کهکشان راه شیری را بهتر ببینید


در ویدیو بالا شبیه سازی از شکل دقیق کهکشان راه شیری را مشاهده می کنید.

🆔@Physics3p

کیهان‌شناسان از دهه ۱۹۶۰ به وجود ساختار‌هایی که تونل را شکل داده‌اند، پی برده بودند اما از ماهیت آن‌ها در ارتباط باهم، درک درستی نداشتند.
طبق گفته‌ی جنیفر وست، ستاره‌شناسی از دانشگاه تورنتو و سرپرست این تحقیق: اگر چشمان ما قادر به دیدن امواج رادیویی بودند، آسمان را در هر جهتی که نگاه می‌کردیم، میتوانستیم این ساختار‌ها را ببینیم.
این تونل عظیم که از اتصال ساختارها شکل گرفته، دور منظومه شمسی و ستارگان اطرافش را احاطه کرده است.
طبق مدل اخترشناسان در ابن تحقیق دو ساختار رادیویی با مقیاس عظیم که در دو سمت مخالف آسمان دیده می‌شوند، در واقع به هم متصلند و از رشته‌های موازیِ مغناطیسی و بلندی شکل گرفته‌اند، این ارتباط چیزی شبیه یک تونل مغناطیسی در اطراف منظومه خورشیدی ما است.
این ساختارها از ذرات باردار و میدان مغناطیسی ساخته شده‌اند، آن‌ها همانند رشته‌های بسیار بلند مغناطیسی هستند که کل منظومه خورشیدی را احاطه کرده‌اند. این تونل حدود ۳۵۰ سال نوری از ما فاصله و ۱۰۰۰ سال نوری هم گستردگی دارد.جنفیر وست و همکارانش موفق شدند با استفاده از داده‌های رادیوتلسکوپ‌ها اطلاعات مفیدی از این ساختارها کسب کنند و با استفاده از یک شبیه‌سازی کامپیوتری به ارتباط این ساختار‌هاکه از رشته‌های مغناطیسی عظیمی شکل گرفته‌اند در قالب بخش‌هایی از یک تونل عظیم مغناطیسی پی ببرند.
این مدلِ تونلی، علاوه بر اینکه بینش جدیدی برای جامعه‌ی علمی به همراه دارد، یک مفهوم جدید در خصوص جایگاهمان در کیهان را نیز مطرح می‌کند.

#گـرداوری_آریــوس_راد
#مـتـرجــم_ســاکـار

https://www.sciencealert.com/earth-may-be-surrounded-by-a-giant-magnetic-tunnel


🆔@Physics3p

‌

کامران وفا، برگزیده چهارمین دوره جایزه مصطفی، بخش نقدی جایزه خود را به گروه‌های عام المنفعه ایرانی در حوزه علوم بنیادی اعطا کرد.

روز گذشته در مراسمی به پنج دانشمند منتخب در حوزه علمی و فناوری جوایزی اهدا شد. در این مراسم علاوه بر آقای وفا، از زاهد حسن، استاد دانشگاه پرینستون، محمد صائغ، استاد پزشکی و ایمنی‌شناسی، دانشگاه آمریکایی بیروت، یحیی تیعلاتی برگزیده مقیم کشورهای اسلامی و استاد فیزیک و محمد اقبال چودری از دانشگاه کراچی تقدیر شد.

از کامران وفا، دانشمند ایرانی و استاد فیزیک، دانشگاه هاروارد به دلیل نظریه F تقدیر به عمل آمد. او درباره نظریه ریسمان گفته پژوهشی که من انجام می‌دهم در حال حاضر هیچ نمودی در جامعه و اثر مستقیمی بر زندگی بشر ندارد و تنها فهم ما را از جهان بیشتر می‌کند.

جایزه مصطفی به صورت دوسالانه به دانشمندان و پژوهشگران برتر جهان اسلام در حوزه‌های علم و فناوری اعطا می‌شود.

🆔@Physics3p

سیاره زیبای ما


🆔@Physics3p

کشف جدید دانشمندان کره زمین داخل یک تونل عظیم کیهانی قرار دارد


پژوهشگران دانشگاه‌های تورنتو و بریتیش کلمبیا در کانادا، در یک پژوهش جدید موفق شده‌اند پس از سال‌ها پرده از گوشه‌ای از اسرار رشته‌های طناب‌مانند مغناطیسی بردارند که ۵۰ سال پیش در نقشه کیهان کشف شد.
این تحقیقات جدید نشان می‌دهد که همه ما، کره زمین ما و همچنین منظومه خورشیدی ما در داخل یک تونل عظیم کیهانی قرار دارد.
این دانشمندان توضیح می‌دهند که اگر عینکی با قابلیت دید امواج رادیویی به چشم بزنیم خود را به‌صورت احاطه‌شده در میان چلچراغی از پرتوهای مغناطیسی می‌یابیم، اما اگر می‌توانستیم با همین عینک از دوردست‌ها به کره زمین بنگریم، می‌دیدیم که کره ما در میان یک دالان روشنی از این پرتوها در حرکت است.
قرار داشتن ما در چنین دالانی از امواج رادیویی اولین بار است که کشف می‌شود و اعلام این کشف این هفته از سوی جنیفر وست و همکارانش از مؤسسه دانلاپ دانشگاه تورنتو در نشریه اخترفیزیک انجام شد.
اخترشناسان در دهه ۱۹۶۰هنگامی که شناخت امواج مغناطیسی کیهان پرتواخترشناسی در حال پیشرفت بودموفق به کشف دو ساختار ریسمان‌مانند در نقشه مغناطیسی جهان هستی شدند که یکی به نام مهمیز قطبی شمال و دیگری به نام منطقه بادبزنینام‌گذاری شد.
اگرچه این دو ساختار مدت‌هاست که به عنوان درخشان‌ترین ساختارهای گازی پرتوافشان در آسمان شناخته می‌شوند، اما با وجود گذشت نیم قرن از زمان کشف‌شان، بررسی هویت دقیق آنها مایه سردرگمی در میان جامعه علمی بوده است
جنیفر وست می‌گوید که ۱۵ سال گذشته را به اندیشیدن در مورد این ساختارها گذرانده و اکنون او و تیمش با ایجاد مدل‌های رایانه‌ای پیشرفته به این نتیجه رسیده‌اند که این دو ساختار از هم جدا نیستند بلکه بخشی از یک پدیده دالان‌مانند کیهانی‌اند.
خانم وست توضیح می‌دهد که رسیدن به این نتیجه زمانی میسر شد که او در دیدگاهش دربارهٔ کهکشان به معنای واقعی کلمه بازنگری کرد.
در حالی که اکثر پژوهشگران، به نقشه‌های کهکشان راه شیری به صورت قطب شمال در بالا، و مرکز کهکشان در وسط نگاه می‌کنند، جنیفر وست با ترسیم مجدد این نقشه از منظری متفاوت و با نقطه مرکزی متفاوت، شاهد ارتباط بین دو ساختار رادیویی شد. تیم او هم‌چنین کشف کرده است که این ساختار حدود ۱۰۰۰ سال نوری طول دارد.
میدان مغناطیسی پیرامون زمین پدیده‌ای است که از ما در برابر پرتوهای آسیب‌رسان کیهانی محاظت می‌کند و گروه پژوهشگران دانشگاه تورنتو توضیح می‌دهند که ما هنوز به طور کامل منشأ و تکامل میدان‌های مغناطیسی منظم در کهکشان‌ها و نحوه حفظ این میدان‌ها را درک نکرده‌ایم.
اکنون برای دانشمندان، گام بعدی، درک بهتر نحوه اتصال میدان مغناطیسی محلی ما به میدان مغناطیسی کهکشانی در مقیاس بزرگتر و دیگر ساختارهای رشته‌ای و حبابی رادیویی است که تلسکوپ‌های رادیویی آنها را نشان می‌دهند.
جنیفر وست می‌گویدامیدوارم این گامی در جهت درک میدان مغناطیسی کل کهکشان ما و جهان باشد.
#مـتـرجــم_ســاکـار
#گـرداوری_آریــوس_راد

https://arxiv.org/pdf/2109.14720.pdf

🆔@Physics3p

سخنرانی کامران وفا (پروفسور دانشگاه هاروارد)

@parallel_worldss 🏴
➕کانال جهان‌های موازی➕

شانس پیدا شدن یک سیاره در کهکشانی دوردست توسط چاندرا


ممکن است نشانه هایی از پیدا شدن سیاره ای خارج از کهکشان راه شیری توسط ماهواره چاندرا به کمک اشعه ایکس پیدا شده باشد. این سیاره در کهکشان مارپیچی M51 (Whirlpool Galaxy) شناسایی شده است.
دانشمندان تا به حال تمام سیاره های فراخورشیدی را در کهکشان راه شیری کشف کرده اند، که فاصله همه آن ها تقریبا به 3000 سال نوری می رسد. ولی سیاره کشف شده در M51 در فاصله 28 میلیون سال نوری است. به این معنا ست که هزاران سال نوری از کهکشان ما دور تر است.
"ما در تلاش هستیم تا با جستجوی سیاره های کاندید در طول موج های اشعه ایکس، عرصه جدیدی را برای یافتن جهان های دیگر باز کنیم، استراتژی ای که امکان کشف آن ها را در کهکشان های دیگر فراهم می کند."
این نتیجه جدید حاصل بررسی گذر سیاره از جلوی ستاره (های) خود است. این پدیده باعث می شود که نمودار نوری ستاره ،که به کمک امواج ایکس دریافت شده است، با شیب زیادی برای مدت زمان کمی کاهش و سپس افزایش یابد. بدین طور میتوان اطلاعاتی درباره ستاره و سیاره در مدار آن به دست آورد. تیم تحقیق از این روش استفاده کرد تا یک سیستم دوتایی شامل یک سیاه چاله یا ستاره نوترونی و ستاره با جرم 20 برابر جرم خورشید را مورد بررسی قرار دهد. این گذر به مدت 3 ساعت بود و در این حین نور ایکس ری دریافتی تا صفر هم رسید. با این اطلاعات به این نتیجه رسیده ایم که اندازه سیاره در حدود زحل است. و شعاع مداری آن دو برابر فاصله زحل تا خورشید است.
البته داده های بیشتری مورد نیاز است تا این سیاره فراخورشیدی مورد تایید قرار بگیرد. ولی با توجه به بزرگی مدار، 70 سال دیگر این سیاره دوباره از جلوی ستاره مورد نظر ما رد می شود. و این موضوع یکی از چالش های بزرگی برای بررسی این سیاره است.
اگر سیاره ای در این سیستم وجود داشته باشد، گذشته ای بسیار سخت داشته است. برای اینکه سیاره ای در سیستم ستاره بماند باید از انفجار ابرنواختری ستاره که بعد به ستاره نوترونی یا سیاه چاله تبدیل شده است جان سالم به در برده باشد. و برای آینده آن نیز هنوز تضمینی وجود ندارد. زیرا در آینده، با تمام شدن عمر ستاره همسایه یک انفجار ابرنواختری دیگر در پی خواهد بود. و سیاره در معرض امواج سهمگینی قرار خواهد گرفت.
محققان همچنان در حال جسنجوی سیاره های دیگر هستند. داده های چاندرا برای 20 کهکشان دیگر نیز در دسترس است و امیدوارند که سیاره هایی بسیار نزدیک تر از M51 و با دوره تناوب بسیار کوتاه تر پیدا کنند تا بتوانند سیاره های جدیدی با محیط های عجیب و متفاوت دیگر نیز کشف کنند.
https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/images/chandra-sees-evidence-for-possible-planet-in-another-galaxy.html

🆔 @Physics3p

‍ #فیزیک_کوانتوم

تکنیک تولید بهبودیافته، راه را برای دستگاه‌های کوانتومی بهتر هموار می‌کند


فیزیکدانان و مهندسان، روشی را برای تشخیص و رفع نقایص مواد برای یکی از امیدوار‌کننده‌ترین فناوری‌ها در محاسبات کوانتومی تجاری یافته‌اند. گروهی از دانشگاه کوئینزلند، به توسعه‌ی تدابیر و بهینه سازی پروتکل‌ها در تکنیک‌های متداول برای ساخت مدار‌های ابر‌رسانایی بر روی تراشه‌های سیلیسیمی پرداختند.
این گروه پی بردند که نقایص ایجاد‌شده در حین ساخت، کارایی این مدار‌ها را کاهش می‌دهد. آنها می‌گویندمدار‌های کوانتومی ابر‌رسانایی، مورد توجه غول‌های صنعتی همچون گوگل و آی‌بی‌ام هستند اماوا‌همدوسی یعنی پدیده‌ای که باعث اتلاف اطلاعات می‌شود، مانع کاربرد‌های گسترده‌ی آن است. اساسا وا‌همدوسی، ناشی از برهم‌کنش‌های این مدار ابر‌رسانایی با تراشه‌ی سیلیسیمییک مسئله‌ی فیزیکی و نیز به خاطر نقایص ایجاد‌شده در مواد در حین تولید (یک مسئله‌ی مهندسی می‌باشد. بنابراین، ما برای یافتن یک راه حل، به فیزیکدانان و مهندسان نیاز داشتیم.
این گروه از روشی موسوم به ریزبینی نوری میدان نزدیک روبشی ترا‌هرتز (THz SNOM) استفاده کردند که یک میکروسکوپ نیروی اتمی ادغام شده با یک منبع نور ترا‌هرتز و یک آشکار‌ساز است. این امر، ترکیبی از وضوح فضایی بالا که موجب مشاهده‌ی اشیایی در حد ویروس‌ها می‌شود و نیز اندازه گیری‌های طیف‌سنجی موضعی را فراهم می‌کند. به گفته‌ی محققان، این تکنیک با متمرکز کردن نور به یک نوک فلزی، کاوش در مقیاس نانو را به جای مقیاس بزرگ امکان‌پذیر می‌سازد.
محققان می‌گوینداین امر برای ما راه جدیدی را برای فهمیدن محل قرار‌گیری نقایص مهیا می‌کند تا بتوانیم وا‌همدوسی و میزان تلفات را در دستگاه‌های کوانتومی ابر‌رسانایی کاهش دهیم. ما متوجه شدیم که دستورالعمل‌هایی که معمولا برای ساخت استفاده می‌شوند به طور نا‌خواسته نقایصی را در این تراشه‌های سیلیسیمی تولید می‌کنند که در ایجاد وا‌همدوسی نقش دارند. ما همچنین نشان دادیم که عملیات بهبود سطح می‌تواند این نقایص را کاهش دهد که این امر به نوبه‌ی خود، منجر به کاهش تلفات در این مدار‌های کوانتومی ابر‌رسانایی می‌شود.

به گفته‌ی محققان، این امر به آنها اجازه داد تا در این فرآیند، محل ایجاد نقص را مشخص و برای رفع آنها، پروتکل‌های ساخت را بهینه کنند. آ‌ن‌ها می‌گویندروش ما امکانی را فراهم می‌کند تا بتوان یک دستگاه را چندین بار کاوش کرد، بر‌عکس روش‌های دیگر که اغلب نیاز دارند تا این دستگاه‌ها هر بار قبل از کاوش شدن، باز شوند نتایج این گروه، مسیری را به سوی بهبود دستگاه‌های ابر‌رسانایی، برای استفاده در کاربرد‌های محاسبات کوانتومی مهیا می‌کند.
در آینده، SNOM ترا‌هرتز می‌تواند برای تعریف روش‌های جدید بهبود کارکرد دستگاه‌های کوانتومی و تجمیع آنها در قالب یک کامپیوتر کوانتومی مناسب مورد استفاده قرار گیرد. این نتایج در مجله‌ی Applied Physics Letters منتشر شده است.

#مـترجـم_zheen
گردآوری آریوس راد

#منــبـع
https://phys.org/news/2021-09-fabrication-technique-paves-quantum-devices.html

‍ #فیزیک_کوانتوم

کیهان شناسان برای اولین بار آثار وجود ۹جسم ستاره مانند را در عکس های نجومی مربوط به سال ۱۹۵۰ پیدا کردند که تنها طی نیم ساعت در آسمان ظاهر و ناپدید شده اند تا کنون اثر دیگری از آن ها یافت نشده است!

جالب این است که پس از نخستین‌باری که این ۹ شی ظاهر شدند دیگر اثری از آن‌ها در تصاویر مربوط به نیم ساعت قبل و بعد از رویتشان یافت نشده است.
ابتدا باید بدانیم که اخترشناسان و کیهان‌شناسان کشورهای مختلف از دهه‌ها قبل عادت دارند که یافته‌ها و عکس‌های خود از آسمان را برای بررسی و مقایسه بهتر اجرام آسمانی به اشتراک می‌گذارند و هیچ داده‌ی جدیدی از این اجرام از نقاط مختلف دنیا گزارش نشده.
همینطور در دهه‌های گذشته حدود دهه پنجاه میلادی برای عکس‌برداری از آسمان از صفحاتی استفاده میشده است که رد و اثر ستارگان را طی روشی موسوم‌ به گذر نوری ثبت می‌کرده.

در این یافته‌ی جدید و بحث‌برانگیز، صفحه‌ای از ۱۲ آوریل سال ۱۹۵۰ میلادی یافت شده که در آن ۹ شی ستاره‌مانند ثبت‌شده‌اند اما در هیچ تصویری که متعلق به زمان‌های بالغ بر نیم ساعت بعد از آن تاکنون بوده‌اند اثر یا گزارشی از این ۹ شی وجود ندارد.
از طرفی چنین گروهی از اشیاء ستاره‌وار که به طور هم‌زمان ظاهر و ناپدیدشوند هم قبلا هرگز شناسایی نشده بوده‌اند.
در ادامه هیچ‌ گزارشی از پدیده‌های طبیعی مانند عدسی گرانشی یا انفجارهای رادیویی و ستاره‌های متغیر و ... هم در این بازه ارائه‌ یا ثبت نشده که بتواند علت ناپدید شدن این ۹ شی ستاره‌ای را توضیح دهدبنابراین دلیل پیدایش و ناپدید شدن آن‌ها هنوز مبهم است.
البته یک دلیل قابل توجه برای این پدیده، می‌تواند اثر بازتابش خورشید بر اجرام یا اشیای غیرطبیعی در فاصله‌ای نزدیک‌تر بوده باشد و از آن‌جایی که در آن زمان ماهواره‌ای متعلق به زمین خارج از جو نبوده، موضوع چالش‌برانگیزتر می‌شود.
در این تحقیق هم اخترشناسانی از سوئد، اسپانیا، ایالات متحده، اوکراین و هند، صفحه عکاسی موردنظر که متعلق در رصدخانه‌ی پالومار در کالیفرنیا ثبت شده بوده را بررسی کرده‌اند.

#گـرداوری_آریــوس_راد
#مـترجـم_zheen

https://www.nature.com/articles/s41598-021-92162-7

🆔@Physics3p

#فیزیک_کوانتوم

.
‏نتایج ۱۶ سال مطالعه روی این سامانه دوتایی تپ‌اختر نشان می‌دهد نظریه نسبیت عام اینشتین با گذشت بیش از یک قرن، همچنان از هر آزمونی سربلند بیرون می‌آید. این بررسی نشان داد، میزان انرژی حاصل از امواج گرانشی دقیقا همان چیزی است که معادلات نسبیت‌ عام اینشتین پیش‌بینی می‌کنند. گویی نسبیت‌عام، مبنای زبان برنامه‌نویسی است که محیط کیهان با آن نوشته شده.

16 years of timing data from the double pulsar PSR J0737–3039A/B confirm the validity of Einstein’s theory of GR to a new level

The amount of energy taken away by gravitational waves matches what Einstein’s GR predicts

© Michael Kramer / MPIfR

باز نشر از پیج اینستاگرامی عرفان کسرایی
🆔@Physics3p

تلسکوپ فضایی جمیز وب، قدرتمندترین تلسکوپ تاریخ و جانشین هابل امروز ساعت 16 بوقت ایران رهسپار فضا میشود.
لینک تماشای آنلاین پرتاب این تلسکوپ از طریق یوتیوب:

https://youtu.be/7nT7JGZMbtM

🆔 @Physics3p

#فیزیک_کوانتوم

ابعاد این حفره حدود ۱۰۰۰ سال نوریه (یعنی اگر با سرعت نور حرکت کنیم جابجایی از سر تا تهش هزار سال طول می‌کشه) و ما تقریبا وسط‌هاش قرار گرفتیم.

حبابی که می‌بینید با سرعت تقریبا ۶ کیلومتر بر ثانیه هنوز هم در حال انبساطه. کشف این ساختار با مدلسازی کامپیوتری پیچیده ای انجام شده و نشون میده ماجرا از ۱۴ میلیون سال پیش شروع شده‌. طی میلیون‌ها سال حدود ۱۵ تا ابرنواختر منفجر شدن و این حباب رو ایجاد کردن. حبابی که محل تولد ستاره‌های جوان دور و بر ماست.

Earth Is Surrounded by 1,000-Light-Year vast Bubble – Source of All Nearby, Young Stars

In a paper appearing yesterday Janaury 12, 2022 in Nature, astronomers have shown how a chain of events beginning 14 million years ago led to the creation of a vast bubble.

بازنشر از پیج اینستاگرامی عرفان کسرایی

🆔@Physics3p

‍ #فیزیک_کوانتوم

دقیق‌ترین نقشه سه‌ بعدی جهان در دست توسعه است و اخترشناسان از جزئیات ۷.۵ میلیون کهشان اولیه از ۳۵ میلیون کهکشان رونمایی می‌کنند.

ابزار طیف سنجی انرژی تاریک (DESI) هفت ماه کاوش‌ خود را به پایان رسانده و انتظار می‌رود ماموریت آن پنج سال به طول بیانجامد.

گروهی بین‌المللی از دانشمندان به رهبری آزمایشگاه ملی لارنس برکلی دپارتمان انرژی ایالات متحده آمریکا در کالیفرنیا، از این کاوش‌ها برای ترسیم نقشه‌ای سه بعدی از جهان با جزئیات بی‌نظیر استفاده می‌کنند که به ما در توضیح انرژی تاریک کمک خواهد کرد.

تاکنون ۷.۵ میلیون کهکشان دسته‌بندی شده‌اند. طی این ماموریت حدود یک میلیون کهکشان در ماه اضافه خواهند شد تا نقشه‌ای حاوی ۳۵ میلیون کهکشان منحصربه‌فرد ترسیم شود.

هدف از این ماموریت کسب اطلاعات بیشتر در مورد انرژی تاریک است. انرژی تاریک نیرویی است که بیش از ۶۸ درصد جهان را تشکیل داده و انبساط جهان را تسریع می‌کند.

این نقشه به اخترشناسان این امکان را می‌دهد تا بفهمند جهان چگونه آغاز شده و به چه سویی می‌رود. آیا همیشه در حال انبساط خواهد بود یا فرومی‌پاشد و از بین می‌رود.

"دکتر جولین گای"، دانشمند این پروژه از دانشگاه کالیفرنیا، برکلی می‌گوید که محققان از طریق نقشه جدید موفق به مشاهده الگوها وساختارهای جهان شدند.

در این نقشه سه‌بعدی خوشه‌های کهکشانی بزرگ، رشته‌ها و حفره‌ها وجود دارند. این‌ها بزرگ‌ترین ساختارهای جهان هستند. در میان آنها ردپایی از جهان اولیه و تاریخچه انبساط آن را می‌توان یافت.

"پروفسور کارلوس فرنک"، از دانشگاه دورهام، که در این پروژه مشارکت دارد، گفت که به رغم اینکه دانشمندان در مراحل اولیه هستند اما پیشرفت زیادی داشته‌اند.

او توضیح داد: این دقیق‌ترین نقشه‌ای است که تاکنون دیده‌ایم و به ما در یافتن سرنخ‌هایی در مورد ماهیت انرژی تاریک و کسب اطلاعات بیشتر در مورد ماده تاریک و نقش آن در شکل‌گیری کهکشان‌هایی مانند راه شیری و شکل‌گیری جهان کمک می‌کند. یکی از سوالاتی که این تیم امیدوار است پاسخی برای آن بیابد در ارتباط با انبساط جهان است که به نظر می‌رسد سرعت آن در حال افزایش باشد و متراکم و متوقف نمی‌شود. برخلاف آنچه که با توجه به مه‌بانگ انتظار می‌رود.

اخترشناسان معتقدند که انرژی تاریک از انقباض جهان جلوگیری می‌کند.

برای تایید این موضوع و درک پدیده‌ی انرژی تاریک، محققان DESI را از با استفاده از ۵۰۰۰ تلسکوپ کوچک خودکار ایجاد کردند که هر کدام هر ۲۰ دقیقه یکبار از یک کهکشان جدید تصویر برداری می‌کند.

مترجم ساکار
گردآوری آریوس راد

🆔@Physics3p

https://scitechdaily-com.translate.goog/seeing-dark-energys-true-colors-desi-creates-largest-3d-map-of-the-cosmos/?_x_tr_sl=en&_x_tr_tl=fa&_x_tr_hl=fa&_x_tr_pto=sc

🔸تاریخچه نظریه ریسمان(۱):

🆔 @Physics3p

در اواخر قرن بیستم فیزیکدان های زیادی به دنبال کشف ماهیت برهم‌کنش هسته‌ای قوی بودند. برهم‌کنش قوی عامل پراکندگی هادرون ها (مانند پروتون‌ها و نوترون‌ها) بودند. از آنجا که ذرات زیراتمی مشاهده ناپذیر بودند، فیزیکدان ها برای درک ماهیت آن‌ها در شتاب دهنده ها با انرژی های بسیار زیاد هادرون ها را به هم می‌کوباندند.
به این طریق فیزیکدان ها توانسته بودند در پی این برخورد ها دنباله‌ای از اعداد موسوم به ماتریس s را تدوین کنند. چرایی و چگونگی این ماتریس برای فیزیکدان ها معما شده بود تا این که تا اینکه در سال ۱۹۶۸ فیزیکدانی به نام گابریل ونتزیانو در شتاب‌دهنده‌ی سرن به رابطه‌ای عجیب برخورد کرد. ونتزیانو قبل از آن که ایده‌ای برای برهم‌کنش های قوی در ذهن داشته باشد، توانسته بود در دل کتاب های قدیمی رابطه‌ای پیدا کند که ماتریس s را به خوبی توضیح می‌داد. ونتزیانو رابطه‌ای ۲۰۰ ساله پیدا کرده بود که می‌توانست داده های تجربی حاصل از شتاب‌دهنده ها را توضیح دهد. این رابطه‌ تابع بتای اویلر بود که توسط ریاضیدان سوئیسی لئوناردو اویلر کشف شده بود.

در نهایت ونتزیانو مدلی موسوم به مدل تشدید دوگان طراحی کرد که به نتایج برهمکنش های قوی تا حدودی نزدیک بود هرچند نمی‌توانست کاملاً آنهارا توضیح دهد. اما باز این سوال تداعی می‌شد که چرا تابع اویلر می‌توانست در تعامل هادرون ها کاربردی داشته باشد. با شکل‌گیری نظریه قدرتمندی در زمینه‌ی برهمکنش های قوی به نام کرومودینامیک کوانتومی، مدل تشدید دوگان رفته رفته فراموش شد.

تابع اویلر جمع بندی خوبی از بسیاری خصوصیات برهمکنش قوی به نمایش می‌گذاشت و کسی دلیل این ارتباط را نمی‌دانست. اما یک نکته‌ی کلیدی در پشت پرده پنهان شده بود.
در سال ۱۹۷۰ دانشمندانی چون ساسکیند از دانشگاه استنفورد، نیلسن از انستیتو نیلز بور و نامبو از دانشگاه شیکاگو پرده از این ارتباط گشودند. آنان به تعبیری فیزیکی از مدل تشدید دوگان دست یافته بودند. آن فیزیکدانان نشان دادند که برای تحقق یافتن فرایند های کوانتومی مدل تشدید دوگان می‌بایست برهمکنش هسته‌ای قوی میان دو ذره را ناشی از وجود ریسمان های بسیار نازک و ظریف در نظر بگیریم. این تعبیر نشان می‌داد که ذرات بنیادی‌ای که آنها را نقطه‌ای می‌پنداشتیم، در بطن نهایی خود چیزی جز ریسمان های مرتعش نیستند. یعنی اگر با میکروسکوپ فوق قوی به الکترون نگاه کنیم در نهایت به ریسمانی تپنده می‌رسیم.

زمانی که یک ریسمان با ریسمان دیگر برخورد می‌کند، الگوی اعداد ماتریس s ایجاد می‌شود که پیش‌تر توسط ونتزیانو تعریف شده بود. در این تعبیر ذره چیزی نبود جز یک لرزش یا نتی نواخته شده بر روی یک ریسمان.

🆔 @Physics3p

📚 منبع: به دنبال جهان های موازی نوشته‌ی مهندس سعید گراوندی

🔻ادامه

🔹تاریخچه نظریه ریسمان (۲):

🆔 @Physics3p

با این وجود نظریه ریسمان ها محکوم به نابودی بود.

اول آنکه این نظریه تنها بوزون ها را توضیح می‌داد (بوزون ها ذرات حامل نیرو هستند مانند فوتون، گراویتون و...) و برای فرمیون ها (ذرات مادی) حرفی برای گفتن نداشت.

از سویی دیگر نظریاتی چون مدل استاندارد ذرات بنیادی و کرومودینامیک کوانتومی که به خوبی ساختار زیراتمی را توضیح می‌دادند سایه بر روشنی های نظریه ریسمان ها افکنده بودند. ضربه‌ی دیگر را محدویت های ریاضی بر نظریه وارد آورد. از این‌رو ریاضیات نظریه محدودیت هایی برای ریسمان ها در نظر گرفته بود. این محدودیت را نخستین بار کلاود لاولس تشخیص داده بود. وی متوجه شد که ایده‌ی ونتزیانو هنگامی درست کار می‌کند که فضا-زمان نظریه را دارای ۲۶ بعد در نظر بگیریم. با وجود این مسائل باز کسانی بودند که به نظریه‌ی ریسمان ها توجه خاصی داشتند. جان شوارتز از موسسه‌ی فناوری کالیفرنیا یکی از طرفداران دو آتشه‌ی نظریه ریسمان بود.

در سال ۱۹۷۴ شوارتز به همراه دوست دیرینه‌اش، جوال شرک، در نظریه ریسمان متوجه الگویی خاص شدند که در آن ذره‌ای (بوزونی) متفاوت با جرم و اسپین برابر با ۲ پیش بینی می‌شد. معادلات کوانتومی مربوط به نظریه ریسمان ها ایجاب می‌کرد که ضمن برخورد ذرات پرانرژی‌ در شتاب دهنده ها تعداد بسیار زیادی از این ذرات تولید شود. این ذرات می‌بایست مانند فوتون ها بدون جرم باشند، اما نظریه ریسمان برای آنها اسپینی برابر با ۲ پیش بینی می‌کرد. (این بدان معناست که سرعت چرخش آنها باید دو برابر فوتون ها باشد.) این ذره‌ی عجیب گلوی نظریه ریسمان را می‌فشرد. آنها اگر این ذره را از نظریه حذف می‌کردند باید تمام مدل را کنار می‌گذاشتند. شوارتز و شرک در حدسی جسورانه این ذره را بوزون گراویتون معرفی کردند که فیزیکدان ها مدت های مدیدی به دنبال آن بودند و گمان می‌رفت که این ذره، همان ذره‌ی حامل نیروی گرانش است. وجود این ذره می‌توانست پیوندی فرخنده میان نسبیت عام و مکانیک کوانتومی برقرار نماید. در حقیقت، این دیدگاه در نظریه ریسمان چنان تعبیه شده بود که گرانش انیشتین را در خود جای می‌داد. به نوعی، اگر گرانش را از نظریه ریسمان حذف می‌کردیم، نظریه از کار می‌افتاد. قدرت دیگر این نظریه آن بود که برای برقراری پیوند میان جهان کوانتومی و جهان نسبیتی، طول ریسمان ها را تعیین می‌کرد و مقدار آن برابر طول پلانک یعنی ۳۳–^۱۰ متر بود.

🆔 @Physics3p

📚 منبع: به دنبال جهان های موازی نوشته‌ی مهندس سعید گراوندی

‍ 🔸ایرادات کیهان‌شناسی نیوتنی:

🆔 @Physics3p

در فیزیک نیوتنی فضا و زمان دو مفهوم مطلق و جدا از هم هستند. در پایان سده‌ی نوزدهم جهان نیوتنی را جهانی نامتناهی می‌دانستند زیرا قانون گرانش نیوتن ایجاب می‌کرد که جهان متناهی پایدار نیست و دچار انقباض گرانشی خواهد شد.

سراسر فضای نیوتنی را اجرام آسمانی با توزیعی تقریباً یکنواخت پر کرده است که به اصل همگنی معروف است و یکی از اصول کیهانشناختی می‌باشد. اصل دیگر به نام اصل همسانگردی بیان می‌کند که هیچ جهتی بر جهت های دیگر فضا ارجحیت ندارد و جهان در همه‌ی جهت ها یکسان است. هرگاه جهان همگن، همسانگرد و نامتناهی باشد مکانیک نیوتنی با مشکل روبه‌رو می‌شود. نمونه‌ای از ایرادات کیهان‌شناسی نیوتنی را در این مطلب لیست کرده‌ایم:

۱) چگالی جهان در مکانیک نیوتنی دقیقاً برابر با صفر می‌شود. این نکته از اصل همسانگردی نتیجه می‌شود. بنابر همسانگردی فضا، شتاب گرانشی باید برابر صفر باشد زیرا وجود شتاب گرانشی با مقدار ناصفر و جهتی خاص، نشان می‌دهد که آن جهت خاص بر دیگر جهت ها ارجحیت دارد و این خلاف اصل همسانگردی می‌باشد. بنابراین شتاب گرانشی باید صفر باشد که در این صورت طبق معادله‌ی پواسن که همان صورت دیفرانسیلی قانون گرانش نیوتن است چگالی جهان دقیقا مساوی صفر می‌شود. اما حقیقت این است که چگالی جهان با آنکه بسیار کم است ولی صفر نیست.

۲) هرگاه ماده در همه‌ی نقاط فضای نامتناهی توزیع شده باشد نتیجه‌ی کاربست مکانیک نیوتنی بر این فضا وجود میدان گرانشی بی‌نهایت است. می‌توان ثابت کرد که شتاب گرانشی با شعاع جهان متناسب است و چون طبق مکانیک نیوتنی شعاع جهان بی‌نهایت است بنابراین میدان گرانشی در این فضا بی‌نهایت می‌شود.

۳) انتقال تاثیر گرانشی سرعت نامحدود دارد. پذیرش این موضوع حتی در زمان نیوتن هم سخت بود.

۴) در مکانیک نیوتنی می‌توان با نیرو وارد کردن به جسم به آن شتاب داد و سرعت آنرا حتی به سرعت نور و فراتر از آن رساند اما بعدا مشخص شد که سرعت نور سرعت حدی جهان است.

۵) قوانین مکانیک نیوتنی تحت تبدیلات لورنتس ناوردا نیست. قانون گرانش نیوتن تنها در یک دستگاه مطلق صادق است و در سرعت های بسیار کم نسبت به سرعت نور پابرجاست و در سرعت های زیاد قادر به توصیف، تبیین و پیش‌بینی رفتار گرانشی ماده نیست.

۶) جهان نیوتنی نامتناهی و ایستاست چنین جهانی فاقد تعادل است و با اختلالی اندک از تعادل خارج شده و یا دچار انقباض گرانشی می‌شود و یا دچار انفجار و انبساط سریع به بیرون می‌شود.

۷) در سال ۱۸۲۶ اولبرس این پرسش را مطرح کرد که چرا آسمان شب تاریک است؟ با فرض همگن، همسانگرد و همچنین نامتناهی و نامتغیر بودن جهان، با توزیع یکنواخت کهکشان هایی روبه‌رو هستیم که هرکدام دارای میلیارد ها ستاره‌اند و بنابراین باید از هر سو به آسمان می‌نگریم خط دید ما باید به یک ستاره ختم شود.

🆔 @Physics3p

🔹مهم ترین رویدادها در تکوین کیهان

📚منبع: کتاب «از دم صبح ازل تا آخر شام ابد» موسی اکرمی

🆔 @Physics3p

‍ ‍ 🔸 راکتور جوش هسته‌ای:

🆔 @Physics3p

ساخت راکتور های جوش هسته ای برای تولید انرژی پاک و بینهایت یک ایده ی بسیار عالی است. هم اکنون ما برای تولید انرژی از شکافت هسته ای استفاده می‌کنیم. شکافت هسته ای زمانی انجام میشود که نوترون با هسته ی اتم های سنگین مانند اورانیوم برخورد کند و اتم سنگین به دو یا چند عنصر نامساوی تقسیم می شود. در این واکنش طی تبدیل اتم سنگین به اتم های سبک تر مقداری جرم به انرژی تبدیل میشود و ما از این انرژی تولید شده استفاده می‌کنیم.

جوش هسته ای همان واکنشی است که در دل ستارگان انجام میشود و در آن با پیوند چند اتم سبک، اتم های سنگین تر به وجود می‌آید و طی این فرایند انرژی بسیار زیادی تولید میشود. و مهمتر انکه این واکنش هیچ نوع پسماندی ایجاد نمی‌کند و انرژی کاملا پاکی است. این ویژگی ها سبب شده که دانشمندان به فکر ساخت راکتور های جوش هسته ای بیفتند. اما با مشکلات بسیاری برای ساخت این رو به رو راکتور هستند.

🔹 تاکنون دو روش برای ایجاد جوش هسته ای ارائه شده که در ادامه به تشرح انها می‌پردازیم.

روش اول محصورسازی مغناطیسی است. اتم های دوتریوم و تریتیوم را دمایشان را تا حدود ۱۰۰ میلیون درجه بالا می برند سپس با استفاده از میدان مغناطیسی قوی در مسیری حلقوی گیر می‌اندازند.

روش دوم محصورسازی لختی است که در ان اتم ها در لایه هایی قرار میگرند. با استفاده از لیزر‌ به لایه‌ی بیرونی حرارت منتقل می‌شود، سپس لایه‌ی حرارت دیده‌شده به سمت بیرون پرتاب و باعث می‌شود که اتم‌های درون آن فشرده شود و فرایند همجوشی رخ دهد. در حقیقت موج ضربه‌ای ایجادشده در درون کپسول باعث فشرده شدن اتم‌ها به یکدیگر و رخ دادن همجوشی می‌شود.

🔸 مزایای جوش هسته ای نسبت به شکافت و مشکلات ساخت راکتور جوش هسته ای:

اورانیوم که از آن به عنوان سوخت برای راکتور های هسته ای استفاده می‌کنند عنصری نادر است هم چنین پسماند های رادیواکتیوی ایجاد میکند که بسیار خطرناک است. در صورتی که جوش هسته ای هیچ نوع پسماند یا آلودگی ندارد و کاملا پاک است. و اینکه در این واکنش از یکی از ایزوتوپ های هیدروژن (دوتریوم) استفاده میشود که بسیار فراون است. (البته ناگفته نماند که ترتیوم که یکی دیگر از ایزوتوپ های هیدروژن می باشد که ناپایدار و بسیار نادر است و این یکی از مشکلات استفاده از جوش هسته ای است چون باید به دنبال عنصری دیگر گشت تا با دوتریوم جوش بخورد.) یکی دیگر از مزایای استفاده از جوش هسته ای این است که علاوه بر پاک بودن انرژی سه تا چهار برابر شکافت هسته ای تولید می کند و این بسیار عالی است.

🔹 و اما مشکلات:
هسته ی اتم ها بدلیل نیروی دافعه کولنی هیج تمایلی به جوش خوردن ندارند. برای اینکه واکنش جوش هسته ای رخ دهد باید هسته های اتم بسیار به هم نزدیک شوند در صورتی که هسته ها تمایل دارند از هم دور شوند. پس باید این کار با زور انجام شود! برای این کار باید انرژی جنبشی اتم هارا بسیار زیاد کنیم تا وقتی به شدت باهم برخورد می کنند واکنش انجام شود. تنها راه برای ایجاد چنین انرژی جنبشی گرما است. زمانی که پلاسمایی بسیار داغ داشته باشیم بعضی از هسته ها چنان به هم برخورد میکنند که واکنش اتفاق بیفتد. و کار مشکل اینجاست که باید روی زمین دمایی به اندازه ی هسته ی خورشید ایجاد کنیم! و اینکه زمانی که پلاسما در دما و فشار زیاد قرار بگیرد مهار کردن آن بسیار کار مشکلی است و باید از تجهیزاتی استفاده کرد تا زیر این دمای زیاد بخار نشود! خب قطعا چنین وسیله ای هزینه ی بسیار سرسام اور و همچنین ریسک بالایی خواهد داشت.

پیش از این گفتیم که تریتیوم ایزوتوپ نادر هیدروژن است در صورتی که واکنش دوتریوم تریتیوم نسبت به دیگر واکنش ها به دمای کمی نیاز دارد. دمایی در حدود ۱۰۰ میلیون درجه سانتی گراد. علاوه بر این، واکنش دوتریوم تریتیوم نوترون ازاد تولید می‌کند. نوترون آزاد یعنی پرتوزایی و تجهیزات همواره در خطر هستند. مهندسان در حال کارکردن روی حل این مشکل هستند. یکی از این راه ها گرداب فلز مایع است که ترکیبی از سرب و لیتیوم است که می‌تواند نوترون‌های آزاد را جذب کند. البته میتوان به سراغ واکنش دوتریوم و هلیوم۳ رفت چون نوترون آزاد کمتری تولید میکند ولی نیاز به دمای ۳ میلیارد درجه سانتی گراد دارد!!!

جمع بندی مطلب با مزایای جوش هسته ای:

🔹منابع سوخت آن بسیار فراوان است.
🔸تریتیوم نیز در فرایند جذب نوترون توسط لیتیوم قابل تولید است.
🔹به‌ازای هر نوکلئون از ماده‌ی سوخت، انرژی تولیدی نسبت به روش شکافت بیشتر است.
🔸 معضل پسماندهای هسته‌ای را ندارد.
🔹در هنگام وقوع حوادث احتمالی، راکتور همجوشی از کنترل خارج نمی‌شود.

🆔 @Physics3p

⚛ تولید انرژی با استفاده از واکنش همجوشی هسته ای

🆔 @Physics3p