انرژی دانست که از انرژی پتانسیل و انرژی جنبشی آنها تشکیل شده است. برای مثال، دما از شدت حرکت تصادفی ذرات ناشی از انرژی جنبشی (که به حرکت براونی معروف است) ناشی می‌شود. با کاهش دما به صفر مطلق، ممکن است تصور شود که تمام حرکات متوقف می‌شود و ذرات کاملاً ساکن می گردند. با این حال، در واقع انرژی جنبشی ذرات حتی در پایین ترین دمای ممکن وجود دارد. حرکت تصادفی مربوط به این انرژی نقطه صفر ، هرگز ناپدید نمی شود. این نتیجه اصل عدم قطعیت مکانیک کوانتومی است.‌‌

تابش نقطه صفر به طور مداوم تکانه های تصادفی را به یک الکترون می دهد، به طوری که هرگز به طور کامل متوقف نمی شود. تابش نقطه صفر به نوسانگر oscillator انرژی متوسطی معادل با فرکانس نوسان ضرب در نصف ثابت پلانک h می دهد.‌‌

اصل عدم قطعیت uncertainty principle بیان می کند که هیچ آبجکت کوانتومی نمی تواند مقادیر دقیق مکان و تکانه (انرژی و زمان) را به طور همزمان داشته باشد. انرژی کل یک آبجکت مکانیک کوانتومی (پتانسیل و جنبشی) با همیلتونین آن توصیف می‌شود که همچنین سیستم را به عنوان یک نوسانگر هارمونیک یا تابع موجی توصیف می‌کند که بین حالت‌های انرژی مختلف در نوسان است . همه سیستم‌های مکانیک کوانتومی حتی در حالت پایه خود دارای نوسان اند، که نتیجه آن ماهیت موج-سان wave-like است. اصل عدم قطعیت بدین معنی است که هر سیستم مکانیک کوانتومی در نقطه صفر دارای نوسانی از جنس انرژی اند که بیشتر از مینیموم چاه پتانسیل کلاسیک آن است. این منجر به حرکت motion حتی در صفر مطلق می‌شود. به عنوان مثال، هلیوم مایع به دلیل انرژی نقطه صفرش، بدون توجه به دما، تحت فشار اتمسفریک یخ نمی‌زند.‌‌


💢@higgs_field

💢انرژی نقطه صفر Zero-point energy


قسمت نخست
https://t.me/phys_q/6953

قسمت دوم
https://t.me/phys_q/6956

قسمت سوم
https://t.me/phys_q/6963

قسمت چهارم
https://t.me/phys_q/6966

قسمت پنجم
https://t.me/phys_q/6974

قسمت ششم
https://t.me/phys_q/6987

قسمت هفتم
https://t.me/phys_q/6998

قسمت هشتم
https://t.me/higgs_group/44320

قسمت نهم
https://t.me/phys_q/7009

قسمت دهم
https://t.me/phys_q/7010

💢مدل استاندارد: چرا جرم های نوترینو بسیار کوچک هستند؟-مت استراسلر

قسمت نخست
https://t.me/phys_q/6939

قسمت دوم
https://t.me/phys_q/6952

قسمت سوم
https://t.me/phys_q/6955

قسمت چهارم
https://t.me/phys_q/6961

قسمت پنجم
https://t.me/phys_q/6965

قسمت ششم
https://t.me/phys_q/6973

قسمت هفتم
https://t.me/phys_q/6985

قسمت هشتم
https://t.me/phys_q/6991

قسمت نهم
https://t.me/phys_q/6992

Reference:
https://profmattstrassler.com/2022/07/18/celebrating-the-standard-model-why-are-neutrino-masses-so-small/

💢Albert Einstein at the age of 19, during his university years at the ETH (Swiss Federal Institute of Technology) in Zürich, Switzerland.‌‌


• آلبرت انیشتین در 19 سالگی، در دوران تحصیل در دانشگاه ETH (موسسه فناوری فدرال سوئیس) در زوریخ سوئیس.‌‌

💢@higgs_field

🟣 The whole universe is very strange, but you see when you look at the details that the rules of the game are very simple – the mechanical rules by which you can figure out exactly what is going to happen when the situation is simple. It is like a chess game.'

سراسر یونیورس بسیار شگفت است، اما وقتی به جزئیات نگاه می‌کنید، می‌بینید که قواعد بازی بسیار ساده هستند – قوانین مکانیکی که با آن می‌توانید بفهمید که در وضعیتی ساده چه اتفاقی می‌افتد. دقیقا مانند بازی شطرنج .

-Richard Feynman

🆔@Phys_Q

💢مدل استاندارد: چرا جرم های نوترینو بسیار کوچک هستند؟
قسمت چهارم

‍ 📌نوترینوهای بدون جرم؟ مدل استاندارد 1.0

اما منطق نوترینوها پیچ و تاب دارد. تا آنجایی که آزمایش توانست بگوید، برای چندین دهه پس از کشف اولین نوترینو در سال 1956، هر یک از سه نوترینو نوعی نیم-نوترینو half-neutrino هستند… یک فرمیون ویل Weyl fermion که با بوزون W برهمکنش می‌کند و بنابراین نیروی هسته ای ضعیف weak nuclear را تجربه می‌کند. (اما تحت تأثیر نیروهای هسته ای قوی strong nuclear و الکترومغناطیسی EM قرار نمی گیرد.)

با منطقی که گفتیم، این فرمیون ویل فقط می تواند جرم صفر داشته باشد و چیزی برای پیوند نداشته باشد.
برای چندین دهه منطق بالا به نظر می رسید. هیچ نشانه تجربی دال بر اینکه نوترینوها جرم دارند وجود نداشت. به نظر می‌رسید که مدل استاندارد توضیح ساده‌ای در مورد اینکه چرا نوترینوها (ظاهراً) بدون جرم هستند ارائه می‌دهد: آنها به تنهایی در میان فرمیون‌های مدل استاندارد (نسخه 1.0) نیمه دیگر خود را که برای یک پیوند جرم-مند مورد نیاز است، ندارند.‌‌


اما به تدریج، شواهدی گرد آوری شد که نوترینوها می توانند نوع خود را در حین پرواز تغییر دهند. همانطور که از نام « نوترینو میکس‌ینگ »، بر می آید، داستانی طولانی دارد ( این مقاله در مورد همین مطلب است)، و امروز یک حوزه اصلی تحقیقات فیزیک ذرات است. اختلاط mixing ، دست کم با دو تایپ از سه تایپ نوترینو دارای جرم ، به آسانی توضیح داده می شود.
اگر هر کدام از آنها چنین رفتار کنند، نتیجتا منطقی است که جرم صفر پیش بینی شده همه نوترینوها ، باید اشتباه باشد. و اگر دو تایپ از آنها میکسینگ انجام دهند، احتمالا این عمل شامل هر سه تایپ باشد.

در همین حال، از آنجایی که نوترینوها در دوران اولیه کیهان به راحتی ساخته می شوند، حتی امروزه نیز در جهان به وفور یافت می شوند. اگر جرم آنها بزرگ بود، این امر می توانست بر نحوه تشکیل کهکشان ها و خوشه های کهکشانی و به طور کلی بر این که چرا جهان یکنواخت نیست و در عوض ساختارهای زیادی در آن وجود دارد، تأثیر می گذاشت. مطالعه دقیق این ساختارها نشان می‌دهد که جرم‌های نوترینو همگی باید بیش از چندین میلیون بار کوچک‌تر از جرم الکترون و بیش از یک تریلیون بار کوچک‌تر از کوارک سر top باشند.

این امر یک معما ایجاد می کند. نوترینوها «فرمیون‌های ویل» با جرم صفر نیستند. آنها جرم دارند درست مانند بقیه فرمیون ها. اما اگر چنین است، چرا همه جرم‌های نوترینویی بسیار کوچکتر از دیگر فرمیون‌هاست؟

آیا مدل استاندارد می تواند چنین اکتشافات تجربی را در خود جای دهد؟ این کمی ریسک همراه دارد که ما را وارد یک بحث منطقی در مورد اینکه «مدل استاندارد» چه چیزی هست و چه چیزی نیست، پیرامون نوترینوها وارد کند، بحثی که اکنون برای اجتناب از آن تلاش خواهیم کرد.

اما این پرسش را مطرح می کنیم که : برای سازگاری با مدل استاندارد 1.0 چه کاری می‌توانیم انجام دهیم؟ فیزیک نظری دو داستان احتمالی بسیار متفاوت را ارائه می دهد، و یکی (یا ترکیبی از این دو) با تمام داده های تجربی سازگار است.‌‌

🔺شکل 3: در نسخه قبلی مدل استاندارد، یک تصور موجود بود که نوترینوها دارای جرم صفر هستند زیرا نیمه دیگری برای پیوند با آنها نداشتند.‌‌


💢@higgs_field

«مسوولیت ما به عنوان یک دانشورز این است که… بیآموزیم چگونه از شک کردن نباید هراسید بلکه باید آن را پذیرفت و در موردش بحث کرد.»

«راه آزمودن همه دانش ها آزمایش تجربی است. آزمایش تنها قاضی «حقیقت » علمی است..»

— ریچارد فاینمن

💢@higgs_field

💢انرژی نقطه صفر Zero-point energy
قسمت سوم

با توجه به معادل بودن جرم و انرژی بیان شده توسط E = mc² آلبرت اینشتین، هر نقطه در فضا که حاوی انرژی باشد می‌تواند دارای جرم برای ایجاد ذرات در نظر گرفته شود.

ذرات مجازی به دلیل انرژی نوسانات کوانتومی ناشی از اصل عدم قطعیت به طور خود به خود در هر نقطه از فضا وجود دارند. فیزیک مدرن تئوری میدان کوانتومی (QFT) را برای درک تعاملات بنیادین بین ماده و نیروها توسعه داده است، و هر نقطه از فضا را به عنوان یک نوسان ساز هارمونیک کوانتومی در نظر می گیرد. طبق QFT، جهان از میدان‌های ماده تشکیل شده است که کوانتوم‌های آن‌ها فرمیون‌ها (یعنی لپتون‌ها و کوارک‌ها) و میدان‌های نیرو هستند که کوانتوم‌های آن بوزون‌ها هستند (مانند فوتون‌ها و گلوئون‌ها).

همه این میدان ها دارای انرژی نقطه صفر هستند. آزمایش‌های اخیر از این ایده حمایت می‌کنند که ذرات را می‌توان به‌عنوان حالت‌های برانگیخته میدان های زیرین خلاء کوانتومی در نظر گرفت، و اینکه تمام ویژگی‌های ماده صرفاً نوسانات خلاء ناشی از برهمکنش های میدان نقطه صفر هستند.

این ایده که فضای «خالی» می تواند انرژی ذاتی داشته باشد، و چیزی به نام «خلاء واقعی» وجود ندارد، ظاهراً غیر شهودی است. اغلب استدلال می شود که کل جهان به طور کامل در تابش نقطه صفر غوطه ور است، و به این ترتیب می تواند فقط مقداری ثابت به محاسبات اضافه کند.
بنابراین اندازه‌گیری‌های فیزیکی تنها انحرافات را از این مقدار نشان می‌دهد.

در بسیاری از محاسبات ، انرژی نقطه صفر در مدلهای ریاضی به عنوان اصطلاحی که هیچ اثر فیزیکی ندارد ، رد می شود. با این حال، چنین رفتاری مشکلاتی را ایجاد می کند، زیرا در نظریه نسبیت عام اینشتین، مقدار انرژی مطلق فضا یک ثابت دلخواه نیست و ثابت کیهانی cosmological constant را به وجود می آورد. برای چندین دهه، بیشتر فیزیکدانان تصور می کردند که یک اصل بنیادی کشف نشده وجود دارد که انرژی نقطه صفر بی نهایت را حذف می کند و آن را به طور کامل ناپدید می کند.

اگر خلاء مقادیر انرژی ذاتی مطلق نداشته باشد، اثرات گرانشی نخواهد داشت.

اعتقاد بر این بود که با انبساط کیهانی که از پیامدهای مهبانگ در نظر گرفته می شد، انرژی موجود در هر واحد فضای خالی کاهش می‌یابد زیرا کل انرژی برای پر کردن حجم کیهان توزیع می‌شود. کهکشان‌ها و همه مواد در جهان باید شروع به کاهش سرعت کنند. این احتمال در سال 1998 با کشف اینکه انبساط جهان کند نمی شود، بلکه در واقع شتاب می گیرد، رد شد، به این معنی که فضای خالی واقعاً مقادیری انرژی ذاتی دارد.

کشف انرژی تاریک به بهترین شکل با انرژی نقطه صفر توضیح داده می‌شود، اگرچه هنوز در مورد اینکه چرا این مقدار در مقایسه با مقدار غول آسایی که بصورت تئوریک به دست می‌آید - مسئله ثابت کیهانی - بسیار کوچک به نظر می‌رسد، همچنان یک معما باقی مانده است.

بسیاری از اثرات فیزیکی منتسب به انرژی نقطه صفر به طور تجربی تأیید شده‌اند، مانند گسیل خود به خود spontaneous emission ، نیروی کازیمیر casimir force ، انتقال لمب lamb shift ، گشتاور مغناطیسی الکترون magnetic moment of the electron و پراکندی دلبروک delbruck Scattering . این اثرات معمولاً « radiative correction » نامیده می شوند. در تئوری های غیرخطی پیچیده‌تر (مانند QCD) انرژی نقطه صفر می‌تواند پدیده‌های پیچیده‌ای مانند حالت‌های پایدار چندگانه، شکستن تقارن symmetry breaking، آشوب chaosو ظهور یافتگی emergence ایجاد کند.‌‌

💢@higgs_field