Scientific Information

زندگي تكثير ثروتی است كه نامش محبت است

چه مدت برای LHC طول می کشد تا یخ یک پیتزا را ذوب کند؟!
ساعت ۳:۳٤ ‎ب.ظ روز جمعه ٦ اسفند ۱۳۸٩  

بحث صاحب نظران ایده های نو آینده در Scientific American تماما در مورد این سوالی بود که در شمارگان به چاپ رسیده ی این مجله در ماه ژوئن سال 2007 مطرح گردید.  کارمند ما تخمینی بر اساس سرعت و انرژی برخورد ذرات هنگامی که دو پرتو به یکدیگر می رسند ، زد. ( در واقع SA گان می کند که برخورد دو پرتو یونی سرب – که در آینده LHC به گردش در می آورد - انرژی بیشتری نسبت به برخورد دو پرتو پروتونی آزاد میکند.)

اما فرکانس برخورد به این بستگی دارد که ذرات پرتو هرچند بار به سمت ذرات پرتوی کوچک دیگر می روند ، نه به سمت ملکول های پیتزا . این را پیتر استینبرگ از آزمایشگاه ملی بروکهیون در آپتون و یکی از اعضای وبلاگ گروهی LHC آمریکا گفت.

بر اساس کازمیک واریانس پست (Cosmic Variance post) ، قدرت پرتوی پروتونی LHC در حالت با تمام قدرت ، 10 ترلیون وات ( TW ) ( یک وات انرژی در واحد ثانیه است ) است. یک ماکروویو خانگی  بین 500 تا 1000 وات قدرت تولید می کند. بگذارین بگوییم 700 وات و ذوب کردن یخ پیتزا در حدود 6 دقیقه طول می کشد. بنابراین :

 

700 ژول / ثانیه  × 360 ثانیه  = 252000 ژول انرژی برای ذوب بخ پیتزا

بنابراین :

252000ژول  / 10^-13 ژول در ثانیه = 3×10^-8 تا یخ پیتزا را ذوب کند        LHC . ثانیه برای

 

این عدد 30 نانو ثانیه است ( بیلیونیم ثانیه ) .

 

 

هر کسی نمی تواند برای بستن آن ناصبور باشد. " وقتی که به خوردن چنین چیزی فکر میکنم ، حالت تهوع به من دست می دهد." این را استنبرگ که نقشی در اشتباهات محاسباتی من ندارد ، گفت.

 

البته ، تمام این ها فرض میکندکه انرژی پرتو می تواند روی سطح پیتزا تقسیم شود. استنبرگ گفت : در حقیقت ، پرتو پیتزا را مته خواهد کرد.پتانسیل خسارات دلیلی است برای این که چرا کارکنان در مورد تمرین پرتوی پروتونی بسیار مراقب اند.

در سال 2003 ، یک شکست مغناطیسی در تواترون در آزمایشگاه شتاب دهنده ملی فرمی در باتاویا ، سوراخی در لوله ی پرتو و شیاری 30 سانتی متری در لوله ی دیگر ایجاد کرد. ماشین در مردت دو هفته پشتیبانی و راه اندازی شد.


* منبع مقاله:

http://www.sciam.com/blog/60-second-science/post.cfm?id=how-long-would-it-take-the-lhc-to-d-2008-09-10


ضد ماده از این پس دیگر در قلمرو علوم تخیلی قرار نخواهد گرفت
ساعت ۳:۳۳ ‎ب.ظ روز جمعه ٦ اسفند ۱۳۸٩  

ضد ماده از این پس دیگر در قلمرو علوم تخیلی قرار نخواهد گرفت زیرا دانشمندان اکنون می دانند چگونه این همتای غریب و گریزان ماده را به دام انداخته و محبوس کنند.


محققان مرکز تحقیقات اتمی اروپا - سرن - طی گزارشی که در نشریه نیچر منتشر کرده اند اعلام کردند چگونه توانسته اند 38 اتم ضد هیدروژن که ساده ترین نوع ضد ماده به شمار می رود را به دام انداخته و آن را برای دو دهم ثانیه حفظ کنند.

به گفته راب تامپسون رئیس بخش فیزیک و اخترشناسی دانشگاه کالگاری 38 اتم هیدروژن بسیار کم و ناچیز است و از توانایی تامین انرژی رسانی برای سوخت رسانی به فضاپیماها و یا حتی گرم کردن یک فنجان قهوه برخوردار نیست.

با این حال همین مقدار کوچک نیز برای دوستداران علم فیزیک خبر بسیار بزرگی به شمار می رود. با تنظیم و برنامه ریزی دقیق این روند دانشمندان امیدوارند به تدریج بتوانند برخی از بزرگترین رازهای جهان هستی را کشف کنند.

نظریه های زیادی بر این اساسند که طی انفجار بزرگ مقادیر مشابهی ماده ( اتمهایی با بار مقبت و منفی) و ضد ماده (انتهایی با بار منفی و مثبت) به وجود آمده اند و زمانی که با یکدیگر برخورد کرده اند هر یک از این ترکیبها دیگری را به بیرون رانده و انفجاری کوچک از انرژی را به وجود می آورند.

اما فیزیکدانان از گذشته در جستجوی پاسخ این سئوال بوده اند: در صورتی که در هنگام انفجار بزرگ مقدار ماده و غیر ماده برابر بوده است، چرا این ترکیبها یکدیگر را نابود کرده اند؟ و چرا امروز جهان مملو از ماده است و ضد ماده در طبیعت غایبی بزرگ به شمار می رود؟

شاید آزمایش بر روی ضد ماده های به دام افتاده بتواند این عدم تعادل جهانی را به گونه ای توجیه کند. بر اساس مدل استاندارد فیزیک ذره ای، ضد هیدروژن و هیدروژن باید از لایه های انرژی یکسانی برخوردار باشند، مقداری که هنگام انفجار یک اتم تحت تاثیر پرتو لیزر و واکنش در برابر نیروی گرانش قابل محاسبه باشد.

سرن در سال 2002 نیز موفق به تولید ضد هیدروژن شده بود اما رفتارهای تکاپویی آنها به گونه ای بود که مطالعه بر روی آنها را غیر ممکن می کرد. این به آن دلیل بود که به محض برخورد اتمهای ضد ماده با جسمی دیگر، یا حتی دیواره اتاقکی که در آن به وجود آمده بودند این اتمها ناپدید می شدند.

بر اساس گزارش AOL، محققان به مدت پنج سال در حال ابداع شیوه ای بودند تا بتوانند ضد هیدروژن را تا دمایی نیم درجه بالاتر از صفر مطلق، پایین ترین حرارتی که به صورت نظری وجود دارد، سرد کرده و آنها را در حالت کم انرژی قرار دهند. سپس اتمها با قرار گرفتن در محیطی مغناطیسی از برخورد با دیواره های اتاقک حفظ شدند.
 


هفت شگفتی عظیم در جهان فیزیک
ساعت ۳:۳۱ ‎ب.ظ روز جمعه ٦ اسفند ۱۳۸٩  

ترجمه: خشایار طهماسبی

ما به جایی رسیده‌ایم که که بدون حل کردن برخی از مشکلات و مسایل فیزیک، نمی‌توانیم در مورد حقایق و پدیده‌های جالب و شگفت‌انگیز دیگر فیزیکی، اطلاعات بیشتری کسب کنیم. برای درک مفاهیمی مثل خاستگاه و بنیاد جهان هستی، سرنوشت نهایی سیاهچاله‌های فضایی یا امکان سفر در زمان، نیاز داریم که بدانیم جهان هستی چگونه ادامه‌ی حیات می‌دهد.

 

۱) جهان هستی چگونه برپاست؟


 ما به جایی رسیده‌ایم که که بدون حل کردن برخی از مشکلات و مسایل فیزیک، نمی‌توانیم در مورد حقایق و پدیده‌های جالب و شگفت‌انگیز دیگر فیزیکی، اطلاعات بیشتری کسب کنیم. برای درک مفاهیمی مثل خاستگاه و بنیاد جهان هستی، سرنوشت نهایی سیاهچاله‌های فضایی یا امکان سفر در زمان، نیاز داریم که بدانیم جهان هستی چگونه ادامه‌ی حیات می‌دهد.
 هم‌اکنون یک ایده‌ی خوب در ذهن ما هست که می‌تواند منتج به کشف حقیقت و بنیاد هستی شود. علم فیزیک در قرن بیستم بر پایه‌ی انقلابهای دوگانه‌ی مکانیک کوانتومی (تئوری ماهیت جسم) و نظریه‌ی معروف اینشتین در مورد فضا، زمان و جاذبه معروف به نسبیت، بنا شده است. اما وقتی شما به دو تعریف نهایی از واقعیت دست پیدا می‌کنید زمانی که تنها یک واقعیت را موجود می‌بینید، این راضی‌کننده نیست.


کلمات کليدي:
اشتباه بزرگ انیشتین؟
ساعت ۳:٢۸ ‎ب.ظ روز جمعه ٦ اسفند ۱۳۸٩  

تحقیقات جدید در مورد ابر نواختر سرنخهای وسوسه انگیزی در مورد انرژی تاریک عنوان می کنند

ممکن است پژوهش جدید نبوغ انیشتین که یک"ثابت کیهانی" را به معادله انبساط کیهان اضافه کرد ولی بعدها آن را پس گرفت ثابت کند

 

 

 

بر اساس "جستجوی میراث ابرنواختر

 (Supernova Legacy Survey)

که یک تیم بین المللی از پژوهشگران در فرانسه و کانادا است و با دانشمندان تلسکوپ بزرگ آکسفورد ، کالتک و برکلی همکاری می کند، انرژی تاریک مرموز که انبساط رو به افزایش کیهان را باعث می شود مانند معادله کیهانی مشهور انیشتین عمل می کند. مشاهدات آنها آشکار می کند که انرژی تاریک با دقت ده درصد مانند ثابت کیهانی انیشتین رفتار می کند. موفق به این کشف شدند.

این دوربین توسط آژانس نیروی اتمی فرانسه (Commissariat � l��nergie Atomique) و بخش تلسکوپ هاوائی-فرانسه-کانادا ساخته شد. پیر آستیر یکی از دانشمندان مرکز ملی پژوهشهای علمی فرانسه می گوید " حوضه دید وسیع این دوربین که چهار قمر در یک تصویر آن جای میگیرد ، به ما این توانائی را داد تا بطور همزمان و بسیار دقیق تعدادی ابرنواختر که رویدادهای بسیار نادری هستند را اندازه گیری کنیم.

 

ریچارد الیس ، پروفسور اختر شناسی در موسسه فن آوری کالیفرنیا اضافه می کند" رصد های پیشرفته از ابرنواخترهای دوردست مستقیم و فوری ترین شیوه ای است که ما بواسطه آن می توانیم در مورد انرژی تاریک اسرارآمیز آگاهی حاصل کنیم. از لحاظ کیفی و کمی این یک قدم بزرگ به جلو می باشد."

  

اکنون بنظر می رسد مشاهداتی که توسط این گروه بین المللی از اختر شناسان صورت می گیرد نشاندهنده آن است که انرژی تاریک مانند ثابت کیهانی بوده و در سرتاسر زمان و فضا بدون تغییر است. با اندازه گیری فاصله تا 71 ابر نواختر دوردست ، دانشمندان توانستند با اطمینان بسیار زیاد مشخص کنند که انرژی تاریک همین تاثیر را بر روی نور ابر نواختر ها اعمال می کند که این تاثیر با فاصله ابر نواختر ها تغییر نمی کند. محققین سپس این یافته را در یک معادله حالت قرار دادند که رابطه بین فشار و چگالی را اندازه گیری می کند. آنها دریافتند که انرژی تاریک می باید کمتر از 85.- باشد که بسیار نزدیک به ثابت کیهانی انیشتین یعنی 1-  است.

 

پل پرلماتر که پروفسور فیزیک دانشگاه کالیفرنیا است می گوید" این یافته ها نسل جدید و شگرفی از پژوهشهای کیهانشناسی را با استفاده از رصد ابرنواختر بوجود می آورند. این اطلاعات از آنچه ما 10 سال پیش تصور می کردیم شگرف تر می باشند. این یافته یک قدردانی واقعی از سازندگان این تجهیزات ، تحلیل های گروه پژوهشی و دید علمی گستره جوامع علمی فرانسه و کانادا است."  پروژه "جستجوی میراث ابرنواختر" تلاشی بین المللی است که از تصاویر تلسکوپ هاوائی-فرانسه-کانادا که تلسکوپی 3.6 متری بر فراز کوه آتشفشانی خاموش Mauna Kea

 

اما این یافته ها یک سئوال دیگر را مطرح می کنند: همفرودی کیهانی. بنظر می رسد مشاهداتی مانند این ثابت می کنند ماده عادی و انرژی تاریک دقیقا در این لحظه از زمان چگالی های مشابه دارند هرچند که چگالی ماده از زمان انفجار بزرگ بطور مداوم در حال تحلیل رفتن است. حتی انیشتین نتوانست دلیل این پدیده را پیدا کند.

 

انتظار می رود که نتایج آینده دقت این یافته ها را دو و یا حتی سه برابر دقیقتر از یافته های فعلی کنند و نهایتا اسرار باقیمانده در مورد ماهیت انرژی تاریک را آشکار نمایند.


آنگاه که فضا در زمان می پیچد
ساعت ۳:٢٥ ‎ب.ظ روز جمعه ٦ اسفند ۱۳۸٩  

در داستان های علمی تخیلی تاب خوردن فضا – زمان یک موضوع پیش پا افتاده است و از آن برای سفر سریع به کهکشان های دور استفاده می شود . اینکه سفر در زمان اغلب داستان های علمی تخیلی امروز واقعیت هستند و این بخت و اقبال فضا – زمان است .

به عقیده من فضا می تواند خمیده شود یا اینکه تاب بردارد . برای بیش از دو هزار سال اصل های هندسه ی اقلیدسی بدیهی بودند . حتی امروزه شما می تواند قدرت آن را برای آموزش در مدارس مشاهده کنید . از نتایج مهم و اساسی این هندسه این است که مجموع زوایای داخلی مثلث را ١٨٠ درجه در نظر می گیرد . گرچه امروز مردم به این موضوع پی برده اند که قدم های دیگر نیز در علم هندسه ممکن است .

برای مثال در سطح زمین نزدیکترین چیز به یک خط صاف چیزی است که آن دایره بزرگ می خوانند . بین دو نقطه کوتاهترین مسیر وجود دارد . بنابراین این یک اصل است و آن جریان استفاده از خط است .

حال به مثلث سطح زین که ستوا را می سازد . خط صفر درجه در طول جغرافیایی در لندن و طول جغرافیایی در شرق که ٩٠ درجه است و از بنگلادش می گذرد . دو خط طول جغرافیایی در استوا در حالی که زاویه قائم است با هم مواجه می شوند . این دو طول جغرافیایی همچنین در قطب شمال با هم ملاقات دارند در حالی که زاویه ٩٠ درجه است . بنابراین مثلثی با سه زاویه قائم داریم که مجموع زوایای داخلی آن ٢٧٠ درجه است و در این حالت مجموع زوایای از ١٨٠ درجه بیشتر است . این مثلث که در هندسه اقلیدس وجود دارد در صفحه صاف صدق می کند .

یک خواسته برای مثلث ها وجود دارد که مجموع زوایای آن را کمتر از ١٨٠ درجه جلوه می دهد .

سطح زمین دارای دو بعد فضایی می باشد که شما می توانید در سطح زمین در دوبعد مذکور به صورت قائم به طرف یکدیگر حرکت کنید . شما حتی این امکان را دارید که در چهار جهت اصلی یعنی شمال ، جنوب ، شرق و غرب حرکت کنید البته بعد سومی هم در جهت قائم بر دو بعد وجود دارد که آن هم همان بالا و پائین است . یعنی در سطح زمین سه بعد فضایی وجود دارد . سومین بعد فضایی تخت است . یعنی از هندسه اقلیدسی تبعیت می کند در مثلث آن مجموع زوایا ١٨٠درجه است . هرچند هر شخص می تواند حرکت در زمین دو بعدی را تصور کند . اما نمی تواند حرکت در سومین بعد فضایی را تجربه کند یعنی بعد بالا یا پائین . کسانی که هندسه اقلیدسی پایبند بودند تمایل نداشتند ، برای زندگی در سطح زمین از بعد سوم اطلاعی حاصل کنند . فضا نیز برای اینکه خمیده باشد تمایل دارد تا هندسه غیر اقلیدسی باشد . آنها تمایل داشتند زندگی دشوار باشد و در این صورت فضا باید دو بعدی می بود .

بنابراین سه بعد برای حد اقل زندگی مناسب بود . اما فقط افراد معدودی می توانستند فضای سطح زمین را برای زندگی دو بعدی در نظر بگیرند . برای افراد قابل تصور بود که در محیط زندگی شان سه بعد فضایی وجود دارند . اما در سطح کرات بعد دیگری نیز بود که قابل روئت نبود . اگر سطح کره بزرگ باشد فضای نزدیک آن تخت است و قوانین هندسه اقلیدسی در این شرایط بسیار خوب هستند ، البته در فاصله های کم . اما ما اخطار کرده ایم که هندسه اقلیدسی در مسافت های زیاد ناگهان از عرصه سقوط کرد .

برای تصویر این موضوع یک تیم از نقاش ها را تصور کنید که رنگ هایی را به سطح یک توپ بزرگ اضافه می کنند و به ضخامت لایه های رنگ افزوده می شود و مساحت سطح نیز تمایل دارد افزایش یابد و به سمت بالا رود ، اگر سطح توپ مسطح بود فضا سه بعدی می بود و هر کس می توانست در روی رنگهای نامحدود اضافه شده حرکت کند و توپ خواسته اش این بود که بزرگ و بزرگتر شود . هرچند اگر سه بعد فضا واقعی بودند در سطح دیگر کره ها بعدهای دیگری بود . همچنین حجم توپ تمایل داشت افزایش یابد اما متناهی باشد . هچنین شخصی که لایه های رنگ را افزوده ؛ و عاقبت توپ می خواهد نصف فضایش پر شود .

نقاش ها نیز تمایل دارند منطقه ای را جستجو کنند که کوچک باشد و هرگز کوچک نشود و در این حالت تقریبا" تمام فضای توپ به وسیله لایه های رنگ اشغال شده است . سپس آنها می دانند فضای زندگی شان خمیده است نه تخت .

این مثال برای کسانی است که نمی توانند اصل اول هندسه جهانی را استنباط کنند . در عوض هر کس باید اندازه ی محیطی را که در آن زندگی می کند به وسیله آزمایش های هندسی در می یابد .


دقیق‌ترین آزمایش نسبیت عام، بر روی میزتحریر انجام شد
ساعت ۳:٢٢ ‎ب.ظ روز جمعه ٦ اسفند ۱۳۸٩  

با اندازه‌گیری تفاوت بسیار اندک دو ساعت کوانتومی با فاصله 0.1 میلی‌متر از یکدیگر، مشخص شد پیش‌بینی نظریه نسبیت عام درمورد کند شدن زمان در اثر میدان گرانشی، درست‌تر از آنی است که پیش از این تصور می‌شد.

مجید جویا: با اندازه‌گیری یک تفاوت بسیار اندک در دو ساعت کوانتومی، فیزیکدان‌ها ثابت کردند که یکی از پایه‌های نظریه گرانش آلبرت اینشتین محکم‌تر از آنی است که پیش از این تصور می‌شد.

این آزمایش، تازه‌ترین نمونه از سری آزمایش‌هایی است که دانشمندان برای موشکافی یکی از پیش‌بینی‌های اینشتین انجام داده‌اند، این‌که ساعت‌ها در میدان‌های جاذبه‌ای قوی‌تر، آهسته‌تر کار می‌کنند.

به گزارش نیچر، برای چندین دهه دانشمندان ساعت‌ها را در ارتفاعات بالاتری که جاذبه زمین در آنها کمتر است، قرار می‌دادند و تغییرات متعاقب آن را اندازه‌گیری می‌کردند. از یک ساعت در یک برج دانشگاه هاروارد در دهه 1960، تا ساعت‌هایی که در دهه 1970 در هواپیماها قرار می‌گرفتند، تا ساعتی که در سال 1980 در یک راکت قرار گرفت و هزاران کیلومتر دورتر از سطح زمین به فضا ارسال شد؛ دانشمندان هر چه تلاش کردند، نتوانستند نشان دهند که نظریه اینشتین اشتباه بوده است.

اکنون، گروهی که توسط هولگر مولر از دانشگاه برکلی کالیفرنیا هدایت می‌شوند، تاثیر جاذبه را بر تغییر زمان ده‌هزار بار دقیق‌تر از هر آزمایشی که تا پیش از این انجام شده بود، اندازه‌گیری کرده‌اند. آنها نشان دادند که تاثیر جاذبه بر زمان با دقت7 قسمت در میلیارد قابل پیش‌بینی است.

نکته جالب توجه این آزمایش در این بود که آنها این کار را تنها با استفاده از دو ساعت آزمایشگاهی انجام دادند که بیش‌از یک دهم میلی‌متر اختلاف ارتفاع نداشتند؛ و این یعنی انجام آزمایشی بر روی یک نظریه بسیار پیچیده با استفاده از مجموعه‌ای که در دنیای امروز آزمایش‌های بزرگ و پیچیده فیزیکی، بی‌اندازه ابتدایی به نظر می‌رسد.

«انجام آزمایش‌های بسیار دقیق روی میز آزمایشگاه چیزی نیست که تنها مربوط به گذشته باشد»، این عقیده مولر است. تیم تحقیقاتی وی نیز شامل آکیم پیترز از دانشگاه هومبولت برلین و استیون چو، شخص وزیر انرژی ایالات متحده بود.

ساعت اتمی، کاربردهای دیگری هم دارد
بسیاری از ساعت‌های اتمی از پالس‌های بی‌نهایت منظم اتم‌ها استفاده می‌کنند که بین حالت‌های تحریک شده انرژی تغییر حالت می‌دهند. ولی آزمایش مولر بر فرکانس بنیادین کوانتوم اتم سزیوم با انرژی حالت عدم تحریک اتم اتکا داشت. این فرکانس به‌قدری بزرگ است که فیزیکدان‌ها هیچ‌گاه گمان نمی‌کردند که روزی بتوان از آن به عنوان ساعت استفاده کرد. ولی یک تداخل‌سنج ویژه می‌تواند تفاوت بین دو ساعت این چنینی را که تحت تاثیر نیروهای متفاوت جاذبه قرار دارند، اندازه‌گیری کند.

یون یی، متخصص ساعت‌های اتمی از مرکز مشترک اخترفیزیک آزمایشگاهی در بولدر کلرادو می‌گوید:‌ «چیزی که در مورد کار آنها جالب توجه است، این است که آنها از کل اتم به عنوان یک ساعت استفاده می‌کنند».

مولر و گروهش، اتم‌های سزیوم را به یک قوس در طول یک فاصله خلا پرتاب کردند و آن‌ها را تا نزدیکی صفر مطلق سرد کردند. در میانه مسیر، فوتون‌هایی از یک لیزر اتم‌ها را به دو حالت متناوب مکانیک کوانتوم تقسیم کرد. در یکی از آن دو، یک اتم یک فوتون را جذب کرد و قوس حرکتی آن به میزان اندکی بالاتر رفت، و به این ترتیب از میزان جاذبه برای آن اندکی کاسته شد و زمان هم کمی سرعت گرفت. در دیگری اما، اتم در قوس پایینی ماند، جایی که جاذبه قوی‌تر بود و زمان هم اندکی آهسته‌تر بود. یک تفاوت فاز در فرکانس بنیادین این دو اتم، که توسط تداخل‌سنج اندازه‌گیری شد، نشان دهنده یک تفاوت اندک در زمان بود.

تله‌های لیزری
این آزمایش از یک تله لیزری اتم بهره می‌برد که استیون چو آن را اختراع کرد و برنده جایزه نوبل در سال 1997 / 1376 شد. داده‌ها برای تحقیق کنونی کوتاه زمانی بعد از آن گردآوری شدند، هنگامی که چو در حال استفاده از این مجموعه برای اندازه‌گیری یک ثابت متفاوت بود، شتاب جاذبه.

ولی مولر می‌گوید که در اکتبر 2008 / مهر 1387، گویی به او الهام شد که می‌توان از داده‌های مشابهی برای نشان دادن ثابت بودن تاثیر جاذبه بر زمان استفاده کرد. او ابتدا ای‌میلی برای چو فرستاد، و سپس ای‌میل دیگری برای مدیر آزمایشگاه ملی لاورنس برکلی در کالیفرنیا، که سه روز بعد به او پاسخ داد و از ایده وی استقبال کرد.

چو نیز در پاسخ به ای‌میل خبرنگار نیچر، گفت که او زمان کار بر روی تحقیق کنونی را در طول شب‌ها، آخر هفته‌ها و در جریان سفرهای هوایی به دست آورده بود (بعد از انجام 70 تا 80 ساعت کار هفتگی به عنوان وزیر انرژی! ایالات متحده)

نتایج این آزمایش می‌توانست یک روز کاربردهای عملی داشته باشد. اگر تاثیر جابجایی زمان جاذبه ثابت نباشد، آن‌گاه پژوهشگران شاید مجبور شوند در مورد میزان دقت ساعت‌های اتمی جدید که با ماهواره‌های سیستم موقعیت‌یاب جهانی به مدار زمین فرستاده می‌شوند، دوباره فکر کنند. ولی مولر نشان داد که این تاثیر به طور غیر عادی با نتایج آزمایش سازگاری دارد. او می‌گوید: «اکنون ما می‌دانیم که فیزیک درست است».

این آزمایش همچنین بر مجموعه ساعت اتمی در فضا (ACES) فشار وارد می‌آورد، آزمایشی که توسط سازمان فضایی اروپا در حال انجام است و قرار است که تا سال 2013 / 1392به ایستگاه فضایی بین المللی بپیوندد. تحقیق کنونی در عین حال اندازه‌گیری‌های کنونی ACES از تاثیر جابجایی زمانی جاذبه را تا سه رقم اعشار بهبود می‌بخشد.

کریستوف سالومون پژوهشگر ارشد ACESمی‌گوید که این ماموریت تقریبا 100 میلیون یورو هزینه در بر خواهد داشت، که هزینه پرتاب آن را نیز باید به آن اضافه کرد. در مقابل، به گفته مولر، آزمایش مولر بر روی میز آزمایشگاه، در مجموع چیزی کمتر از یک میلیون دلار هزینه داشته است. سالومون می‌گوید کهACES هنوز معتبر است چرا که دو آزمایش بنیادین دیگر را در زمینه فیزیک انجام خواهد داد، و همچنین به پژوهشگران کمک خواهد کرد تا هماهنگی ساعت‌های اتمی زمینی را نیز بهتر کنند.

کلیفورد ویل، ازفیزیکدانان دانشگاه واشینگتن در سنت لوئیز میسوری، می‌گوید که نتیجه آزمایش مولر پنجره‌ای را که اکنون برای نظریه‌های جایگزین در مورد جاذبه وجود دارد و برخی از نظریه پردازان در حال کار بر روی آنها هستند، باریک‌تر خواهد کرد.

ویل همچنین از این که چو وقتی برای همکاری با این تحقیق پیدا کرده بود، شگفت‌زده شده بود. او می‌گوید: «آخرین باری که یک عضو کابینه رئیس‌جمور، مقاله‌ای را در مجله نیچر در مورد فیزیک بنیادین منتشر کرده بود، چه زمانی بود؟».


جهان موازی ثابت شد/ مردی که ۴۸/۱ ثانیه از همه انسانها جوانتر است!
ساعت ۳:۱۸ ‎ب.ظ روز جمعه ٦ اسفند ۱۳۸٩  

جهان موازی ثابت شد
فیزیکدانان کوانتمی دانشگاه کالیفرنیا کشف عجیبی کرده اند که به گونه ای نشان می دهد جسمی که در مقابل یک فرد قرار گرفته و دیده می شود می تواند به صورت همزمان در جهانی موازی نیز وجود داشته باشد.

این کشف به واسطه ذره ای کوچک و فلزی انجام گرفته است؛ براده ای به قطر یک تار مو، جسمی که بسیار ریز است اما در عین حال می توان آن را با چشم غیر مسلح نیز مشاهده کرد.

دانشمندان این ذره را در کاسه ای مخروطی و تاریک سرد کرده و تمامی هوای اطراف آن را به منظور حذف ارتعاش خارج کردند. سپس محققان ذره را مانند یک دیاپازون حرکت داده و مشاهده کردند ذره در زمانی واحد حرکت کرده و متوقف می شود.

چگونه این پدیده را درک کنیم؟

برای درک این پدیده که کاملا غیر ممکن به نظر می رسد، باید بسیار بسیار کوچک اندیشید، حتی کوچکتر از اتمها، الکترونهایی که به دور هسته اتم در گردشند، در آن واحد در حالتهای چند گانه حرکت می کنند که ثابت کردن آنها تقریبا غیر ممکن است. به بیان ساده تر می توان گفت زمانی که فردی در شهر اکلاهاما به دیدن مادر خود می رود در جهان موازی که ذرات اتمی وی در آن حضور دارند همان فرد در خانه مشغول تماشای تلویزیون است.

به گفته دانشمندان شاید این پدیده کاملا غیر واقعی به نظر آید اما بر پایه علم حقیقی رخ می دهد. بر اساس یکی از نظریه های فیزیکی زمانی که پدیده ای در یک حالت مشاهده می شود این پدیده جهان را به دو بخش تقسیم می کند. نظریه چند حالتی بر این پایه استوار است که جهان فعلی طی مشاهده انسان متوقف شده و انسان تنها یکی از واقعیات در حال وقوع را مشاهده می کند. برای مثال می تواند توپ فوتبال را ببیند که در هوا در پرواز است، اما شاید در جهان موازی این توپ در همان لحظه سقوط کرده باشد و یا شاید اصلا فردی در آن لحظه مشغول بازی فوتبال نباشد.

بسیاری از فیزیکدانان بزرگ پایه های علمی جهان چند حالتی را حتی اگر نتوان آن را به اثبات رساند قبول دارند. "شان کرول" از موسسه تکنولوژی کالیفرنیا یکی از این فیزیکدانان بوده و معتقد است تا زمانی که نتوان تمدنهای فوق پیشرفته بیگانه را تصور کرد که پی به واقعیت این نظریه برده اند، انسانها تحت تاثیر امکان وجود جهانهای دیگر قرار نخواهند گرفت. وی در عین حال معتقد است هرگز فردی قادر به ابداع دستگاهی نخواهد بود که با استفاده از آن بتوان میان این جهانها ارتباط برقرار کرد.

درک واقعیت جهان موازی بستگی شدیدی به درک انسان از زمان دارد. به گفته "کرول" ما زمان را به صورت واقعی احساس نمی کنیم، تنها شاهد گذشت آن هستیم. برای مثال گذشت زمان در هنگام یک مسابقه هیجان انگیز بسیار سریع و در سر کلاس یک درس کسل کننده کاملا کند است. یا هنگامی که فردی تلاش دارد با تاخیر در دفتر کارش حاضر نشود، دقایق برای وی با سرعتی باور نکردنی می گذرند اما چند دقیقه باقی مانده از ساعت کار به راحتی با چندین ساعت برابری می کنند.

بازگشت به آینده

"فرد آلن ولف" از دانشمندان فیزیک کوانتم نیز معتقد است زمان به شکل یک خیابان یک طرفه به نظر می آید که از گذشته به سوی حال در حرکت است، اما با در نظر گرفتن نظریه های قابل ملاحظه ای که در سطح کوانتمی ارائه شده اند، ذرات در آن واحد به سمت عقب و جلو در حرکتند. در صورتی که بتوانیم از بخش "جلو و عقب رفتن در آن واحد" صرف نظر کنیم، شانس درک بخشی از فیزیک را از خود گرفته ایم.

به گفته "ولف" زمان در ماشینهای کوانتمی به صورت مستقیم حرکت نمی کند بلکه حرکتی زیگزاگ داشته و به همین دلیل وی معتقد است امکان ساختن ماشینی که بتواند زمان را منحرف کند، وجود دارد.

به گفته "ریچارد گات" فیزیکدان دانشگاه پرینستون "سرگئی کریکالو" فضانورد روسی که در 6 ماموریت فضایی حضور داشته است نسبت به بقیه انسانهای روی زمین 48/1 ثانیه جوانتر است زیرا وی در سرعتی بسیار بالا در مدار حرکت کرده است و کم سن تر بودن نسبت به بقیه به معنی جهش به آینده و تجربه نکردن زمان حال مشابه با دیگران است. به گفته وی از جهتی می توان گفت این فضانورد به سوی آینده سفر کرده و دوباره بازگشته است!

"گات" می گوید نیوتن باور داشت زمان پدیده ای جهانی است و تمامی ساعتهای جهان به صورت یکسان حرکت می کنند. اکنون با توجه به نظریه نسبیت خصوصی اینشتین می توان گفت سفر به آینده امکان پذیر است. با در نظر گرفتن نظریه گرانش اینشتین، قوانین فیزیک از منظری که امروز آنها را درک می کنیم نشان می دهند حتی سفر در زمان به سوی گذشته نیز امکانپذیر است اما برای مشاهده امکان این سفر باید قوانین جدید فیزیکی در سطح کوانتمی فراگرفته شوند.

درک این قوانین نیز با استفاده از ذره ای فلزی و بسیار کوچک و کاسه ای مخروطی شکل آغاز شده است. در واقع فیزیکدانان دانشگاه کالیفرنیا با ابداع خود مقیاس ماشینهای کوانتمی را به ابعاد بزرگتری تغییر دادند.

بر اساس گزارش فاکس نیوز، مسئله بعدی فراگرفتن چگونگی کنترل ماشینهای کوانتمی و استفاده از آنها برای اجسام بزرگتر است. در این صورت شاید بتوان با دستکاری تنها چند الکترون کوچک به جهان موازی دست پیدا کرد.


اسپین
ساعت ۳:۱٦ ‎ب.ظ روز جمعه ٦ اسفند ۱۳۸٩  

مقدمه :

کره زمین دارای دو نوع حرکت وضعی و انتقالی است. حرکت آن به دور خورشید را حرکت انتقالی و چرخش زمین به دور خودش را حرکت وضعی می‌ گویند. هر یک از این دو نوع حرکت ، دارای اندازه حرکت زاویه‌ای مخصوص به خود است.

حرکت انتقالی به دور خورشید، دارای اندازه حرکت زاویه‌ای مداری و حرکت وضعی دارای اندازه حرکت زاویه‌ای اسپینی (یا بطور اختصار اسپین) است. بدیهی است که اندازه حرکت زاویه‌ای کل برابر با مجموع این دو اندازه حرکت است.

                   


چگونه نسبیت و کوانتوم سازگار می شوند؟
ساعت ۳:۱۳ ‎ب.ظ روز جمعه ٦ اسفند ۱۳۸٩  

مقدمه

نظریه نسبیت عام اینشتین نظریه‌ای در باره جرم‌های آسمانی بزرگ مثل ستارگان، سیارات و کهکشان‌هاست که برای توضیح گرانش در این سطوح بسیار خوب است
مکانیک کوانتومی نظریه‌ای است که نیروهای طبیعت را مانند پیام‌هایی می‌داند که بین فرمیون‌ها (ذرات ماده) رد و بدل می‌شوند. مکانیک کوانتومی در توضیح اشیاء، در سطوح بسیار ریز خیلی موفق بوده بوده است
 
هاوکینگ می گوید " یک راه برای ترکیب این دو نظریه بزرگ قرن بیستم در یک نظریه واحد آن است که گرانش را همانطور که در مورد نیروهای دیگر با موفقیت به آن عمل می‌کنیم، مانند پیام ذرات در نظر بگیریم. یک راه دیگر بازنگری نظریه نسبیت عام اینشتین در پرتو نظریه عدم قطعیت است
 
با آنکه نسبیت و مکانیک کوانوتم هر دو با در توجیه پدیده های حوزه ی خود، از توانایی خوبی برخوردارند، اما تسری برخی مفاهیم از مکانیک کلاسیک به فیزیک مدرن مانع از ترکیب این دو نظریه بزرگ هستند. بهمین دلیل نظریه سی. پی. اچ. تصریح می کند که  مکانیک کلاسیک، مکانیک کوانتوم و نسبیت را بایستی تواما و همزمان مورد بررسی مجدد قرار داد. علاوه بر آن چنین بررسی مجددی تا زمانیکه نظریه هیگز نیز مورد توجه قرار نگیرد راه به جایی نخواهد برد. بهمین دلیل باید از مشکلات مکانیک کلاسیک شروع کنیم و ببینیم که آیا این مشکلات در نسبیت و مکانیک کوانتوم بر طرف شده یا نه؟

تغییر برنامه عملکرد بزرگترین برخورد دهنده جهان هادرون 2012 روشن است
ساعت ۳:۱٠ ‎ب.ظ روز جمعه ٦ اسفند ۱۳۸٩  

این تغییر در برنامه برخورد دهنده هادرون به آن معنی خواهد بود که دانشمندان برای تعقیب بوزون هیگز و دیگر اسرار جهان هستی زمان بیشتری در اختیار دارند و همچنین به این معنی خواهد بود که برخورد دهنده بزرگ هادرون در زمانی که در تاریخ مایانها به عنوان روز پایان جهان تعیین شده، خاموش خواهد بود.

هیچ دلیلی وجود ندارد که بر اساس تقویم مایانها یعنی در تاریخ 12 سال 2012 روز پایانی برای جهان وجود داشته باشد. برخی بر این باورند در این روز رویدادی عظیم باعث از هم پاشیدن جهان خواهد شد اما این فرضیه هیچ پایه و اساس تاریخی یا کیهانی ندارد و برخی دیگر نیز برخورد دهنده بزرگ هادرون را عامل وقوع این رویداد می دانند زیرا باور دارند این آزمایشگاه بزرگ فیزیکی با ایجاد سیاهچاله های هولناک جهان را در خود فروخواهد کشید.

با این همه دلیل اصلی تمدید طول مدت فعالیت هادرون رضایت دانشمندان از عملکرد این دستگاه عظیم که در مرز میان سوئیس و فرانسه واقع شده، بوده است. "سرجیو برتولوچی" رئیس تحقیقات سرن می گوید: با تمدید شدت مدت زمان فعالیت این دستگاه انتظار می رود در عملکرد آینده این دستگاه بهبودهایی مشاهده شود و تا پایان سال 2012 فرصت مناسب معرفی شگفتی های جدید در فیزیک جدید به وجود خواهد آمد. برای مثال در صورتی که طبیعت با مهربان بوده و ذرات بوزون هیگز در حال حاضر در میان داده های کنونی برخورد دهنده حضور داشته باشد، اطلاعاتی که انتظار می رود تا پایان 2012 به دست بیاوریم این ذره گریزپا را در دستان انسان قرار خواهد داد.

برخورد دهنده بزرگ هادرون در حال حاضر برای تعمیرات و نگهداری خاموش شده است اما در ماه فوریه دوباره آغاز به کار خواهد کرد. طبق برنامه جدیدی که توسط مقامات سرن اعلام شده هادرون پس از فعال سازی دوباره باید خود را به سطح انرژی 3.5 تریلیون "الکترون ولت بر پرتو" برساند. سرن انتظار دارد تا پایان سال 2012 جمع آوری داده ها را در هادرون دست کم تا سه واحد افزایش دهد تا دانشمندان بتوانند تا پایان سال جاری نشانه هایی از یافته های جدید را بیابند اما یک سال زمان برای تبدیل کردن این نشانه ها به کشفی بزرگ کافی نخواهد بود.

از این رو به جای خاموش کردن برخورد دهنده، سرن در نظر دارد خاموشی فنی کوتاه مدتی را در پایان سال 2011 عملی کرده و سپس برخورد دهنده را فعالسازی کند. تعمیرات و نظارتهای دقیق تر و بیشتر در سال 2013 بر روی هادرون انجام خواهد گرفت و در سال 2014 هادرون با حداکثر نیرو فعالیت خود را از سر خواهد گرفت.

بر اساس گزارش فاکس نیوز، یکی از اصلی ترین اهداف برخورد دهنده بزرگ هاردون کشف بوزون هیگز است، ذره ای که نقشی اساسی در ایجاد جرم در میان دیگر ذرات به عهده دارد. تحقیقات سرن و هادرون می تواند علاوه بر کشف این ذره بخشی از رازهای بنیادین جهان از قبیل سیاهچاله ها، ذرات ابرمتقارن، ماده و انرژی تاریک را نیز آشکار کند.

 


نورشناسی کوانتومی و کنترل فیزیک کوانتوم
ساعت ۳:٠٧ ‎ب.ظ روز جمعه ٦ اسفند ۱۳۸٩  

نورشناسی کوانتومی برای همه ی شاخه های علم کوانتوم بنیادی است چراکه با فعل و انفعالات بین نور و ماده در تراز اصلی سروکار دارد که به طور نهایی مشخص کننده ی این واقعیت است که اتمها و مولکولها چگونه رفتار می کنند .

بنا بر نظر پروفسور جورج اشمیدمایر (Jörg Schmiedmayer  ) – مدیر کنفرانش ESF- یک برداشت کامل از نورشناسی کوانتومی در وسیع ترین مفهومش قدرت آن برای هدایت به سوی تکنولوژیهای (کوانتومی) جدید است که به توصیف قرن 21 کمک خواهد کرد.

دانش کوانتوم نقش بسزایی برای منقلب کردن دنیای محاسبات و ارتباطات، توانا سازی عظیم توسعه در قدرت پردازش، تراکم ذخیره ی داده ها و انتقال داده ها دارد.

هرچند دستیابی به بیشترین کاربردهای آن هنوز سالهای زیادی از ما فاصله دارد، پیشرفتهای عظیم برای پروژه هایی در سطح آزمایشگاه که مفهوم را در یک مقیاس کوچک نشان می دهند، پایه گذاری شده اند.

جنبه ی خشنود کننده ی کنفرانس بنا بر نظر اشمیدمایر، استاندارد به طور استثنایی بالای همکاری ایجاد شده بین محققان جوان و شور حاصل توسط آنها بود؛ محققان جوانی که به ارمغان آورندگان الگوهایی نو برای این رشته ی علمی در طول دو دهه ی مهمی که در پیش داریم خواهند بود.

اشمیدمایر گفت: " موضوع داغ جلسه زمانی بود که عمدتا محققان جوان دستاوردهایشان را ارائه می کردند که این موضوع قطعا نقاط روشنی در طول مدت زمان کنفرانس بود."

" در میان همه ی اینها علم بسیار نوینی که مورد بحث قرار گرفت علمی بود که تا قبل از سه سال پیش رویاپردازی بیش نبود (علم کوانتوم). خیلی از دستاوردها در جایی دیگر قبل از این هنوز ارائه نشده بودند."

پیشرفت مهمی که برای مثال در ارتباطات کوانتومی مورد ملاحظه قرار گرفت وعده قادرساختن ارسال کاملا ایمن اطلاعات به شبکه های ارتباطات را می دهد، تغییر اطلاعات در چنین شیوه ای که کاملا برای هرکسی به جز دریافت کننده نامعلوم است درصورتیکه شخص کلید محرمانه ای که فقط برای هردوطرف شناخته شده است را داشته باشد آسان است. مشکلی که در فرستادن به وجود میآید آن است که کلید بین دو طرف در صورتی قابل اطمینان است که در طی این فرایند استراق سمعی صورت نگرفته باشد.

رمزنگاری کوانتومی به طور منحصربه فردی ارائه ی طرز کار کاملا اطمینان بخشی را میسر ساخته است. برای مثال به وسیله ی بهره برداری ازدرهم پیچیده شدن کوانتومی، وضعیتی که در آن حالت دو ذره به صورت کوانتومی به هم بسته مشود تا اینکه هر گونه تلاش برای جداکردن یکی از ذرات منجر به تغییری آشکار در ذره ی دیگر می شود.

کاربرد این موضوع در ارتباطات دو طرف را قادر می کند تا بدانند که هیچ کس دیگری این کلید را قطع نکرده است و این آگاهی دو طرف می تواند بعدا به صورت اطمینان بخشی برای تغییر اطلاعات واقعی  برای منتقل شدن مورد استفاده قرار بگیرد.

توزیع کلید کوانتومی  (QKD ) پیش از این در آزمایشگاه نمایش داده می شد اما تنها از فاصله های بالای 150 کیلومتری به نمایش گذاشته میشد چون در مقیاس های بزرگتر تارهای نوری یا هوای موجود در درفضای آزاد، برای انتقال سیگنالهای نوری برای پایین بردن و یا یابالابردن فوتونهای منفرد که سپس کیفیت کوانتومی خودشان را از دست می دهند استفاده می شد.

در کنفرانس، گامهای عمده ی آینده برای تحقق بخشی به یک تکرار کننده کوانتومی برای اتصال دقیق به کانالهای ارتباطی ارائه شد که اجازه می داد سرانجام ارتباطات کوانتومی خیلی دوربردتر (شاید جهانی) توسعه پیدا کنند.

همچنین دانش کوانتوم و در نتیجه ی آن شیوه های نورشناسی کوانتومی توانایی زیادی برای وعده ی ایجاد کامپیوترهای کوانتومی دارند که این کامپیوتر های کوانتومی قدرت پردازشی بیشتر از آنچه که فکرش را بکنید خواهند داشت. کنفرانس ازمایشات جدید به وسیله ی مدارات کوانتومی ابررسانایی را مورد بررسی قرار داد که می توانند در آینده برای مدارات مجتمع جدید شامل اثرات کوانتومی مورد استفاده قرار بگیرند، پیشرفت جالب توجهی که قلب نورشناسی کوانتومی را به میان دستگاههای حالت جامد و مدارات الکترونیکی (کوانتومی) می آورد .

به گفته ی اشمیدمایر، همچنین در کنفرانس علاقه ی زیادی نسبت به درستی بالای وسایل ورودی کوانتومی برای به دام اندازی یونها وجود داشت. به دام اندازهای یونی اولین ابزارهایی بودند که در آنها الگوهای پردازش کوانتومی پیشنهاد و انجام شده بود. اکنون با درستی بالای عملکرد های کوانتومی به دام اندازهای یونی طرح ایده آلی برای ساخت و تحقیق اجزای منطقی کوانتومی در کامپیوترهای دارای معیار کوانتومی آینده هستند . نظر مورد نظر اینست که یونها (اتم ها و مولکولهایی که الکترونها را از بیرونیترین لایه های خودشان از دست داده و یا بدست آورده اند) به شکل آزاد در یک میدان مغناطیسی معلق هستند تا اینکه ترازهای انرژی آنها بتواند به طور دقیق دستکاری شده و به سطح یک کوانتوم منفرد پایین بیاید. این موضوع می تواند به طور بالقوه برای ذخیره و انتقال اطلاعات در یک کامپیوتر کوانتومی مورد بهره برداری قرار گیرد.

سومین موضوع مربوط به شبیه سازی های کوانتومی بود اینجا برای ساخت  مدلهای ازمایشی خوب کنترل شده ی  مفاهیم نظری ابزارهای نورشناسی کوانتومی استفاده شدند که به خودی خود خیلی مشکل است به طور کامل بوسیله هریک  از شیوه های تحلیلی یا شبیه سازی در کامپیوترهای کوانتومی حل بشود .

یک چنین شبیه سازی های کوانتومی وعده ی تیزبینی نسبت به بعضی از مسائل برجسته بزرگ در فیزیک حالت جامد را به ما می دهد؛ مانند مکانیزم بعد از دمای بالای ابر رسانایی یا مسائل جاذبه ی کوانتومی. کنفرانس چگونگی ساخت فعل و انفعالات ویژه نیازمند ساختن یک چنین روشهای شبیه سازی در آزمایشگاه یا اینکه چگونه کوانتوم و حرکات اجسام آن می توانند در سیستمهایی با ابعاد کم بررسی شوند را مورد بررسی قرار داد. 

تمرکز چهارم کنفرانس بر روی تکنولوژی های کوانتومی و اندازه گیری های دقیق بود. پیشرفت قابل توجه گزارش شده در تنظیم نوسانگرهای مکانیکی انها را به روش ترتیب کوانتومی نزدیک می کرد و وعده ی به کار بردن کوانتوم در مکانیک یا اشیای نانو ریز را در اینده ی بسیار نزدیک می دهد .

علاوه براین علاقه ی فراوان به آزمایشی که صحت بالای نوسانات Bloch بوسیله ی تنظیم فعل و انفعالات اتم – اتم را نشان می داد، وجود داشت. این امکان آشکار شده برای سنجش مافوق دقیق کوانتومی بوسیله ی   BEC جنبه ای است که گمان می رفت بدلیل ماهیت غیر خطی این سیستمها خیلی مشکل صورت بگیرد.

نتایج مهیج و مفاهیم ارائه شده و بحث شده ی بسیار زیادی وجود داشت. بنا بر نظر اشمیدمایر کنفرانس با گرد هم آوردن افراد در رشته های گوناگون کوانتوم و آغاز پذیرش مکانیک کوانتومی در دنیای مواد حالت جامد به اهدافش واقعیت بخشید.

کنفرانس ESF-FWF با مشارکت  LFUI درباره ی نورشناسی کوانتومی : از فوتونها و اتمها تا مولکولها و سیستمهای حالت جامد در فوریه ی 2008 در استرالیا برگزار شد

* منبع مقاله:

 http://www.sciencedaily.com/releases/2008/06/080605095631.htm

 

* منبع عکس مقاله:  http://www.flickr.com