فیزیکدانان وجود حالت جدید ماده را تایید کردند!

بیگ بنگ: تا به امروز تصور بر این بود که اتم‌ها در ماده فیزیکی در یکی از سه حالتِ «جامد، مایع و گاز» وجود دارند. اما یک تیم بین‌المللی از فیزیکدانان به رهبری دانشگاه ادینبورگ دریافتند که برخی عناصر میتوانند در زمان مواجهه با شرایط سخت و بغرنج ویژگی‌های حالات جامد و مایع را بصورت همزمان داشته باشند.

image e Potassium
مرواریدهای پتاسیم در زیر روغن پارافین

به گزارش بیگ بنگ، اِعمال فشار و دمای بالا به پتاسیم باعث ایجاد حالتی می شود که در آن قسمت اعظمی از اتم‌های آن عنصر، یک ساختار شبکه جامد پدید می آورند. با این وجود، این ساختار حاوی مجموعه دیگری از اتم‌های پتاسیم نیز است که آرایش مایع دارند. دکتر «آندرئاس هرمان» یکی از نویسندگان مقاله و محقق از دانشکده فیزیک و اخترشناسی در دانشگاه ادینبورگ گفت: «پتاسیم یکی از ساده‌ترین فلزاتی است که می شناسیم؛ اما اگر آن را تحت فشار زیاد قرار بدهید، ساختارهای بسیار پیچیده‌ای را پدید می آورد.»

تا کنون مشخص نبود که آیا این ساختارها حالت جدیدی از ماده به نام «chain-melted»(زنجیره‌ای ذوب شده) دارند یا دو حالت مختلف به خود می گیرند. دکتر هرمان و همکارانش از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری قدرتمندی برای مطالعه وجود حالت جدید ماده استفاده کردند. شبیه‌سازی اینکه چگونه ۲۰ هزار اتم پتاسیم در شرایط نامساعد و بغرنج رفتار می کنند، نشان داد که این ساختارهای ایجاد شده از حالت «chain-melted» بهره می برند.

محققان گفتند: «اِعمال فشار به این اتم‌ها باعث تشکیل دو ساختار شبکه جامد درهم تنیده می شود. برهمکنش ‌ای شیمیایی میان اتم‌ها در یک شبکه، خیلی قوی است؛ یعنی وقتی ساختار با افزایش دما روبرو می شود، آنها در حالت جامد باقی می مانند؛ اما اتم‌های دیگر وارد حالت مایع می شوند. اتم‌های زیادی از جمله سدیم انتظار می رود در این حالتِ تازه کشف شده وجود داشته باشند.» جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله Proceedings of a National Academy of Sciences منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sci-news.com

نمایش “سحابی خرچنگ جنوبی” در جشن تولد هابل

بیگ بنگ: در جشن بیست و نهمین سالگرد پرتاب تلسکوپ فضایی هابل، اخترشناسان این تصویر رنگارنگ را از سحابی خرچنگ جنوبی گرفتند. در ۲۴ آوریل ۱۹۹۰، هابل با شاتل فضایی «دیسکاوری» به فضا پرتاب شد. از آن زمان به بعد، این تلسکوپ انقلابی در شیوه نگرش اخترشناسان و عموم مردم به کیهان ایجاد کرده است.

image e Southern Crab Nebulaبه گزارش بیگ بنگ، عکس‌هایی که این تلسکوپ می گیرد، از هر دو منظر علمی و زیبایی شناختی شگفت‌انگیز هستند. این تلسکوپ هر سال، قسمت کوچکی از زمان مشاهده‌اش را به گرفتن یک عکس ویژه برای سالگردش اختصاص میدهد. در این فرایند، گرفتن عکس از اجرام با اهمیت و زیبا در دستور کار قرار می گیرد. عکس سالگرد امسال به «سحابی خرچنگ جنوبی» اختصاص یافته است. این سحابی که در صورت فلکی قنطورس جنوبی واقع شده، تقریبا ۷۰۰۰ سال نوری با زمین فاصله دارد. البته نباید این سحابی را با سحابی خرچنگ(M1) که در صورت فلکی “گاو” قرار دارد، اشتباه گرفت.

یکی دیگر از نام‌های این سحابی «Hen 2-104» است؛ یعنی در ابتدا این سحابی با شماره ۱۰۴ در لیست دوم ستارگان خط نشر قرار دارد، لیستی که توسط اخترشناس آمریکایی «کارل هنیز» در سال ۱۹۶۷ تهیه شد. این جرم ظاهرا دارای دو سازه به شکل ساعت شنی است که دو جفت ستاره در یک سامانه دوتایی آن را تحت تاثیر قرار داده است. این سامانه از یک ستاره غول سرخ و یک کوتوله سفید تشکیل یافته است.

ستاره غول سرخ در حال پوست‌اندازی لایه‌های بیرونی خود می باشد. قسمتی از این موادِ بیرون پخش شده، توسط گرانش ِ کوتوله سفید جذب می شود. نتیجه این می شود که هر دو ستاره در دیسک مسطحی از گاز که میان آنها کشیده شده، قرار می گیرند. این کمربند مواد، جریان گاز به سمت بیرون را به گونه ای محدود می سازد که فقط در بالا و پایین دیسک به سرعت دور می شوند. حباب‌های گاز و گرد و غبار در لبه‌ها به درخشان‌ترین حالت ممکن دیده می شوند؛ طوری که میتوان آنها را به سازه‌های «پای خرچنگ» تشبیه کرد. ظاهرا این پاها به مکان‌هایی اطلاق می شود که جریان مواد به بیرون به گاز و گرد و غبار میان ستاره‌ایِ پیرامون کشیده می شود. در ویدئوی زیر زوم به این سحابی را مشاهده کنید:

این جریان مواد رو به بیرون شاید چند هزار سال تداوم داشته باشد؛ یعنی تنها کسر کوچکی از عمر سامانه. پس سازه بیرونی شاید تنها چند هزار سال عمر داشته باشد، اما سازۀ درونی که شکلی مانند ساعت شنی دارد، باید در اثر یک رویداد جدید از جریان مواد به بیرون ایجاد شده باشد. ستاره غول سرخ نهایتا دچار فروپاشی خواهد شد و به یک کوتوله سفید تبدیل می شود. پس از آن، جفت کوتوله‌های سفید که جان سالم به در برده‌اند، در قالب یک سحابی سیاره‌نما به درخشش خواهند پرداخت.

تا سال ۱۹۸۹ تصور بر این بود که سحابی خرچنگ جنوبی یک ستاره ساده است. تلسکوپ‌های واقع در رصدخانه لاسیلای اروپا این سحابی را کشف کرده بودند. در عکس ِ بدست آمده، یک سحابی دراز خرچنگ شکل دیده شد که توسط حباب‌های متقارنی از گاز و گرد و غبار به وجود آمده بود. اما تلسکوپ فضایی هابل در سال ۱۹۹۹ این سحابی را رصد کرد؛ طوری که کل این سازه رویت گردید. در این عکس، سازه‌های درونی به وضوح قابل مشاهده بودند؛ پس پدیده‌ای که حباب‌های بیرونی را به وجود آورده بود، در گذشته‌ای نه چندان دور به مدت دو بار به وقوع پیوسته بود.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع:

قبل از بیگ بنگ وضعیت جهان چگونه بوده است؟

قبل از بیگ بنگ وضعیت جهان چگونه بوده است؟

قبل از بیگ بنگ چه اتفاقاتی رخ داده است؟ در حدود ۱۳ میلیارد و ۸۰۰ میلیون سال پیش کیهان قابل مشاهده به یکباره منفجر شده و فرایند انبساطی خود را شروع می کند و در نهایت به شکل کنونی خود تبدیل می شود، اما قبل از بیگ بنگ اوضاع جهان چگونه بوده است؟

قبل از اینکه بیگ بنگ در یک لحظه رخ دهد و کیهان بتدریج به شکل کنونی درآید چه اتفاقاتی در حال رخ دادن بوده است؟ آیا اصلا می توان سوالی این چنین را مطرح کرد و به آن پاسخ داد؟ در واقع پاسخ دقیقی برای این سوال وجود ندارد، اما ممکن است هر اتفاقی رخ داده باشد. اتفاقاتی که بر سردرگمی انسان می افزایند.

بیگ بنگ در واقع لحظه ای در زمان است و ربطی به فضا ندارد. ممکن است در زمان بیگ بنگ، کیهان به شکل یک ذره کوچک متراکم نبوده، بلکه بزرگتر بوده باشد. کیهان کنونی ۹۳ میلیارد سال نوری قطر دارد و دست کم ۲ تریلیون کهکشان را در خود جای داده است. آیا چنین کیهان عظیمی در یک ذره دو سانتیمتری جای می شده است؟

البته وراء کیهان قابل مشاهده ممکن است چیزهای بیشتری وجود داشته باشد و زمینی ها قادر به درک آن نباشند، زیرا ممکن است نور طی این ۱۳ میلیارد و ۸۰۰ میلیون سال به آنجا نرسیده باشد. ما به یقین نمی توانیم بگوییم که در زمان بیگ بنگ، کیهان به شکل بسیار کوچک و یا بزرگ بوده است، اما یقین داریم که بسیار متراکم بوده و با انفجار بیگ بنگ به سرعت تراکم خود را از دست داده است.

در زمان مهبانگ همه چیز متراکم تر و داغ تر از زمان حال بوده است، اما چیزی خارج از کیهان اولیه وجود نداشته است. در واقع فضا وجود نداشت و کیهان در فضا منتشر نشد، بلکه فضا خود منبسط گردید.

همچنین نمی دانیم که قبل از مهبانگ وضعیت چگونه بوده است، اما می توان تشخیص داد یک ثانیه پس از مهبانگ اوضاع به چه شکل درآمده است. در آن لحظه کیهان خنک شد و به پروتون و نوترون ها اجاز داد تا به همگرایی برسند و بافت فضازمان نیز شکل گرفت.

قبل از بیگ بنگ

ممکن است قبل از مهبانگ کیهان در وضعیت فراداغ و تراکم بی نهایت به سر برده که تمایل به حفظ وضعیت خود داشته، اما یکباره و به خاطر بروز شرایط خاص، بیگ بنگ رخ می دهد و تکامل کیهان آغاز می گردد.

از نظر استیون هاوکینگ نیز رویدادهای قبل از بیگ بنگ قابل اندازه گیری نیستند و لذا قابلیت تعریف ندارند. از نظر هاوکینگ فضازمان محدود است، اما با این وجود مرز مشخصی ندارد و آغاز و پایانی برای آن قابل تصور نیست، مانند کره زمین که محدود است، اما نمی توان آغاز و یا پایانی برای آن در نظر گرفت.

 

با توجه به اینکه رویدادهای قبل از بیگ بنگ عینیت بصری نداشته و قابل مشاهده نبوده اند، در نظریه پردازی ها حذف می شوند. برخی هم معتقدند بیگ بنگ آغاز زمان نیست. آنان تاکید دارند که کیهان دیگری قبل از بیگ بنگ وجود داشته که بجای حرکت به سوی آینده به سمت گذشته رفته است. کیهان ما به سوی آینده می رود و به همین دلیل دچار آنتروپی یا بی نظمی در سیستم می شود. تمامی مواد و خواص آنها در دنیای آیینه ای که به سمت گذشته می رود دارای خواصی معکوس خواص مواد موجود در دنیای ما هستند.

برخی تئوری های نیز بیگ بنگ را آغاز همه چیز نمی دانند، بلکه آن را برهه ای از زمان عنوان می کنند که کیهان در این برهه از تمایل خود به سوی انقباض به تمایل خود به سوی انبساط سوییچ می کند و لذا بیگ بنگ های دیگری با انبساط کیهانی در راه هستند، زیرا در پس انبساط کیهانی باز هم انقباض و در نهایت بیگ بنگ های دیگر را در پیش خواهیم داشت.

نظریه دیگری وجود دارد که بر اساس آن کیهان ما در واقع نوزاد کیهانی بزرگتر است که قطعه ای از فضازمان از آن جدا شده و به کیهان ما تبدیل شده است و لذا ممکن است جهان های موازی متعددی از بطن کیهان مادر متولد شده باشند که ارتباطی با یکدیگر ندارند و بر هم تاثیر نمی گذارند.

همه این سردرگمی ها به آن خاطر است که دانشمندان نمی توانند به شرایط قبل از بیگ بنگ نگاهی داشته باشند. به هر حال بیگ بنگ و شرایط قبل از آن همچنان جزء اسرار کیهان هستند و شاید روزی برسد که تمامی رازهای آن هویدا شوند.

پنج ایدۀ علمی که مردم فکر میکردند احمقانه است!

بیگ بنگ: علم قدرت تغییر دنیا را دارد، اما همیشه یک مسیر راحت برای دستیابی به آن وجود ندارد. در بسیاری مواقع در طول تاریخ، طرفداران ایده‌های انقلابی مورد انتقاد قرار گرفته و به عقب رانده شدند.

به گزارش بیگ بنگ، علم یعنی آزمایش و خطا و شواهد. ممکن است سال‌ها طول بکشد اما هریک از پنج ایدۀ زیر زمانی احمقانه تصور می‌شدند که اکنون پذیرفته شده‌اند.

رانش قاره‌ای

در ۶ ژانویه سال ۱۹۱۲، «آلفرد وگنر» ژئوفیزیکدان و هواشناس آلمانی ۳۲ ساله، یک ایدۀ خارق‌العاده را مطرح کرد. براساس مشاهدات او، قاره‌‌های زمین زمانی یک تک خشکی بودند و با گذشت زمان از هم جدا شدند. او متوجه شد که قاره‌ها کم و بیش با هم انطباق دارند، همانند تکه‌های یک پازل و فسیل‌های گیاهان و حیواناتی وجود دارد که در قاره‌های مختلف پراکنده شده‌اند. علاوه بر آن، ویژگی‌های ژئولوژیکی وجود دارد که با کنار هم قرار دادن قاره‌ها با هم انطباق برقرار می‌کنند، مثل رشته کوه‌ها در آمریکا و اسکاتلند و لایه‌های سنگی در جنوب آفریقا و برزیل.

plate story lgeاو بعدها متهم به گفتن دروغ‌های گمراه‌کننده شد. این ایده به شدت مورد تمسخر زمین‌شناسان قرار گرفت که قاره‌ها توسط پل‌های خشکی و کوه‌های ساخته شده در اثر مچاله شدن زمین به هم متصل شده‌اند. در دههۀ ۶۰ نسل جدیدی از دانشمندان شواهدی از گستردگی بستر دریا و حرکت صفحات تکتونیکی کشف کردند. وگنر به اندازه‌ای زنده نماند که شاهد این کشف باشد و به طرز غم‌انگیزی در سال ۱۹۳۰ درگذشت – اما اکنون ایدۀ اصلی او یک علمِ پذیرفته شده است و آن را قاره پانگه‌آ نامیدیم.

فرگشت

وقتی زیست‌شناس «چارلز داروین» کتابش تحت عنوان «منشأ گونه‌ها» را در سال ۱۸۵۶ منتشر کرد در جهان غلغله بر پا شد. پیشنهاد داروین مبنی بر اینکه حیات اجداد مشترکی دارد و فرگشت(تکامل) فرآیندی از یک تغییر آهسته بوده و صفاتِ ارثی باعث بقای گونه‌ها شده است، مضحک به نظر می‌رسید.

evolution class healthy selectionداروین کارش را انجام داده بود – چندین دهه مشاهده‌ و تحقیق جدید – و علم او انسجام یافته بود. او در یک جامعه‌ی مذهبی با بیشترین مقاومت‌ها مواجه شد و این جامعه به سختی پذیرفت که انسان‌ها یک منشأ فرگشتی داشته‌اند. بنابراین قبل از پذیرش این مسائل، یک دوره نظریه او را مورد انتقاد و تمسخر قرار دادند. در دهه‌ی ۱۸۷۰، فرگشت به عنوان جریان اصلی محافل علمی پذیرفته شد. انتخاب طبیعی کمی بیشتر طول کشید اما اکنون می‌توانیم آن را در عمل ببینیم.

نظریه خورشید مرکزی

اگرچه نظریه‌ خورشید مرکزی(زمین به دور خورشید گردش می‌کند، به جای اینکه خورشید به دور زمین گردش کند یا زمین مرکزی) در تاریخ باستان به طرق گوناگونی پیشنهاد شده، بیشتر اطلاعات مربوط به قرون وسطی از بین رفته است. این مفهوم زمانی مجددأ ظهور پیدا کرد که اخترشناس دوران رنسانس «نیکلاس کوپرنیک» در نیمه‌ی اول قرن شانزدهم آن را مطرح کرد. این ایده مورد توجه محققان قرار گرفت اما خیلی زود رهبران مذهبی مثل مارتین لوتر و جماعت کاتولیک مقدس شروع به انتقاد از او کردند.

بنابراین، بیشتر دنیای آکادمیک همچنان زمین مرکزی را باور داشتند تا زمانیکه اخترشناس ایتالیایی «گالیلئو گالیله» در قرن هفتم پا به میان گذاشت. او با استفاده از شواهد مشاهداتی «کوپرنیکیسم»(نظریه مرکزیت کوپرنیک) را مطرح کرد که باعث شد به دلیل دیدگاه‌های تفتیش عقایدی که داشت مورد بازجویی قرار گیرد – بر اساس کتاب مقدس، جهان قادر به حرکت نیست.

nasa solar systemدر فوریه سال ۱۶۱۶، کوپرنیکیسم ممنوع شد و گالیله «کاملأ از تدریس یا دفاع از دکترین و عقایدش یا صحبت در مورد آن منع شد تا این ایده که خورشید در مرکز قرار دارد و زمین به دور آن می‌چرخد را کاملأ ممنوع کنند و در نتیجه هیچ آموزش یا دفاعی برای آن صورت نگیرد، حتی به طور کلامی یا نوشتاری.»

این ایده به یک حرف چرند تبدیل شد، به ویژه وقتی سهوأ به پاپ توهین کرد. او کتابی را در سال ۱۶۳۲ نوشت که به دلیل صحه گذاشتن بر “خورشید مرکزی” مورد انتقاد قرار گرفت و به محاکمه کشیده شد. در سال ۱۶۳۳، گالیله متهم به ارتداد شد و مابقی عمرش را در بازداشت خانگی به سر برد. در سال ۱۶۹۷ بود که آیزاک نیوتن با کتاب «اصول ریاضی فلسفه‌ طبیعت» این مسئله را حل کرد. البته، اکنون می‌دانیم که تمام این محققان باستان و همچنین کوپرنیک و گالیله درست می‌گفتند. هرچند، واتیکان تا سال ۱۹۹۲ از گالیله عذرخواهی نکرد.

داروی ضدعفونی

امروزه، یک جراح بدون اطمینان از استریل و بدون میکروب بودنِ بدن بیمار آن را باز نمی‌کند. اما همیشه اینگونه نبوده است؛ در واقع، جراحی خیلی خطرناک‌تر بود چون خطر مرگ در اثر عفونت وجود داشت. این ایده که جهان مملو از ارگانیسم‌های کوچکی است که قادر به مشاهدۀ آنها نیستیم برای سال‌ها مطرح شده بود، اما تلاش‌ برای اتصال آن به مداخلات سلامت چندان موفقیت‌آمیز نبود.

Lister operatingجراح جوزف لیستر سال‌های زیادی را صرف اعمالِ کارهای لویی پاستور در بیمارستان کرد تا یک داروی ضدعفونی برای کاهش مرگ و میر پس از جراحی تولید کند. ایده‌های او محکوم شدند و مجله پزشکی معتبر «لنست» حتی هشدارهایی را علیه شیوه‌های لیستر منتشر کرد. پس از اینکه او با سخت‌کوشی توانست ثابت کند که تکنیک ضدعفونی عملی است و آن را به نسل بعدی دانش‌آموزانی که نسبت به ایده‌های قدیمی تعصب نداشتند آموزش داد.

رسیدن به ستاره‌ها

اگر به اکتشاف فضایی علاقه دارید، حتمأ اسم گودارد را شنیده‌اید. این اسم در نام آزمایشگاه تحقیقات مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا و موسسه گودارد مطالعات فضایی دیده می‌شود. رابرت اچ گودارد که نام او برای این موسسات انتخاب شده امروزه بعنوان یک انقلابی که مسابقۀ فضایی را آغاز کرده مورد ستایش قرار می‌گیرد. اما او در آن دوران به شدت مورد تمسخر قرار گرفت. چرا؟ بخاطر اینکه تصور می‌کرد می‌تواند یک موشک را به فضا بفرستد. در سال ۱۹۲۰، مجله نیویورک تایمز از او شدیدأ انتقاد کرد.

wallpaper stars christmas images touchاین مجله نوشت: «پروفسور گودارد با سمتی که در کالج کلارک و موسسه اسمیتسونیان دارد رابطۀ بین عمل و عکس‌العمل را نمی‌داند و اینکه به چیزی بهتر از یک خلأ برای عکس‌العمل نسبت به آن نیاز داریم – این امر پوچ است. البته فقط به نظر می‌رسد او حتی فاقد اطلاعاتی است که به طور روزانه در دبیرستان تدریس می‌شود.»

گودارد مصمم بود. گرچه شکستی را پس از شکست دیگر تجربه می‌کرد، اما ادامه داد و در ۱۶ مارس سال ۱۹۲۶ به اولین پرواز موفقیت‌آمیز با یک موشک با سوخت مایع دست پیدا کرد. این پرواز تاریخی به ارتفاع ۱۲٫۵ متر رسید و فقط ۲ ثانیه طول کشید – اما ثابت کرد که این کار عملی است.

در ۱۷ جولای سال ۱۹۶۹، سه روز قبل از اولین سفر انسان به ماه – نیویورک تایمز سردبیرش را اخراج کرد. او زمانی به یک گزارشگر پاسخ داد: «هر چشم‌اندازی یک جوک است تا زمانیکه اولین فرد آن را انجام دهد؛ وقتی چنین چیزی مشخص شد، به امری عادی تبدیل می‌شود.»

ترجمه: سحر الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

طبق فیزیک ِ هیگز جهان نباید وجود داشته باشد!

بیگ بنگ: اینکه جهان وجود دارد معنایش این است که دانشمندان نیاز به کشف نظریات جدیدی شامل نظریه‌ای به نام اَبَرتقارن دارند. دست کم طبق نظریۀ جدید، جهان نباید وجود داشته باشد. مدلسازی شرایط کمی پس از بیگ بنگ می گوید که جهان فقط یک میکروثانیه پس از تولد انفجاری‌اش باید دچار فروپاشی می شد.

به گزارش بیگ بنگ، «روبرت هوگان» دانشجوی دکترای فیزیک در دانشکدۀ سلطنتی لندن می گوید: در طی جهان اولیه، انتظار داشتیم کیهان متورم شود (تورم گسترش سریع جهان پس از بیگ بنگ است). این انبساط علت جنبش بسیاری از چیزهای اطراف ماست، و اگر ما این جنبش را خیلی زیاد کنیم، باید به انرژی فضایی جدیدی برویم که باعث فروپاشی جهان می شود.

فیزیکدانان از مدلی که برای محاسبۀ خواص ذره بوزون هیگز مورد استفاده قرار می گیرد، در جهت توضیح این مساله که ذرات دیگر چگونه جرم خود را به دست آوردند، چنین نتیجه‌گیری کردند. اثرات ضعیف امواج گرانشی به آغاز جهان شکل داده و ما را از فرجام آن نیز آگاه می کنند.

انفجار!

هوگان می گوید: یک توضیح احتمالی به قوت خود باقی است که در خلال تشعشع آتشین پس از بیگ بنگ، ماده با سرعتی سرسام‌آور در فرآیندی معروف به “تورم کیهانی” به بیرون جهید. دانشمندان معتقدند این فضا-زمان خمیده و فشرده شده، موج‌هایی را به نام امواج گرانشی ایجاد کرد که تابشی را که از درون جهان عبور می کرد پیچ و تاب می داد.

اگرچه این رویدادها ۱۳/۸ میلیارد سال پیش رخ داده دانشمندان در سراسر زمین در جستجوی شواهد امواج گرانشی اولیۀ کیهان هستند که تصور می شود در اثر رویداد بیگ بنگ شکل گرفته و در تار و پود کیهان در حال ارتعاش است و اکنون شناسایی آن کمی دشوار شده است.

HiggsBosonShutterstock tip quarkاما گرانش تنها نیروی بازیگر در جهان اولیه نبود. یک میدان انرژی که در همه وجود دارد و میدان هیگز نامیده می شود در جهان نفوذ کرده و به ذراتی که کِشان کِشان از میان این میدان عبور می کنند جرم می دهد. دانشمندان در سال ۲۰۱۲ هنگامی که بوزون هیگز را کشف کرده و جرمش را تعیین نمودند، علامت آشکارساز این میدان را یافتند.

با درک بیشتر از ویژگی‌های تورم کیهانی و جرم بوزون هیگز، هوگان و همکارش مالکوم فِیر بِیرن که او نیز فیزیکدان دانشکدۀ سلطنتی لندن است، تلاش کردند تا شرایط تورم کیهانیِ پس از بیگ بنگ را بازسازی کنند. آنچه آنها یافتند خبر بدی برای همه چیز بود. جهان نوزاد باید یک بحران شدید در میدان انرژی را تجربه کرده باشد که به نام نوسان کوانتومی شناخته می شود. این نوسانات به نوبۀ خود می توانند میدان هیگز را مختل کرده و کل سیستم را به حالت انرژی خیلی پایین‌تری بغلتانند که فروپاشی جهان را اجتناب‌ناپذیر می کند.

ذرات گم شده

اگر جهان نباید وجود داشته باشد، پس چرا اینجاست؟ انتظار عمومی این است که باید نوعی فیزیک جدید وجود داشته باشد که ما هنوز آنها را در نظریاتمان جا نداده‎ایم، زیرا قادر به کشف‌شان نیستیم. هوگان می گوید: یک احتمال مهم که به عنوان اَبَرتقارن شناخته می شود، پیشنهاد می دهد که اَبَرذرات شریکی برای همۀ ذرات شناخته شده وجود دارد. شاید شتاب دهنده‌های ذراتِ قوی‌تر بتوانند این اَبَرذرات را بیابند.

اما نظریه تورم کیهانی هنوز هم نامطمئن است، و فیزیکدانان هنوز به دنبال شواهد بیشتر هستند. «شان کارول» فیزیکدان موسسه فناوری کالیفرنیا و نویسنده کتاب ذره در پایان گیتی در ابتدای آن کتاب شرح می دهد که چگونه شکار بوزون هیگز ما را به مرزهای جهان جدید هدایت می کند.

کارول گفت که اگر جزئیات تورم کیهانی تغییر کند، آنوقت باید مدل هوگان و فیربیرن نیز متناسب با آن تغییر نماید. لازم به ذکر است که کارول در این مطالعه نقشی نداشته است. جالب توجه است که این اولین‌باری نیست که فیزیکدانان گفتند بوزون هیگز برای جهان یک طلسم نحس است. دیگر فیزیکدانان محاسبه کرده‌اند که جرم بوزون هیگز می تواند به یک جهان بنیادینِ ناپایدار منجر شود و به صورت فاجعه‌آمیزی در میلیاردها سال دیگر به پایان برسد.

کارول می گوید: جرم بوزون هیگز در حدود ۱۲۶ برابر پروتون می باشد که درست بر روی مرز پایداری جهان از آب در آمده است. اگر جرم بوزون هیگز اندکی سبک‌تر از این مقدار بود، میدان هیگز به آسانی دچار آشفتگی می شد و اگر کمی سنگین‌تر از این مقدار بود، میدان هیگز به طور باورنکردنی پایدار می شد. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Physical Review Letters منتشر شده است.

ترجمه: سیدامین مهناپور/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: livescience.com

بارش شهابی شلیاقی را در این شب‌ها از دست ندهید

بارش شهابی شلیاقی را در این شب‌ها از دست ندهید

علاقه‌مندان به پدیده‌های نجومی می‌توانند امشب و فردا شب (۲ اردیبهشت و ۳ اردیبهشت ۹۸)‌ بارش شهابی شلیاقی را در آسمان کشور با چشمان غیر مسلح رصد کنند.

هر ساله از تاریخ ۱۶ تا ۲۸ آوریل بارش شهابی شلیاقی اتفاق می‌افتد که علاقه‌مندان به پدیده‌های نجومی می‌توانند از این فرصت استفاده کرده و با چشمان غیر مسلح این پدیده زیبا را رصد کنند. کانون این بارش شهابی در صورت فلکی شلیاق وجود دارد و به همین دلیل به آن بارش شهابی شلیاقی می‌گویند. علاقه‌مندان باید بدانند این بارش شهابی در امشب ۲۲ آوریل (۲ اردیبهشت ۹۸) به اوج خود می‌رسد و بهترین فرصت برای رصد آن خواهد بود.

 جزئیات بارش شهابی شلیاقی

منشا بارش شهابی شلیاقی از توده ذرت باقی‌مانده از دنبال دار C/1861 G1 است که در سال ۱۸۶۱ میلادی کشف شد. این بارش شهابی قادر است در هر ساعت تا ۱۸ شهاب را به وجود آورد، اما با توجه به حضور ماه تابان در آسمان، علاقه‌مندان برای رصد آن با کمی مشکل مواجه خواهند شد. هنگامی که بارش شهابی مسیر خود را می‌پیماید، در مدار خود از بین توده‌ای از ذرات در فضا به نام شهاب‌واره برخورد می‌کند که به همین دلیل تعدادی شهاب‌واره وارد جو زمین شده و می‌سوزند. مردمان نیم‌کره شمالی به راحتی می‌توانند بارش شهابی شلیاقی را مشاهده کنند؛ زیرا این بخش از آسمان قبل از طلوع خورشید در بالای افق قرار می‌گیرد. ساکنان نیم‌کره شمال شرقی کره زمین در ساعت ۹ و ۱۰ شب به وقت محلی خود می‌توانند این بارش را تماشا کنند.

نکاتی برای رصد بهتر بارش شهابی

  • به علاقه‌مندان توصیه می‌شود برای رصد بارش شهابی بهتر است در جای بسیار تاریک و دور از آلودگی نوری قرار بگیرند.
  • برای مشاهده شهاب عجله نکنید و هر زمانی که به آسمان نگاه می‌کنید انتظار دیدن شهاب را نداشته باشد. بهتر است ۲۰ الی ۳۰ دقیقه به آسمان خیره شوید تا چشمان شما قادر به تفکیک شهاب باشند.
  • باتوجه به اینکه بارش شهابی شلیاقی با سرعت ۴۹ کیلومتر در هر ثانیه به اتمسفر زمین وارد می‌شود، می‌توان آن را در سراسر آسمان مشاهده کرد.
  • علاقه‌مندان باید بدانند بهترین ابزار برای تماشای شهاب، همان چشمان غیر مسلح هستند.

کهن‌ترین مولکول کیهان در فضا کشف شد!

بیگ بنگ: نمونه‌ی نخستین مولکول کیهان پس از چندین دهه جستجو در فضا کشف شد. دانشمندان شناسه‌های این مولکول را در کهکشان خودمان و به کمک بزرگ‌ترین رصدخانۀ هوابرد جهان، یعنی سوفیای ناسا (SOFIA) یافتند.

heh v
در این تصویر سحابی سیاره‌نمای ان‌جی‌سی ۷۰۲۷ و مولکول هیدرید هلیوم نشان داده شده است. رصدخانه‌ی هوابرد سوفیا در این سحابی مولکول هیدرید هلیوم را شناسایی کرد، پیوندی از هلیوم (سرخ) و هیدروژن (آبی)، که نخستین گونه‌ی مولکولی بود که در کیهان آغازین ساخته شد.

کیهان در لحظات آغازینش، هنگامی که هنوز بسیار جوان بود، تنها چند گونه اتم در خود داشت. به باور دانشمندان حدود ۱۰۰ هزار سال پس از بیگ بنگ هلیوم و هیدروژن به هم پیوستند و برای نخستین‌بار مولکولی به نام “هیدرید هلیوم” ساختند. هیدرید هلیوم (HeH+) باید در بخش‌هایی از جهان امروز هم باشد، ولی هرگز در فضا یافته نشد- تا امروز.

سوفیا این هیدرید هلیومِ روزگار نوین را در یک سحابی سیاره‌نما پیدا کرد، پسماندی از یک ستارۀ مرده که زمانی برای خودش یک ستاره‌ خورشید مانند بود. این سحابی سیاره‌‌نما با نام ان‌جی‌سی ۷۰۲۷* که ۳۰۰۰ سال نوری از زمین فاصله دارد، در صورت فلکی ماکیان واقع شده و دارای شرایطی‌ است که اجازۀ شکل‌گیری به این مولکول رازگونه را داده است. این کشف اثباتی‌ است بر اینکه هیدرید هلیوم می‌تواند واقعا در فضا وجود داشته باشد. این یک بخش کلیدی در شناخت بنیادین ما را از شیمی کیهان آغازین و چگونگی فرگشت آن در طی میلیاردها سال، و رسیدن به ساختار شیمیایی پیچیدۀ امروز تایید می‌کند.

«هرولد یورک»، مدیر مرکز علمی سوفیا می‌گوید: «این مولکول خود را در فضا پنهان کرده بود، اما برای انجام رصدها در جای مناسب، نیاز به دستگاه مناسب داشتیم- و سوفیا به خوبی توانست از پس آن بر آید.» امروزه کیهان پر از ساختارهای بزرگ و پیچیده‌ای مانند سیاره‌، ستاره و کهکشان است. ولی بیش از ۱۳ میلیارد سال پیش، پس از بیگ بنگ، کیهان جایی داغ بود و تنها چیزی که در آن پیدا می‌شد چند گونه اتم بود، بطور عمده هلیوم و هیدروژن. با آغاز پیوند اتم‌ها و ساخته شدن مولکول‌ها، کیهان هم سرانجام توانست خنک شود و آغاز به شکل‌گیری کند. دانشمندان نتیجه گرفته‌اند که نخستین و کهن‌ترین مولکول، همین “هیدرید هلیوم” میباشد.

با آغاز روند خنک شدن، اتم‌های هیدروژن توانستند با هیدرید هلیوم برهمکنش انجام داده و هیدروژن مولکولی را پدید بیاورند- مولکولی که نقش اصلی را در شکل‌گیری نخستین ستارگان داشت. ستارگان در ادامه همۀ عناصر سرشار از مواد شیمیاییِ امروز کیهان را ساختند. اما مساله اینجاست که دانشمندان نمی‌توانستند “هیدرید هلیوم” را در فضا پیدا کنند. این نخستین گام در تولد شیمی تا به امروز ثابت‌نشده بر جا مانده بود.

رالف گستن از بنیاد رادیواخترشناسی ماکس پلانک در بن آلمان و نویسندۀ اصلی این پژوهش گفت: «نبودِ شواهدی که تنها وجود هیدرید هلیوم را در فضای میان‌ستاره‌ای نشان دهد رازی چند دهه‌ای پیش روی اخترشناسان بود.» هیدرید هلیوم مولکول بدقلقی‌ است. هلیوم خودش یک گاز نجیب است که همین، ترکیب شدنش با هرگونه اتم دیگری را بسیار بعید می‌کند. ولی در سال ۱۹۲۵، دانشمندان توانستند کاری کنند که هلیوم یکی از الکترون‌هایش را با یون هیدروژن به اشتراک بگذارد، و بدین ترتیب این مولکول را پدید بیاورند.

سپس در اواخر دهه‌ ۱۹۷۰، دانشمندانی که سحابی سیاره‌نما ان‌جی‌سی ۷۰۲۷ را بررسی می‌کردند به این فکر افتادند که محیط آن شاید درست همان جای مناسب برای پدید آمدن هیدرید هلیوم باشد. پرتوهای فرابنفش و گرمای ستارگانِ پیر شرایطی آرمانی برای ساخته شدن هیدرید هلیوم پدید می‌آورند. ولی رصدهایشان بی‌نتیجه بود. تلاش‌های بعدی نشان داد که چنین چیزی می‌تواند آنجا باشد، اما این مولکول اسرارآمیز همچنان به پنهان کردن خود ادامه داد. تلسکوپ‌های فضایی که برای این هدف به کار گرفته شدند فناوری ویژه‌ای که برای جدا کردن سیگنال هیدرید هلیوم از دیگر مولکول‌های سحابی نیاز بود را نداشتند.

NGC HubbleSchmidtدر سال ۲۰۱۶ دانشمندان از سوفیا کمک گرفتند. سوفیا که تا ارتافع ۴۵۰۰۰ پایی بالا می‌رود، رصدهایش را در جایی بالاتر از لایه‌های مزاحم جو زمین انجام می‌دهد. ولی این تلسکوپ هوایی ویژگی سودمندی دارد که تلسکوپ‌های فضایی از آن بی‌بهره‌اند: می‌تواند پس از هر پرواز به زمین بازگردد.

نسیم رنگوالا، دانشمند دستیار پروژۀ سوفیا می‌گوید: «ما می‌توانیم دستگاه‌ها را عوض کنیم و دستگاه‌هایی با تازه‌ترین فناوری‌ روی آنها نصب کنیم. این انعطاف‌پذیری به ما امکان می‌دهد تا رصدهایمان را بهبود بخشیده و به فوری‌ترین پرسش‌های دانشمندان پاسخ دهد.» یکی از بروزرسانی‌های جدید که در یکی از دستگاه‌های سوفیا به نام “گیرندۀ آلمانی در بسامدهای تراهرتز” (گریت، GREAT) انجام شد، کانال ویژۀ هیدرید هلیوم را که تلسکوپ‌های پیشین نداشتند به آن داد.

این دستگاه مانند یک گیرندۀ رادیویی کار می‌کند. دانشمندان آن را روی بسامد مولکولی که در جستجویش هستند تنظیم می‌کنند، همانگونه که یک رادیوی اف‌ام روی ایستگاه دلخواه تنظیم می‌شود. هنگامی که سوفیا به آسمان شب رفت، دانشمندانِ مشتاق هم با آن رفتند و داده‌ها را همزمان از دستگاه می‌خواندند. و سرانجام سیگنال هیدرید هلیوم بلند و آشکار خود را نشان داد.

گستن می‌گوید: «اینکه آنجا بودیم و برای نخستین‌بار سیگنال ِ “هیدرید هلیوم” را در داده‌ها مشاهده کردیم بسیار هیجان‌انگیز بود. این پایانی خوش برای جستجویی درازمدت بود و تردیدها دربارۀ شناخت ما از شیمی بنیادین کیهان آغازین را زدود.» جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Nature منتشر شده است.

پس از ۱۳ میلیارد سال نخستین مولکول کیهانی ردیابی شد

پس از ۱۳ میلیارد سال نخستین مولکول کیهانی ردیابی شد

نخستین مولکول کیهانی یا همان مولکولی که پس از بیگ بنگ بنیان مولکولی کیهان را پایه ریزی کرد هلیوم هیدرید (helium hydride) بود که دانشمندان اخیرا توانسته اند برای اولین بار این مولکول را ردیابی کنند.

ستاره شناسان موفق به ردیابی اولین مولکولی شدند که برای نخستین بار پایه های اولیه مولکولی کیهان را شکل داده است. این مولکول هلیوم هیدرید است که در دوران ابتدایی بیگ بنگ و در جهنم اولیه شکل گیری کیهان پا به عرصه نهاد.

هزاران سال پس از مهبانگ، سوپ داغ و اولیه کیهانی بتدریج سرد شد و شرایط را برای شکل گیری نخستین مولکول کیهانی فراهم کرد و هلیوم هیدرید متولد گردید. پس از بیگ بنگ در واقع هلیوم  هیدرید یا HeH+ اولین مولکولی بود که سنگ بنای کیهان را بنیان نهاد.

به مدت یک قرن دانشمندان به مطالعه این مولکول ابتدایی در قالب تحقیقات آزمایشگاهی مشغول بودند، اما موفق نمی شدند تا رد پایی از آن را در کیهان کشف نمایند. اخیرا و به یمن فناوری های پیشرفته تلسکوپی، آنها موفق به ردیابی مولکول هلیوم هیدرید در ابر گازی اطراف یک سحابی سیاره ای شدند که ۳ هزار سال نوری با ما فاصله دارد.

شکل گیری مولکول هلیوم هیدرید در ۱۳ میلیارد سال پیش

شاید باورش سخت باشد، اما ۱۳ میلیادر سال طول کشیده تا این کشف جدید صورت گیرد، زیرا بیش از ۱۳ میلیادر سال پس از بیگ بنگ، ردیابی این مولکول ممکن شده و نشان می دهد که هلیوم هیدرید و شکل گیری آن در ابرگاز سحابی سیاره ای مانند شکل گیری آن در دوران ابتدایی پس از بیگ بنگ است.

هر چند اهمیت این مولکول بر روی زمین چندان زیاد نیست اما شیمی کیهانی با این یون آغاز شد. کشف این مولکول دانشمندان را بسیار هیجان زده کرد زیرا در نهایت نتیجه یک قرن تلاش خود را مشاهده کردند.

هلیوم هیدرید قوی ترین اسید شناخته شده بر روی زمین است که برای نخستین بار در سال ۱۹۲۵ و در داخل لابراتوار شکل گرفت. این مولکول از هلیوم و هیدروژن و ترکیب آن دو بدست می آید که هر دو به وفور در کیهان یافت می شوند. در واقع هلیوم و هیدروژن اجزاء مولکول هایی هستند که ۱۳ میلیارد و ۸۰۰ میلیون سال پیش از راکتور هسته ای بیگ بنگ بیرون آمدند.

دانشمندان معتقدند این مولکول اولین نمونه مولکول شکل گرفته پس از بیگ بنگ بوده است و در واقع پس از آنکه روند سرد شدن کیهان در امتداد انفجار بزرگ شروع شد، این مولکول نیز پا به عرصه کیهانی گذاشت.

کیهان در حال سرد شدن به پروتون، نوترون و الکترون اجازه داد تا در کنار یکدیگر و در داخل اتم به همزیستی برسند.

برای دانشمندان به یقین این امکان وجود ندارد تا نوار شکل گیری کیهان را به عقب برگردانند و تشخیص دهند که این مولکول برای نخستین بار در کجا متولد شد. اما اکنون قادر به مشاهده بخشی از کیهان در همسایگی خود هستند که شرایطی مشابه با دوران ابتدایی بیگ بنگ داشته و در عین حال اجازه می دهد تا هلیوم هیدرید ساخته شود.

این بخش از کیهان همان طور که قبلا اشاره شد یک سحابی جوان از گاز و پلاسما است که از ستاره های در حال مرگ ایجاد شده است. این سحابی ها در زمانی شکل می گیرند که ستاره هایی بمانند خورشید به دوران انتهایی زندگی خود نزدیک می شوند.

این ستاره های در حال مرگ در این زمان پوسته خارجی خود را به بیرون پرتاب کرده و در نهایت سرد شده و تبدیل به توپ های کریستالی می شوند. هر چند این ستاره ها در حال مرگ هستند و بتدریج سرد می شوند اما آنقدر گرما دارند تا اتم های هیدروژن را از الکترون هایش جدا کنند و اتم هیدروژن را تبدیل به پروتون های بی حافاظی نمایند که برای شکل گیری و فرمدهی به مولکول هلیوم هیدرید مورد نیاز است.

خوشبختانه ردیابی این مولکول با طول موج های مادون قرمز صورت گرفته که این طول موج به راحتی از اتمسفر زمین رد می شود. کشف این مولکول همانگونه که گفته شد در محیطی صورت گرفته که ۳ هزار سال نوری با ما فاصله دارد و در واقع سحابی سیاره ای موسوم به NGC 7027 میزبان این مولکول است.

ستاره شناسان در نهایت موفق به ردیابی نشانه هایی از مولکول هلیوم هیدرید در داخل این سحابی شدند. نشانه های مادون قرمز ساطع شده از این مولکول در نهایت خود را به زمین رساند و در واقع این نشانه ها اولین شاهد بر وجود این مولکول باستانی عنوان شدند.

کشف هلیوم هیدرید بیانگر این مهم است که طبیعت در ذات خود تمایل به شکل دادن به مولکول ها دارد. در واقع در دوران ابتدایی شکل گیری کیهان و در زمانی که جهنم بیگ بنگ هنوز در ابتدای راه خود بود، طبیعت با وجود گرمای هزاران درجه ای و فقدان ترکیبات لازم، تصمیم می گیرد تا ترکیبی از هیدروژن و هلیوم را ارائه دهد تا در نهایت بتواند مولکولی با ساختاری هر چند شکننده را به کیهان معرفی نمیاد.

لحظه پرتاب موشک فالکون هوی

بیگ بنگ: بیست و هفت موتور مرلین در این کلوزآپ از پرتاب موشک فالکون هوی به احتراق در آمده‌اند. موشک فالکون هوی متشکل از سه موشک فالکون ۹ است که هر کدام دارای ۹ موتور احتراق میباشد.

SpaceXFalconHeavyAprدومین پرتاب موشک فالکون هوی در ۱۱ آوریل ۲۰۱۹، ماهوارۀ ارتباطی « Arabsat-6A» را به فضا حمل کرد. همچنین بوسترها با موفقیت فرود آمدند.در ویدئوی زیر جزئیات این پرتاب را مشاهده نمایید:

در فوریه ۲۰۱۸، اولین پرتاب ِ فالکون هوی به منظور تست این موشک، توانست ماکت استارمن و خودروی تسلا رودستر را با خود به فضا حمل کند. فالکون هِوی یا فالکون سنگین(Falcon Heavy) که به اختصار (FH) نیز نامیده می‌شود، یک پرتابگر فضایی طراحی شده و توسعه داده شده توسط اسپیس‌ایکس است.

فالکون هِوی ۷۰ متر ارتفاع دارد و توانایی حمل بار ۶۴ تُن را نیز داراست. این موشک دو مرحله اجرایی دارد. در مرحله اول، سه هسته موتور موجود است. بوسترها (تقویت کننده‌ها) پس از پرتاب جدا شده و دوباره یکراست به زمین باز می گردند و میتوان مجددا از آنها استفاده کرد.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: apod

شفق قطبی مارپیچی بر فراز ایسلند

بیگ بنگ: زیبایی را تحسین کنید اما از دیو بترسید. زیبایی در اینجا شفق قطبی است که به شکل یک مارپیچ ِ سبز رنگ دیده می شود، همچنین در این منظره ابرهای خیره‌کننده و ماه ِ درخشان و ستارگان پس زمینه جلوه‌ای خاص به عکس بخشیده‌اند.

AuroraPingvllir Casadoدیو در واقع موج ذرات بارداری است که این شفق قطبی را تشکیل داده‌اند، اما ممکن است همین ذرات طوفانی که از سمت خورسید می آیند، روزی تمدن بشر را از بین ببرند. در سال ۱۸۵۹، شفق‌های قطبی برجسته در سرتاسر جهان دیده شدند، یعنی یک پالس از ذرات باردار تاج خورشیدی همراه با یک شعلۀ خورشیدی بر مگنتوسفر زمین تأثیر گذاشت و این تأثیر به حدی قوی بود که رویداد کارینگتون را به وجود آورد.

یک مسیر نسبتأ مستقیم بین خورشید و زمین ممکن است با یک خروج جرم از تاج خورشیدی(CME)، همراه شود. چیزی که از آن اطمینان داریم این است که رویداد کارینگتون میدان مغناطیسی زمین را با چنان خشونتی فشرده کرد که جریانات در سیم‌های تلگراف به حدی شدید شدند که بسیاری از سیم‌ها جرقه زدند و اپراتورهای تلگراف را شوکه کردند. اگر رویداد کارینگتون، امروز بر روی زمین رخ دهد، احتمالا به شبکه‌های جهانی برق و وسایل الکترونیکی در مقیاسی که تاکنون تجربه نشده آسیب وارد می شود. این عکس برجسته از شفق قطبی در سال ۲۰۱۶ بر فراز دریاچه تینگوالاواتن در ایسلند گرفته شد، این دریاچه زمین را به دو صفحۀ تکتونیکی اوراسیای بزرگ و آمریکای شمالی تقسیم می کند.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: apod