شاید معمای ماده تاریک و پادماده با هم پیوند خورده باشد


بیگ بنگ: آیا امکان دارد معمای عمیق پادماده و ماده تاریک با هم پیوند داشته باشند؟ دانشمندان در پروژه همکاری بین‌المللی BASE به سرپرستی «استفان اولمر» از مرکز تحقیقات پیشگام ریکن بر این باورند که این امکان می‌تواند وجود داشته باشد. در همین راستا، آنان اولین آزمایش‌های خود را در آزمایشگاه انجام داده‌اند تا مشخص کنند آیا شیوۀ نسبتا متفاوتِ برهمکنشِ ماده و پادماده با «ماده تاریک» می‌تواند کلید حل هر دو معما باشد یا خیر.

Dark Matter Antimatter Mystery xبه گزارش بیگ بنگ، ماده تاریک و پادماده هر دو از مسائل آزاردهنده‌ای برای آن دسته از فیزیکدان‌هایی هستند که میخواهند بدانند جهان ما در سطح بنیادی چگونه کار می‌کند. مشکلی که پادماده به همراه دارد این است که اگرچه احتمال می‌رود بیگ بنگ مقادیر مساوی از «ماده» و «پادماده» را به وجود آورده باشد، اما جهانی که ما در آن زندگی می‌کنیم تنها از «ماده» ساخته شده است. پادماده همه روزه در آزمایشگاه‌ها تولید می‌شود و فرایندهای طبیعی از جمله “صاعقه” نیز در تولید آن نقش دارد، اما پادماده خیلی سریع در برخورد با مادۀ معمولی از بین می‌رود. پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد که درک ِ ما از محتوای مادۀ جهان تا ۹ برابر از حد مورد نظر دور است و هیچکس از دلیل وجود این “عدم تقارن” خبری ندارد.

نکته‌ای که در مورد “ماده تاریک” وجود دارد این است که بر اساس مشاهدات ِ اخترشناسی، نوعی جرم ناشناخته بر گردش ِ ستارگان در کهکشان‌ها تاثیر می‌گذارد، اما هیچکس هنوز نتوانسته ویژگی‌های میکروسکوپیِ دقیق این ذرات را تعیین کند. یکی از نظریه‌ها می‌گوید که آنها نوعی ذره فرضی به نام «اکسیون» هستند. این ذره نقش مهمی در تبیین عدم وجودِ نقض تقارن، در برهمکنش قوی در مدل استاندارد فیزیک ذرات دارد.

محققان در پروژۀ همکاری BASE گمانه‌زنی کردند که شاید عدم وجود پادماده به این دلیل باشد که بطور متفاوت با ماده تاریک برهمکنش می‌کند و به همین منظور دست به آزمایش زدند. در این آزمایش، آنها از وسیله‌ای با طراحی خاص به نام «تله‌ی پِنینگ» استفاده کردند تا بطور مغناطیسی یک پادپروتون را به دام بیندازند و جلوی تماس آن با ماده معمولی و نابودی‌اش را بگیرند.

محققان سپس یکی دیگر از ویژگی‌های پادپروتون را به نام «بسامد انحراف چرخش» اندازه گرفتند. در حالت عادی، باید این بسامد در میدان مغناطیسی ثابت باشد. بر اساس اعلام نویسنده اول مقاله، «کریستین اسمورا»، محققان برای اولین‌بار صراحتا به دنبال برهمکنشی میان ماده تاریک و پادماده هستند و اگرچه هنوز تفاوتی را نیافته‌اند، اما حد ِ بالای جدیدی برای برهمکنش بالقوه میان ماده تاریک و پادماده منظور کردند.

“استفان اولمر” از مرکز تحقیقات پیشگام ریکن که سخنگوی پروژه همکاری BASE نیز می‌باشد، گفت: «از الان به بعد، ما درصدد آن هستیم که دقت اندازه‌گیری بسامد انحراف چرخش پادپروتون را بهبود ببخشیم. این کار می‌تواند به ما فرصت دهد تا محدودیت‌های سختگیرانه‌تری را بر تغییرناپذیری اساسی بار، زوجیت و زمان اِعمال کنیم و با حساسیت بیشتری به جستجوی “ماده تاریک” بپردازیم.»

این پژوهش در آزمایشگاه تقارن‌های اساسی ریکن انجام شد و گروهی از محققان دانشگاه یوهانس گوتنبرگ، فعالانه مشغول ِ یافتن “ماده تاریک” هستند. مرکز تحقیقات هسته‌ای اروپا(cern) نیز در انجام این آزمایش نقش ِ کلیدی داشتند. در این تحقیق، محققانی از کشورها و موسسه‌های مختلف حضور داشتند. این مقاله در مجله معتبر Nature منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: scitechdaily.com

بندپایان ۴۸۰ میلیون سال پیش نوعی رفتار جمعی داشتند!


بیگ بنگ: بتازگی محققان به بررسی بندپایان خرچنگی فسیل شده امپکس مراکش، که ۴۸۰ میلیون سال پیش می‌زیستند، پرداختند و دریافتند احتمالاً این بندپایان خرچنگی در محل‌هایی دفن شده‌اند که همۀ آنها در یک جهت قرار گرفته‌اند. این دانشمندان نتیجه گرفتند حرکت دست‌جعی این امپکس‌ها ممکن است نوعی رفتار جمعی بوده باشد که در پاسخ به نابسامان شدن چرخه‌ای شرایط زیست، رخ داده است.

acbe f c edd fdaebdc largex APبه گزارش بیگ بنگ، اگرچه درک ما از آناتومی حیوانات اولیه نسبت به قبل پیشرفت چشمگیری داشته، اما هنوز در مورد رفتار آنها چیز زیادی نمیدانیم. آیا رفتار گروهی اخیراً در حیوانات فرگشت یافته یا از ابتدا وجود داشته؟ برای پاسخ به این سؤال، محققان موسسه CNRS، دانشگاه پوآتیه، دانشگاه بریتانی غربی، دانشگاه لیون ۱ کلود برنارد، دانشگاه کدی ایاد(مراکش) و دانشگاه لوزان(سوئیس)، فسیل بندپایان خرچنگی مراکش که ۴۸۰ میلیون سال پیش در زمین می‌زیستند را مورد مطالعه قرار دادند.

این مطالعات نشان داد که احتمالاً این بندپایان خرچنگی در جایگاه‌های خودشان که همگی در یک جهت، و در خطوط منظم قرار گرفته بودند و در حالیکه می‌توانستند در طول طوفان از طریق ستون فقرات طولانی خود با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، دفن شده‌اند. با مقایسۀ این شواهد با رفتار حیوانات زنده مانند خرچنگ‌های خاردار آمریکای شمالی، دانشمندان به این نتیجه رسیدند که حرکت دسته‌جمعی امپکس‌ها ممکن است نوعی رفتار جمعی را نشان دهد که در پاسخ به اختلالات دوره‌ای ِ به وجود آمده در شرایط زیست محیطی مانند طوفان‌ها یا تغییرات ِ شیمیایی مرتبط با تولید مثل بروز می‌کردند.

به نظر می رسد این مثال نشان می‌دهد که رفتار گروهی منشأ باستانی دارد و از همان اوایل در ابتدایی‌ترین موجودات هم وجود داشته و به آنها اجازه می‌داده تا خود را از استرس محیطی دور نگاه دارند و شانس ِ تولید مثل و بقا را در اجتماع ِ خود افزایش دهند. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Scientific Reports منتشر شده است.

ترجمه: سهیلا دوست پژوه/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencedaily.com

“تلسکوپ جیمز وب” چشم‌انداز بی‌نظیری از کیهان ارائه می‌کند


بیگ بنگ: مرکز کهکشان راه شیری ما مملو از ابرهای متشکل از گردوغبار و گازی است که آن را از چشم‌های مشتاق تلسکوپ‌های نوری پنهان نموده‌اند؛ اما در این چشم‌انداز ِ خیره‌کننده، دوربین‌های فروسرخ تلسکوپ فضایی اسپیتزر توانسته‌ به قسمت زیادی از این گردوغبار نفوذ کرده و ستاره‌های منطقه پر ازدحام مرکز کهکشان را رصد نمایند. تلسکوپ جیمز وب نیز در آیندۀ نزدیک به لطف ابزار فروسرخ خود، می‌تواند منظرۀ بسیار بهبودیافته‌ای ارائه دهد و حتی ستاره‌های ضعیف‌تر و جزئیات واضح‌تری را به ما نشان دهد.

gallery webb telescopeبه گزارش بیگ بنگ، مرکز کهکشان ما یک مکان شلوغ و پرازدحام است: سیاه‌چاله‌ای به جرم ۴ میلیون برابر خورشید توسط میلیون‌ها ستاره که با سرعت‌های وحشتناکی در جست‌وخیز هستند احاطه‌شده؛ و حالا قرار است که این محیط در زیر نور شدید فرابنفش و پرتونگاری اشعه ایکس برای ما نمایان‌تر از قبل شود. تاکنون بخش اعظم این فعالیت از دید ما پنهان مانده و ما تنها شاهد گردوغبارهای میان ستاره‌ای بوده‌ایم.

تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا به گونه‌ای طراحی‌شده که بتواند جهان را در زیر نور فروسرخ که برای چشم انسان نامرئی است، مشاهده نماید. این تلسکوپ پس از راه‌اندازی، نور فروسرخی را که به درون گردوغبار نفوذ کرده جمع‌آوری می‌کند و مرکز کهکشانی ما را با جزئیات بی‌سابقه‌ای نشان می‌دهد.

Center of Milky Way Galaxy“رولند وندر مالن” از موسسه علوم تلسکوپ فضایی(STScI) و پژوهشگر اصلی این مطالعه گفت: « تصاویر به‌دست‌آمده از جیمز وب دارای بالاترین کیفیت تصویری خواهند بود که تاکنون از مرکز کهکشانی به‌دست‌آمده‌ است.» در واقع تاکنون تلسکوپ‌های موجود در زمین و فضا، جلوه‌های چشمگیری از اجرام مرکز کهکشان را برایمان فراهم کرده‌اند. اخترشناسان ستارگان را در حال چرخش در اطراف سیاهچاله مشاهده کرده‌اند که برخی از آن‌ها به اندازه‌ای به سیاهچاله نزدیک هستند که می‌توانند آزمونی برای سنجش نظریۀ نسبیت عام اینشتین باشند، بااین‌حال، تاکنون فقط درخشان‌ترین ستاره‌ها قابل‌ردیابی بوده‌اند و بخش زیادی از دیدها پنهان شده‌اند.

در حقیقت تاکنون ما فقط نوک کوه یخ را از زمین دیده‌ایم اما تلسکوپ “جیمز وب” می‌تواند ستاره‌های بیشتری را رصد کرده و در مورد نوع ستاره‌ها نیز اطلاعاتی را در اختیارمان قرار دهد. مشاهدات فروسرخ با استفاده از تلسکوپ زمینی کِک به اخترشناسان این امکان را داده بود تا ستاره‌های مختلف را در حال چرخش در اطراف سیاهچاله مرکز کهکشان ردیابی کنند. پیش‌بینی می‌شود که وب از ستاره‌های کم‌نورتر نیز تصویربرداری کند و آمار کامل‌تری از جمعیت ِ ستارگان موجود در هسته کهکشانی ما ارائه دهد.

هم‌اکنون دانشمندان از این امر تعجب کرده‌اند که چگونه ستاره‌های کم نور تازه شکل گرفته در جایی نزدیک به این سیاه‌چاله ابرجرم گردش می‌کنند و – برخی تنها چند سال نوری از این سیاهچاله فاصله دارند. از لحاظ تئوری، گرانش و تابش شدید این حجم سیاه باید هر ابر گازی را مختل کند و از فروپاشی آن‌ها به شکل ستارگان جلوگیری نماید. با این‌حال این ستاره‌های کوچک که پیش ستاره نامیده می‌شوند همچنان پابرجا هستند. مشاهدات جیمز وب ممکن است پیش ستاره‌های بیشتری را برایمان آشکار کند و می‌تواند سرنخ‌هایی از نحوه شکل‌گیری ستاره‌ها در چنین مکانی را به ما ارائه نماید.

اسرار سیاه‌چاله

سیاه‌چاله ابرجرم کهکشان راه شیری که توسط اخترشناسان باعنوان کمان آ شناخته می‌شود نیز تحت پوشش لنزهای جیمز وب قرار دارد. این سیاه‌چاله عظیم با دیسک‌های گاز و گردوغباری پوشیده شده که برخی از آن‌ها به‌ناچار به درون سیاه‌چاله فرومی‌ریزند. اخترشناسان تنها زمانی می‌توانند پرتوهای نور را مشاهده کنند که سیاه‌چاله یک ماده را به درون خود ببلعد. با این‌حال، آن‌ها هرگز تابشی را از درون دیسک‌های سیاهچاله مشاهده نکرده‌اند.

“باکر” گفت: «شناسایی دیسک اطراف سیاهچالۀ کمان آ با استفاده از تلسکوپ جیمز وب می‌تواند یک کار مهم و مؤثر باشد؛ علاوه بر این داده‌های این تلسکوپ می‌توانند به سؤالات گسترده‌تری دربارۀ چگونگی شکل‌گیری کهکشان‌ها پاسخ دهد – مانند مسئله طولانی‌مدت «مرغ و تخم‌مرغ» که می‌گوید اول، کهکشان به وجود آمده یا سیاهچاله!

“جی اندرسون” از موسسه علوم تلسکوپ فضایی(STScI) که یکی از محققان این مطالعه است در این خصوص گفت:« آیا سیاه‌چاله اول به وجود آمده و ستاره‌ها در اطرافش شکل‌ گرفته‌اند؟ یا ستاره‌ها به دور هم جمع شده‌اند و سیاهچاله را تشکیل داده‌اند؟» مطالعات نشان می‌دهد که جرم ِ سیاهچاله مرکزی کهکشان با کل تودۀ ستاره‌های اطرافش در ارتباط است، اما دلیل این رابطه هنوز ناشناخته مانده!

“مارسیا ریکه” از دانشگاه آریزونا و محقق اصلی ابزارهای NIRCam جیمز وب گفت:« آیا سرنخ‌هایی در مورد ارتباط بین ستارگان و سیاه‌چاله وجود دارد یا خیر؟ آیا شکل‌گیری ستاره‌های جوان نشانه‌ای از آنچه ممکن است در گذشته اتفاق افتاده باشد است؟» تلسکوپ جیمز وب قصد دارد به همۀ این سوالات کلیدی پاسخ دهد.

قابلیت‌های عجیب

در نهایت، نتایجی که از مشاهدات جیمز وب به دست می‌آید، احتمالا غیرمنتظره‌اند. به‌عنوان‌مثال، این تلسکوپ ممکن است ستاره‌هایی را در مدارهای غیرمعمول پیدا کند. یا ممکن است ابر تودۀ گازی‌ای را کشف کند که قرار است توسط نیروهای گرانشی از مرکز کهکشان جدا شود. ون در مارل گفت: «ما دوست داریم چیزهای غیرعادی‌ای را مشاهده کنیم، نظیر ستاره‌ای که در حال بلعیده شدن توسط سیاهچاله است.

fcfaf oدر حالت ایده‌آل، این مطالعات ِ اولیه در مورد مرکز کهکشان می‌توانند زمینه‌ای برای مشاهدات ِ آینده باشند. اخترشناسان با بررسی مجدد مرکز کهکشان در طی یک دورۀ چند ساله، می‌توانند درک تازه‌ای از این منطقه پر هرج‌ومرج بدست آورند. علاوه بر این ممکن است بسیاری از اتفاقات جالب و عجیب که در مراکز کهکشان‌ها رخ می‌دهد نیز توسط محققان رصد شود.

تلسکوپ فضایی جیمز وب در سال ۲۰۲۱ به فضا پرتاب می‌شود. این تلسکوپ می‌تواند بسیاری از اسرار منظومه‌شمسی ما را حل کند و باعث شود که بتوانیم به سیارات دور و ستاره‌های دیگر نیز نگاه کنیم و ساختارهای اسرارآمیز و ریشه‌های کیهانمان را بررسی نماییم.  این پروژه بین‌المللی توسط ناسا و شرکای‌ آن، نظیر آژانس فضایی اروپا و آژانس فضایی کانادا، هدایت می‌شود.

ترجمه: سهیلا دوست پژوه/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: scitechdaily.com

ویدئویی سرگیجه‌آور از چرخش زمین در آسمان شب


بیگ بنگ: از همین جایی که در زمین ایستاده‌ایم، می‌توان به راحتی این واقعیت را به دست فراموشی سپرد که سیارۀ ما بطور پیوسته در حال حرکت است. اکثر تایم‌لپس‌های سنتی از راه‌شیری به گونه‌ای آن را به نشان می‌دهد که گویی آسمان شب در حال چرخش به دور ماست، اما در واقع، خلاف آن به وقوع می‌پیوندد.

Milkywayبه گزارش بیگ بنگ، ویدئویی خیره‌کننده از «آریه نیرنبرگ» این دیدگاه را اصلاح کرده و واقعیت را به طرزی باورنکردنی نشان می‌دهد. این عکاس نجومی با تهیۀ یک سری عکس در هر ۱۲ ثانیه برای تقریبا ۳ ساعت توانست چرخش زمین را نسبت به کمان ستارگان راه‌شیری نشان دهد. ماحصل کارِ او، سطحی لرزان است که به نظر می‌رسد گویی قرار است آدم را از سیاره به بیرون بیندازد. این تایم‌لپس سرگیجه‌آور تقریبا ۲ سال پیش در کلرادو گرفته شد و اصلا قرار نبود اینطور باشد.

نیرنبرگ در گفتگو با وبسایت «Science Alert» اظهار داشت: «من برای اولین‌بار به این منطقه رفتم تا تایم‌لپسی از راه‌شیری بگیرم به طوری که ذخیرۀ آب در پیش زمینه تصویر بیفتد، اما دسترسی به بخش کناری ذخیرۀ آب که روبروی راه‌شیری بود توسط یک فنس مسدود شده بود. چون نمیتوانستم مخزن آب را در پیش زمینه تایم‌لپسم بگنجانم، باید کار دیگری انجام میدادم تا شرایط جالب شود.»

او تصمیم گرفت از سه پایه ردیابی استوایی(Equatorial Tracking) که ابزاری رایج در عکاسی نجومی است، استفاده کند. این پایه این فرصت را به عکاس می‌دهد تا ستاره‌ها و سیاره‌ها را به هنگام حرکتشان در آسمان ردیابی و رصد کند. و این کار را با تقلید از چرخش تقریبا پیوسته زمین انجام می‌دهد. او گفت: «به این ایده رسیدم که باید دوربینم را روی پایه استوایی بگذارم و تایم‌لپسی از زمین در حال چرخش بگیرم، نه آسمان.»

همزمان که کرۀ زمین به دور خورشید می‌چرخد، روی محوری گردش می‌کند که از شمال تا جنوب ادامه دارد و تقریبا ۱۶۰۰ کیلومتر بر ساعت گسترده است. مدت زمان ِ لازم برای زمین به منظور تکمیل این چرخش «روز نجومی» نامیده می‌شود که دقیقا ۲۴ ساعت نیست؛ دقیق‌تر بخواهیم بگوییم، معادل ۲۳٫۹۳۴۴۶۹۶ ساعت می‌باشد. بنابراین، پایۀ عکاسی با چرخیدن در سرعتی یکسان و در امتداد محور یکسان مثل سیاره خودمان عمل می‌کند، اما در جهت مخالف.

نیرنبرگ افزود: «سه پایه استوایی همتراز با ستارۀ قطبی است و دوربین را با سرعت ۱۵ درجه در هر ساعت چرخش می‌دهد که این مقدار برابر است با سرعت چرخش زمین، یعنی دوربین ستاره‌ها را در آسمان دنبال می‌کند. و مهم نیست چند ساعت بگذرد، دوربین بخش یکسانی از آسمان را مورد رصد قرار می‌دهد.» به همین شیوه در ویدئو می‌بینیم که ستارگان راه‌شیری در زمان چرخش ِ سیارۀ زمین، ثابت به نظر می‌رسند.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

معرفی کتاب: تاس اینشتین و گربه شرودینگر


بیگ بنگ: کتاب تاس اینشتین و گربه شرودینگر اثر پل هالپرن، بیان می‌کند که چگونه دو ذهن برتر، در پیکار با تصادفی بودن کوانتوم، سعی در خلق نظریه وحدت در فیزیک داشتند.

Tas anishtain va gorbeh sheridinger copyنام اصلی: Einstein’s Dice and Schrödinger’s Cat
نوشته: پل هالپرن
ترجمه: فاطمه همتیان
ناشر: سبزان
موضوع: فیزیک
چاپ اول: ۱۳۹۶
تعداد صفحه: ۳۶۸

کتاب «تاس اینشتین و گربه شرودینگر» شرحی از رفاقت‌ها و رقابت‌های دو فیزیکدان برجسته است که هر یک دارنده جایزه نوبل بودند و هر دو، دوران اوج کاری خود را پشت سر گذاشته بودند. اینشتین طرفداران زیاد و شهرتی فوق‌ العاده داشت، اما شرودینگر در مقایسه با او کمتر از استقبال عموم برخوردار بود. آلبرت اینشتین نظریه زیبای نسبیت را ارائه و دنیای جدیدی از رفتار طبیعی را رمز گشایی کرد، اما ذوق او به کنکاش عمق طبیعت، همچنان او را به فهم عمیق تر رهنمون می کرد تا جایی که بتوان طبیعت را در چارچوبی واحد بیان نمود.

اروین شرودینگر، خالق معادله موج در مکانیک کوانتوم، نیز مانند اینشتین به دنبال فهم رفتار طبیعت در چارچوب واحد بود. او همراه با اینشتین در مخالفت با تعبیر احتمالاتی مکانیک کوانتوم هم عقیده بود و آزمانش گربه شرودینگر را به کمک اینشتین مطرح کرد، اما دیری نپایید که این دو خردمند در کنار احترام به یکدیگر و نظرات مشترک میانشان به اختلاف نظرهایی رسیدند و این امر مجادله ای زیبا و علمی میان آن دو به وجود آورد.

در بخشی از کتاب نوشته شده:

آنچه در این کتاب می‌خوانیم، روایتی از دو فیزیکدان برجسته است، جنگ رسانه‌ای سال ۱۹۴۷ و ذات شکننده‌ی همکاری علمی و اکتشاف که دوستی طولانی‌مدت آن‌ها را به هم زد. آن دو زمانی به رقابت باهم پرداختند که هریک دارنده جایزه نوبل و در سن میان سالگی بودند، بعلاوه هر دو دوران اوج کاری خود را پشت سر گذاشته بودند. بااین‌حال مطبوعات بین‌المللی داستان دیگری از ماجرای بین آن‌ها روایت کردند. داستانی آشنا از یک جنگجوی آماده که هنوز در برابر رقیبی که مدعی قهرمانی و تشنه بردن نشان پیروزی است، با قدرت ایستادگی می‌کند. آلبرت اینشتین شهرتی فوق‌العاده داشت و هر اعلامیه‌ای که به‌طور رسمی از جانب او مطرح می‌شد به شدت مورد استقبال رسانه‌ها قرار می‌گرفت؛ درحالی‌که به نسبت او، خوانندگان کمتری از کار فیزیکدان اتریشی، اروین شرودینگر، مطلع بودند.

طرفداران اینشتین می‌دانستند که او ده‌ها سال است که روی یک نظریه اتحاد میدانی کار می‌کند. او امید داشت که کار فیزیکدان قرن نوزدهم، جیمز کلارک ماکسول را مورد یکپارچه‌سازی نیروهای طبیعت با مجموعه ساده‌ای از معادلات به فرجام برساند. ماکسول توضیحی واحد برای الکتریسیته و مغناطیس ارائه کرد که میدان الکترومغناطیس نام گرفت و تشخیص داد که آن‌ها امواج نوری می‌باشند. نظریه نسبیت عام اینشتین، گرانش را انحنایی در هندسه فضا و زمان توصیف کرد. به اثبات رسیدن فرضیه اینشتین، برایش شهرت به ارمغان آورد؛ اما او قصد نداشت که به همین بسنده کند. رویای او این بود که نتایجی را که ماکسول به دست آورده با تعمیم نسبیت عام به هم پیوند دهد و به موجب آن الکترومغناطیس را با گرانش متحد کند.

اینشتین هر چند سال یک‌بار نظریه‌ی وحدتی ارائه و هیاهوئی برپا می‌کرد که رفته‌رفته در خفا رد و با نظریه‌ای دیگر جایگزین می‌شد، او کار را در دهه ۱۹۲۰ میلادی آغاز کرد و یکی از اهداف اولیه او یافتن جایگزینی جبرگرایانه برای نظریه کوانتومی وابسته به احتمالات بود که توسط نیلز بور، ورنر هایزنبرگ، ماکس بورن و دیگران ایجاد شد.

شرودینگر در دهه ۱۹۴۰ میلادی پس از پیوستن اتریش به نازی‌ها به نوعی به ایرلند تبعید شد. او با اینشتین در مورد تفسیر مرسوم مکانیک کوانتومی، نظری مشترک داشت و او را یاور مسلم خود می‌دانست. اینشتین نیز با شرودینگر احساس خویشاوندی می‌کرد. شرودینگر پس از در میان گذاشتن وحدت نیروها، ناگهان فریاد پیروزی برآورد و سیل توجه‌ها را به خود جلب کرد که این کار بین آن دو فاصله انداخت…

فهرست کوتاه مطالب:

پیشگفتار: رفیقان و دشمنان
فصل ۱: جهانی به منظمی ساعت
فصل ۲: آزمودن دقیق گرانش
فصل ۳: امواج مادی و پرش‌های کوانتومی
فصل ۴: در تکاپوی نظریه وحدت
فصل ۵: ارتباطات شبح‌وار و گربه‌های مرده متحرک
فصل ۶: خوش شانسی برای ایرلندی‌ها
فصل ۷: فیزیک از طریق روابط اجتماعی
فصل ۸: آخرین پیروزی: سال‌های پایانی زندگی اینشتین و شرودینگر
سخن آخر: فراتر از اینشتین و شرودینگر: تلاش مداوم در جستجوی وحدت

لینک خرید کتاب

سایت علمی بیگ بنگ: bigbangpage.com

جسم هوگ: یک کهکشان حلقه‌ای عجیب


بیگ بنگ: آیا این یک کهکشان است یا دو کهکشان؟ این سوال در سال ۱۹۵۰ هنگامی مطرح شد که اخترشناس آرتور هوگ در حال مطالعۀ این شی غیرمعمول بود. خارج ِ این حلقه تحت سلطۀ ستاره‌های آبی روشن است، در حالیکه در نزدیکی مرکز توپی از ستارگان قرمز رنگ وجود دارد که احتمالا خیلی قدیمی‌تر هستند.

Hoag HubbleBlancoبین این دو، شکافی وجود دارد که کاملا تاریک به نظر می‌رسد. این مسئله که «جسم هوک» و حلقۀ ستارگان و گاز آن چگونه تشکیل شده، هنوز یک راز است. اما فرضیات پیدایش شامل برخورد یک کهکشان در میلیاردها سال پیش و اثر گرانشی یک نوار مرکزی است که بتازگی ناپدید شده‌ است. این عکس برجسته توسط تلسکوپ فضایی هابل ثبت شده و اخیرا با استفاده از یک الگوریتم نویززدایی ِ هوشمند مصنوعی مجددا پردازش شده است. مشاهدات در طول موج رادیویی نشان می‌دهد که جسم هوگ در میلیاردها سال پیش با یک کهکشان کوچکتر ادغام نشده است. این شی فضایی حدود ۱۰۰ هزار سال نوری گستردگی دارد و در فاصلۀ تقریبی ۶۰۰ میلیون سال نوری از ما، به سمت صورت‌فلکی مار واقع شده است. به طور شانسی در این تصویر در موقعیت ساعت ۷ و فاصلۀ خالی بین کهکشان و حلقۀ ستارگان یک کهکشان مارپیچی دیده می‌شود که در فاصله دورتری از جسم هوگ قرار دارد.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: apod

چطور “ماده‌ تاریک” کهکشان‌های اولیه را شکل داده است؟


بیگ بنگ: شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که مدل‌های محاسباتی «ماده‌ تاریک» نواحی تشکیل ستاره‌ای اولیه‌ای را ایجاد کرده‌اند که به‌نظر می‌رسد فرق‌های زیادی با هم دارند.

Simulation of Early Galaxy Formation xبه گزارش بیگ بنگ به نقل از انجمن فیزیک ایران، بیش از ۸۵ درصد جرم- مادۀ جهان ما از “ماده‌ تاریک” تشکیل شده، اما ماهیت اصلی آن همچنان ناشناخته است. شاید نکته کلیدی برای رمزگشایی از رازِ ماده‌ تاریک در کهکشان‌های اولیه، مهد تشکیل اولین ستارگان کیهانی، قرار داشته باشد. ماده‌ی تاریک می‌تواند بر توزیع و شکل این پیش‌ماده‌های کهکشانی طوری تاثیر گذاشته باشد که بتواند نشان دهد این ماده مرموز از چه نوع ذراتی ساخته شده است. اکنون شبیه‌سازی‌های جدید این امکان را فراهم کرده تا ببینیم نواحی تشکیل ستاره‌ای اولیه تحت نظریه‌های ماده‌ی تاریک مختلف چطور به‌نظر می‌آید.

نظریه پیشرو، معروف به ماده‌ تاریک سرد، در شبیه‌سازی‌ها در بازتولید ساختار بزرگ‌مقیاس جهان به‌خوبی عمل کرده است. بااین‌حال،‌ تلاش این نظریه در مقیاس‌های کوچک‌تر مانند هسته‌ی کهکشان‌های کم‌جرم و جستجو به‌دنبال ذرات ماده‌ تاریک سرد ادامه داشته و به‌جایی نرسیده است. این امر به سناریوهای دیگری مانند ماده‌ی تاریک «گرم»، یک ذره سبک‌تر و سریع‌تر، و ماده‌ تاریک «فازی»، بوزون اَبَرسبکی که ممکن است ماهیت موجی-کوانتومی‌گونه آن بر توزیع ستاره‌ها و گازهای اولیه تاثیرگذار بوده باشد، منجر شده است.

فیلیپ موکز از پرینستون،‌در نیوجرسی، ‌و همکارانش در یک شبیه‌سازی جدید دریافتند که هر یک از این سه مدل به توزیع متفاوتی از ماده‌ی تاریک، و بنابراین الگوی مشخصی از تشکیل کهکشانی می‌انجامد. درابتدا همه نامزدهای ماده‌ی تاریک در شبکه‌ای از رشته‌ی ریسمان‌مانند به‌طول میلیون‌ها سال نوری درهم آمیخته شده‌اند.

اگر ماده‌ی تاریک سرد را در نظر بگیریم، این رشته‌ها به‌سرعت به توده‌هایی تکه‌تکه می‌شوند که باعث پیدایش پیش‌کهکشان‌ها به‌صورت خوشه‌های ستاره‌ای جدا از هم شوند. در غیراین‌صورت،‌ ستارگان تازه‌متولدشده کل رشته‌ها را روشن (شفاف) می‌کنند، با ماده‌ی تاریک فازی اثر یک الگوی تداخلی‌گونه‌ی اضافی در آرایش دیده می‌شود. این نتایج می‌تواند راهنمای مفیدی برای تلسکوپ فضایی جیمزوبِ ناسا باشد که در تلاش برای به‌تصویردرآوردن این کهکشان‌های اولیه است. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Physical Review Letters منتشر شده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: physics.aps.org جزئیات بیشتر: scitechdaily.com

موسیقی مداری زحل و قمرهایش


بیگ بنگ: محققان این قطعه را براساس طنین یا رزونانس مداری زحل و قمرهایش ساخته‌اند. طنین مداری زمانی رخ می‌دهد که اجرام با سرعت‌های متفاوت به گردش در‌ می‌آیند اما با سرعتی یکسان به موقعیت اولیه خود باز میگردند. برای مثال اولین قمر بزرگ سیاره زحل، میماس، زمانی که سومین قمر بزرگ این سیاره، تتیس، یک مدارگردی را به پایان می‌رساند، به پایان دومین مدارگردی خود رسیده‌ است.

این الگو را می‌توان در دو قمر انسلادوس و دیون،‌دومین و چهارمین قمرهای زحل و همچنین رئا و تیتان پنجمین و ششمین قمر این سیاره نیز مشاهده کرد. محققان با استفاده از شبیه‌سازی سیستم قمرهای سیاره زحل، با هربار مدارگردی قمرها یک نت را اجرا کردند و در نهایت آکورد نهایی که بیانگر سقوط آرام کاسینی به میان سیاره زحل است، از ترکیبی از نوسانات فرکانسی سیاره زحل ایجاد شده‌است.

universityofاکتشافات مربوط به اقمار و حلقه‌های سیارۀ زحل همچنان ادامه دارد. به صورتی که تاکنون، تعداد ۸۲ قمر زحل و البته حلقه‌های منحصر به فردش شناخته شده‌اند. طبق مشاهدات جدید زحل مجموعا ۸۲ قمر شناخته شده دارد و از آنجاییکه مجموع قمرهای مشتری ۷۹ عدد است، پس زحل پادشاه جدید قمرهای منظومه‌شمسی است. قمرهایی که بتازگی کشف شدند بسیار کوچکند و ۵ کیلومتر یا کمتر قطر دارند.

سایت علمی بیگ بنگ / منابع: apod , sciencealert

خلأ کوانتومی: انرژی منفی و گرانش دافعه


بیگ بنگ: آیا می‌توان انرژی را از یک فضای خالی قرض گرفت؟ و اگر این امکان وجود دارد، آیا باید آن را برگردانیم؟ در واقع مقادیر انرژی کوچکتر از صفر، حداقل در محدوده‌های خاصی مجاز هستند.

Vacuum Quantum Physics xبه گزارش بیگ بنگ، “انرژی” کمیتی است که همیشه باید مثبت باشد – حداقل این چیزی است که شهود ِ ما می‌گوید. اگر هر ذره از یک حجم معین جدا شود، هیچ چیزی باقی نخواهد ماند که بتواند حامل انرژی باشد؛ سپس یک محدوده بدست می‌آید. آیا هنوز می‌توان از یک فضای خالی “انرژی” استخراج کرد؟

فیزیک کوانتومی بارها نشان داده که با شهود ما مغایرت دارد – و در این مورد نیز صدق می‌کند. تحت ِ شرایطی خاص، “انرژی‌ منفی” حداقل در دامنۀ معینی از فضا و زمان مجاز است. یک تیم بین‌المللی از محققان ِ موسسه TU وین، دانشگاه آزاد بروکسل(بلژیک) و دانشگاه IIT کان‌پور (هند) این مسئله را بررسی کردند که “انرژی منفی” تا چه حد امکانپذیر است. به نظر می‌رسد که مهم نیست کدام نظریات کوانتومی مد نظر قرار دارند و مهم نیست کدام تقارن‌ها در جهان وجود دارند، بلکه همیشه محدوده‌های معینی برای «قرض گرفتن» انرژی وجود دارد. به طور محلی، انرژی می‌تواند کمتر از صفر باشد اما همانند پولی که از بانک وام می‌گیریم، این “انرژی” نیز باید در پایان «برگردانده شود».

گرانش دافعه

پروفسور “دنیل گرومیلر” از موسسه فیزیک نظری TU وین گفت: «در نظریۀ نسبیت عام، معمولأ فرض می‌کنیم که انرژی همیشه و در هر جایی از جهان، بزرگتر از صفر است.» این مسئله پیامد بسیار مهمی برای گرانش دارد: انرژی از طریق فرمول E = mc2 با جرم در ارتباط است. بنابراین “انرژی منفی” همچنین به معنای “جرم منفی” است. جرم‌های مثبت یکدیگر را جذب می‌کنند اما در یک جرم منفی، گرانش به طور ناگهانی به یک نیروی دافعه تبدیل می‌شود. هرچند، نظریه‌ی کوانتومی، “انرژی منفی” را مجاز می‌داند.

دنیل گرومیلر می‌گوید: «بر اساس فیزیک کوانتومی، می‌توان انرژی را از یک خلأ در یک مکان معین قرض گرفت، مثل پولی که از بانک وام می‌گیریم. برای مدتی طولانی، چیزی در مورد حداکثر مقدارِ این اعتبار انرژی و نرخ‌های بهرۀ احتمالی آن که باید بازگردانده شود، نمی‌دانستیم. فرضیات مختلفی دربارۀ این «نرخ بهره» (در پیشینه‌ی تحقیقات «بهرۀ کوانتومی» نامیده می‌شود) منتشر شد اما هیچ نتیجۀ جامعی بدست نیامد.»

«وضعیت انرژی کوانتومی صفر»(QNEC) که در سال ۲۰۱۷ اثبات شد با پیوند دادن ِ نظریه‌ نسبیت یا فیزیک کوانتومی، محدودیت‌های خاصی را برای «قرض گرفتن» انرژی اثبات کرد: یک انرژی کوچکتر از صفر مجاز است؛ اما فقط در یک زمان و دامنۀ معین. اینکه قبل از تمام شدن محدودۀ اعتبار انرژی، چه مقدار انرژی را می‌توان از یک خلأ وام(قرض) گرفت به مقدار فیزیک کوانتومی بستگی دارد که به اصطلاح آنتروپی درهم‌تنیدگی نامیده می‌شود.

دنیل گرومیلر افزود: «در یک حالت معین، «آنتروپی درهم‌تنیدگی» مقیاسی از مدیریت ِ رفتار یک سیستم توسط فیزیک کوانتوم است. اگر “درهم‌تنیدگی کوانتومی” نقشی حیاتی در برخی از نقاط ِ فضا ایفا کند، مثلأ در لبۀ یک سیاهچاله، آنگاه یک جریان ِ “انرژی منفی” برای یک زمان معین، رخ می‌دهد و وجود “انرژی‌ منفی” در آن منطقه امکانپذیر می‌شود.»

«گرومیلر» به کمک «مکس ریگلر» و «پولاستیا پارخ» توانست این محاسبات ویژه را تعمیم دهد. مکس ریگلر این رساله را در گروه تحقیقاتی دنیل گرومیلر در دانشگاه TU وین تکمیل کرد و اکنون با مدرک فوق دکترا در دانشگاه هاروارد کار می‌کند. پولاستیا پارخ از دانشگاه IIT نیز در کانپور (هند) مهمان موسسه‌ی اروین شرودینگر و  دانشگاه TU وین بود.

گرومیلر ادامه داد: «تمام ملاحظات قبلی همیشه به نظریات کوانتومی که تقارن‌های نسبیت خاص را دنبال می‌کردند، اشاره داشتند. اما اکنون نشان دادیم که این ارتباط بین “انرژی منفی” و “درهم‌تنیدگی کوانتومی” یک پدیدۀ عام‌تر است.» شرایط انرژی که مانع از استخراج مقادیر نامحدود انرژی از یک خلاء می‌شوند با صرف نظر از تقارن‌ها، برای نظریات کوانتومی ِ بسیار متفاوت، معتبر هستند.

“قانون پایستگی انرژی” دور زده نمی‌شود

البته، این کار هیچ ربطی به «ماشین‌های واحد» افسانه‌ای که انرژی را از هیچ تولید می‌کنند ندارد، زیرا آنها به طور پنهان ارائه می‌شوند. “دنیل گرومیلر” تأکید کرد: «این حقیقت که طبیعت یک انرژی کوچکتر از صفر را برای یک مدت زمان معین در یک مکان معین امکانپذیر می‌کند به این معنا نیست که “قانون پایستگی انرژی” نقض شده است. برای اینکه انرژی منفی بتواند در یک مکان معین جریان یابد، جریان‌های انرژی مثبت نیز باید در مجاورت آن وجود داشته باشد.»

حتی اگر “ماده” پیچیده‌تر از آن چیزی باشد که قبلأ تصور می‌کردیم، انرژی از هیچ بدست نمی‌آید، گرچه می‌تواند منفی شود. نتایج تحقیقات ِ جدید مرزهای سفت و سختی را برای “انرژی منفی” در نظر می‌گیرند و بدین ترتیب آن را به خواص ناب مکانیک کوانتومی پیوند می‌دهد. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Physical Review Letters منتشر شده است.

ترجمه: سحر  الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: scitechdaily.com

نقشه ی کامل سیاره ی تایتان کشف شد!

تایتان

در این مطلب با ما همراه باشید تا در خصوص نقشه ی جامعی که از سیاره ی تایتان به دست آمده برایتان بگوییم. بالاخره دانشمندان ناسا موفق شدند تا یک نقشه ی کامل از قمر تایتان زحل به دست بیاورند که جزئیات آن را در ادامه مشاهده خواهید کرد.

پس از تلاش های مداوم  دانشمندان ناسا موفق شدند تا  نقشه ای جامع از قمر تایتان زحل را تهیه کنند که بزرگترین قمر سیاره زحل محسوب می شود.

برای تهیه نقشه ی این قمر از اطلاعات جمع آوری شده توسط فضاپیمای کاسینی بهره برده شده است. کاسینی با بیش از صد بار پرواز به دور تایتان و برآورد شرایط این قمر از زحل، در آخر، توانست تصاویری را از سطح آن به دست آورد که با کنار هم قرار دادن آنها یک نقشه کامل از تایتان ساخته شده است.

نقشه ی نام برده شده نشان می دهد که بیش از دو سوم سطح تایتان را دشت های مسطح تشکیل می دهد.

اما ۱۷ درصد از آن را هم تپه ها پوشانده اند. حدود۱۴ درصد از تایتان نیز بافتی کوهستانی دارد و ۱.۵ درصد باقیمانده سطوح پرپیچ و خمی هستند که به علت فرسایش و بارش باران وضعیت خاصی پیدا کرده اند.

همچنین تنها ۱.۵ درصد از سطح تایتان را دریاچه ها پوشانده اند که البته ماده اصلی تشکیل دهنده این دریاچه ها متان و نه آب است. محققان عمر دریاچه های مذکور را اندک می دانند. ستاره شناسان قصد دارند با استفاده از این نقشه ها تغییرات فصلی تایتان و ویژگی های جغرافیایی و آب و هوایی آن را به طور دقیق بررسی کنند.