بوزون چیست؟

بوزون چیست؟
بوزون یک ذره زیر-اتمی است. ذرات اتمی پرتون ها، نوترون ها و الکترون ها هستند. در حالی که در دنیای یونان اتم به معنی غیر قابل تقسیم بود، دانشمندان مدرن دریافتند که ذرات اتمی هم قابل بخش به ذرات زیر-اتمی هستند. که این ذرات زیر-اتمی شامل کوارک ها، لپتون ها و بوزون ها می شوند.

بوزونِ هیگز چیست؟
 

هیگز آخرین بخش گمشده مدل استاندارد ( Standard Model )‌ است. تئوری که بلوک های اصلی سازنده جهان را تشریح می کند. ۱۱ ذره دیگری که توسط این مدل پیش بینی شده اند، تا کنون کشف شده بودند و حالا پیدا شدن هیگز می تواند مدل استاندارد را تایید نماید. با اثبات وجود این ذره، ما مجبور به باز اندیشی در خصوص نحوه شکل گیری جهان خواهیم بود.

دانشمندان عقیده دارند در یک میلیاردم ثانیه پس از بیگ بنگ، جهان هستی یک سوپ فوق العاده غول پیکر از ذراتی بوده که با سرعت نور با یکدیگر مسابقه گذاشته بودند و هیچ جرمی نداشته اند. در این میان برهم کنش آنها با میدان هیگز باعث شده که جرم پیدا کنند و سرانجام جهان شکل بگیرد.

میدان هیگز، یک میدان انرژی تئوری و نادیدنی است که تمام کیهان را در برگرفته است. برخی ذرات (همچون فوتون ها که اجزاء نور هستند) توسط این میدان تحت تاثیر قرار نگرفته اند و در نتیجه جرمی ندارند. بقیه ذرات اما به خوش شانسی فوتون ها نبودند و همانند قاشقی که در آش گیر می کند، در این میدان انرژی به دام افتادند. تمامی ذرات با فواصل کم و زیاد در اطراف این میدان هستند و در حال بده بستان و اثرات متقابل با آن هستند و بوزون های هیگز را که به صورت خوشه ای به تعداد کاملا متفاوت در اطراف هر ذره هستند، به خود جذب می کنند.

جهان را همانند یک میهمانی تصور کنید. میهمانان عادی که یکدیگر را نمی شناسند با سرعت و بدون هیچ توجهی از کنار یکدیگر رد می شوند. اما میهمانان مشهور و اشخاص مهم، گروه هایی از مردم (بوزن های هیگز) را به دور خود جذب می کنند و در نتیجه سرعت حرکت آنها در اتاق کند خواهد شد.

سرعت حرکت ذرات در میدان هیگز هم بسیار شبیه به این داستان است. برخی ذرات معین، گروه بزرگتری از بوزون های هیگز را جذب می کنند و جرم بیشتری هم پیدا خواهند کرد.

ذره هیگز که تا کنون فقط یک موضوع تئوری بوده است، برای اولین بار در سال ۱۹۶۴ توسط شش فیزیکدان وارد فرضیات علمی شد، که یکی از آنها Briton Peter Higgs بود. اما جستجو برای یافتن این ذره فرضی از اوایل دهه 1980 شروع شد. این آزمایشات ابتدا در Fermilab و با استفاده از برخورد دهنده Tevatron در نزدیکی شیکاگو انجام می شدند و امروزه در CERN با دستگاهی شبیه به آن (ولی بسیار بزرگتر) دنبال می شوند. اما تمرکز عمده بر این ذره، از سال ۲۰۱۰ و با آغاز کار LHC، شکل گرفت.

مدل استاندارد چیست؟
 

مدل استاندارد در علم فیزیک جایگاهی همانند نظریه تکامل در علم زیست شناسی دارد. این تئوری بهترین توضیح و تفسیری است که فیزیکدانان درباره چگونگی کنار هم قرار گرفتن بلوک های سازنده جهان توانسته اند ارائه کنند. این تئوری شرح می دهد که چگونه ۱۲ ذره بنیادی توسط چهار نیروی اصلی کنترل می شوند.

نکته: البته بسیاری از منابع فیزیک تعداد این ذرات بنیادی در مدل استاندارد را به شکل دقیق تر و جزئی تر، به این صورت تقسیم بندی می کنند: ۱۲ لپتون، ۳۶ کوارک (و آنتی کوارک)، ۱۲ ذره واسطه و ذره هیگز. یعنی جمعا ۶۱ ذره.

اما جهان هستی جای بسیار بزرگی است و مدل استاندارد تنها می تواند بخش کوچکی از آن را توضیح دهد. دانشمندان همیشه میان آنچه که ما می توانیم ببینیم و آنچه که باید در واقعیت وجود داشته باشد، یک فاصله و شکاف فرض می کنند. این شکاف باید با چیزی پر شود که ما به درستی آن را نمی شناسیم، که محققان این چیز را ماده تاریک یا Dark Matter می نامند. کهکشان ها نیز با سرعتی بیشتر از نیروهایی که ما می شناسیم و تصور می کنیم بر آنها وارد می شود، در حال دور شدن از یکدیگر هستند. این شکاف دانش نیز با انرژی تاریک یا dark energy پر می شود. اعتقاد بر این است که این جفت تقریبا ناشناخته بیش از ۹۶ درصد جرم و انرژی کیهان را در بر می گیرند.

تایید مدل استاندارد، یا شاید اصلاح آن، می تواند یک گام به جلو برای رسیدن به هدف نهایی فیزیک ( نظریه همه چیز یا theory of everything ) است که ماده تاریک، انرژی تاریک و نیروی جاذبه را در بر می گیرد، چیزی که مدل استاندارد از پس توضیح آن بر نمی آید. این داستان همچنین می تواند نور دانش را حتی بر ایده های مبهم تری همچون امکان وجود جهان های موازی بتاباند.

James Gillies سخنگوی سرن گفته بود همان گونه که نظریات اینشتین در برگیرنده کارهای ایزاک نیوتون بودند و بر پایه آنها بنا شده بودند، چیزی که هزاران فیزیکدان در سرن مشغول انجام آن هستند، همین کار را با نظریات اینشتین خواهد کرد‫.

ذره کوب (برخورد دهنده) بزرگ یا LHC چیست؟
 

به گمانم جواب این سوال را خوانندگان نارنجی از خیلی وقت قبل می دانند و آگاهی خوبی نسبت به آن دارند. برخورد دهنده بزرگ سرن یا Large Hadron Collider در واقع بزرگترین و قدرتمند ترین دستگاه جداکننده ذرات در جهان است. LHC از یک لوله حلقوی ۲۷ کیلومتری در عمق ۱۰۰ متری زمین میان فرانسه و سوئیس تشکیل شده است. ساخت این مجموعه عظیم بیش از ۱۰ میلیارد دلار هزینه در بر داشته است.

دو باریکه از پروتون ها در جهت مخالف یکدیگر درون این لوله عظیم به حرکت در می آیند و سپس با یکدیگر برخورد می کنند تا میلیون ها ذره در هر ثانیه ایجاد شود. و این واکنش، شرایطی شبیه ثانیه اول بیگ بنگ را شبیه سازی خواهد کرد، همان زمانی که به اعتقاد فیزیکدان ها میدان هیگز روشن شده است.

هم اکنون حجم بسیار عظیمی از داده ها طی آزمایشات سرن در کامپیوترهای این مرکز جمع آوری شده است. اطلاعاتی از تریلیون ها برخورد انجام شده که هر کدام نور کوچکی بودند برای افشای ذره بنیادین جهان هستی: بوزون هیگز. البته این فرآیند شکار ذره خدا، کاری کند و بسیار زمان بر بوده است.

آستانه اثبات این ذره کجاست؟
دانشمندان برای دستیابی به این اکتشاف، برای خود هدفی از میزان قطعیت و اطمینان گذاشته بودند که به آن 5sigma می گویند. یعنی اینکه تنها با احتمال یک در ۹ تریلیون، نتیجه گیری آنها از دیتاهای جمع آوری شده از ذره کوب (برخورد دهنده) می تواند یک اتفاق و اشتباه آماری باشد.

از زمان شروع به کار سرن در سال ۲۰۱۰ دو تیم کاملا مجزا با نام های ATLAS و CMS به طور هم زمان کار بر روی هیگز را شروع کرده بودند. و اکنون دانشمندان سرن برای اطمینان از نتیجه گیری شان، دو گروه مستقل از اطلاعات کامل را در اختیار دارند و این، دقت کار را از آستانه آماری مورد نظر هم بالاتر برده است.

چرا پیدا کردن بوزون هیگز اینقدر اهمیت دارد؟
 

در حالی که کشف بوزون هیگز هم نمی تواند همه آنچه را که درباره چگونگی کارکرد جهان هستی نیاز داریم، به ما بگوید؛ اما می تواند یک حفره عظیم در مدل استاندارد را که بیش از ۵۰ سال خالی مانده بود، پر کند. مارتین آرچر فیزیکدان کالج سلطنتی لندن می گوید:

بوزون هیگز در واقع آخرین تکه گمشده از درک فعلی ما از بنیادی ترین ذات و جوهره جهان هستی است. و اکنون به لطف LHC ما قادر هستیم که مربع کنار این گزینه را تیک بزنیم: این شیوه ای است که جهان کار می کند، یا حداقل ما فکر می کنیم این گونه کار می کند.

در واقع این شروع یا پایان چیزی نیست، بلکه فقط درباره اینکه ما به صورت عملی درباره جهان و چگونگی اش چه بگوییم، می تواند به یاری ما بیاید و چیزهای زیادی برای گفتن داشته باشد.
گوردون کن، مدیر فیزیک نظری -مرکز میشیگان اضافه می کند که یافتن شواهدی درباره بوزون هیگز می تواند «یک موفقیت بسیار شگفت انگیز برای دانش و برای انسان در چهار قرن اخیر باشد.»

چرا به بوزون هیگز‪، ذره خدا می گویند؟
 

نام مستعار جالب ذره خدا (God Particle) برای این ذره گریزان، توسط دانشمند برنده جایزه نوبل، لئون لدرمن برای عنوان کتابش انتخاب شد. البته وی به مزاح می گوید ابتدا می خواسته نام آن را ذره نفرین شده (Goddamn Particle) بگذارد، زیرا هیچ کس نمی توانسته آن را پیدا کند!

وی دلیل انتخاب آن را اهمیت بسیار فراوان آن می داند، زیرا طبق نظریات علمی، این ذره همه جا را در بر گرفته و تمام فضا و کیهان را پوشانده است.

دانشمندان چگونه به دنبال بوزون هیگز می گشتند؟
در هجده ماه گذشته دانشمندان جستجو برای ذره هیگز را با به هم کوبیدن پروتون ها با انرژی بسیار بالا در ذره کوب (برخورد دهنده) ۱۰ میلیارد دلاری که در مرکز سرن ژنو قرار دارد، ادامه داده اند. درون LHC که ۱۰۰ متر زیر زمین بوده و یک تونل ۲۷ کیلومتری است و قویترین برخورد دهنده ای است که تا کنون ساخته شده، تصادم پروتون های پر انرژی، مجموعه ای از ذرات کوچکتر را پدید می آورد که دانشمندان تمام آنها را بررسی می کنند و به دنبال یک نشانه می گردند که وجود بوزون هیگز را نشان دهد.

آرچر می گوید: «شما تنها امیدوارید که یک جایی در این تصادم ها چیزی را ببینید... شاید به نوعی یک اتفاق آماری.» در واقع بوزون های هیگز بسیار فرّارند، لحظه ای به وجود می آیند و بلافاصله به سرعت نابود می شوند. به گفته آرچر، دانشمندان در سرن تنها می توانند بازمانده های فراپاشی بوزون هیگز را مشاهده کنند.

فیزیک کوانتوم و حقایق شگفت انگیزش

فیزیک بدون شک علمی شگفت انگیز است. ذراتی که وجود ندارند در احتمالات به حساب می آیند، و زمان متناسب با سرعت حرکت شیء تغییر می کند. نشریه تلگراف، 10پدیده عجیب از این عجایب در علم فیزیک را با کمک تعدادی از کاربران توئیتر و کیهان شناسی به نام «مارکوس چاون» ارائه کرده است که در ادامه از نظرتان می گذرد.

---

خورشید می توانست از موز ساخته شده باشد

خورشید بسیار پرحرارت است زیرا وزن چند میلیارد میلیارد میلیارد تنی آن گرانش عظیمی به وجود می آورد که در نتیجه هسته ستاره را تحت فشاری غیرقابل تصور گذاشته و در نتیجه فشار بالاحرارت فوق العاده تولید می کند. در صورتی که به جای گاز هیدروژن از میلیاردها میلیارد میلیارد تن موز استفاده می شد نیز همان میزان فشار و در نتیجه همان مقدار حرارت در خورشید به وجود می آمد. با این حال با افزایش حرارت، اتم ها با بخش های مختلف ساختار ستاره یی برخورد کرده و انرژی اتمی را به وجود می آورند که در اینجا تفاوت میان حضور هیدروژن و موز در ساختار خورشید آشکار خواهد شد.

تمام ماده یی که نسل بشر را به وجود آورده است در یک حبه قند جا می گیرد

در اتم ها، 9999999999999/99 درصد فضا، خالی است و به همین دلیل در صورتی که تمامی اتم ها را به گونه یی به هم بفشاریم که فضای خالی میان آنها از بین برود، یک قاشق چایخوری یا حجمی برابر یک حبه قند از این ماده حدود پنج میلیارد تن وزن خواهد داشت: وزنی 10 برابر مجموع وزن تمامی انسان هایی که در حال حاضر در جهان حضور دارند. این در واقع همان پدیده یی است که در ستاره های نوترونی رخ می دهد و وزن آنها را تا حد غیرقابل باوری افزایش می دهد.

آینده می تواند گذشته را تغییر دهد

شگفتی جهان کوانتوم به اثبات رسیده است. آزمایش دو جداره که نور را در دو حالت موج و ذره به اثبات می رساند به اندازه کافی عجیب و غیرقابل تصور است به خصوص زمانی که اعلام شود مشاهده نور می تواند آن را از موج به ذره یا برعکس تبدیل کند. اما پدیده های عجیب تر این جهان پس از آزمایش «جان ویلر» فیزیکدان در سال 1978 خود را نمایان کرد. آزمایش وی نشان داد مشاهده یک ذره در زمان حاضر می تواند سرنوشت ذره مشابه دیگری در گذشته را متحول سازد. طبق آزمایش دو جداره در صورتی که هر یک از پرتوهای نوری خارج شده از یکی از شکاف های صفحه آزمایش را مشاهده کنید، در واقع پرتو را مجبور کرده اید خصوصیات ذره یی به خود بگیرد و اگر به هدف برخورد پرتو چشم بدوزید خصوصیت موج گونه به پرتو نور بخشیده اید. اما در صورتی که پس از عبور پرتو نور از شکاف به مسیری که از آن ناشی شده است، چشم بدوزید آنگاه است که پرتو نور می تواند در هر دوحالت شکل بگیرد. به بیانی دیگر زمان حال بر گذشته پرتو نوری تاثیر گذاشته است. این آزمایش در آزمایشگاه تنها چند صد هزارم ثانیه به طول می انجامد، اما در مشاهده نورهای ناشی از ستاره های دوردست نیز صدق می کند. در واقع مشاهده اکنون ستاره های دوردست می تواند گذشته چند هزار یا میلیون ساله آنها را تغییر دهد.

تقریباً همه جهان گم شده است

می توان به جرات گفت حدود 100 میلیارد کهکشان در جهان هستی وجود دارد که هر یک از آنها از 10 میلیون تا 10 تریلیون ستاره را در خود گنجانده اند. خورشید زمین در مقایسه با این ستاره ها یکی از کوچک ترین و ضعیف ترین ستاره ها به شمار می رود و حتی می توان نام کوتوله زردرنگ را روی آن گذاشت. در واقع در جهان هستی مقادیر ترسناک و عظیمی از ماده مرئی وجود دارد که انسان تنها قادر به مشاهده دو درصد از آن است. وجود این مقدار ماده به دلیل نیروی گرانش آنها پیش بینی می شود و ماده تاریک نیز که مقدار آن شش برابر جرم ماده مرئی تخمین زده می شود بخش نامرئی جهان را تشکیل داده است. به گزارش مهر به نقل از منابع علمی جهان وجود انرژی تاریک به عنوان بخشی دیگر از جهان که در واقع مابقی جهان را تشکیل داده است، موضوع را پیچیده تر خواهد کرد. این نوع انرژی با گسترش سریع جهان در ارتباط است و به همراه ماده تاریک همچنان ناشناخته باقی مانده است.

جسم می تواند سریع تر از نور حرکت کند نور نیز همیشه بسیار سریع حرکت نمی کند

سرعت نور در خلا300 هزار کیلومتر بر ساعت است با این حال نور همیشه در خلاحرکت نمی کند. برای مثال نور در آب با سرعتی یک سوم سرعت گفته شده حرکت می کند. در واکنش های اتمی برخی از ذرات به سرعت های بسیار بالایی دست پیدا می کنند که بخشی از سرعت نور است و در صورتی که از میان رابطی که سرعت نور را خواهد کاست عبور کنند، در واقع می توانند سریع تر از نور حرکت کنند. چنین پدیده یی درخششی آبی رنگ از خود به وجود می آورد که به «تشعشعات شرنکوف» شهرت دارد و با بمب های صوتی قابل مقایسه است. کمترین سرعتی که تاکنون برای نور به ثبت رسیده است 17 متر بر ثانیه یا 61 کیلومتر بر ساعت بوده که به واسطه عبور از میان روبیدیوم منجمد با حرارتی برابر صفر مطلق ایجاد شده است. این ماده در این حرارت در حالتی به نام چگالش «بوز- اینشتین» قرار دارد.

سیاهچاله ها سیاه نیستند

به طور حتم سیاهچاله ها بسیار تاریکند اما سیاه نیستند، زیرا این پدیده ها درخشان بوده و به آرامی نور خود را در تمامی طیف های نوری از جمله نور مرئی به اطراف منتشر می کنند. این تشعشعات که «تشعشعات هاوکینگ» نام دارد نور خود و جرم سیاهچاله ها را به تدریج کاهش داده و با از دست دادن منبع جرم سیاهچاله ها تبخیر می شوند. به گزارش مهر به نقل از منابع علمی جهان، سیاهچاله های کوچک در مقایسه با جرم شان و نسبت به سیاهچاله های بزرگ تر با سرعتی بالاتر از خود نور منتشر می کنند و بر همین اساس در صورتی که برخورددهنده بزرگ هادرون براساس برخی نظریه ها از خود میکروسیاهچاله هایی تولید کند، آنها به سرعت تبخیر خواهند شد و دانشمندان پس از آن قادر خواهند بود بقایای تابش های آنها را مشاهده کنند.

تعداد نامحدودی نویسنده مطلب را نوشته و تعداد نامحدودی خواننده آن را می خوانند

براساس مدل های استاندارد کیهان شناسی جهان مرئی با تمامی میلیاردها کهکشان و تریلیون تریلیون ستاره هایش تنها یکی از بی نهایت جهان هایی است که مانند حباب های صابون در یک اسفنج در کنار یکدیگر قرار گرفته اند. به دلیل بی نهایت بودن آنها می توان هر تاریخچه ممکنی را برایشان در نظر گرفت. اما تعداد تاریخچه های ممکن برای این جهان ها متناهی است زیرا تعداد محدودی پدیده و تعداد محدودی نتیجه در بر داشته اند. تعداد این پدیده ها بسیار زیاد اما متناهی است، پس همین پدیده عینی و کنونی که نویسنده این مطلب نوشته و شما آن را می خوانید، باید بی نهایت بار در زمان رخ داده باشد. شگفت انگیزتر از آن این است که بدانیم نزدیک ترین همتای ما در چه فاصله یی از ما قرار گرفته است. این فاصله عددی برابر 10 به توان 10 به توان 28 متر تخمین زده شده است که در صورت علاقه مندی به محاسبه آن می توانید از عدد یک و 10 میلیارد میلیاردمیلیارد صفر در برابر آن استفاده کنید.

تصور بنیادین از جهان مسوول گذشته، حال و آینده آن نیست

براساس نظریه نسبیت خاص چیزی به نام اکنون، گذشته یا آینده وجود ندارد و قالب های زمانی به یکدیگر وابسته اند زیرا همه هستی در سرعتی برابر در حرکت است. درصورتی که انسان با سرعتی کاملاً متفاوت در حرکت بود شاهد پیر شدن زودهنگام یکی از نزدیکان یا دیر پیر شدن وی نسبت به دیگران می بود.

ذره می تواند به صورت آنی روی ذره یی در آن طرف جهان تاثیر بگذارد

زمانی که یک الکترون با همتای ضدماده خود یا پوزیترون روبه رو می شود، هر دو در درخشش کوچکی از انرژی خنثی شده و دو فوتون از این برخورد متولد می شود. ذرات زیراتمی مانند فوتون ها یا کوارک ها یک ویژگی به نام اسپین دارند که به مفهوم چرخش است. این ذرات در واقع حرکت چرخشی ندارند، اما به گونه یی رفتار می کنند که انگار در حال چرخشند. جهت اسپین فوتون ها در زمان تولد در برابر یکدیگر است و در نتیجه خنثی می شوند. با توجه به رفتارهای غیرقابل پیش بینی کوانتومی، گفتن اینکه کدام فوتون در مسیر چپ گرد و کدام یک در مسیر راست گرد حرکت خواهد داشت، غیرممکن است و در واقع تا زمانی که یکی از آنها مشاهده نشود، هر دو در هر دو جهت حرکت خواهند داشت اما به محض اینکه یکی از آنها مشاهده شود جهت راست یا چپ گرد را به خود گرفته و به هر جهتی که حرکت کند، همتایش در مسیر متضاد آن حرکت خواهد کرد. این واقعیتی است که در آزمایش ها به اثبات رسیده است.

هرچه سریع تر حرکت کنید سنگین تر می شوید

در صورتی که بسیار سریع بدوید به صورت لحظه یی و نه دائم، سنگین وزن خواهید شد. سرعت نور مرز سرعت در جهان است در این صورت زمانی که جسمی با سرعتی نزدیک به نور در حرکت است و شما به آن نیرویی وارد کنید، به سرعت آن نخواهید افزود بلکه تنها به آن انرژی اضافی وارد کرده اید که این انرژی باید در جایی قرار بگیرد. بهترین مکان برای قرارگیری این انرژی جرم جسم است. براساس قانون نسبیت جرم و انرژی با یکدیگر برابرند پس هر چه انرژی وارد شده بیشتر باشد، جرم افزایش پیدا خواهد کرد. البته این افزایش وزن در انسان قابل چشم پوشی بوده و در عین حال غیرقابل انکار است.

ررسی احتمال نابودی حیات در کره زمین، بر اثر برخورد شهاب سنگ

بررسی احتمال نابودی حیات در کره زمین، بر اثر برخورد شهاب سنگ

با گذشت چند هفته از انفجار شهاب سنگی کوچک در آسمان روسیه، هنوز هم در محافل علمی صحبت از این برخورد است. این شهاب سنگ که تنها چند متر طول داشت بعد از عبور از جو زمین و در هنگام برخورد با اتمسفر متلاشی شد. موج صوتی ناشی از این انفجار باعث شکسته شدن شیشه ساختمان ها و زخمی شدن صدها نفر گردید. همچنین قطعات بسیار کوچکی از این شهاب سنگ بر زمین فرود آمد. خسارات ناشی از این برخورد، حدود 40 میلیون دلار برآورد شده است.

سوالی که این روزها مطرح است این است که آیا امکان پیش بینی چنین حوادثی از قبل وجود دارد؟

برای شهاب سنگ هایی با ابعاد چند متر (مشابه شهاب سنگی که وارد آسمان روسیه شد) عملا امکان پیش بینی برخورد وجود ندارد. چون این شهاب سنگ ها به قدری کوچک هستند که رصد آنها توسط دانشمندان ممکن نیست. و تا وقتی اتفاق نیفتند کسی از آنها با خبر نمیشود. جالب است بدانید که روزانه چندین شهاب سنگ کوچک (در ابعاد سانتی متری) وارد جو زمین میشوند. ولی در هنگام برخورد با جو زمین آنقدر متلاشی میشوند که چیزی جز غبار از آنها باقی نمیماند.

در مورد شهاب سنگ های چند متری، واقعا راهی برای پیش بینی و آمادگی برای برخورد وجود ندارد. ولی جای شکرش باقی است که آنها به ندرت به سمت کره خاکی مان می آیند. احتمال اینکه شخصی توسط یک سنگ آسمانی کشته شود، 1 به 250 هزار است. برای آنکه دید بهتری پیدا کنید، اشاره می کنیم که چنین احتمالی کمتر از احتمال مرگ به واسطه وقوع زلزله، توفان، سیل، تصادف، سقوط هواپیما، و حتی صاعقه است.

اکثر سنگ های آواره فضایی، حتی قبل از اینکه به زمین نزدیک شوند در جو زمین می سوزند و به غبار تبدیل میشوند. و برخی دیگر هم در اقیانوس یا دشت یا کوه ها که مناطقی بدون سکنه اند فرود می آیند.

در طول 4 میلیارد سال عمر زمین، سیاره ما میلیون ها بار مورد اصابت این گلوله های سرگردان قرار گرفته که بسیاری از آنها بزرگتر از 1 کیلومتر و قادر به ایجاد ویرانی های بزرگ بوده اند. ولی اکثر این سنگ های بزرگ در دوران تولد زمین رخ داده اند. یعنی زمانی که منظومه خورشیدی ما جوان و پر از سنگ های سرگردان بوده.

به خاطر فعالیت های درونی زمین که منجر به بروز تغییرات گسترده در سطح پوسته آن شده، تنها حدود 160 منطقه برخورد بر روی چهره سیاره مان باقی مانده و توسط دانشمندان شناسایی شده است. و این روزها، دیگر انتظار برخوردهای خیلی بزرگ که تا چند میلیون سال قبل عادی بودند را نداریم.

اما در مورد شهاب سنگ های بزرگ که قطر آنها بیش از صد متر باشد، امکان مشاهده مسیر حرکت آنها و حتی پیش بینی امکان نزدیک شدن آنها به زمین وجود دارد. پروژه Near Earth Object ناسا یک جدول از شهاب سنگ های رصد شده و محاسبات مربوط به برخورد احتمالی آنها به زمین را تا 100 سال آینده در خود دارد. بر اساس پیش بینی های این پروژه، در حال حاضر هیچ یک از سنگ های کشف شده، دارای درجه خطر برخورد با زمین نیستند.


در این جدول می توانید خطرات و خسارات احتمالی ناشی از برخورد شهاب سنگ هایی با ابعاد مختلف را مشاهده کنید:

 

بنیاد علمی B612 هم که یک سازمان غیر انتفاعی و غیر دولتی است قصد ارسال یک تلسکوپ اختصاصی به فضا را دارد. و امیدوار است تا بتواند توسط آن تمام شهاب سنگ هایی را که قطری بیش از 30 متر داشته و می توانند خطرات بزرگی را برای ساکنان زمین به وجود بیاورند، قبل از نزدیک شدن به زمین رصد کند.

به چالش کشیده شدن قوانین فیزیک، با کشف یک حالت جدید در مواد

به چالش کشیده شدن قوانین فیزیک، با کشف یک حالت جدید در مواد

دانش حد و مرزی نمیشناسد. ده ها سال دانشمندان ادعا میکنند که سرعتی بالاتر از سرعت نور ممکن نخواهد بود. اما ناگهان ذره ای به نام بوزون کشف میشود که از نور هم سریع تر حرکت میکند. و به این ترتیب تمام معادلات در هم میریزد.

اکنون نیز چالشی بزرگ در هنگام آزمایشات تحقیقاتی پیش آمده که ممکن است تمام اصول فیزیک را زیر سوال ببرد. اتفاقی که ممکن است باعث کشف نوع جدیدی از حالت در مواد شود.

اما داستان از کجا شروع شد؟

در طی 20 سال گذشته دانشمندان در هنگام سرد کردن ترکیبات اورانیوم تا حد صفر مطلق (یا همان منفی 273 درجه سلسیوس) ، با نوعی از قطعی‌های مکرر روبرو شده‌اند که می‌تواند نوید بخش ماهیتی تازه در مواد باشد. جالب است بدانید زمانی که ترکیب URu2Si2 به صفر کلوین نزدیک می‌شود از میزان بی‌نظمی (آنتروپی) سیستم به طرز قابل ملاحظه‌ای کاسته می‌شود و در عین حال به نظر می‌رسد که مولکول‌ها در حالتی خاص که هنوز برای دانشمندان جای پرسش دارد، گرما از خود متصاعد می‌کنند.

توضیح احتمالی این فرایند را میتوان در مقاله‌ای که پروفسور و فیزیکدان برجسته "پیر کولمن" مدتی پیش در مجله Nature به چاپ رساند مشاهده کرد. وی پس از مدتها تحقیق و بررسی به این جمع‌بندی رسیده است که در چنین وضعیتی مولکولها در حالت گذار یا انتقال از حالتی به حالتی دیگر قرار می‌گیرند، درست مانند وضعیتی که آب در حال تبدیل شدن به یخ طی می‌کند. و در این حالت، ماهیتی عجیب می‌گیرند. البته این فرایند رویداد تازه‌ای نیست و قبلا نیز مشاهده شده بود، هرچند که دانشمندان از ماهیت آن بی‌اطلاع بودند.

Piers Coleman

محققان دائماً در تلاش برای یافتن حالات تازه در مواد هستند که دارای خصوصیاتی همچون ابررسانایی باشد تا به این وسیله بتوانند راه‌های جدیدی برای انتقال و حرکت الکترونها بیابند. برای نمونه، هفته گذشته مطلع شدیم که دانشمندان با کشف خصوصیات تازه‌ی الکترونیکی و بهره از ابررایانه‌ها در شبیه سازی شرایط، موفق به ساخت سلول‌های خورشیدی نوآورانه‌ای شده‌اند. بدین ترتیب با کشف خصوصیات تازه‌ موادی که می‌توانند تحت شرایط سخت فعل و انفعال از خود نشان دهند، فیزیک‌دانان تئوری پرداز مثل کولمن می‌توانند معادلات فیزیکی-ریاضی را نوشته و برای همکاران خود که در آزمایشگاه‌ها مشغول به کار عملی و علمی هستند ارسال کنند تا صحت و سقم این موارد را بررسی کنند.

حالت فیزیکی جدید تقارن‌های فیزیکی را دست خوش تغییر قرار می‌دهد، همان تقارن‌هایی که در زندگی روزمره به کار می‌گیریم. مثلاً اگر جسمی کروی را حول محورش چرخش دهیم، این چرخش به هر میزان و درجه‌ای که باشد باز هم جسم ما همان شکل اول را خواهد داشت. در حالی که چنین وضعیتی برای یک جسم معکبی در هر 90 درجه چرخش صادق است. پس می‌توان چنین استنباط کرد که جسم مکعب در هر 90 درجه به تقارن چرخشی می‌رسد. تقارن چرخشی عبارتست از گونه‌ای از تقارن که در آن با چرخش جسم حول محور تقارن خود به اندازه‌ی مشخص شکل آن عوض نشود. در عین حال مغناطیس دارای تقارن شکسته است که درک آن برایمان کمی دشوارتر است. این ماهیت در بین فیزیکدان‌ها به تقارن «بازگشت در زمان» یا «بازگشتی» معروف است. بنا به این نظر، اجسام حرکات رفت و برگشتی در زمان دارند، «درست مانند عقب و جلو رفتن در یک فیلم سینمایی». بدین ترتیب هر زمان که فیلم ویدئو را به عقب ببریم، میدان مغناطیسی ایجاد شده، موجب حرکت در جهت معکوس می‌شود و آنگاه باید دوباره زمان را معکوس کنیم تا به حالت قبلی بازگردیم.

آنچه که محققان از ترکیب اورانیوم کشف کردند تقارن دوگانه‌ی بازگشتی بوده است. فیزیکدانان این ماهیت جدید را تقارن Hastatic Order نام نهاده‌اند که به خوبی می‌تواند حالت اجسام را نشان دهد. واضح است که هنوز هیچ ماشین زمانی در دست نیست که بتوان برای آزمایش صحت و سقم این موضوع از آن استفاده کرد، اما داده‌های بدست آمده از ابزارهای برخورد دهنده‌ی ذرات در ایالات متحده و ژاپن حاکی از آن است که شواهد بدست آمده می‌تواند صحت این تئوری را تصدیق و تایید کند. در واقع این یافته‌ها را می‌توان شبیه پیدا کردن جذر عدد منفی یک (1-) دانست. ماهیتی ریاضی که عملاً وجود خارجی ندارد ولی از منظر علم ریاضیات می‌تواند به ما در حل مسائل گوناگون کمک کند.

کولمن در توضیح این حالت می افزاید: «مواد در طبیعت بر دو دسته‌اند. دسته اول در صورت مواجهه با معکوس شدن به خود بازمی‌گردند، درست مانند سنگ مرمری که دائما در اطراف یک مسیر دایره‌ای چرخ می‌زند. در حالی که دسته‌ی دوم در برابر معکوس کردن زمان، دو برابر به حالت اولیه خود بازمی‌گردد که الکترون‌ها از این دسته‌اند». برای توضیح بیشتر می‌توان به قیاس فیزیکی که در آن یک سنگ مرمرین بر روی نوار موبیوس می‌چرخد اشاره کرد که می‌تواند علی‌رغم مسیر حرکت وارونه‌اش به نقطه‌ی آغازین بازگردد.

این تئوری جدید شامل چرخش الکترون‌ها، تقارن بازگشت دوگانه و نمایش‌های چهارگانه‌ی تقارن بازگشتی در زمان می‌شود. کولمن همچنین هشدار می‌دهد که هیچ نمونه‌ی فیزیکی خوبی از این دست وجود ندارد، اما می‌توان آن را چیزی شبیه به تصویر متحرک زیر تصور کرد:

پیامد کشف این ماهیت جدید چیست؟ به اعتقاد کولمن، این پرسش مانند آن است که از مایکل فارادی (که سالها به تحقیق پیرامون مفاهیم اولیه میدان‌های الکترومغناطیسی پرداخته و آن را در فیزیک بنیان نهاده و اختراعاتش در زمینه دستگاه‌های چرخنده الکترومغناطیس اساس فناوری موتور الکتریکی را پی ریزی کرده است) بپرسیم که تحقیقات او چگونه می‌تواند بر موتورهای بخار تاثیر بگذارد! هر چند که این محقق معتقد است که ما در میانه‌ی «انقلاب کوانتوم» به سر می‌بریم و موارد بسیار تازه‌ و زیادی وجود دارد که هنوز کشف نشده و انتظار ما را می‌کشند. خوشبختانه، تمامی این حرف‌های قلمبه و سلمبه‌ علمی بدان معنی است که در آینده ای نه چندان دور، موضوعات علمی تخیلی مثل سفر در زمان و لیزرهای قدرتمند به واقعیت خواهند پیوست!

وی در پایان می‌افزاید، «هنوز 200 سالی مانده تا بشر درک درستی از مکانیزم‌های کلاسیک و ماهیت انرژی بدست آورد. مکانیزم‌های کوانتوم تنها صد سال سابقه دارند و هنوز به بلوغ نرسیده‌اند، اما ایده‌هایی بسیاری وجود دارد که تازه متولد شده».

هر چند هنوز تعریف و توضیح دقیقی در مورد این کشف جدید وجود ندارد، اما دانشمندان انتظار دارند این کشف در طی 20 یا 30 سال آینده بسیاری از قوانین فیزیک را دچار تغییر و دستخوش کند.

منبع : وب پارسی

چشم شیطان

به گزارش پارس ناز سه تلسکوپ فضایی ناسا در اعماق فضا موفق به عکس برداری از یک سیاه چاله فضایی که به چشم شیطان معروف است شدند.
این سیاه چاله در یک کهکشان در همسایگی کهکشان راه شیری قرار دارد.

 

نقطه سفید که در عکس مشاهده میکنید خود سیاه چاله است و هاله های قرمز رنگ گاز هیدروژن و نور آبی رنگ اطراف سیاه چاله متعلق به اشعه ایکس میباشد.
این کهکشان 43 میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد و اولین بار است که محققان فضایی عکسی با این وضوح برای مشاهده و تحقیق در اختیار دارند. این کهشکشان نزدیک ترین کهکشان به زمین است و در حال تشکیل یک سیاه چاله است . دانشمندان در حال تحقیق در چگونگی ایجاد سیاه چاله ها و چگونگی به وجود آمدن اشعه ایکس در این پدیده هستند.