نخستین سفرهای اکتشافی در منظومه شمسی
بیگ بنگ: بالاخره یک ماموریت باید اولین باشد. در فضا اولین اکتشافگران، فضاپیماهای دوقلوی پایونیر ۱۰ و ۱۱ بودند که مسیر اکتشفات کیهانی را نشان دادند، در این مقاله در مورد این کاوشگرها می نویسیم.
۱- قبل از ویجر
ویجر با گردش در خارج از منظومه شمسی و مشاهدات میان ستارهای خود، اغلب به عنوان بزرگترین ماموریت رباتی فضا شناخته می شود؛ اما امروزه ما پایونیر شجاع را به یاد داریم که ثابت کرد ماموریت حماسی ویجر ممکن است.
۲- جایی که قبلا چیزی نرفته است
۴۵ سال پیش دانشمندان هنوز از سختی مسیریابی کمربند سیارکی اصلی آگاه نبودند. این کمربند شامل خرده سیارکهای سنگی در منطقهای وسیع میان مریخ و مشتری است. پایونیر ۱۰ به دانشمندان کمک کرد تا این مشکل را در ۶ ماهۀ اول سال ۱۹۷۳ حل کنند. این فضاپیما چند برخورد را ثبت کرد (کمتر از آن چیزی که انتظار می رفت) و به مهندسان روشهای جدیدی برای مسیریابی فراتر از سیاره زمین آموخت.
۳-پیشگام شماره دو
پایونیر ۱۱ یک فضاپیمای پشتیبان بود که پس از عبور پایونیر ۱۰ از کمربند سیارکی، در سال ۱۹۷۳ به فضا پرتاب شد. این ماموریت برای دومینبار نگاهی نزدیک به مشتری و اولین تصاویر نزدیک از زحل را فراهم کرد و به مهندسان نقشههایی برای گردش در فضای سیارههای بیرونی داد تا هنر مسیریابی میان سیارهای خود را بیازمایند.
۴-اولین مسافر مشتری
۳۶۳ سال بعد از اینکه انسان برای اولینبار به کمک تلسکوپ به مشتری نگاه کرد، پایونیر ۱۰ در دسامبر ۱۹۷۳ اولین مهمان ساخته دست انسان در حوالی این سیاره غولپیکر بود. این فضاپیما حدود ۳۰۰ عکس در پرواز نزدیک خود به مشتری ثبت کرد که از فاصلۀ ۱۳۰۰۰۰ کیلومتری ابرهای مشتری گرفته شده بودند.
۵-خانواده پایونیر
پایونیر کار خود را به عنوان یک ماموریت فضایی در دهه ۱۹۵۰ آغاز کرد و رفته رفته به فضاپیماهای پیشرفتهتری مجهز شد؛ از جمله ماموریت سیاره ناهید که چند کاوشگر برای بررسی عمق ابرهای سمی آن به فضا پرتاب شدند.
۶- یک پایونیر و یک پایونیر
دنیای موسیقی “ون هالن” را دارد، اما دنیای علم “ون آلن”. وی از کاوشگر پایونیر ۱ تا ۱۱ ، یک ستاره در اکتشافات سیارهای بود. جیمز ون آلن را به عنوان اولین اکتشافگر علمی فضا می شناسند که عضو ثابت ماموریت فضایی پایونیر بود. او از اولین تلاشها برای سفر به ماه تا ماموریتهای پایونیر ۱۰ و ۱۱ نقش مهمی در تیم تحقیقاتی داشت.
۷- دورترین…برای مدتی
بیش از ۲۵ سال پایونیر ۱۰ دورترین شیء ساختۀ دست انسان بود که رکورد عبور از کمربند سیارکی، مدار مشتری و حتی مدار پلوتو را نیز شکسته بود. ویجر ۱ با سرعتی بیشتر از پایونیر عنوان دورترین فضاپیما را در سال ۱۹۹۸ از آن خود کرد و تا امروز نیز این عنوان را در اختیار دارد.
۸-آخرین تماس
ما در ۱۰ ژانویه ۲۰۰۳ ارتباط خود را با پایونیر ۱۰ از دست دادیم. مهندسان بر این گمان بودند منبع انرژی آن به پایان رسیده و دیگر انتظاری برای برقراری ارتباط وجود ندارد. ما دوباره در سال ۲۰۰۶ برای برقراری ارتباط تلاش کردیم اما شانس با ما یار نبود. آخرین سیگنال از پایونیر ۱۱ در سپتامبر ۱۹۹۵ به دست ما رسید. عمر هر دو ماموریت دو سال تعیین شده بود.
۹-کشتیهای کهکشانی
پایونیر ۱۰ و ۱۱ دو فضاپیما از پنج فضاپیمایی بودند که سرعت کافی برای خروج از منظومه شمسی و سفر به فضای میان ستارهای را داشتند. سه فضاپیمای دیگر (ویجر ۱،۲ و افقهای نو) هنوز با زمین ارتباط دارند. اکنون دوقلوهای پایونیر خاموش هستند. پایونیر ۱۰ به سوی ستارۀ سرخ دبران (چشم گاو) در حال حرکت است و ۲ میلیون سال دیگر به آن می رسد. پایونیر ۱۱ نیز به سمت صورت فلکی عقاب در حال پیشروی است و ۴ میلیون سال دیگر از کنار آن عبور می کند.
۱۰-پیام اصلی به کیهان
پایونیر ۱۰ و ۱۱ سالها پیش از رکورد معروف خود، حامل پیام اصلی زمین به کیهان بودند. همانند رکورد ویجر، لوح پایونیر زاییدۀ ذهن کارل سیگن بود که قصد داشت اگر هر تمدن بیگانهای این فضاپیما را مشاهده کرد، بدانند ساختۀ دست چه کسانی بوده و چطور با آنها ارتباط برقرار کنند. لوحها موقعیت مکانی ما در کهکشان را نشان می دادند و طرحی از یک زن و مرد بر روی آن کشیده شده بود.
ترجمه: رضا کاظمی // منبع و تصاویر: بیگ بنگ
https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/10/Extra-Dimensions.jpg
آیا جهان ما بیش از سه بُعد دارد؟
اگر ابعاد اضافی وجود داشته باشند، باید خیلی کوچک باشند. آیا جهان ما بیش از سه بُعد دارد؟ بر اساس پژوهشی جدید، احتمالا این ابعاد در مقیاس ِ بزرگ نیستند. بنا به یافتههای این تحقیق، در فواصل خیلی دور فضا، به احتمال زیاد جهان به همان ابعادی که در زمین تجربه می کنیم، عمل می کند. نتایج بدست آمده به دانشمندان کمک خواهد کرد تا ماهیت پیچیدۀ “انرژی تاریک” را درک کنند؛ پدیده رازآلودی که به سرعت انبساط کیهان می افزاید.
به گزارش بیگ بنگ، در ماه اکتبر ۲۰۱۷، دانشمندان از رصدخانه موج گرانشی با تداخل سنج لیزری(LIGO) برای شناسایی موج گرانشی ایجاد شده در اثر برخورد دو ستاره نوترونی استفاده کردند. این رویداد که با عنوان «GW170817» شناخته می شود، با تلسکوپهای سنتی هم دیده شد؛ اما دانشمندان این امکان را بدست آوردند تا به طور همزمان این رویداد را از طریق امواج گرانشی و امواج نور مورد مطالعه قرار دهند. اندازهگیریهای دوگانه این اجازه را به دانشمندان می دهد تا چیزهای بسیار زیادی را در خصوص جهان ما یاد بگیرند؛ مثل این مسئله که چند بُعد در جهان وجود دارد. نتایج جدید شواهد بیشتری دربارۀ نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین هم عرضه می کند.
«کریس پاردو» نویسنده و محقق ارشد و دانشجوی مقطع دکتری در دانشگاه پرینستون بیان کرد: «نسبیت عام می گوید که گرانش باید در سه بُعد عمل کند و نتایج گویای آن است که ما تنها قابلیت مشاهده سه بعد را داریم.» اگرچه نظریه نسبیت عام در توصیف جهان ما تاکنون به خوبی عمل کرده، اما یک مسئله وجود دارد که نمی تواند به خوبی توضیح دهد: آیا انبساط جهان در حال شتاب گرفتن است؟ دانشمندان دلیل این شتاب را به انرژی تاریک نسبت می دهند، اما هنوز هیچکس از ماهیت آن اطلاعی ندارد.
برخی نظریهها به اصلاح گرانش می پردازند تا انبساط جهان را توضیح دهند؛ بر طبق این نظریهها، گرانش در مقیاسهای بزرگتر به شیوۀ متفاوتی عمل می کند. بسیاری از این ایدهها پیشبینی می کنند که ابعاد دیگری وجود دارند و می توان آن ابعاد را با امواج گرانشی مورد کاوش و بررسی قرار داد. “تسا بیکر” کیهانشناس در دانشگاه آکسفورد انگلیس اظهار کرد: «تلاشهای زیادی برای جستجوی نظریههای اصلاح شده گرانش فقط به پاس راز “انرژی تاریک” انجام می شود. آیا راهی برای دستکاری قوانین گرانش وجود دارد تا این مسئله توضیح داده شود که چرا جهان با سرعت فزایندهای در حال انبساط و گسترش است؟»
بر اساس بسیاری از این نظریهها، اگر ابعاد بیشتر وجود داشته باشند، باید امواج گرانشی به درون آن ابعاد نفوذ کرده باشد. لذا انتظار می رود وقتی امواج در سرتاسر جهان پراکنده شدند، تضعیف شوند. دانشمندان در یکی از مطالعات اخیرشان به اندازهگیری میزان فاصلهای که امواج گرانشی و امواج نوری از «GW170817» برای رسیدن به زمین طی می کردند، پرداختند، اما محققان هیچگونه نشانهای از تضعیف شدگی پیدا نکردند که بر رابطه آن با ابعاد بیشتر دلالت داشته باشد. به پاس رویداد «GW170817»، مطالعات زیادی با محاسبه سرعت امواج گرانشی به منظور تعیین تاخیر حرکت آنها توانستند بعضی از نظریههای گرانش اصلاح شده را کنار بگذارند و بر روی آنها خط بطلان بکشند. مقاله جدید توانست طیف وسیعی از نظریههای دیگر را هم مردود اعلام کند.
نتایج جدید فقط ابعاد بزرگ را مستثنی اعلام می کنند. به این ترتیب، نتایج فوق هیچ قید و بندی بر ابعاد بیشتر نمی گذارد، موردی که نظریه ریسمان پیشبینی کرده است. بر اساس نظریه ریسمان، همه چیز از ریسمانهای کوچکِ در حال ارتعاش ساخته شده است. با این حال، یافتههای جدید نشان می دهد که در مقیاسهایی در حدود ۱٫۶ کیلومتری تا دستکم ۸۰ میلیون سال نوری، جهان به شکل سه بعدی است. یافتهها همچنین ابعاد بزرگتر را رد می کند، اما تنها در صورتی که اثرات قابل مشاهدهای بر مقیاسی کوچکتر از ۸۰ میلیون سال نوری داشته باشند.
محققان از دادههای بدست آمده برای محاسبۀ عمر گراویتون استفاده کردند؛ ذره نظری که اگر وجود داشته باشد، نیروی گرانش را انتقال می دهد. بنا به یافته دانشمندان، عمر گراویتون دستکم ۴۵۰ میلیون سال است. به عبارت دیگر، گراویتون در طول این بازه زمانی به ذرات سبکتر تقسیم نمی شود. بعضی از نظریههای گرانش اصلاح شده چنین فروپاشی را پیشبینی می کنند.
پس این محاسبه عمر گراویتون می تواند در رویدادهای امواج گرانشی آتی مورد استفاده قرار بگیرد که در بخشهای دیگر جهان به وقوع می پیوندند؛ دانشمندان می توانند این نظریهها را به شکل بهتری مورد آزمایش قرار دهند. دانشمندان می خواهند رویدادهای بیشتری را در فواصل دورتر بررسی و مشاهده نمایند چرا که در این صورت شاید مشخص شود که آیا گرانش یا انرژی تاریک در طول زمان دچار تغییر شده اند یا خیر. در حال حاضر، گویا جهان از همان ابعادی برخوردار است که از قبل دیدهایم. اما ناامید نباشید، شاید سفر در زمان روزی به واقعیت بپیوندد. جزئیات بیشتر در مجله «Cosmology and Astroparticle Physics» منتشر شده است.
ترجمه: منصور نقی لو // منبع: بیگ بنگ
https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/10/dark-matter-.jpg
“ماده تاریک” کجا پنهان شده است؟
بیگ بنگ: محققان با تجزیه و تحلیل همگرایی گرانشی کهکشانهای دور به نقشۀ جامع و سه بعدی از توزیع “ماده تاریک” در جهان دست پیدا کردند.
به گزارش بیگ بنگ، مقدار بسیار عظیمی از مادۀ نامرئی در جهان وجود دارد که ما نمی توانیم آن را به طور مستقیم مشاهده کنیم. دانشمندان از وجود آن تا حدود زیادی اطمینان دارند زیرا تاثیر گرانشی آن بر ستارهها و کهکشانها مشهود است و حرکت آنها را تغییر می دهد. دانشمندان به آن “ماده تاریک” می گویند، وقتی ماده تاریک از نور عبور می کند، حتی بر آن هم تاثیر می گذارد و مسیرش را خمیده می کند. این پدیده با نام همگرایی گرانشی شناخته می شود.
حالا یک تیم بینالمللی از دانشمندان با مطالعه محل بروز این عدسی در پهنه آسمان موفق به ارائه نقشهای جامع و سه بعدی از “ماده تاریک” شدهاند. بزرگترین مزیت نقشه کیهانی که در روز بیست و چهارم سپتامبر در مجله «arXiv» منتشر شد این است که دانشمندان با بهرهگیری از آن می توانند به محل و چگونگی عملکرد “انرژی تاریک” در فضا نیز پی ببرند. انرژی تاریک به نوعی از انرژی گفته می شود که جهان را در برگرفته و موجب افزایش سرعت انبساط جهان می شود.
«راشل مندلبوم» اخترشناس در دانشگاه کارنگی ملون پیتسبورگ در یک مصاحبه خبری بیان کرد: «نقشه ما می تواند تصویر بهتری از مقدار “انرژی تاریک” موجود در جهان ارائه کرده و اطلاعاتی هم در خصوص ویژگیهای آن و همچنین نقشش در افزایش ِ سرعت انبساط جهان در اختیارمان بگذارد.» برای تهیه این نقشه، محققان شکل تقریبا ده میلیون کهکشان را با دقت ویژهای مورد مطالعه قرار دادند؛ مِن جمله کهکشانهایی که فاصله خیلی زیادی با ما دارند. افزون بر این، محققان نشان دادند که شکل آن کهکشانها تا چه حد با آنچه اخترشناسان تصور می کردند، فرق دارد و دچار تحریف شده است. آنها در صدد تعیین این مسئله بودند که چه مقدار از آن تحریف به پاس وجود عدسی ماده تاریک است؛ و نَه اثرات ناشی از اتمسفر یا تلسکوپ و آشکارساز مورد استفاده. تفاوت مذکور به محققان اجازه داد تا استنباط کنند نور باید قبل از رسیدن به زمین از چه مقدار ماده تاریک عبور کند.
https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/10/101816_EC_darkmatter_main.jpg
این نقشه جامع با مشاهدات پنج ساله تلسکوپ ژاپنی سوبارو در هاوایی بدست آمده است. سوبارو بخشی از پروژهای به نام «Hyper Suprime-Cam survey» می باشد. این پروژه چهار سال دیگر هم به کاوشهای فضایی خود ادامه می دهد تا نقشهاش را دقیقتر و کاملتر نماید. این پروژه موفق شد شواهدی مقدار کمی ِ “انرژی تاریک” در جهان را پیدا کند؛ در مقایسه با بررسی دیگری که با «تلسکوپ پلانک» قبلا به انجام رسید. در بررسی مذکور، آثار بیگ بنگ و اثراتش که تابش الکترومغناطیسی موسوم به پس زمینه ریزموج کیهانی بود، مورد مطالعه قرار گرفت. احتمال می رود هیچ تفاوت واقعی وجود نداشته باشد، اما همین مقدار هم توجه محققان را به خود جلب کرده است.
نقشۀ جدید “ماده تاریک” با روش همگرایی گرانشی، نقشهای متفاوت با آنچه تلسکوپ پلانک از پس زمینه ریزموج کیهانی بدست آورد، می باشد؛ اما تفاوت قابل توجه یا معناداری میان آنها به چشم نمی خورد. این نقشه جدید سرنخهایی دارد که نشان می دهد رفتار ماده تاریک با آنچه که دانشمندان تصور می کنند، کمی فرق دارد.
ترجمه: منصور نقی لو // منبع: بیگ بنگ
https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/10/DoflSQWXoAA3e76.0.jpg
برندگان نوبل فیزیک ۲۰۱۸ معرفی شدند
بیگ بنگ: جایزه نوبل فیزیک امسال به طور مشترک به “آرتور آشکین”، “جرارد مورو” و “دونا استیرکلند” به خاطر نوآوریهای انقلابی در حوزه فیزیک لیزری تعلق گرفت.
آکادمی سلطنتی علوم سوئد نیمی از جایزه ۱ میلیون دلاری نوبل فیزیک را برای “نوآوری های پیشگامانه در حوزه فیزیک لیزر” به آرتور آشکین از آمریکا و نیم دیگر را به صورت مشترک به جرارد مورو از فرانسه و دونا استریکلند از کانادا اهدا کرد. در تاریخ جایزه نوبل فیزیک، دونا استریکلند، پروفسور فیزیک در دانشگاه واترلو در اونتاریوی کانادا، سومین زنی است که برنده جایزه نوبل فیزیک میشود. او همراه استاد راهنمای خود، جرارد مورو فیزیکدان فرانسوی به دلیل نوآوری در زمینه پالسهای قوی و کوتاه نوری در حوزه فیزیک لیزر برنده نیمی از جایزه نوبل فیزیک سال ۲۰۱۸ میلادی شده است.
پالسهای لیرزی قوی و کوتاه منجر به تخریب آنچه تحت لیزر قرار گرفته شده نمیشوند. این محققان روشی ابداع کردهاند که میتوان به کمک آنها پالسهای فوقکوتاه و قوی در جراحی، پزشکی و مطالعات بنیادی علمی تولید کرد. نیمی از این جایزه به آرتور آشکین، فیزیکدان آمریکایی برای توسعه ابزارهای لیزری “انبرک نوری” تعلق میگیرد.
https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/10/Arthur-Ashkin-Gerard-Mourou-Donna-Strickland-AV.jpg
“انبرک نوری” یکی از ابزارهای علمی است که در آن از پرتو لیزر با قابلیت تمرکز بالا برای ایجاد نیروی جاذبه یا دافعه استفاده میشود. از این ابزاردر “اندازهگیری خواص الاستیک DNA با نگه داشتن زنجیرههایی از مولکولها و جابهجا کردنشان”، ” مطالعه خواص تولیدکننده نیرو در موتورهای مولکولی”، ” بازکردن پروتئینها”، “مطالعه ذرات”، “انجام میکرو جراحیها با ترکیب دیگر پرتوهای لیزری” و “اندازهگیری خواص غشاء نورونی” استفاده میشود.
https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/10/Screen_Shot_2018_10_02_at_7.22.34_AM.png.jpg
جایزه نوبل معتبرترین جایزهای است که در حوزههای علمی به یک دانشمند تعلق میگیرد. جایزه نوبل در سال ۱۸۹۵، به وصیت کارخانهدار و شیمیدان سوئدی، آلفرد نوبل که بیشتر او را به دلیل ابداع دینامیت میشناسند پایهگذاری شد.
در سال ۱۹۰۱ میلادی، نخستین جوایز این بنیاد اهدا شد. طبق وصیت وی، پنج جایزه بهطور سالانه در رشتههای فیزیک، شیمی، فیزیولوژی و پزشکی، ادبیات و صلح؛ به افرادی تعلق میگیرد که بیشترین خدمت را به مردم کرده باشند. اگرچه وصیتنامه نوبل، بنیانگذار این جوایز بود اما طرح او کامل نبود و به دلیل پارهای موانع ۵ سال طول کشید تا بنیاد نوبل تأسیس شود. در ۱۰ دسامبر سال ۱۹۰۱ نخستین جوایز نوبل اهدا شد.
منبع: بیگ بنگ
https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/09/image_6433e-Sun-Like-Star-Rotation.jpg
نحوۀ چرخش ستارههای خورشید مانند چگونه است؟
بیگ بنگ: خورشید ما در خط استوایش سریعتر از قطبهایش می چرخد. این پدیده با نام «چرخش تفاضلی» شناخته می شود و در حرکت لکههای خورشیدی به چشم می خورد. اکنون تیمی از اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی کپلر ناسا برای اندازهگیری الگوهای چرخشی گروهی از ستارههای خورشید مانند استفاده کردهاند. آنها ۱۳ ستاره را شناسایی کردند که چرخشی مشابه با آنچه در خورشید دیده می شوند، دارند؛ به طوری که خطوط استوای ستارههای خورشید مانند ۲.۵ برابر سریعتر از قطبهایشان می چرخند.
به گزارش بیگ بنگ، مشاهده لکههای خورشیدی در سطح خورشیدِ ما نشان می دهد که خط استوا ۳۰ درصد سریع تر از قطب ها می چرخد. تجزیه و تحلیل نوسانهای آکوستیک خورشید نشان می دهد که این چرخش تفاضلی تا بخش مرکزی هم گسترش می یابد. این مشاهده باعث دستیابی به اطلاعات و بینش عمیقی در خصوص ساختار خورشید شده است و می تواند چگونگی پایداری میدان مغناطیسی خورشید را هم توضیح بدهد. با این حال، هنوز اطلاعات بسیار کمی درباره خصوصیات چرخشی سایر ستاره های خورشید مانند در دست می باشد و روش های بررسی پدیده مورد نظر هم محدود است.
دکتر «اوتمان بن عمر» از دانشگاه نیویورک و همکارانش از فضاپیمای کپلر برای نظارت بر نوسانهای ستارهای ۴۰ ستاره خورشید مانند استفاده کردند. بر اساس یافتههای آنان، ۱۳ ستاره خورشید مانند چرخشی مشابه با شیوه چرخش خورشید دارند؛ به طوری که مناطق استوایی آنها سریع تر از عرضهای جغرافیایی مرکزی و بالاتر می چرخند. اما یک تفاوت کلیدی وجود دارد. خط استوای خورشید ۱۰ درصد سریع تر از عرضهای جغرافیایی میانی آن می چرخد، در حالیکه خطوط استوای ستارههای خورشید مانند تا دو برابر سریعتر از عرضهای جغرافیایی میانی چرخش می کند.
دکتر «اوتمان بن عمر» اظهار داشت: «این یافته خیلی دور از انتظار است و شبیهسازی عددی فعلی را به چالش می کشد؛ بر این اساس، ستارههایی از این قبیل نباید توانایی پایداری در چرخشهای تفاضلی با این بزرگی داشته باشند.» دکتر «کاتپالی سرینواسن» محقق و نویسنده ارشد از مرکز علوم فضایی در دانشگاه نیویورک بیان کرد: «درک چرخش تفاضلی نه تنها برای رسیدن به درکی کامل از چگونگی کارکرد ستارهها اهمیت دارد، بلکه می تواند به اخترشناسان کمک کند تا بینش عمیقتری نسبت به میدانهای مغناطیسی ستارهها هم کسب نمایند.»
دکتر «لورنت گیزون» محقق در موسسه اخترشناسی مکس پلانک و دانشگاه نیویورک گفت: «اندازهگیریهای ما همگی شواهدی از وجود ستارههایی با چرخش خورشید مانند دارند. شگفتانگیزترین جنبه تحقیق حاضر آن است که چرخش تفاضلی وابسته به عرض جغرافیایی می تواند در برخی ستارهها سریعتر از خورشید باشد. ما چنین مقادیر بزرگی را انتظار نداشتیم و مدلهای عددی ما آن را پیش بینی نکرده بودند.» یافتههای این تحقیق در روز بیست و یکم سپتامبر در مجله معتبر «Science» منتشر شد.
ترجمه: منصور نقی لو // منبع: بیگ بنگ
https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/10/Light-Particles.jpg
برای ذرات کوچک نور، «قبل» و «بعد» هیچ معنایی ندارد
بیگ بنگ: در زیر سطح این دنیای آشنا یک دنیای کوچکترِ کوانتومی وجود دارد که ایدههای بنیادی ما از فضا و زمان را تعریف میکند. بر اساس یک مطالعۀ جدید، در این دنیای کوچک، مفاهیم «قبل» و «بعد» منحل میشوند، به گونهای که دو رویداد میتوانند هم قبل و هم بعد از یکدیگر رخ دهد. به عبارت دیگر، رویداد A میتواند قبل از رویداد B رخ دهد و رویداد B میتواند قبل از رویداد A به وقوع بپیوندد.
به گزارش بیگ بنگ، این ایده که «سوئیچ کوانتومی»(quantum switch) نامیده میشود در سال ۲۰۰۹ توسط گروهی دیگر پیشنهاد شد و از آن زمان به بعد به طور نظری و تجربی آزمایش شده است. کیریل برانشیارد، یکی از نویسندگان این مطالعۀ جدید و فیزیکدان موسسه NEEL در فرانسه گفت که آزمایشات قبلی نشان دادند رویداد A میتواند هم قبل و هم بعد از رویداد B رخ دهد، اما تحقیقات نمیتواند نشان دهد که این دو سناریو در یک زمان اتفاق افتادهاند.
برانشیارد گفت: «برای تعیین دقیق محل رویداد این نقض رابطۀ علت و معلولی، محققان یک سوئیچ کوانتومی دیگر را با یک معماری متفاوت انجام دادند.» این طرح جدید به محققان کمک کرد تا به طور تجربی ثابت کنند که رویداد A هم قبل و هم بعد از رویداد B رخ داده، نه تنها در یک زمان، بلکه در یک مکان! برانشیارد و تیمش مشاهده کردند که پروتون – یک ذرۀ کوانتومی نور – چگونه در طول یک مدار حرکت میکند. این فوتون میتواند یکی از دو مسیر را طی کند: اگر فوتون یک مسیر را انتخاب کند، این رویداد A نامیده میشود، و اگر مسیر دیگر را انتخاب کند، رویداد B نامیده میشود.
می دانید که یک فوتون هم میتواند یک ذره و هم یک موج باشد. اگر محققان از یک فوتون با یک قطبش افقی استفاده میکردند – مسیری که این امواج در آن نوسان دارند – فوتون میتوانست در ابتدا در مسیر A حرکت کند و سپس بالعکس در مسیر B حرکت کند، یعنی رویداد A قبل از رویداد B رخ داده است. اگر آنها فوتون را به طور افقی قطبیده میکردند، فوتون میتوانست ابتدا مسیر B و سپس مسیر A را طی کند، یعنی B قبل از A رخ میداد.
به گفتۀ برانشیارد، اما در دنیای کوانتومی، یک پدیدۀ عجیب و غریب که جانشینی نامیده میشود غالب است. در جانشینی، فوتونها میتوانند بصورت افقی و عمودی قطبیده شوند – همانطور که پارادوکس معروف گربه شرودینگر نشان میدهد؛ در این پارادوکس یک گربه در دنیای کوانتومی میتواند هم زنده و هم مرده باشد. هرچند، فیزیکدانان نمیتوانند ببینند یا اندازهگیری کنند که فوتونها چه کاری را انجام میدهند؛ در واقع عمل ِ اندازهگیری باعث رخداد نهایی می شود. برانشیارد افزود: «دنیای اندازهگیری فوتونها را وادار میکند تا تصمیم بگیرند یک ترتیب را نسبت به دیگری انتخاب کنند.»
در عوض، محققان یک سری «موانع» یا قطعات نوری مثل لنز و منشور را ترتیب کردند که به طور غیرمستقیم باعث تمایز بین این دو رویداد شد. همانطور که فوتونها در طول مسیرها حرکت کردند، لنزها و منشورها شکل امواج هر فوتون را تغییر دادند. این کار به نوبت قطبش آنها را تغییر داد – مسیری که میتواند بالا یا پایین، جانبی یا در هر زاویهای باشد. در انتهای سفرهای فوتونها، محققان توانستند قطبش جدیدی را اندازهگیری کنند.
برانشیارد و تیمش قطعات نوریشان را در جهات متفاوتی قرار دادند، به گونهای که بتوانند آزمایشات زیادی با محیطهای گوناگون انجام دهند. ترکیبی از اندازهگیریهای انجام شده در حین آزمایش بعنوان یک «شاهد علّی» بکار میرود – مقداری که اگر منفی باشد به این معنی است که فوتونها در یک زمان از هر دو مسیر عبور کردهاند.
در واقع، وقتی فوتونها در وضعیت ِ جانشینی بودند، شاهد علّی منفی میشد؛ که نشان میدهد فوتونها در یک زمان از هر دو مسیر عبور کردهاند، یعنی «قبل» و «بعد» هیچ معنایی برای این ذرات کوچک ندارد. رویداد A باعث رویداد B شد و رویداد B در عین حال رویداد A را به وجود آورد. برانشیارد گفت: «در آینده، سوئیچ کوانتومی باعث ِ ارتقای ارتباطات در دستگاههای کوانتومی میشود.» جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Physical Review Letters منتشر شده است.
ترجمه: سحر اللهوردی // منبع: بیگ بنگ
https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/09/180719142039_1_900x600.jpg
چه عواملی فرگشت را پدید آوردند؟
بیگ بنگ: درک عوامل فراوانی که در شکلگیری تنوع زیستی اکوسیستمهای کره زمین نقش دارند، می تواند دلهرهآور باشد. در راستای برداشتن گام بلندی در دستیابی به این هدف، تیمی متشکل از محققان بینالمللی، یک شبیهسازی کامپیوتری طراحی کردند که بسیاری از عوامل بنیادین منجر به انقراض و سازگاری فرگشت را در بر می گیرد.
به گزارش بیگ بنگ، این مطالعه دید ما را در شناخت روابط پیچیدۀ میان توپوگرافی و تغییرات آب و هوایی و چگونگی تاثیرگذاری این عوامل بر تاریخچۀ فرگشت و تنوع زیستی گونههای موجود در اکوسیستمهای طبیعی، وسیعتر می سازد. مدل فوق توسط محققانی از دانشگاههای کانکتیکات، دانشگاه مرکزی گایوس برزیل، دانشگاه آزاد بریتانیا، محلهای زایش زیستی، موزهها و گورستانها طراحی شده است. مناطقی هستند که در آنها گونههای جدیدی پدید می آیند. موزهها نیز به مناطقی گفته می شود که گونهها در آنها بقاء یافتهاند و محل انقراض مناطقی هستند که در آنها انقراض گونهها رخ داده است.
رابرات کولول استاد دانشگاه اکولوژی و زیستشناسی فرگشتی دانشگاه کانکتیکات که به همراه تیاگو اف رنجل از برزیل و تیل ادواردز و فیلیپ هولدن از بریتانیا، در این تیم تحقیقی حضور دارد، می گوید:« ما امیدواریم بنیادیترین فرایندهای شکل دهندۀ جغرافیای زیستی را در کره زمین مدلسازی نماییم.» برای یافتن پاسخ این سوالات، محققان قاره آمریکای جنوبی را که از نظر شرایط آب وهوایی و زیست شناختی بیشترین تنوع را دارا می باشد، مورد بررسی قرار دادند تا از این طریق مدل خود را طراحی نموده و آن را آزمایش کنند. از آن جاییکه رشته کوه آند ۲۵ میلیون سال قبل شکل گرفته است، مناظر طبیعی متنوعی را پدید آورده است که منجر به یک تنوع زیستی غنی و ساختاری منحصر به فرد شده است که از نظر اکولوژی و فرگشت تونع زیستی آن را به نمونه بسیار خوبی برای انجام مطالعات، تبدیل کرده است.
رنجل می گوید: « کوههای آند طویل ترین رشته کوه جهان بوده و تنها کوههای ترنس تروپیکال کره زمین محسوب می شوند. این کوهها درست در مجاورت آمازون واقع شده که پرآب ترین رود و بزرگترین جنگل بارانی جهان است. به همین دلیل آمریکای جنوبی ازچنین تنوع زیستی منحصر به فردی برخورداراست.» همکاران گروه تحقیق در دانشگاه اپن مدلی از شرایط آب و هوایی آمریکای جنوبی باستان طراحی کردند. دانشمندان با ادغام روشهای آماری و مرسوم برای مدلسازی شرایط آب و هوایی، برای نخستینبار موفق شدند تغییرات آب و هوایی این منطقهها را در پس هزارههای مختلف، به طور مفصل مدلسازی کنند. این مدل محدودۀ زمانی ۸۰۰ هزار سالهای را شامل می شود. در این مدل دما و میزان بارش در فاصلههای زمانی ۵۰۰ ساله در چرخههای مکرر یخبندان و گرمایش در دوره ای تحت عنوان چرخههای آب و هوایی چهارگانه، تخمین زده می شود.
شکلگیری یا فرگشت گونههای جدید از گونههای اجدادیشان فرایندی است که تحت تاثیر عوامل مختلفی نظیر تغییرات آب و هوایی، ویژگیهای جغرافیایی و توپوگرافی، تبدیل به فرایندی پیچیده شده است. این عوامل می توانند منجر به نیم شدن یا پراکندگی جمعیتها و شکلگیری گونههای جدید شود. با گذشت زمان گونههای جدیدی پدید آمده، برای بقاء تلاش کردهاند، به مناطق جدیدی رفته و یا منقرض شدهاند. هرچند دلیل بروز این وقایع روشن نیست.
https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/09/ecosystem.jpg
تیم تحقیق با کمک شبیهسازی کامپیوتری توانستند خط سیر طول عمر گونهها را با پیدایش وپایان آن در سه نقطه، تخمین زنند. این سه نقطه عبارتند از: زمانی که گونهها به گونههای دختر تقسیم می شوند. زمانی که گونهها به طور کامل منقرض می شوند یا زمانی که گونهها برای بقاء خود تلاش کنند. در هر مرحله از شبیهسازی، محدودۀ جغرافیایی هر گونه ثبت شد. محققان دریافتند که خط سیرهای مشتق شده از چرخههای انجماد، منجر به بروز دورههای پیدایش و انقراض شده است که در نتیجۀ تغییر در محدودۀ گونهها در توپوگرافی پیچیدۀ قاره مورد مطالعه رخ نموده است و به محققان امکان می دهد نقشه محل زایش و محل انقراض تنوع گونهای را فراهم آورند.
بر طبق نظر کولول، علیرغم این که مدل فوق تنها فرایندهای بسیار بنیادین را شامل شده و الگوی تنوع زیستی مشخصی را در بر نمی گیرد اما امکان بازتولید مجدد نقشههای تنوع زیستی را فراهم می آورد که بسیار مشابه نقشههای گونههای امروزی پرندگان، پستانداران و گیاهان است. کولول می گوید: « اکثریت گونههای موجود در آمریکای جنوبی قدمتی بیش از ۸۰۰ هزار سال دارند اما نتیاج تحقیق ما نشان می دهد که حتی گونههای کهن مسیری مشابه گونههای جوانتر طی کردهاند که در نهایت همگی منجر به پدید آمدن الگویی غنی از گونهها شده است.»
محققان بر این باورند که توضیحی که می توان در این مورد ارائه داد این است که تاثیر قوی تغییرات آب و هوایی در چرخههای انجماد در کنار توپوگرافی مناظر طبیعی منطقه، دلیل اصلی بروز این فرایند بوده است. تغییر در دما و میزان بارش، فارغ از سن گونهها، تاثیر عمدهای بر محدودۀ گونهها، قطعه قطعه کردن، ادغام و از میان رفتن محدودهها دارد. نیل ادواردز از دانشگاه اپن می گوید: « نتایج تحقیق ما نشان می دهد چگونه فرگشت ِ حیات تا چه حد وابسته به تغییرات فیزیکی محیط است.»
این مدل در یک مقطع زمانی مهم، یکی از تغییرات آب و هوایی بیسابقه محسوب می شود. شبیهسازی بر پایه یک دورۀ زمانی متفاوت انجام شده است، اما نشان دهندۀ توان دینامیک تغییرات آب و هوایی و نحوه ی تاثیر آن بر حیات در کره زمین است. کوول می گوید: « روند کنونی تغییرات آب و هوایی که بشر مسبب بروز آنهاست، در مقایسه با دیگر موارد لحاظ شده در مدل بسیار سریعتر است اما فرایندهای یکسانی نیز در رابطه با تغییرات محدودۀ گونههای امروزی در حال وقوع است.»
ترجمه: مریم رفیعی // منبع: بیگ بنگ
دانشمندان راهی برای آزمایش “تورم کیهانی” یافتند
بیگ بنگ: براساس مدل کیهانشناسی بیگ بنگ، جهان ما ۱۳٫۸ میلیارد سال پیش به وجود آمد؛ یعنی زمانی که تمامی ماده و انرژی موجود در جهان شروع به انبساط و گسترش کرد. باور بر این است که این دوره تورم کیهانی در پیدایش ساختار بزرگ مقیاس جهان نقش دارد و دلیل اصلی برای یکنواختیِ فضا و پس زمینه ریزموج کیهانی(CMB) در همه جهات می باشد.
به گزارش بیگ بنگ، با این حال، تا به امروز، هیچ شواهدی کشف نشده است که بتواند سناریوی تورم کیهانی را تصدیق کرده و یا نظریههای جایگزین را رد کند. اما به پاس یکی از مطالعات جدید توسط تیمی از اخترشناسان دانشگاه هاروارد و مرکز اخترفیزیک هاروارد – اسمیتسونیان، دانشمندان احتمالا راهی برای آزمایش یکی از بخشهای کلیدی مدل کیهانشناسی بیگ بنگ پیدا کردهاند.
مقاله آنها با عنوان «آثار منحصربفرد راههای جایگزین برای تورم در طیف قدرت ازلی»، اخیرا به صورت آنلاین منتشر شد و انتظار می رود روزهای آینده در «Physical Review Letters» منتشر شود. «ژیانگ چن» سخنران ارشد و محقق در دانشگاه هاروارد، «آبراهام لئوب» رئیس بخش اخترشناسی دانشگاه هاروارد و «ژونگ ژی ژیانیو» دانشجوی مقطع فوق دکتری در دپارتمان فیزیک دانشگاه هاروارد در این مطالعه نقش اساسی داشتند. در کیهانشناسی فیزیکی، نظریه تورم کیهانی بیان می کند که ۱۰ به توان منفی ۳۶ ثانیه پس از بیگ بنگ، تکینگی (که در آن، همه ماده و انرژی متمرکز شده بود) شروع به گسترش و انبساط کرد. به گفته دانشمندان این دوره تورم ۱۰ به توان منفی ۳۳ تا ۱۰ به توان منفی ۳۲ ثانیه پس از بیگ بنگ هم تداوم داشته است؛ پس از آن، روند انبساط جهان با سرعت آهستهتری ادامه پیدا کرد.
بر طبق این نظریه، انبساط اولیه جهان سریعتر از سرعت نور بود.* این نظریه که می گوید چنین دورهای وجود داشته، برای کیهانشناسان مفید است، زیرا در پاسخ به این سوال که چرا جهان تقریبا در مناطقی که فاصله خیلی زیادی از همدیگر دارند، شرایط یکسانی دارد، می تواند کمک می کند. اصولا، اگر کیهان از حجم اندکی از فضا که بعدها دچار تورم و انبساط شد، نشات گرفته باشد، می تواند توضیح دهد که چرا ساختار بزرگ مقیاس جهان، تقریبا یکنواخت و همگن است. با این حال، قطعا این تنها توضیح برای شرایط فعلی جهان نیست و از دیرباز هیچکس توان مردود اعلام کردن این دسته از توضیحات را نداشته است.
پروفسور آبراهام لئوب گفت: «اگرچه بسیاری از ویژگیهای مشهود ساختارهای درون جهان ما با سناریوی تورم سازگار هستند، اما مدلهای تورم بسیاری وجود دارد که رد آن را با دشواری همراه می سازد. البته تورم منجر به پیدایش مفهوم چندجهانی هم شده است. بر اساس آن، هر چیزی که می تواند اتفاق بیفتد به تعداد بینهایت اتفاق خواهد افتاد و رد این نظریه از طریق آزمایش کاری غیرممکن است. در حال حاضر، سناریوهای متعددی وجود دارد که شامل تورم نیستند و در آنها، جهان ابتدا دچار انقباض شده و سپس به جای شروع در بیگ بنگ، جهش می کند. این نظریهها می توانند با مشاهدات فعلی تورم مطابقت داشته باشند.»[شواهد بیگ بنگ چیست]
آبراهام لئوب و همکارانش یک راه مستقل را برای تفکیک تورم از سناریوهای جایگزین ارائه کردند. اساسا، پیشنهاد آنها اینطور است که میدانهای عظیم در جهان ازلی دچار نوسانهای کوانتومی و اختلالهای چگالی می شود و می تواند مقیاس جهان اولیه را به طور مستقیم بعنوان تابعی از زمان ضبط کند؛ این میادین به عنوان نوعی ساعت استاندارد جهان عمل می کنند. محققان با اندازهگیری سیگنالهایی که احتمال می دهند از این میدانها نشات گرفته باشند، این فرضیه را مطرح کردند و کیهانشناسان دیگر می توانند تشخیص دهند که آیا تغییر در چگالی در طول مرحلۀ انبساط به وقوع پیوست یا در طول مرحله انقباض. لذا آنها می توانند نظریههای جایگزین برای تورم کیهانی را به شیوۀ موثری کنار بگذارند.
آقای لئوب اینطور توضیح داد: «در بیشتر سناریوها، داشتن یک میدان ِ خیلی بزرگ در جهان اولیه، امری طبیعی به شمار می رود. اختلال در این میدان در یک مقیاس فضایی ویژه به مانند توپی که در چاهی به بالا و پایین می رود، نوسان می کند؛ طوری که جرم، فراوانی نوسانات را تعیین می کند. اما تکامل اختلالها به مقیاس فضایی مورد نظر و همچنین ضریب مقیاس پس زمینه نیز بستگی دارد که به صورت نمایی در طول مدلهای تورم افزایش می یابد.»
به گفته آبراهام لئوب، این اختلالها می توانند منبع تغییرات چگالی باشند که اخترشناسان در جهان امروز مشاهده کردند. اینکه تغییرات فوق چگونه شکل می گیرند، می تواند با مشاهده جهان پس زمینهای مشخص گردد؛ به ویژه این مسئله که جهان در حال انبساط بوده است یا انقباض. به طور خلاصه، لئوب و همکارانش موفق به شناسایی سیگنال بالقوهای شدند که می تواند با ابزارها و دستگاههای امروزی مورد اندازهگیری قرار گیرند. از این دستگاهها برای مطالعه تابش پس زمینه ریزموج کیهانی استفاده شده است. البته می توان از یک سری تلسکوپهایی هم که برای مطالعه کهکشان از آنها استفاده می شود، در این راستا بهره برد؛ مثل تلسکوپ ببسیار بزرگ «VLT»، تلسکوپ «Dragonfly» و …
لئوب در پایان خاطر نشان کرد: «این سیگنال نوسانی جدید در طیف قدرت اختلالهای چگالی ازلی قرار دارد؛ اختلالهایی که به طور عادی از پس زمینه ریزموج کیهانی یا بررسیهای کهکشانی اندازه گرفته می شوند. اما پیشنهادات قبلی در مقالهها به اثراتی مرتبط با غیرگائوسی اشاره می کنند که اندازهگیری آنها چالشهای متعددی را به همراه دارد. نتایج مطرح شده در مقاله ما بسیار به موقع بدست آمدهاند، زیرا مجموعه دادههای منبسط در طی مشاهدات جدید در حال جمعآوری هستند.»
درک چگونگی آغاز جهان شاید اساسیترین پرسش در علم و کیهانشناسی باشد. اگر با بکارگیری روش مذکور در این مطالعه، بتوان توضیحات جایگزین برای چگونگی آغاز جهان را مردود اعلام کرد، ما یک گام به تعیین منشاء زمان، فضا و خودِ حیات نزدیکتر خواهیم شد. شاید پرسشهای زیر سرانجام با قطعیت پاسخ داده شوند: «ما از کجا آمدهایم؟» و «جهان چگونه آغاز شد؟» جزئیات بیشتر این پژوهش در arxiv.org منتشر شده است.
*این موضوع ناقض گفته اینشتین نیست که هیچ چیز نمی تواند سریعتر از نور حرکت کند، زیرا این فضای خالی است که انبساط می یابد و تنها برای اجرام مادی است که سد سرعت نور نمی تواند شکسته شود.
ترجمه: منصور نقی لو // منبع: بیگ بنگ
نظریه گرانش جدید از مرگ نجات یافت!
بیگ بنگ: یک گروه بینالمللی از اخترشناسان، از جمله فیزیکدانان دانشگاه سنت اندروز، یک نظریۀ گرانشی که قبلاً کمارزش شده بود را زنده کردند. این نظریه استدلال میکند که اگر کهکشانهای کوتوله نزدیک به کهکشان بزرگی باشند، حرکات در آنها آهستهتر خواهد بود.
به گزارش بیگ بنگ، این تیم تحقیقاتی نظریه دینامیک نیوتنی اصلاحشده(MOND) را با بررسی حرکات داخلی در کهکشان کوتولۀ NGC1052-DF2، کهکشان کوچکی متشکل از تقریباً ۲۰۰ میلیون ستاره، که بیش از اندازه آهسته است، مورد تحلیل و ارزیابی قرار دادند. “دینامیک نیوتنی اصلاح شده” جایگزین بحثبرانگیزی برای نسبیت عام است. نسبیت عام، درک شناختی غالب اینشتین از پدیدۀ گرانش است که طبق آن، ماده تاریک باید وجود داشته باشد، اما هرگز اثبات نشده است. نکتۀ مهم این است که MOND به ماده تاریک نیاز ندارد.
مادۀ تاریک، در اخترشناسی و کیهانشناسی، مادهای فرضی است که چون از خود نور یا امواج الکترومغناطیسی منتشر یا بازتاب نمیکند، نمیتوان آن را مستقیما” دید، اما از اثرات گرانشی موجود بر روی اجسام مرئی، مثل ستارهها و کهکشانها، میتوان به وجود آن پی برد.
چنین نظریههایی برای درک جهان ضروری هستند؛ زیرا طبق فیزیک، کهکشانها آنقدر سریع میچرخند که باید جداگانه حرکت کنند. برای توضیح آنچه کهکشانها را کنار هم نگه میدارد، نظریههای مختلفی ارائه شده و برای اینکه اثبات شود کدام نظریه درست است، بحث و جدالهایی صورت گرفته است. برخی تحقیقات ادعا میکنند که نظریۀ “دینامیک نیوتنی اصلاح شده” مرده است. با این حال این مطالعه جدید- که در مجله Nature هم به چاپ رسیده است- نشان میدهد که پژوهش قبلی، یک اثر محیطیِ جزئی را نادیده گرفته بود.
تحقیق حاضر استدلال میکند که پژوهش قبلی این امر را در نظر نگرفته بود که تأثیر محیط گرانشی اطراف کهکشان کوتوله میتواند بر حرکات درون آن تأثیر بگذارد. به عبارت دیگر، اگر کهکشان کوتوله به کهکشان بزرگی نزدیک باشد- که در اینجا مسئله این است- آن وقت حرکات درون کهکشان کوتوله کندتر خواهد بود. نویسندۀ ارشد این مطالعه، پاول کروپا، استاد دانشگاه بون و دانشگاه چارلز در پراگ، گفت: «ادعاهای شتابآمیز بسیاری در مورد مرگ نظریه گرانش جدید در مجلههای بسیار تأثیرگذار وجود دارد. تاکنون هیچ یک از این ادعاها در برابر موشکافی دقیق تاب نیاوردهاند.»
تماشای ویدئو === > لینک
طبق فیزیک، کهکشانها آن قدر سریع میچرخند که باید جداگانه حرکت کنند. دو نظریه کنونی این امر توضیح میدهند- نظریه اول، هالهای از ماده تاریک را در اطراف هر کهکشان قرار میدهد. با این حال، با وجود چندین دهه جستجوی بسیار حساس و اغلب با استفاده از آشکارگرهای بزرگ، ذرات ماده تاریک هرگز کشف نشدهاند. دومین نظریه، نظریۀ MOND است که مجموعه وسیعی از دادهها در مورد سرعتهای چرخش کهکشانی را تنها با استفاده از گازها و ستارههای مرئی آنها توضیح میدهد. “دینامیک نیوتنی اصلاح شده” این کار را با استفاده از نسخهای ریاضی که گرانش ماده مرئی را تقویت میکند- اما تنها در جایی که این گرانش بسیار ضعیف باشد- انجام میدهد. در غیر این صورت، گرانش، مثلا در منظومه شمسی یا نزدیک به کهکشانی بزرگ، از قوانین معمولی نیوتن پیروی میکند.
دکتر ایندرانیل بانیک از دانشکده فیزیک و نجوم دانشگاه سنت اندروز، که به زودی به دانشگاه بون میپیوندد، گفت: «قابل توجه است که MOND هنوز بر اساس معادلاتی که ۳۵ سال پیش ساخته شده است، چنین پیشبینیهای خوبی ارائه میدهد.» دکتر ژائو هونگ شنگ از دانشکده فیزیک و نجوم دانشگاه سنت اندروز، گفت: «مدلسازی ما از تأثیر محیطیِ MOND بعداً توسط گروه دیگری تأیید شد.» حسین حقی، استاد فیزیک مؤسسه مطالعات پیشرفته علوم پایه، در ایران، گفت: «مدتی طولانی است که این تأثیر شناخته شده است. در این مطالعه نشان داده شد که کندی حرکت خوشههای این کهکشان کوتوله بهدلیل اثر میدان خارجی کهکشان میزبان است.»
ترجمه: زهرا جهانبانی // منبع: بیگ بنگ
https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/09/Soil-microbes-eat-alternative-plastic-study-shows.jpg
میکروبهای خاک مواد جایگزین پلاستیک را میخورند!
بیگ بنگ: پژوهشهای جدید نشان می دهند که مادهای به نام PBAT که جایگزین پلاستیک می شود، می تواند توسط میکروبهای موجود در خاک تجزیه شود. پژوهشگران امیدوارند که این ماده بتواند جایگزین مالچ پلاستیکی شود. مقادیر زیادی از مالچ پلاستیکی به منظور تقویت محصول از طریق افزایش درجه حرارت خاک و حفظ رطوبتِ زمین، در زمینهای کشاورزی استفاده می شود.
به گزارش بیگ بنگ، دفع این ورقههای پلاستیکی دشوار است و به ناچار، مقدار زیادی از پلاستیک در حال جمع شدن بر روی خاک است. آلودگی پلی اتیلن میتواند حمل و نقل آب را مختل کند و در نهایت باعث کاهش سلامت خاک می شود. پژوهشگران در انستیتوی تکنولوژی فدرال زوریخ، میخواستند بدانند که آیا جایگزینی پلیمری، مانند PBAT با محیط زیست سازگارتر خواهد بود یا نه.
پیشتر، پلیمری که برای تولید کودبرگ استفاده می شود، زیست فروپاش (تلاشی پذیر توسط عمل میکروبی) در نظر گرفته می شد، اما در مورد پلیمری که در کشاورزی از آن استفاده می شود، چنین تصوری وجود نداشت. برای انجام این آزمایش، دانشمندان PBAT را با مقدار معین از ایزوتوپ کربن سنتز کردند. چنین آزمایشی به پژوهشگران اجازه داد تا تجزیه کربن را در مسیرهای مختلفِ تجزیه زیستی ردیابی کنند. در نمونههای خاکِ مورد بررسی، دانشمندان توانستند تبدیلِ کربنِ پلیمر را به زیست توده میکروبی و انرژی و همچنین فرآوردههای جانبی مثل دیاکسید کربن ردیابی کنند.
مایکل زامشتاین، پژوهشگر در انستیتو تکنولوژی فدرال زوریخ، می گوید: «زیبایی مطالعه ما در این است که از ایزوتوپهای پایدار استفاده کردیم تا دقیقا کربنِ منتجه از PBAT در مسیرهای مختلف زیست تجزیۀ پلیمر در خاک را ردیابی کنیم. زامشتاین و همکارانش، ادعا می کنند که مطالعات آنها برای نخستینبار نشان میدهد که پلاستیک واقعا در خاک تجزیهپذیر است.
“هانس پیتر کوهلر”، میکروبشناس محیط زیست در موسسه فدرال علوم و فنآوری آبزیان سوئیس میگوید: «تعریف کلمۀ زیست تخریب برای من نیازمند این است که میکروبها به صورت متابولیکی از تمام کربن در زنجیرههای پلیمری برای تولید انرژی و تشکیل زیست توده استفاده کنند؛ در حال حاضر برای PBAT چنین اتفاقی رخ میدهد. بسیاری از مواد پلاستیکی به قطعات کوچک تقسیم می شوند و در محیط زیست بعنوان میکروپلاستیکها باقی می مانند. برخی از این میکروپلاستیکها با چشم غیرمسلح دیده نمی شوند.» پژوهشگران میگویند که آنها هنوز هم راهی طولانی برای مهار آلودگی ناشی از صنعت جهانیِ پلاستیک دارند، اما قابلیت تجزیه بیولوژیک پلاستیک، گامی درست در این مسیر است. جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله Science Advances منتشر شده است.
ترجمه: آوین تهمتن // منبع: بیگ بنگ
طیف خورشید با رنگهای گمشده
بیگ بنگ: هنوز مشخص نیست که چرا نور خورشید فاقد برخی از رنگهاست. در اینجا تمام رنگهای مرئی خورشید را ملاحظه می کنید که با عبور نور خورشید از یک وسیلۀ منشور مانند، تولید شده است.
این طیف در رصدخانه خورشیدی مک مث-پیرس ساخته شد و نشان می دهد که خورشیدِ سفید رنگ، تقریبأ هر نوری را ساطع می کند اما قطعأ در نور زرد-سبز در درخشانترین حالت قرار دارد. لکههای تیره در بالای طیف ناشی از گاز در سطح خورشید یا بالای آن است که نور خورشیدِ ساطع شده در پایین را جذب می کنند. از آنجاییکه انواع مختلفی از گازها رنگهای متفاوتی از نور را جذب می کنند، می توان تشخیص داد چه گازهایی خورشید را تشکیل دادهاند. مثلأ هلیوم در سال ۱۸۷۰ در یک طیف خورشیدی کشف شد و پس از آن بر روی زمین یافت شد. امروزه، بیشتر خطوط جذب طیفی شناسایی شدهاند – اما نه همۀ آنها.
منبع: بیگ بنگ
ناسا وجود "حیات بیگانه" را بررسی میکند
هماکنون "ناسا" در تلاش است که به بررسی و تحقیق حیات در خارج از منظومه شمسی بپردازد و این راستا در حال برگزاری یک کارگاه آموزشی است.
به گزارش ایسنا و به نقل از دیلیمیل، ناسا این روزها در حال برگزاری یک کارگاه آموزشی در "هوستون" است تا تلاشهای کنونی برای پیدا کردن شواهد حیات در خارج از منظومه شمسی را بررسی کند. شواهد جدیدی که در این کارگاهها بررسی میشود، از اعماق فضا و مناطق جدید کشف شده به دست آمده است و میتواند به کشف یک تمدن پیشرفته منجر شوند.
تاریخ برگزاری کارگاه از امروز بیستوششم تا بیستوهشت سپتامبر است.
ناسا اعلام کرد، اگر این نشانهها و سیگنالها مشاهده شوند، این امکان برای ما میسر میشود که به وجود زندگی بیگانگان در نقطهای از کیهان پی ببریم.
ناسا بهترین علائم وجود حیات را سیگنالهای رادیویی میداند که بسیاری از آنها به طور کامل کشف نشدهاند.
کاوشگرهای "کپلر" و "تس" ناسا به بررسی حیات در خارج از منظومه شمسی پرداختهاند.
"کپلر" تلسکوپ فضایی ساخت ناسا است که با هدف کشف سیارات فراخورشیدی مشابه زمین به فضا پرتاب شد که بیش از ۲هزار و ۷۰۰ سیاره فراخورشیدی با امکان وجود حیات را کشف کرد که حدود ۳۰ تا از آنها در کمربند حیات به دور ستاره خود میچرخند.
چندی پیش سوخت این تلسکوپ تمام شد و عمر آن به پایان رسید. پس از آن، ناسا ماهواره "تس" را در تاریخ ۱۹ آوریل سال جاری با استفاده از موشک "فالکون ۹"(Falcon ۹) به فضا پرتاب کرد و به نحوی "تس" جایگزین کپلر شد.
انتظار میرود که این فضاپیما موفق به پیدا کردن بیش از ۲۰ هزار سیاره دیگر شود. تس چند روز پیش موفق به کشف ۲سیاره فراخورشیدی شد.
محققان دانشگاه "امآیتی"(MIT) اعلام کردند که یکی از سیارات شناخته شده "Pi Mensae c" است و به عنوان سیاره "ابر زمین" شناخته میشود و ۶۰ سال نوری با ما فاصله دارد و هر ۶.۳ روز یک بار خورشید خود را دور میزند.
سیاره دیگر نیز " LHS ۳۸۴۴ b" نام گرفته است و به عنوان "زمین داغ" شناخته میشود و ۴۹ سال نوری با ما فاصله دارد و هر ۱۱ ساعت یک بار خورشید خود را دور میزند.
دانشمندان قادرند حتی از روی زمین نیز سیگنالهایی را که از منابع دور و فراتر از آسمان ما وجود دارند شناسایی کنند.
ناسا متذکر شد، هیچکس از احتمال وجود حیات بیگانگان در سیارات فراخورشیدی خبر ندارد ولی ما میدانیم که این احتمال صفر هم نیست.
چند دهه است که محققان به بررسی شواهد حضور بیگانگان پرداختهاند. این بررسیها در پروژههای علمی "جستوجوی هوش فرازمینی"( SETI) ناسا صورت گرفته است که از سال ۱۹۷۱ آغاز شدهاند.
ناسا اظهار کرد، ما برای ثابت کردن حیات فرازمینی به سیگنالهایی نیاز داریم که هنوز ناشناخته باقی ماندهاند.
به عنوان مثال، ممکن است بسیاری از فرکانسهای رادیویی در اتمسفر وجود داشته باشند که از منابع زمینی انتشار یافتهاند.
ناسا تلاش خود برای بررسی وجود بیگانگان را ادامه خواهد داد و در این زمینه سرمایهگذاری خواهد کرد.
https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/09/Minerva-II1A-.jpg
فرود موفق ۲ کاوشگر ژاپن روی سیارک “ریوگو”
بیگ بنگ: آژانس فضایی ژاپن اعلام کرد دو کاوشگرش در تاریخ ۲۱ سپتامبر ۲۰۱۸ از سفینه بدون سرنشین خود جدا شدند و دقایقی بعد با موفقیت بر سیارک “ریوگو” فرود آمدند.
به گزارش بیگ بنگ به نقل از ایسنا، ژاپن برای اولینبار موفق شد دو کاوشگر را به صورت همزمان بر روی یک سیارک فرود آورد. آژانس اکتشافات هوافضای ژاپن(JAXA) تایید کرد که هر دو ربات آزمایش سیارک خود، یعنی نسل دوم فضاپیمای “MINERVA-II1” که به نامهای “Rover-1” و “Rover-2” نامگذاری شدهاند، در تاریخ ۲۱ سپتامبر ۲۰۱۸ به طور موفقیت آمیزی از فضاپیمای بدون سرنشین هایابوسا۲ جدا شدند و بر روی سیارک “ریوگو” فرود آمدند و اکنون در حال ارسال عکس هستند.
با توجه به اظهارات واحد کنترل ماموریت، هر دو کاوشگر در وضعیت خوبی قرار دارند و با سفینه مادر خود ارتباط تله متری و تصویری دارند. تایید شده است که هر دو کاوشگر به سطح سیارک رسیدهاند و حداقل یکی از آنها به صورت خودران در حال حرکت و قدم برداشتن روی سطح کم جاذبه این سیارک است. هر گام حدود ۱۵ دقیقه طول میکشد و کاوشگر طی آن، حدود ۱۵ متر جابجا میشود که به آن اجازه میدهد تا به مطالعه مناطق مختلف سیارک بپردازد.
تصاویری که توسط این کاوشگرها به نمایش گذاشته شدهاند، بهترین نیستند، چرا که اکثر آنها در مدت کوتاهی پس از جدا شدن از سفینه مادر و در حال مانور گرفته شدهاند. با این حال، سازمان فضایی ژاپن میگوید که آنها همچنان به نظارت بر تصاویر و دادههای ورودی ادامه خواهند داد.
فضاپیمای هایابوسا۲ دومین ماموریت اکتشاف سیارک است که توسط محققان ژاپنی در سال ۲۰۱۴ به فضا پرتاب شد. این مدارگرد قرار است به مدت ۱۸ ماه در ایستگاه زمان بگذراند که طی آن نه تنها مشاهدات را انجام میدهد و به عنوان یک ایستگاه تقویت برای کاوشگر MINERVA-II1 عمل میکند، بلکه همچنین قرار است یک جسم مسی دو کیلوگرمی را برای ایجاد یک دهانه مصنوعی به سطح سیاره ریوگو پرتاب کند تا کار کاوشگرها برای نمونهبرداری از خاک این سیارک در اواخر سال ۲۰۲۰ آسان شود.
“تتسو یوشیمیتسو” رئیس پروژه هایابوسا۲ میگوید: اگرچه من با تصویر تاری که اولین بار از کاوشگر ارسال شد ناامید شدم، اما با توجه به شرایطی که این عکس گرفته شده بود، خوب بود. علاوه بر این، با تصویری که طی حرکت از سطح سیارک گرفته شده بود، توانستم اثربخشی مکانیزم حرکت روی شیء آسمانی کوچک را تایید کنم و نتیجه بسیاری از تحقیقات سالیان را به چشم ببینم.
منبع: بیگ بنگ
https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/09/CallanishAnalemma_Petricca_960.jpg
آنالمای خورشیدی بر فراز اسکاتلند
بیگ بنگ: آیا خورشید هر روز در یک زمان به یک نقطۀ مشخص از آسمان باز می گردد؟ خیر. یک پاسخ بصریتر به این سوال «آنالما» است (یک تصویر ترکیبی که از یک نقطۀ یکسان در یک زمان یکسان، در طول یک سال گرفته شده است).
این آنالمای برجسته از تصاویری تشکیل شده که چند روز به چند روز در ساعت ۴ بعدازظهر در نزدیکی روستای کالانیش در جزایر هیبرید واقع در غرب اسکاتلند گرفته شدهاند. در پیش زمینه، سنگهای کالانیش قرار دارند؛ یک دایرۀ سنگی که حدود ۲۷۰۰ سال قبل از میلاد در عصر برنز ساخته شده است. مشخص نیست که آیا مکان سنگهای کالانیش اهمیت نجومی داشته یا خیر. آنالماها ناشی از شیب محور زمین و بیضوی بودن مدار زمین در اطراف خورشید است. در انقلابهای تابستانی، خورشید در بالا یا انتهای یک آنالما ظاهر می شود. هرچند، نقطۀ اعتدالین با نقاط میانی آنالما برابر است – نه نقطه تقاطع آنها. امروز در ساعت ۱:۵۴ به وقت جهانی(۵:۱۵ بامداد به وقت ایران) نقطه اعتدال («اعتدال پاییزی») است و در این لحظه، روز و شب در سرتاسر سیاره زمین با هم برابرند. بسیاری از فرهنگها تغییر فصل را در نقطه اعتدالین جشن می گیرند.
منبع: بیگ بنگ
https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/09/illustration-of-AzTEC-1.jpg
این کهکشان غولپیکر باید خودش را نابود میکرد!
بیگ بنگ: در خارج از زمین یک هیولا وجود دارد. این هیولا که خیلی دور از ماست در گذشته دفن شده است. اما هم اکنون دانشمندان میتوانند آن را مشاهده کنند. و با کمک پروژه جدید بینالمللی تصویربرداری، به خوبی آن را به تصویر بکشند.
به گزارش بیگ بنگ، این هیولا یک کهکشان غولپیکر میباشد که در یک میلیارد سال پس از بیگ بنگ تشکیل شده است. اخترشناسان کهکشانهای بزرگی مانند این کهکشان را “هیولا” مینامند، زیرا دارای اندازه بزرگی هستند و باعث شکلگیری پرتوهای ستارهای شدهاند لکن ویژگیهای آنها از دهه گذشته هنوز کشف نشده است. به علاوه، بهترین نظریههای ارائه شده توسط منجمان نشان میدهد که این نوع کهکشانها نباید وجود داشته باشند. اما شواهد نشان میدهد که، این هیولاها بزرگتر شده و ستارههای بیشتری را نسبت به انچه مدلهای قبلی پیشبینی کرده بودند تولید نمودهاند.
حتی با وجود پروژه جدید انجام شده، که بتازگی منتشر شد، باز هم اخترشناسان واقعا نمیفهمند که چه چیزی باعث شده که هیولای مورد مطالعه در اینجا، که COSMOS-AzTEC-1 نام دارد و برادران و خواهرانش تا به این اندازه رشد کردهاند. یکی از چالشهای موجود این است که کهکشان مذکور ۱۲٫۴ میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارد و این امر بدین معناست که دانشمندان تنها میتوانند به مشاهدۀ این موضوع بپردازند که این کهکشانها ۱۲٫۴ میلیارد سال پیش چه رفتار و ساختاری داشتهاند. لذا به لطف این فاصله، گرفتن یک تصویر با کیفیت از این هیولاها بسیار دشوار است.
با این حال، با تلاشهای تیم ملی نجوم ژاپن، دانشگاه ماساچوست و مؤسسه ملی اخترشناسی، محققان یک تصویر جدید را از آنچه که کهکشان هیولایی نامیده میشود به دست آوردهاند که ۱۰ برابر واضحتر از تصاویر پیشین است. آنچه حیرتآور است، این است که نزدیک به ۱۳ میلیارد سال پیش، برخلاف انتظار ما این کهکشان، شبیه به یک دیسک گازی عظیم است.
یکی از محققان بیان داشت که، دانشمندان پیش از این معتقد بودند که یک میلیارد سال پس از بیگ بنگ، کهکشانها کوچک و پر ازدحام بودند. با این حال، آخرین پروژه تصویربرداری از این کهکشان نشان میدهد که AzTEC-1 نه تنها یک هیولای ستارهساز در مقیاس غیرقابل توضیح است، بلکه یک کهکشان با نظم متمایز، غیر معمول و ناپایدار میباشد.
https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/09/41586_2018_443_Fig1_HTML.jpg
محققان دریافتند که AzTEC-1، یک حالت صفحه مانند دارد. اما این کهکشان مانند راه شیری، دارای یک تک هسته ضخیم و بازوی مارپیچ چرخان به سمت بیرون نیست. در عوض، این هیولا دارای سه هسته با دو ابر متمایز از ستارگان است که در طول چندین سال نوری از خوشه بزرگتر در مرکز فاصله گرفته اند. و بر خلاف بیشتر کهکشانهای فعلی، ناپایدار می باشد.
اخترشناسان گزارش دادند که وزن زیاد این کهکشان، به دلیل ابرهای بزرگ متشکل از گازی است که، فشار زیادی را بر بدنۀ آن وارد میکنند و لذا فشار بیرونی چرخشی آن نمیتواند جبران شود. فروپاشی گرانشی حاصل نیز منجر به تشکیل سریع این هیولا شده است. با این وجود، آنچه که محققان هنوز نتوانستهاند توضیح دهند، این است که چگونه این ابر گازی بزرگ در وهله اول شکل گرفته است! در تئوری، جرم گاز کهکشان باید قبل از اینکه ابرها به چنین هیولایی تبدیل شوند موجب فروپاشی آنها گردد. اما این اتفاق رخ نداده است! جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریه nature منتشر شده است.
ترجمه: سهیلا دوست پژوه // منبع: بیگ بنگ
https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/09/physics.jpg
دروازۀ کوانتومی به بزرگ شدن کامپیوتر کوانتومی کمک میکند
بیگ بنگ: در آیندهای نه چندان دور، رایانههای کوانتومی می توانند محاسباتی را انجام دهند که رایانههای امروزی از انجام آنها عاجزند. برای مثال رایانههای کوانتومی در آینده قادر خواهند بود تا معاملات الکترونیکی امروزی را رمزگشایی کنند و همچنین می توانند تا بعنوان وسیلهای کارآمد، راهحلهای احتمالی برای حل انواع مشکلات را افزایش دهند.
به گزارش بیگ بنگ، در حال حاضر تحقیقات بسیاری در آزمایشگاه کوانتومی موسسۀ علمی پروفسور “باراک دایان” در مورد دروازههای کوانتومی انجام می شود که ما را یک گام به برقراری ارتباط بین کامپیوترهای کوانتومی نزدیکتر می کند. به بیتهای کامپیوتر کوانتومی در اصطلاح “کوبیت” می گویند. بیتهای الکترونیکی در کامپیوترهای امروزی در یک زمان مشخّص می توانند یا یک باشند و یا صفر، در حالیکه رایانههای کوانتومی می توانند در یک لحظه، همزمان هم صفر باشند و هم یک که به این حالت “برهم نهی کوانتومی” گفته می شود. این حالت فیزیکی، به کوبیتها این قدرت را میدهد تا چندین محاسبه را به صورت موازی و هم زمان انجام دهند.
فقط یک مشکل در این میان وجود دارد، در واقع حالت برهم نهی کوانتومی زمانی رخ میدهد که توسّط جهان بیرونی و توسّط ما قابل مشاهده و اندازهگیری نیست؛ در غیر اینصورت اگر قابل مشاهده باشد، فقط یکی از احتمالات رخ خواهد داد و نتیجۀ ما دیگر همزمان یک و صفر نخواهد شد. این امر منجربه تناقض در الزامات قوانین فیزیکی می شود؛ به خاطر اینکه اگر بخواهیم کوبیتها همزمان در چند حالت متفاوت باشند، باید آنها را از هم جدا کنیم و اگر هم بخواهیم آنها را از هم جدا کنیم، باید با کوبیتهای دیگر در ارتباط باشند که در این صورت، نمیتوانند چند حالت متفاوت باشند. به همین دلیل است که اگر چه شرکتها و آزمایشگاههای بسیاری در سراسر جهان توانستهاند کامپیوترهای کوانتومی را با چند دهم کوبیت به نمایش بگذارند، ولی بزرگتر کردن مقیاس این رایانهها با چند میلیون کوبیت، سختترین چالش و مانع علمی و تکنولوژی برای این شرکتها است.
یکی از راهحلهای امیدوارکننده برای این چالش، استفاده از واحدهایی کم و کنترل شده از کوبیتها، در هنگام برقراری ارتباط نوری بین آنها است. به عبارت دیگر، اطّلاعات ذخیره شده در یک کوبیت(برای مثال یک اتم یا یک یون) را میتوان به یک کوبیت پرنده، که در واقع یک ذرّه از نور به نام “فوتون” است، انتقال داد. این نوع فوتون، میتواند از طریق فیبرهای نوری، به کوبیتهایی که در مسافتهای دورتر قرار دارند اطلاعات مختلفی ارسال کند، بدون اینکه محیط زیست ما بتواند ماهیت این ذرّات را درک کند. مشکل اصلی در ایجاد چنین سیستمی، این است که تک فوتونها انرژیهای بسیار کمی با خود حمل می کنند و سیستمهای کوچکی که حاوی این این کوبیتهای مادی هستند، با چنین نور ضعیف و فوتونهای کم انرژی تعامل ندارند.
همانطور که گفته شد، در سراسر جهان گروههای علمی بسیاری در حال دست و چنجه نرم کردن با این چالش هستند که آزمایشگاه کوانتومی “دایان” از مؤسّسه علمی “ویزمن” یکی از آنهاست. به طور کلّی، تجهیزات آزمایشی آنان دارای تک اتمهایی است که توسط تشدیدکنندۀ سیلیکان بر روی تراشههای مخصوص قرار گرفتهاند و فوتونها به طور مستقیم از طریق فیبرهای نوری مخصوص به سمت این تراشهها فرستاده می شوند. در آزمایشهای قبلی پروفسور دایان و گروهش، نشان دادند که سیستم آنها قدرت بالایی در فعال کردن تک فوتونها و عوض کردن مسیر آنان دارد و همچنین این سیستم قدرتمند آزمایشگاهی می تواند تک فوتونها را از یک باریکه یا گسترۀ نور جدا کند و مسیر آن را به طور کلّی تغییر دهد. مطالعات اخیر دایان و تیمش، به تازگی در نشریۀ “Nature Physics” منتشر شده که نشان می دهند برای اوّلین بار موفّق به کشف دروازهای قابل درک و منطقی برای درک اطّلاعات مبادله شده توسّط فوتون و اتم شدهاند.
پروفسور دایان می گوید:«فوتون می تواند یک کوبیت را حمل کند و اتم، به اندازۀ یک دوّمِ کوبیت است. زمانی که یک اتم و یک فوتون همدیگر را ملاقات می کنند، مبادلۀ کوبیت بین آنها به طور خودکار و همزمان آغاز می شود وپس از به پایان رسیدن مبادلۀ کوبیت، فوتون با اطلاعات جدیدی که به دست آورده به راه خود ادامه می دهد. در مکانیک کوانتوم که نمیتوان اطلاعات حذف و یا حتّی کپی کرد، این نوع مبادلات اطلاعات به نوعی پایه و اساس خواندن و نوشتن به صورت الکترونیکی هستند که در اصطلاح به آنها دروازه کوانتومی(دروازه بومی ارتباطات کوانتومی) گفته می شود.»
از این نوع دروازۀ منطقی و قابل درک، که دروازۀ مبادله نامیده می شود، میتوان برای مبادلۀ کوبیتها در داخل یک کامپیوتر کوانتومی و یا بین چندین رایانه کوانتومی استفاده کرد. این روش علاوه نه تنها به کنترل کنندۀ خارجی یا سیستم مدیریتی نیاز ندارد، بلکه ما را قادر می سازد تا معادلات و شبکههایی در مقیاس بسیار بزرگ بسازیم. دایان می گوید:«دوازۀ مبادلهای که ما آن را کشف کرده و نشان دادیم، فقط برای بر قراری ارتباط بین کوبیتهای فوتونها و اتم نیست؛ بلکه برای همه نوع کوبیتهایی که مبتنی بر ماده هستند، می تواند مورداستفاده قرار گیرد. بنابراین، ما معتقدیم که این دروازۀ کوانتومی، پایه و اساس نسلهای بعدی سیستمهای محاسباتی کوانتومی خواهد بود.»
ترجمه: نوید عباپور // منبع: بیگ بنگ
https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/09/space-elevator.jpg
ساخت آسانسور فضایی جدیتر می شود
بیگ بنگ: راهاندازی موشک دشوار است. این تکنولوژی گران است، نیاز به مقدار دیوانهواری از سوخت دارد، و اتمسفر را با آلودگی ناشی از انفجار آلوده می کند. راه حلی که کاملا علمی- تخیلی به نظر میرسد میتواند این مشکلات را حل کند: آسانسوری که زمین و فضا را به هم متصل میکند. اکنون مهندسین ژاپنی در حال آزمایش یکی از آنها هستند!
به گزارش بیگ بنگ، در ۱۱ سپتامبر، تیمی از دانشکده مهندسی دانشگاه شیزوکا، مدلی مینیاتوری از یک آسانسور فضایی را به مدار زمین فرستادند: دو ماهواره مکعبی کوچک که عرضی در حدود ۱۰ سانتیمتر دارند و توسط کابل فولادی ۱۰ متری بهم متصل شدهاند. یک جعبه ماشینی در طول کابل بین دو ماهواره به جلو و عقب حرکت می کند، و دوربینهای ماهوارهها مسیر حرکت را کنترل می کنند.
یک سخنگوی دانشگاه میگوید: «این آزمایش، اولین آزمایش جهان برای تست حرکت آسانسور در فضاست.» از زمانی که دانشمند روسی “کنستانتین تسیولکوفسکی” پس از دیدن برج ایفل در سال ۱۸۹۵ این ایده را مطرح کرد، مهندسین برای بیش از ۱۰۰ سال در مورد آسانسور فضایی رویاپردازی می کردند. این تکنولوژی تا به امروز در داستانهای علمی- تخیلی به کار رفته است. اما چالشهای فنی مربوط به ساخت و اجرای آسانسور فضایی بسیار عظیم هستند.
مثلا، آسانسور باید از مادهای ساخته شود که به اندازه کافی سبک بوده و تحت فشار وزن خود فرو نپاشند. همچنین این ماده باید به اندازۀ کافی قوی باشد تا بتواند تنش ایجاد شده توسط نیروی گریز از مرکز را خنثی کند تا آسانسور صاف باقی بماند. در ضمن این ماده باید در مقابل نیروهای گرانشی زمین، خورشید و ماه و فشارهای ناشی از شرایط جوی زمین، مانند بادهای قوی، مقاومت کند.
https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/09/space-elevator-1.jpg
شرکت ساختمانی ژاپنی اوبایاشی که در حال کار با دانشگاه شیزوکا است، پیشتر اعلام کرده بود که امیدوار است تا سال ۲۰۵۰، یک آسانسور فضایی بسازد. این سازه، شامل یک ایستگاه فضایی در مدار جغرافیایی به ارتفاع ۳۵۰۰۰ کیلومتر و یک کابل که در اقیانوس آرام قرار دارد، خواهد بود. قرار بود که از تکنولوژی نانولولۀ کربنی برای ساخت کابل استفاده شود، اما چنین چیزی احتمالا ممکن نیست. زیرا ما در حال حاضر فناوری تولید نانولولههای کربنی برای ساخت یک کابل ۹۶۰۰۰ کیلومتری را نداریم. حتی اگر این امکان وجود هم داشت، این مواد به اندازهای که میخواهیم قوی نیستند.
طبق نظر مهندس، “کیت هانسون” اگر فشاری کافی را به این مواد ایجاد شود، پیوندهای شش ضلعی کربن ناپایدار می شوند و این کابل مانند نخی که در جوراب زنانه ساق بلند نخکش شده، جدا می شوند! اما این تیم ژاپنی هنوز خوشبین است. “یجی اشیکواوا”، مهندس دانشگاه شیزوکا گفت: «از لحاظ نظری، ساخت یک آسانسور فضایی قابل اجراست و سفر فضایی از این طریق ممکن است در آینده بسیار محبوب شود!» شاید یک ماده عجیبِ جدید طی ِ ۳۰ سال آینده کشف شود و برای ساخت آسانسور فضایی مورد استفاده قرار گیرد، و اگر چنین چیزی در آینده رخ دهد، داشتن آزمونهای تست دادههای پایه بسیار ارزشمند خواهند بود.
ترجمه: آوین تهمتن // منبع: بیگ بنگ
https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/09/exoplanet_ngts-1b_2_xl.jpg
کشف سیارهای که دو برابر زمین است
بیگ بنگ: تیمی از دانشمندان موفق به کشف سیارۀ فراخورشیدی شدند که ابعاد آن دو برابر اندازه زمین است. این سیاره Wolf 503b نام دارد و ۱۴۵ سال نوری با سیاره ما فاصله دارد. اطلاعات این تحقیق با استفاده از تلسکوپ فضایی کپلر بدست آمده است.
به گزارش بیگ بنگ، مروین پترسون، دانشجوی کارشناسی ارشد مؤسسه تحقیقات اخترشناسی دانشگاه مونترآل و همکارانش با استفاده از دادههای تلسکوپ فضایی کپلر ناسا، موفق به کشف این موضوع شدند. پترسون و همکارانش گزارش دادند که Wolf 503b، سیارهای فوقالعاده جالب است، اما جالب و شگفتانگیز بودنش فقط به خاطر ابعاد آن که به طور بالقوه دو برابر زمین است نیست. این سیاره که در صورت فلکی سنبله قرار دارد هر شش روز به دور ستاره مادری خود میچرخد و فاصلۀ آن تا ستاره چیزی در حدود ۱۰ برابر نزدیکتر از فاصله بین عطارد و خورشید ما است.
محققی یه نام بجام باناکه از دانشگاه مونترآل گفت: این سیاره یکی از سیاراتی است که با داشتن چنین شعاعی، دارای ستارهای است که به اندازۀ کافی روشن است تا بتواند تحت مطالعات دقیق قرار گیرد و ماهیت واقعیاش کشف شود. اکنون محققان فرصتی را برای درک بهتر مبدا این شعاع و ماهیت اَبر زمینها و سیارات کوچکتر از نپتون به دست آوردند. پترسن افزود که بررسی ماهیت Wolf 503b میتواند به درک بهتر ساختار سیارات اَبر زمین و میزان تنوع آنها در کهکشان راه شیری کمک کند.
نخستین هدف تلسکوپ فضایی جیمز وب
علاوه بر این محققان در ادامه گفتند که ستاره مادری ِ Wolf 503b نسبتا به سیاره ما نزدیک است و به نظر میرسد، بسیار روشن باشد. همچنین این محققان کشف کردند که Wolf 503b که یک کوتوله نارنجی قدیمی است که کمی دورتر از ستاره مادری ما در حال درخشیدن میباشد.
https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/09/Wolf-503b-is-too-Close-to-its-Star.jpg
روشنایی Wolf 503b باعث شد که این سیاره فراخورشیدی هدف اصلی تلسکوپ فضایی جیمز وب که در ماه مارس سال ۲۰۲۱ به فضا پرتاب می شود، باشد. یک روش شناخته شده بعنوان طیفسنج عبوری میتواند به دانشمندان کمک کند تا به مطالعۀ محتوای شیمیایی جو چنین سیارات، و همچنین وجود مولکولهای آب و هیدروژن در آنها بپردازند.
این مطالعات حول و حوش این موضوع انجام میشود که آیا جو این سیارات فراخورشیدی شبیه زمین است یا کاملا متفاوت از اتمسفر سیارات منظومه شمسی. نکته قابلذکر این است که انجام مشاهدات مشابهی در سایر سیارههایی که توسط تلسکوپ کپلر انجام شدهاند، ممکن نیست؛ زیرا ستارگان میزبان ِ آنها دارای نور بسیار ضعیفی هستند.
ترجمه: سهیلا دوست پژوه // منبع: بیگ بنگ
https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/08/Chaos.jpg
آیا بینظمی در کیهان قاعدهای دارد؟
بیگ بنگ: تبدیل املت به تخم مرغ، تبدیل آب خنک در لیوان به قطعات یخ یا آب گرم، تبدیل قطعات هیزم به درختی تنومند. همانطور که منطق می گوید، امکان وقوع این فرایندها وجود ندارد. به همین دلیل است که نمی توان یک بی نظمی را به نظم رساند. منظور ما آنتروپی یا همان حالت اشیاء است. حتی قانونی برای آن وجود دارد؛ قانون دوم ترمودینامیک. بر اساس این قانون، آنتروپی فرایندهای غیرقابل بازگشت، هیچگاه کاهش پیدا نمی کند بلکه ثابت مانده یا افزایش می یابد.
به گزارش بیگ بنگ، منظور از آنتروپی چیست؟ بر اساس تصور عموم، آنتروپی به حالت بی نظمی و غیرقابل پیشبینی می گویند. وقتی در گوشۀ اتاق عطر می زنیم، این عطر به تدریج در سراسر اتاق پراکنده می شود. بنابراین عطر از حالت نظم به بی نظمی می رود. از این سو آنتروپی آن افزایش یافته است. در واقع آنتروپی بر فرآیندهای طبیعی جهان حکفرما است. برخی بر این باورند آنتروپی ِ کیهان رو به افزایش است. اما افزایش آنتروپی به معنای افزایش آشوب یا بی نظمی است. این موضوع پرسشی را در ذهنها می پروراند که آیا بی نظمی بر کیهان حکمفرما است؟
کیهان اولیه
استیون هاوکینگ فیزیکدان و بسیاری از فیزیکدانهای دیگر معتقدند کیهان از هیچ مطلق به وجود آمده است. باور بر این است عامل اصلی شکل گرفتن جهان، نوسان کوانتومی بوده است. با اینکه “هیچ” مفهومی است که نمی توان به سادگی آن را درک کرد اما به نظر می رسد منظمترین حالت ممکن است! در واقع نظریهای به این مضمون وجود دارد که آنتروپی کیهان در زمان اتفاق افتادن بیگ بنگ بسیار کم بوده است.
https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2016/09/Big-Bang.jpg
با وجود “سوپ” متشکل از الکترون، فوتون، کوارک، ماده و پادماده با انرژی میلیاردها برابر بیشتر از انرژی برخورددهنده هادرونی بزرگ، این باور کمی متناقض به نظر می رسد. به نوشته مجله فوربز، مقدار حدودی ۱۰۹۰ از محتویات این سوپ در فضایی به اندازۀ یک توپ فوتبال وجود داشته است! باور اینکه در آن زمان آنتروپی بالا نبوده کمی مشکل است. اما چه شد که آنتروپی افزایش یافت؟ می توانید علت آن را بردار ترمودینامیکی زمان و سیاهچاله بدانید. اگر اینها نبودند آنتروپی کیهان در ۱۳٫۸ میلیارد سال گذشته تغییری نمی کرد.
واکنش زنجیرهای کُنشها
بهترین مثال برای توضیح این مسئله، دومینو است. به طور غریزی، بی نظمی تصویری از ویرانی و سردرگمی را برای ما تداعی می کند. ممکن است کسی به درستی تصور کند هر کُنش و فرایندی آینده را می سازد. هر تفکر و کنش انسانی، هر برگی که به زمین می افتد، هر مولکول آبی که همواره در دریا حرکت می کند، به بینظمی کمک می کند. به بیانی دیگر، هر علت کوچکی می تواند معلول و نتیجۀ بزرگی داشته باشد. نظریه نام آشنای اثر پروانهای در همین مورد است. طبق الگوی فراکتال، حرکت بالهای یک پروانه در ایالت نیومکزیکو می تواند موجب ِ وقوع طوفانی در کشور چین شود! گرچه ممکن است این فرایند زمان زیادی به طول بیانجامد اما غیرممکن نیست.
کیهان نیز در مقیاسی بسیار بسیار بزرگتر از این قانون پیروی می کند. طبق گفته محققان، موتر و کترین گلفرت، بینظمی ۳۶-۱۰ ثانیه بعد از بیگ بنگ اتفاق افتاد. از آن زمان کیهان شروع به منبسط شدن کرد. کوچکترین تغییری در انقباض یا الگوی کلی، میتوانست تفاوت بسیاری در شکل امروزی جهان ایجاد کند.
آیا روزی افزایش آنتروپی متوقف می شود؟
اگرچه آنتروپی تاکنون همواره رو به افزایش بوده است اما پیشبینی می شود این روند روزی متوقف خواهد شد. سرنوشت نهایی کیهان را مرگ گرمایی دانستهاند که در آن هیچ انرژی آزاد ترمودینامیکی وجود نخواهد داشت. در واقع هیچ فرایندی که به افزایش آنتروپی بیانجامد اتفاق نخواهد افتاد. آیا می توانیم از آن اجتناب کنیم؟ از لحاظ نظری، بله؛ البته اگر بتوانیم راهی برای بازتولید اتمهای هیدروژن از تشعشعات، ماده تاریک یا دیگر منابع پیدا کنیم. چه زمانی اتفاق می افتد؟ زمان لازم برای فروپاشی یک سیاهچالۀ بسیار بزرگ، ۱۰۱۰۰ سال است. پس فعلا چمدانهای خود را نبندید.
برداشتی فلسفی از بینظمی
از کرایسیپوس فیلسوف یونانی نقل شده، یک علتی که معلول چیزی نباشد(کیهان) میتواند کل جهان هستی را نابود کرده و به بی نظمی بکشاند. هر اتفاقی که می افتد به دنبال آن، چیز دیگری است که به لزوم عادی آن بستگی دارد. همچنین هر اتفاقی که می افتد، به دنبال چیزی اتفاق افتاده است که معمولا با آن مرتبط است. هیچ، وجود داشته است یا بدون علت به وجود آمده است. اگر جنبشی بدون علت در کیهان مداخله کند، آن وقت جهان تکهتکه و خرد خواهد شد و پیوستگی خود به عنوان یک نظام واحد را از دست می دهد.
ترجمه: رضا کاظمی // منبع: بیگ بنگ
http://www.beytoote.com/images/stories/news/97/05/9705-54t3614.jpg
وجود تعداد زیادی سیاره پر آب تأیید شد
به گزارش مهر به نقل از نیواطلس، در ۳۵ درصد از سیاره هایی که در منظومه هایی خارج از منظومه شمسی قرار دارند و ابعاد آنها دو تا چهار برابر کره زمین است مقدار قابل توجهی آب وجود دارد.
یافته های تلسکوپ فضایی کپلر که در ناسا مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته، نشان می دهد که حداکثر نیمی از این سیارات را آب تشکیل می دهد و این در حالی است که پیش از این ارقام یادشده بسیار کمتر و پایین تر تصور می شد.
وجود آب در سیارات مختلف رمز اصلی شکل گیری حیات در آنهاست و بدون وجود آب هیچ موجود زنده ای امکان زندگی پیدا نمی کند.
پژوهش هایی که در همین زمینه توسط پژوهشگران دانشگاه هاروارد صورت گرفته نشان می دهد که بیش از ۴۰۰۰ سیاره در خارج از منظومه شمسی دارای مقدار زیادی آب هستند که میزان آن به ۱.۵ تا ۲.۵ برابر میزان آبی می رسد که در سطح کره زمین موجود است.
اما باید توجه داشت که وجود این میزان آب در سیارات یادشده لزوما به معنای احتمال وجود حیات در آنها نیست. زیرا فقدان جو در سیارات یادشده و تغییر شدید دمای هوا در این سیارات در روز و شب باعث می شود آنها به طور مرتب به جهنم هایی سوزان و سپس یخچال هایی بسیار سرد مبدل شوند.
محققان محیط سیارات یادشده را در روز به یک بخارپز تحت فشار تشبیه می کنند که ممکن است دمای آنها به ۲۰۰ و حتی ۵۰۰ درجه سانتیگراد برسد. در چنین دمایی سطح سیارات یادشده پر از بخارآب سوزان می شود که شانس زنده ماندن را از هر جنبنده ای سلب می کند.