ذره‌ای به نام “اوه مای گاد”

 

ذره‌ای به نام “اوه مای گاد”

بیگ بنگ: در همین لحظه که دارید این نوشته را می‌خوانید، گلوله‌هایی نادیدنی و ریز دارند دی‌ان‌ای شما را می‌شکافند. این گلوله‌ها به نام پرتوهای کیهانی شناخته می‌شوند ولی به هیچ وجه “پرتو” نیستند- این نام به دلیل یک سو تفاهم تاریخی به آنها داده شده است. آنها “ذره” هستند: به طور عمده از الکترون و پروتون، ولی گاهی هم چیزهایی سنگین‌تر مانند هسته‌ی هلیوم یا حتی آهن تشکیل شده‌اند.

این ذرات کیهانی مایه‌ی دردسر هستند، زیرا: ۱) پرسرعتند، و بنابراین انرژی جنبشی بسیاری برای رفتن به این سو و آن سو دارند. ۲) بار الکتریکی دارند. یعنی می‌توانند نوکلئوتیدهای دی‌ان‌ای بیچاره‌ی ما را یونیده کنند، آنها را از هم بپاشند و گاهی به خطاهای همانندسازی یا تکثیر مهارناپذیر (چیزی که به نام سرطان می‌شناسیم) بیانجامند.

انگار این دردسر بس نبود، بدتر از آن هم هست: هر چند وقت یک بار -تقریبا سالی یک بار در هر کیلومتر مربع- ذره‌ای با سرعتی واقعا دیوانه‌وار به جو بالایی زمین نفوذ می‌کند و با کوبیدن به یک مولکول نیتروژن یا اکسیژن، آبشاری از ذرات دوّمینِ (تانویه‌ی) کم‌انرژی‌تر پدید می‌آورد (اگرچه این ذرت دوّمین انرژی کمتری دارند، ولی همچنان مرگبارند). تنها واکنشِ درخور به هنگام روبرو شدن با ذره‌ای با چنین توانایی‌های شگرف و نامعمولی این است: “OMG” (اوه مای گاد، اوه خدای من).

“اوام‌جی” لقبی بود که به نخستین نمونه از چیزی که امروزه به نام پرتوهای کیهانی فرا-پرانرژی می‌شناسیم داده شد. آن ذره در سال ۱۹۹۱ توسط آشکارساز پرتو کیهانیِ فلایز آی (Fly’s Eye) در دانشگاه یوتای آمریکا یافته شد. آن تک پروتون با سرعت تقریبا ۹۹.۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۵۱ درصد سرعت نور به جو ما کوبیده شد. نه! این ۹ها نمایشی و برای هیجان‌انگیز کردن ماجرا نیست، آن ذره واقعا همین‌قدر سریع بود. انرژی جنبشی آن در دنیای ذرات هم‌ارز انرژی جنبشی یک توپ بیسبال در دنیای ما بود که با ضربه‌ای محکم و حسابی پرتاب شده باشد.

یعنی انرژی این ذره بیش از ۱۰ میلیون برابر انرژی‌ای بود که نیرومندترین برخورددهنده‌ی ذراتِ امروزی(LHC) می‌تواند تولید کند. ذرۀ او ام‌ جی با چنین سرعتی، به دلیل پدیده‌ی نسبیتی اتساع زمان، از دیدگاه خودش می‌تواند فاصله‌ی ما تا نزدیک‌ترین همسایه‌مان، ستاره‌ پروکسیما قنطورس را در ۰.۴۳ میلی‌ثانیه بپیماید. در مدت زمانی که این جمله را می‌خوانید (زمان از دیدگاه خودش) هم می‌تواند به مرکز کهکشان راه شیری برسد. به راستی که اوه خدای من!

از زمان آشنایی با این ذره تاکنون، به کمک تلسکوپ‌ها و آشکارسازهای ویژه در سرتاسر جهان نمونه‌های آن را جستجو کرده‌ایم. چیزی که در این چند دهه ثبت کرده‌ایم روی هم رفته به صد ذره از رده‌ی او ام‌ جی نمی‌رسد. برای یافتن سرچشمه‌ی آنها، این چند ده نمونه هم آگاهی‌هایی به ما داده‌اند و هم رازشان را پیچیده‌تر کرده‌اند. داده‌های بیشتر همیشه چیز خوبی است، ولی آخر چه چیز لعنتی‌ای به این نیرومندی در کیهان هست که می‌تواند به یک پروتون چنین حالی بدهد که بتواند تقریبا- تقریبا- پا به پای نور بیاید؟

برای رساندن ذره‌ای به یک چنین سرعت سرسام‌آوری باید دو جزء کلیدی داشته باشیم: انرژی فراوان و یک میدان مغناطیسی. میدان مغناطیسی کار انتقال انرژی رویداد به ذره را انجام می‌دهد (برای نمونه، انرژی جنبشی انفجاری یک ابرنواختر یا کشش گرانشی چرخشی ماده‌ای که دارد به سوی یک سیاهچاله فروکشیده می‌شود). جزییات فیزیکی آن طبیعتا بی‌اندازه پیچیده است و به خوبی هم شناخته نشده. سرچشمه‌ی پرتوهای کیهانی بسیار بسیار پیچیده است و در مناطق خشن کیهان جای دارد، بنابراین رسیدن به یک تصویر فیزیکی کامل هدفی دشوارست.

ولی به هر روی می‌توانیم حدس‌هایی منطقی برای جایی که چیزهایی افراطی مانند همین رفیقمان، او ام‌ جی از آن می‌آیند بزنیم. نخستین حدسمان می‌تواند ابرنواخترها باشد، مرگ فاجعه‌بار ستارگان بزرگ. میدان مغناطیسی؟ دارد. انرژی فراوان؟ دارد. ولی این انرژی کافی نیست. یک انفجار معمولیِ ستاره توان کافی برای پرت کردن ذرات با سرعتی که مورد نظرماست را ندارد.

خوب، حدس بعدی؟ هسته‌های کهکشانی فعال نامزد قَدَری هستند. هسته‌های کهکشانی فعال زمانی پدید می‌آیند که مواد به درون یک ابرسیاهچاله در مرکز یک کهکشان فروکشیده می‌شوند. در این روند، مواد فشرده شده، دمایشان بالا می‌رود و یک قرص برافزایشی پدید می‌آورند. این دوزخ چرخان مانند یک دینام، شدیدترین میدان‌های مغناطیسی را تولید کرده و نیروی هنگفتی برای پدید آوردن یک فواره از ذرات فراهم می‌کند.

ولی (می‌دانید که اینجا هم باید یک “ولی” در کار باشد)، ولی هسته‌های کهکشانی فعال بسیار دورتر از آنند که پرتوهای کیهانیِ تولید شده‌شان به زمین برسد. یک ذرۀ کیهانی فراپرانرژی با سرعتی که دارد، پیشروی در کیهان برایش بیشتر مانندِ به سختی راه رفتن در یک کولاک است. دلیلش اینست که در چنین سرعتی، تابش زمینه‌ کیهانی (فوتون‌های کم‌انرژی که از آغاز کیهان به جا مانده‌اند و از همه سوی فضا می‌آیند) از دید آن ذره به شدت دچار آبیگرایی (انتقال به آبی) شده و به انرژی‌های بالاتر می‌رسند. چنین فوتون‌های نیرومندی در مسیر پرتوی کیهانی به آن برخورد کرده، از سرعتش کم کرده و سرانجام آن را متوقف می‌کنند.

بنابراین انتظار نمی‌رود نیرومندترین پرتوهای کیهانی هم بتوانند بیش از ۱۰۰ میلیون سال نوری را بپیمایند- و بیشتر هسته‌های کهکشانی فعال هم که بسیار بسیار دورتر از چنین فاصله‌ای هستند. “قنطورس A” که با فاصله‌ای میان ۱۰ تا ۱۵ میلیون سال نوری، یک هسته‌های کهکشانی فعالِ به نسبت نزدیک است، تا مدت‌ها مظنون اصلی ذرات اوه مای گاد بود- یک گزینه‌ مناسب که میدان مغناطیسی نیرومند دارد و نزدیک هم هست. برخی از کاوشگرها مسیر این ذرات را همان راستای کلی قنطورس A نشان می‌دادند، hlh هرگز ارتباطِ به اندازه‌ی کافی روشنی که بتواند این کهکشان را از یک متهم به یک محکوم تبدیل کند دیده نشد.

بخشی از مشکل در اینست که میدان مغناطیسی خود کهکشان راه شیری کمی مسیر پرتوهای کیهانی که به این سو می‌آیند را تغییر می‌دهد و ما را در شناسایی مسیر آغازین‌شان گمراه می‌کند. پس برای بازسازی سرچشمه‌ی پرتوهای کیهانی باید مدلی هم از شدت و جهت میدان مغناطیسی کهکشان خودمان پدید بیاوریم- چیزی که شناخت دقیق و کاملی از آن نداریم.

اگر سرچشمه‌ی ذرات او ام‌ جی قنطورس A نباشد پس شاید کهکشان‌های سیفرت باشند، یک زیررده‌ی کهکشانی ویژه از هسته‌های کهکشانی فعال که به طور کلی نزدیک‌تر هستند و میدان مغناطیسی ضعیف‌تری هم دارند (ولی باز هم بی‌اندازه درخشان و نیرومند هستند). ولی اینجا هم تنها حدود صد نمونه‌‌ای از این ذرات که می‌شناسیم برای یک برآورد آماری درست و بسیار دقیق بسنده نمی‌کند. شاید سرچشمه‌ی این ذرات انفجارهای پرتو گاما باشد، رویدادهایی که گمان می‌رود دستاورد پایان بسیار سهمگین و شگفت‌آور برخی از افراطی‌ترین ستارگان هستند. و (باورتان می‌شود؟) شناخت ما از فیزیک چنین رویدادی یک جورهایی کلی و طرح‌گونه است.

شاید چیزی نامانوس‌تر باشد، چیزی مانند نقص‌های توپولوژیکی به جا مانده از نخستین لحظه بیگ بنگ یا برهم‌کنش‌هایی غریب در ماده‌ی تاریک. شاید هم اصلا ما فیزیک ماجرا را بد فهمیده‌ایم و برآوردهای محدودشده در فاصله‌مان دقیق نیستند. شاید، شاید، شاید… شناسایی سرچشمه‌ی واقعی این ذرات “اوه مای گاد” فراپرانرژی کاری دشوارست، و با وجود این که حدود ۳۰ سال از شناسایی آنها می‌گذرد هنوز پاسخ‌های استوارِ چندانی برایشان نداریم. ولی خوب است که دستکم چند راز ناگشوده از کیهان برایمان بماند، این به اخترفیزیکدانان هم کمی امنیت شغلی می‌دهد!

منبع: بیگ بنگ

جستجوی حیات در سیاره‌های فراخورشیدی

https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/08/exoplanet-1_1024_1024.jpg

جستجوی حیات در سیاره‌های فراخورشیدی

بیگ بنگ: دانشمندان سیاره‌های فراخورشیدی کشف کرده‌اند که احتمال می رود از حیاتی مشابه با آنچه در زمین وجود دارد، پشتیبانی کنند. اما این پرسش مطرح می شود که انسان‌ها چگونه باید به جستجوی حیات بیگانه بپردازند؟

به گزارش بیگ بنگ، اخترشناسان هزاران سیاره کاندید پیدا کرده‌اند، اما در تحقیقات جدید، آنها راهی برای بهتر کردنِ وضعیت جستجو ارائهدادند. به گفته محققان، شاید میزان نور فرابنفش منتشر شده از یک ستارۀ میزبان که توسعه حیات را رقم می زند، راه ِ خوبی در این زمینه باشد. دانشمندان بر همین اساس، گروهی از سیاره‌ها را شناسایی کردند که احتمال می رود توسعه حیات در آنها مشابه با زمین باشد.

«پائول ریمر» اخترفیزیکدان ِ دانشگاه کمبریج گفت: «حیاتی که ما می شناسیم، مستلزم ساختارهای مولکولی گوناگونی است که نقش‌های مختلفی را درون سلول به انجام می رسانند. این ساختارها شامل DNA، RNA، پروتئین‌ها و غشاهای سلولی می باشند که از اجزای نسبتا ساده‌ای مثل لیپیدها، نوکلئوتیدها و آمینو اسیدها تشکیل یافته‌اند. برای مدتی بسیار طولانی این نکته به صورت یک راز باقی مانده بود که این اجزا از کجا نشات گرفته‌اند، اما اخیرا پیشرفت‌ها و دستاوردهای قابل توجهی در خصوص تعیین چگونگی پیدایش آنها در سطح زمینِ اولیه بدست آمده است. برای مثال، تاباندن نور فرابنفش بر روی هیدروژن سیانید در آب، به همراه یک یون باردار منفی مثل بیسولفید باعث ایجاد قندهای ساده می شود.»

در شرایط نور، هیدروژن سیانید (که به وفور در دیسک‌های پیش سیاره‌ای یافت می شود) و یک یون با بار منفی می تواند غلظت زیادی از بسیاری از اجزای تشکیل دهنده حیات را پدید آورند. اما برای انجام این کار، آنها به نور فرابنفش کافی نیاز دارند؛ در غیر این صورت، به صورت ترکیبی بی تحرک باقی می مانند. یک تیم از محققان موفق شد در سال ۲۰۱۵ با تاباندن نور فرابنفش بر هیدروژن سیانید، این نکته را به صورت آزمایشی نشان دهد. هدف از این کار، تولید لیپید، آمینو اسید و نوکلئوتید بود که همه آنها اجزای سلول‌های زنده هستند. اما زمانی که آنها استفاده از نور کافی را کنار گذاشتند، واکنش به وقوع نپیوست. ریمر و همکارانش از این یافته بعنوان مبنایی برای تحقیقات خود استفاده کردند. آنها مقدار نور فرابنفش استفاده شده در آزمایش سال ۲۰۱۵ را با نورِ نشر یافته از ستاره ها را مورد مقایسه قرار دادند؛ سیاره‌های کاندید کپلر به دور این ستاره‌ها می چرخند؛ سیاره‌های فراخورشیدی که شاید از حیات میزبانی کنند.

محققان میزان نور فرابنفش موجود در مدار سیاره‌ها را ترسیم کردند تا محل فعال‌سازی این واکنش‌های شیمیایی را محاسبه کنند. معیارهای مربوط به یک سیاره کاندید کپلر به این صورت است که سیاره باید سنگی باشد؛ یعنی محدودیت اندازه داشته باشد و همچنین در ناحیه قابل سکونت به دور ستاره میزبان خود بچرخد. البته سیاره نباید فاصله نزدیکی با ستاره خود داشته باشد، زیرا در این صورت شاهد تبخیر آب مایع خود خواهد بود. گفتنی است که سیاره همچنین نباید از ستاره خود خیلی دور باشد، چرا که در این صورت آب مایع به کلی منجمد خواهد شد. پُرواضح است که شرایط زیادی برای قابلیت سکونت مورد نیاز است، اما اینها شرایطی هستند که اخترشناسان می توانند بدون دیدنِ مستقیم سیاره، به جستجویشان بپردازند.

یافته‌های محققان نشان می دهد که ناحیه قابل سکونت و ناحیه‌ای که در آن واکنش‌های ضروری حیات به وقوع می پیوندند، همواره دچار همپوشانی نمی شوند. اینجا در سیاره زمین، ما در نقطه ای عالی به دور ستاره مناسبی در حال گردش هستیم. در واقع، این ستاره‌ها هستند که دمایی مشابه با دمای خورشید دارند؛ خورشیدی که مقدار مناسبی نور فرابنفش ایجاد می کند. از طرف دیگر، ستاره‌های سردتر نور فرابنفش کافی برای فعال‌سازی فرایند تولید نمی کنند؛ مگر آنکه شراره‌های خورشیدی مکرری بر آنها فرود آید که البته این شراره‌ها می توانند برای حیات، عاملی مخرب باشند.

با این اوصاف، نمی توان شانسی را برای توسعه حیات در «Ross 128 b» قائل شد، اما همه خبرها بد نیستند. سیاره فراخورشیدی که ناسا در سال ۲۰۱۵ موفق به کشف آن شد (Kepler 452b) هم در ناحیه قابل سکونت و هم در ناحیه مربوط به واکنش‌های شیمیایی قرار دارد. احتمال دارد حیات فرازمینی در جای دیگر شکل کاملا متفاوتی داشته باشد، اما چون ما هنوز نمی دانیم که حیات به چه شکل‌های دیگری می تواند وجود داشته باشد، بهترین کار این است که دنبال چیزی بگردیم که اطلاعات خوبی درباره‌اش داریم.

ریمر افزود: «من مطمئن نیستم حیات چقدر محتمل و امکان‌پذیر است، اما با توجه به اینکه فقط یک نمونه در اختیار داریم، منطقی است دنبال مکان‌هایی بگردیم که شبیه زمین هستند. تمایز مهمی میان آنچه ضروری است و آنچه کافی است، وجود دارد. اجزای تشکیل دهنده ضروری هستند، اما شاید کافی نباشند؛ احتمال دارد میلیاردها سال آنها را ادغام کنید و هیچ اتفاقی نیفتد. اما حداقل خوب است مکان‌هایی را چیزهای ضروری در آن وجود دارند، مورد بررسی قرار دهیم.» این مقاله در مجله Science Advances منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی لو // منبع: بیگ بنگ

چشم‌انداز “نظریه ریسمان” چه جهانی را توصیف می‌کند؟

 

چشم‌انداز “نظریه ریسمان” چه جهانی را توصیف می‌کند؟

بیگ بنگ: بنا به گفته برخی از فیزیکدانان، مشکل نظریه ریسمان این است که جهان‌های بسیار زیادی را به وجود می آورد. این نظریه نَه یک نسخه، بلکه ۱۰ به توان ۵۰۰ نسخه از فضا-زمان را پیش بینی می کند که هر کدام قوانین فیزیک خاص خود را دارند. با وجود این جهان‌های متعدد، چطور این نظریه می تواند ویژگی های جهان خودمان را توضیح بدهد؟

به گزارش بیگ بنگ، اکنون بعضی از نظریه پردازان اعلام داشته اند که قسمت اعظم آن جهان ها ممنوعه هستند؛ دستکم اگر بخواهیم انرژی تاریک پایداری داشته باشند. گفتنی است که انرژی تاریک نقش اساسی را در گسترش سریع کیهان ایفا می کند. برای برخی از محققان، حذفِ جهان های متعدد احتمالی یک نقیصه نیست، بلکه گامی بزرگ و رو به جلو برای نظریه ریسمان است که امیدها را برای انجام پیش بینی های قابل آزمایش زنده می کند. اما برخی دیگر هم بر وجود چندجهانی تاکید می کنند.

این بحث در پایان ماه ژوئن در ژاپن یک موضوع داغ به شمار نمی رفت؛ نظریه‌پردازان ریسمان در کنفرانس سال ۲۰۱۸ در این کشور گردهم آمدند. «دنیلسون» فیزیکدان دانشگاه اوپسالا- سوئد بیان کرد: «این واقعا چیزی جدید است و بحث‌های جنجالی و چالش برانگیزی را در این حوزه پدید آورده است.» بحث اصلی بر روی دو مقاله‌ای است که ماه گذشته منتشر شد و این مقاله‌ها نظریه ریسمان را نشانه رفته‌اند: «تعداد بی‌شماری جهان‌های بالقوه که از راه حل‌های متعدد برای معادله‌های نظریه ریسمان نشات می گیرند.»

اما اکثریت قریب به اتفاق راه حل‌های یافت شده تاکنون از سازگاری ریاضی لازم بی‌بهره‌اند که در چارچوب نظریه قرار نمی گیرند، بلکه باید آنها را در باتلاق جهان‌هایی قرار داد که واقعا وجود ندارند. دانشمندان می دانند که باید راه حل‌های زیادی در این باتلاق جای گرفته باشد، اما این ایده که می گوید قسمت عمده یا شاید تمامی راه حل‌های این چشم‌انداز(landscape) وجود داشته باشند، می تواند تغییری بزرگ قلمداد شود. «کامران وفا» فیزیکدان دانشگاه هاروارد که مسئولیت تنظیم و سرپرستی دو مقاله را بر عهده داشت، گفت: «در واقع، شاید به لحاظ نظری یافتن یک راه حل معتبر برای نظریه ریسمان که در بردارنده انرژی تاریک پایدار باشد، غیرممکن باشد.»

گمشده در چندجهانی

نظریه ریسمان تلاشی برای توصیف کل جهان تحت «نظریه همه چیز» می باشد که با افزودن ابعاد بیشتری از فضا-زمان و در نظر گرفتن ذرات بعنوان حلقه‌هایِ کوچک در حال ارتعاش همراه است. بسیاری از نظریه‌پردازان ریسمان مدعی هستند که این نظریه همچنان بهترین مسیر برای بررسی رویای آلبرت اینشتین است: یعنی متحدسازی نظریه نسبیت عام با جهان میکروسکوپی مکانیک کوانتومی. البته مفهوم چشم‌انداز نظریه ریسمان که جهان‌های متعددی را پیش‌بینی می کند، موجب بهت و تامل بعضی از فیزیکدانان شده است.

«پائول استینهاردت» فیزیکدان دانشگاه پرینستون که در یکی از مقاله‌های اخیر همکاری کرد، گفت: «اگر واقعا چشم‌اندازی وجود داشته باشد، باید بگویم که این نظریه به پایان و مرگ خود رسیده است، زیرا همۀ ارزش پیش‌بینی خود را از دست می دهد. در واقع همه چیز ممکن می شود. مشکلات تازه‌ای که گریبان انرژی تاریک را گرفته است، می تواند راه گریزی برای نظریه ریسمان ارائه کند. تصویری که با یک چندجهانی بزرگ عرضه می شود، می تواند به لحاظ ریاضی اشتباه باشد. این عامل باعث جالب‌تر شدن مسائل می شود زیرا بدین معناست که نظریه ریسمان پیشگویانه‌تر از آن چیزی است که تصور می شد.»

برخی نظریه‌پردازان ریسمان از قبیل «ساودیپ ستی» از دانشگاه شیکاگو، با آغوش‌باز از ارزیابی مجددی که اکنون در حال وقوع است، استقبال می کنند. او می گوید: «فکر میکنم این کار واقعا هیجان‌انگیز است. من برای مدتی طولانی نسبت به چشم‌انداز ریسمان‌ها مشکوک بودم. اما حالا خوشحالم که تغییر دیدگاه در این زمینه رخ داده است و محققان به مجموعه‌ای از چند راه حل دست پیدا کرده‌اند. به نظر من ایرادی ندارد که بر حدس‌ها و گمانه‌زنی‌ها تکیه کنیم؛ شاید این گمانه‌زنی‌ها راه‌های جدید و مفیدی را به رویمان بگشایند. البته من هیچ دلایل آزمایشی و نظری برای جدی گرفتن این گمانه‌زنی‌ها سراغ ندارم.» «شمیت کاچرو» از دانشگاه استنفورد و «آوا سیلورستین» فیزیکدان دانشگاه استنفورد نسبت به دیدگاه‌های “کامران وفا” مشکوک هستند. این دو فیزیکدان استنفورد اظهار داشتند: «به نظر من اجزا و راهکارهایی که بتازگی ارائه شده، اعتبار کامل دارند.»

ناگفته نماند که نظریه‌پردازان زیادی با چندجهانی نظریه ریسمان مشکلی ندارند و با آن کنار آمده‌اند. کاچرو افزود: «این درست است که اگر چشم‌انداز نظریه ریسمان صحت داشته باشد، در مقایسه با چندجهانی، قسمتی از جهان که ما در آن هستیم، مانند منظومه شمسی خودمان در جهان خواهد بود. و این چیز خوبی است.» یوهانس کپلر به جستجوی دلیلی اساسی برای اینکه چرا زمین در این فاصله نسبت به خورشید قرار دارد، پرداخت. اما حالا می دانیم که خورشید تنها یک ستاره از مجموع میلیاردها ستاره‌ای است که در کهکشان راه شیری وجود دارد و هر کدام از این ستاره‌ها دارای سیارات خاص خود هستند. فاصله زمین نسبت به خورشید صرفا عددی تصادفی است، نَه نتیجه اصول ریاضی ژرف. بدین ترتیب، اگر جهان یکی از تریلیون‌ها جهان در چندجهانی باشد، پارامترهای ویژه کیهان ما نیز به طور مشابهی تصادفی هستند.

جهانِ در حال گسترش

اگر درست باشد که نظریه ریسمان نمی تواند انرژی تاریک پایدار را پشتیبانی کند، این می تواند دلیلی برای تردید به نظریه ریسمان باشد. اما از دیدگاه کامران وفا، این دلیلی برای تردید به انرژی تاریک است؛ این انرژی در محبوب‌ترین شکل خود با عنوان ثابت کیهانی شناخته می شود. این ایده توسط آلبرت اینشتین در سال ۱۹۱۷ مطرح شد و وقتی اخترشناسان در سال ۱۹۹۸ دریافتند که نه تنها فضا-زمان در حال انبساط و گسترش است، بلکه نرخ سرعت انبساط هم در حال فزونی است، ایده اینشتین را احیا کردند. ثابت کیهانی می تواند یک نوع انرژی در خلاء فضایی باشد که هرگز تغییر نمی یابد. اما این تنها توضیح احتمالی برای جهانِ در حال گسترش نیست. وفا می گوید: «صرف‌نظر از اینکه می توان انرژی تاریک پایدار را در نظریه ریسمان فهمید یا خیر، مشخص می شود که ایده تغییر انرژی تاریک با گذشت زمان در نظریه ریسمان خیلی طبیعی است. اگر اینطور باشد، می توان با مشاهدات اخترفیزیکی که اکنون در حال رقم خوردن است، این متغیر انرژی تاریک را اندازه گرفت.»

تاکنون همۀ شواهد اخترفیزیک از ایده ثابت کیهانی پشتیبانی می کند، اما انتظار می رود راهی برای تغییر در اندازه‌گیری‌ها وجود داشته باشد. آزمایشات آینده مثل تلسکوپ فضایی اقلیدس اروپا، تلسکوپ بررسی WFIRST ناسا و رصدخانه سایمونز واقع در صحرای شیلی به جستجوی نشانه‌هایی از انرژی تاریک خواهند پرداخت. محققان خاطر نشان کردند: «نکته جالب این است که اکنون در نقطه حساسی برای اِعمال فشار بر نظریه ثابت کیهانی قرار داریم. ما نباید منتظر فناوری‌های جدیدی برای ورود به بازی باشیم. ما حالا در بازی حضور داریم.» حتی افرادی که به پیشنهاد “کامران وفا” تردید دارند، از اینکه آلترناتیوهایی را برای ثابت کیهانی در نظر بگیریم، حمایت می کنند. سیلورستین بیان نمود: «من موافقم که انرژی تاریکِ در حال تغییر، یک روش ساده‌سازی برای انبساط سریع است. اما فکر نمی کنم هیچ توجیهی برای انجام پیش‌بینی‌های مشاهده محور در خصوص انرژی تاریک در این شرایط وجود داشته باشد.»

به پاس مقاله‌های “کامران وفا”، دنیلسون و همکارانش راه دیگری را برای گنجاندن انرژی تاریک در نظریه ریسمان پیشنهاد دادند. در نسخه آنان، جهان ما سطح سه بعدی یک حباب است که در فضایی با ابعاد بزرگتر در حال انبساط و گسترش می باشد. فیزیکِ حاکم بر این سطح می تواند شبیه به فیزیک ثابت کیهانی باشد. بحثی که بر سر نظریه ریسمان وجود دارد، روی سوال ژرفی تمرکز می کند: هدف غایی فیزیک چیست؟ آیا یک نظریه خوب باید بتواند خصوصیات ویژه جهان پیرامون ما را توضیح بدهد و یا اینکه چنین چیزی فراتر از تصور و تقاضاست؟ وقتی نظریه ای با نحوه تفکر ما نسبت به جهان تناقض داشته باشد، آیا باید این نظریه را کنار بگذاریم یا باید روی دانسته های قبلی مان قلم بکشیم؟

نظریه ریسمان برای بسیاری از دانشمندان، جذاب و مهم است زیرا معادله‌های راضی کننده‌ای دارد و توضیحات قانع کننده‌ای را عرضه کرده است. برخی از افراد نظریه ریسمان را چیزی بیشتر از یک احتمال شگفت‌انگیز نمی دانند. اما امیدهایی که در تحقیقات محتمل آینده نظریه ریسمان نهفته است، بسیار بیشتر از یک داستان جالب و فریبنده است. اولین بار که نظریه گرانش توسط آیزاک نیوتن کشف شد، در اذهان عمومی به عنوان کشفی باورنکردنی شناخته می شد و واقعا همین بود. زمانی که این نظریه انقلابی به پا کرد، کاربردهای عملی آن هیچ شباهتی به کاربردهایش در دنیای امروز ندارد. از نیوتن تا نسبیت عام اینشتین و غیره، این نظریه انقلابی همواره به دانشمندان فرصت اختراع، نوآوری و توسعه داده است. اگر مرزهای فیزیک محض با همین روند گسترش یابند، ممکن است روزی اطلاعات ارزشمند شکل جدیدی به نگرش علمی ما ببخشند.

ترجمه: منصور نقی لو // منبع: بیگ بنگ

بررسی جدید روی مومیایی عجیب

بررسی جدید روی مومیایی عجیب

بیگ بنگ: سرِ به شدت دراز یک اسکلتِ نگهداری شده که در سال ۲۰۰۳ در صحرای آتاکامای پرو کشف شد به حدی غیرعادی است که مردم در ابتدا تصور کردند این مومیایی کوچک به یک فرازمینی تعلق دارد. اما بررسی‌های بعدی نشان داد که متعلق به انسان است.

به گزارش بیگ بنگ، از آن زمان به بعد، آزمایش DNA تأیید کرد که بقایا – به طول ۱۵ سانتیمتر – به جنین انسان تعلق دارند که محققان آن را آتا نامیدند. اما دانشمندانی که این تحقیق را نتیجه‌گیری کردند و یافته‌هایشان را در ماه مارس ۲۰۱۸ منتشر کردند اخیرأ به دلیل روشی که بکار بردند مورد سئوال واقع شدند. کریستینا کیلگراو نویسنده‌ی مطالعه‌ی جدید و استادیار انسان‌شناسی در دانشگاه فلوریدای غربی در مقاله‌ای نوشت: «گروه دیگری از محققان بتازگی ارزیابیِ مطالعۀ اولیه‌شان را منتشر کردند. آنها تحلیلشان را در مجلۀ بین‌المللی دیرینه‌آسیب‌شناسی منتشر کردند.

آنها تحقیق قبلی‌ را مورد انتقاد قرار دادند زیرا این تحقیق نشان می‌دهد که نتایجش دربارۀ به اصطلاح ناهنجاری‌های اسکلت – مثل دنده‌های شکسته – درک ناقصی از تکامل نرمال جنین ارائه می‌دهد. این تفسیر اشتباه از بقایا باعث شد دانشمندان از استخراج DNA استفاده کنند و به بخشی از اسکلت آسیب برسانند. تحقیق آنها که فاقد محققان اهل کشور شیلی است احتمالأ پروتکل‌های اخلاقی تحقیق بر روی بقایای انسانی را رعایت نکرده است، زیرا در تحقیقِ منتشر شده‌ی آنها، «بیانیه‌های اخلاقی یا مجوز باستان‌شناسی» حذف شده‌اند.»

در این مقالۀ جدید، نویسندگان اشاره کردند که جمجمه‌ غیرعادی این مومیایی و بدن آن ضرورتأ نتیجه‌ی «ناهنجاری‌ها» بوده است، همانطور که در تحقیق قبلی نشان داده شده است. جمجمه احتمالأ به دلیل زایمان طبیعی زودرس دراز شده بود، در حالیکه حرارت و فشارِ وارده بر بدن پس از دفن شدن بر جمجمه فشار وارد کرده است. همچنین نویسندگان در تحلیل جدید خود پیشنهاد اولیۀ تحقیق را به چالش کشیدند که «جهش‌های جدید» می‌توانند اندازۀ مومیایی را توضیح دهند. نویسندگان توضیح دادند که فرگشت اسکلت در ۱۵ هفتگی جنین نمی‌توانسته تحت تأثیر متغیرهای ژنتیکی که محققان در مطالعه‌ی قبلی توصیف کردند، قرار گرفته باشد.

از آنجاییکه تصور می‌شود بقایای این مومیایی چند دهه قدمت داشته باشد، مطالعه‌ی آنها نگرانی‌های اخلاقی را مطرح می‌کند که مطالعه‌ی ماه مارس به اندازه‌ی کافی به آنها توجه نکرد. علاوه بر آن، از آنجاییکه استخراج DNA می‌تواند برخی از بافت‌های بدن را تخریب کند، محدودیت‌های اضافی معمولأ برای چنین تحقیقی در نظر گرفته می‌شود. در مطالعه‌ی قبلی مشخص نیست که نمونه‌برداری از DNA برای شروع لازم بود یا خیر.

نویسندگان در مطالعه‌ی جدیدشان نوشتند: «متأسفانه هیچ منطق علمی برای انجام تحلیل‌های ژنومی آتا وجود نداشت، زیرا این اسکلت طبیعی بود و آزمایش ژنوم کامل که قبلأ انجام شده «غیرضروری و غیراخلاقی» بوده است.» نویسندگان مطالعه نتیجه گرفتند: «به محققان DNA هشدار می‌دهیم در نمونه‌هایی درگیر شده‌اند که فاقد بافت واضح و غیرقانونی هستند یا بقایا در مجموعه‌های خصوصی نگهداری می‌شوند.»

ترجمه: سحر الله وردی // منبع: بیگ بنگ

راهی برای ایجاد شبکۀ کامپیوترهای کوانتومی

https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/07/microscopict.jpg

راهی برای ایجاد شبکۀ کامپیوترهای کوانتومی

بیگ بنگ: محققان دانشگاه کلرادو بولدر و موسسه ملی استاندارد و فناوری(NIST) در یک مطالعه جدید نشان دادند که ترامپولین میکروسکوپی می­ تواند به مهندسان برای غلبه بر یک مانع عمده بر سر راه کامپیوترهای کوانتومی کمک کند.

به گزارش بیگ بنگ، این تحقیق از لحاظ عملی گام مهمی برای محاسبات کوانتومی است: چگونه می­توان سیگنال­‌های ریزموج، مانند آنچه که توسط تراشه­‌های کوانتومی ساخته شده توسط گوگل، اینتل و سایر شرکت­‌های فن­اوری تولید شده، را به پرتوهای نور که در کابل‌های فیبر نوری به حرکت در می­ آیند، تبدیل کرد؟ دانشمندان موسسه جیلا(JILA)، موسسه مشترک کلرادو بولدر و موسسه ملی استاندارد و فناوری، فکر می­ کنند که پاسخ آن را می­دانند: آنها دستگاهی طراحی کرده­‌اند که از یک صفحه کوچک برای جذب انرژی ریزموج استفاده می ­کند و از آن نور لیزر بیرون می­ دهد.

پیتر برنز، دانشجوی کارشناسی ارشد موسسه جیلا می­ گوید که این دستگاه می­ تواند از این شکاف به صورت مؤثری پرش کند (منظور فائق آمدن بر مشکل پیش رو). او و همکارانش گزارش دادند که ترامپولین کوانتومی خود می­ تواند ریزموج­‌ها را با نرخ موفقیتی به میزان ۵٠ درصد به نور تبدیل کند – آغازی کلیدی که کارشناسان می ­گویند کامپیوترهای کوانتومی به آن نیاز دارند تا به ابزاری روزمره در زندگی ما تبدیل شوند.

برنز گفت که تحقیقات تیمش می­ تواند یک روز به مهندسان کمک کند تا شبکه­‌های بزرگی از رایانه­‌های کوانتومی را به یکدیگر متصل کنند. برنز، یکی از دو نویسنده اصلی این تحقیق، گفت: «در حال حاضر هیچ راهی برای تبدیل سیگنال کوانتومی از یک سیگنال الکتریکی به سیگنال نوری وجود ندارد. ما منتظر رشدی در محاسبات کوانتومی هستیم و در تلاش برای ایجاد پیوندی که برای این شبکه ها قابل استفاده باشد، می­ باشیم.»

انتقال کوانتومی

چنین شبکه­‌هایی در افق کار دانشمندان قرار دارند. در طی دهه گذشته، چندین شرکت تکنولوژیکی در حال طراحی نمونه اولیه­‌ای از تراشه­‌های کوانتومی بوده‌­اند. این ابزار، اطلاعات را در آنچه که دانشمندان بدان کیوبیت­‌ها می­ گویند، رمزگذاری می­ کنند. کیوبیت­‌ها ابزاری به منظور ذخیره­‌سازی هر چه بهتر بیت­‌های سنتی است که لپ­ تاپ خانه شما را اجرا می­ کنند. کونارد لنرت از موسسه جیلا و همکاری نویسندۀ در این تحقیق می­ گوید که گرفتن اطلاعات از این تراشه­‌ها، کاری بس مشکل است.

دخالت خارجی به راحتی می­تواند سیگنال­‌های کوانتومی را مختل کند. ­لنرت گفت: «شما باید در فرستادن اطلاعات بسیار هوشیار و محتاط باشید.» یک چالش بزرگ در انتقال وجود دارد. تراشه­‌های کوانتومی مانند Bristlecone گوگل یا Tangle Lake اینتل، اطلاعات را در شکل فوتون یا بسته­‌های کوچکی از نور که در فرکانس­‌های ریزموج قرار دارند، ارسال می ­کنند. با این وجود، بخش عمده­ای از ارتباطات مدرن، به کابل­‌های فیبر نوری که تنها می­ تواند نور اپتیکی را بفرستند، متکی هستند.

در تحقیقی که در نشریۀ Nature Physics منتشر شده، گروه جیلا به راه­کاری برای حل چالش ایجاد تناسب بین یک قطعه مربعی و یک سوراخ دایره‌­ای که از یک صفحه کوچک سیلیکون-نیترید ساخته شده، نزدیک شده است. تیم گزارش می­ دهد که ترامپولین با باریک‌ه­ای از فوتون­‌های ریزموج سبب ارتعاش آن شده و باعث می­ شود که فوتون­‌ها از دیگر انتهای آن خارج شوند. این موضوع به استثنای فوتون­‌هایی است که هم ­اکنون در فرکانس­‌های اپتیکی، در حال ارتعاش هستند.

https://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/08/quantum_computing.jpg

محققان قادر به دستیابی به پرشی با بهره‌­وری ۴٧ درصد بودند، به این معنی که برای هر دو فوتون ریزموج که به صفحه اصابت می­ کند نزدیک به یک فوتون اپتیکی خارج می­ شود­. برنز گفت: این روش عملکرد بسیار بهتری نسبت به روش‌­های دیگری همچون کریستال­‌ها یا آهن‌رباها برای تبدیل ریزموج به نور را داراست. پیتر برنز اضافه کرد که آنچه در مورد این دستگاه بسیار چشمگیر است، آرامش و سکون آن است. حتی در آزمایشگاه­‌های بسیار سرد که در آنجا تراشه‌­های کوانتومی نگهداری می ­شوند، میزان ناچیزی گرما باعث می­ شود که ترامپولین تیم بلرزد.

در این مرحله، ترامپولین فوتون­های مازادی که سیگنال را آلوده می­ کنند، ارسال می­ کند. برای خلاص شدن از این در هم‌­ریختگی، محققان روشی جدید برای اندازه­‌گیری نویزها و حذف آن­ها از پرتوهای نور اختراع کرده‌­اند. آنچه که پس از این فرآیند خارج می­ شود، سیگنال­‌های تمیز (عاری از فوتون) می­ باشند. برنز گفت: «آنچه ما انجام می­ دهیم، اندازه­‌گیری میزان نویز در قسمت ریزموج دستگاه است، و این به ما اجازه می­ دهد تا در قسمت اپتیکی دستگاه میان سیگنال و نویز تفاوت ایجاد کنیم.»

دستیابی به شبکه‌­بندی

برای اینکه ترامپولین به ابزاری عملی تبدیل شود، تیم نیازمند کاهش نویز بیشتری است، اما پتانسیل فعال کردن شبکه­‌بندی زیادی را نیز دارد. حتی با پیشرفت‌های اخیر در زمینه تراشه­‌های کوانتومی، دستگاه‌­های مدرن هنوز قدرت پردازش محدودی دارند. لنرت گفت: یکی از راه‌های پیش روی این است که تراشه­‌های کوچک زیادی را به یک Cruncher (سیستمی که توانایی انجام عملیات بسیار پیچیده یا پردازش مقدار زیادی از اطلاعات را دارد) متصل کرد. لنرت گفت: «واضح است که ما در حال حرکت به سوی آینده­‌ای هستیم که در آن نمونه­‌های اولیه‌­ای از کامپیوترهای کوانتومی کوچک را در اختیار داریم. اگر بتوانیم توسط شبکه آن­ها را به هم متصل کنیم، فواید بزرگی برای ما خواهند داشت.»

ترجمه: سوران زوراسنا // منبع: بیگ بنگ

تقریبا ۴۰ درصد افراد دارای خاطرات تخیلی هستند!

 

تقریبا ۴۰ درصد افراد دارای خاطرات تخیلی هستند!

بیگ بنگ: تیمی از محققان دانشگاه بردافورد، دانشگاه ناتینگهام ترنت و دانشگاه لندن به بررسی اولین خاطرات افراد در مقیاسی وسیع پرداخته‌اند. یافته‌های آنان نشان می دهد که تقریبا ۴۰ درصد افراد اولین خاطره‌شان را به شکل تخیلی تجربه کرده‌اند.

به گزارش بیگ بنگ، در این مطالعه بزرگ مقیاس، ۶۶۴۱ نفر اولین خاطره خود و سنی را که در آن خاطره مورد نظرشان را رمزگذاری کردند، توصیف نمودند. آنان آزمون‌های رتبه‌بندی و قضاوت حافظه مختلفی را هم انجام دادند. دیدگاه رایج این است که افراد خاطرات کمی از دوره پیش کلامی به یاد دارند یا اصلا هیچ خاطره‌ای از این دوره ندارند. اما اختر و همکارانش دریافتند که ۲۴۸۷ خاطره اول (تقریبا ۴۰ درصد کل جمعیت نمونه) قسمتی از خاطرات دو سالگی را می توانند به یاد آورند. تحقیقات فعلی نشان می دهد که نخستین خاطرات افراد به سنین ۳ تا ۳٫۵ سالگی بازمی گردد. با این وجود، بر اساس تحقیقات جدید، ۳۸٫۶ درصد از مجموع ۶۶۴۱ افرادی که در نظرسنجی شرکت کردند، مدعی شدند که می توانند خاطراتی را از دو سالگی و حتی قبل از آن به یاد آورند.

دکتر «شازیا اختر» نویسنده و محقق در دانشکده روانشناسی در دانشگاه برادفورد بیان کرد: «به باور ما، هر آنچه فرد وقتی خاطرات غیرمحتمل دوران ابتدایی زندگی را به خاطر می آورد در ذهنش دارد، یک نمایش ذهنی حافظه اپیزودی یا قسمتی است که از بخش‌های بخاطر سپرده شده تجارب ابتدایی و دانش‌هایی در خصوص کودکی یا نوزادی فرد تشکیل می یابد. افزون بر این، شاید جزئیات بیشتری را هم می توان افزود؛ مثلا ایستادن فردی در کنار تخت خواب در حالی که لباس مخصوص خواب بر تن دارد. چنین نمایش‌های ذهنی حافظه اپیزودی زمانی به طور جمعی توسط فرد تجربه می شوند که بر ذهن وارد شده و فرد آنها را صرفا خاطراتی توصیف می کند که به ابتدای کودکی اشاره دارند.»

دکتر اختر و همکارانش در مطالعه خود از شرکت‌کنندگان درخواست کردند تا اولین خاطره خود را به همراه سن‌شان در آن زمان با جزئیات کامل شرح دهند. به شرکت‌کنندگان اطلاع داده شد که باید خاطره‌ای را بازگو کنند که مطمئن هستند به یاد دارند. برای مثال، این خاطره نباید مبتنی بر یک عکس خانوادگی، خاطره خانوادگی یا هر تجربه‌ای به غیر از تجربه مستقیم باشد. با توجه به این توصیف‌ها، محققان به بررسی محتوا، زبان، ماهیت و جزئیات توصیفی از شرح ابتدایی‌ترین خاطره فرد پرداختند. سپس این مسئله مورد ارزیابی قرار گرفت که چرا افراد مدعی می شوند می توانند خاطراتی را از دوران کودکی به یاد داشته باشند، در حالی که تحقیقات چنین ادعایی را رد می کند.

از آنجا که بیشتر این خاطرات به قبل از سن دو سالگی مربوط می شدند، آنها بر پایه بخش‌هایی از تجربه ابتدایی هستند که به خاطر سپرده شده‌اند؛ مثل روابط خانوادگی و احساس غم و ناراحتی. در نتیجه، هر آنچه فرد وقتی خاطرات غیرمحتمل دوران ابتدایی زندگی را به خاطر می آورد در ذهنش دارد، یک نمایش ذهنی حافظه اپیزودی یا قسمتی است که از بخش های بخاطر سپرده شده تجارب ابتدایی و دانش هایی در خصوص کودکی یا نوزادی فرد تشکیل می یابد. پس نمی توان آنها را به عنوان خاطرات واقعی قلمداد کرد.

با گذشت زمان، چنین نمایش‌های ذهنی به طور جمعی توسط فرد تجربه می شوند. فرد اینها را صرفا بعنوان خاطراتی در نظر می گیرد که محتوای آن رابطه‌ای قوی با یک زمان مشخص دارد. این طور به نظر می رسد که خاطرات بسیار ابتدایی موهومی یا غیرواقعی در بزرگسالان و یا افراد میانسال رواج بیشتری داشته باشد. پروفسور «مارتین کانوِی» نویسنده و محقق ارشد از دانشکده روانشناسی در دانشگاه لندن خاطر نشان کرد: «ما در مطالعه خود از افراد خواستیم نخستین خاطره‌ای را که واقعا در ذهن داشتند را به یاد آورند؛ البته آنان باید اطمینان حاصل می کردند که خاطره مورد نظرشان به یک داستان یا عکس خانوادگی ارتباط ندارد. ما وقتی پاسخ شرکت‌کنندگان را مورد بررسی قرار دادیم، دریافتیم که بسیاری از این خاطرات ابتدایی عمدتا به دوران نوزادی و طفولیت مربوط می شوند؛ یک نمونه بارز هم خاطره‌ای است که بچه در آن روی کالسکه بچه قرار دارد.

به همین منظور، این نوع خاطره می تواند از این نشات بگیرد که کسی گفته باشد: مادر یک کالسکه بچه بزرگ و سبز رنگ داشت. سپس فرد تصویر آن کالسکه را در ذهن خود متصور می شود. با گذشت زمان، این بخش ها به یک خاطره تبدیل می شوند و سپس فرد خودش چیزهایی را به آن خاطره می افزاید. فردی که این خاطره را در ذهنش دارد، نمی داند که این خاطره از واقعیتی که رخ داده به دور است. در واقع، وقتی به افراد گفته می شود که خاطرات‌شان کذب است، غالبا اعتنایی به این گفته نمی کنند. دلیل این امر تا حدودی به این واقعیت بازمی گردد که سیستم‌هایی که به ما اجازه می دهند چیزها را به یاد آوریم، خیلی پیچیده‌اند و وقتی به سن ۵ یا ۶ سالگی می رسیم، خاطراتی شبیه به آنچه در بزرگسالی تجربه می کنیم، در ذهن‌مان شکل می گیرد. این امر به گسترش و رشد مغز اشاره دارد.» جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله Psychological Science منتشر شده‌اند.

ترجمه: منصور نقی لو // منبع: بیگ بنگ

دریاچۀ آب مایع در مریخ چگونه کشف شد؟

 

دریاچۀ آب مایع در مریخ چگونه کشف شد؟

بیگ بنگ: بله، آب مایع! این خبر رسمی است. آب مایع در مریخ یافت شده است. یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی «روبرتو اوراسی» محقق و استاد دانشگاه بولونیا، دریاچه آب مایع بزرگی با گستردگی ۲۰ کیلومتر در عمق ۱٫۵ کیلومتری زیر سطح مریخ در منطقه‌ای موسوم به «پلانوم اوسترال» کشف کرده است. بر اساس گمانه زنی‌های مطرح شده علی‌رغم دمای پایینی که بر آن منطقه حکمفرماست، نمک‌های حل شده از مواد معدنی مجاور مانعِ انجماد آب شده است.

به گزارش بیگ بنگ، رادار پیشرفته مریخ که به «رادار نفوذ کننده به یخِ کاوشگر مارس اکسپرس» آژانس فضایی اروپا معروف است، در این اکتشاف نقش اصلی را بازی کرد. این دستگاه که در ارتفاع صد کیلومتری بالای سطح مریخ قرار دارد، امواج رادار الکترومغناطیسی را به سمت مرکز سیاره سرخ ارسال می کند. وقتی آن امواج از ماده‌ای به ماده دیگر می روند (برای مثال، از یخ به سنگ)، دوباره به رادار بازتاب پیدا می کنند. دانشمندان می توانند آن امواج بازتاب یافته را مورد تجزیه و تحلیل قرار دهند تا مشخص شود چه نوع موادی در زیر سطح مریخ وجود دارد.

بین ماه می ۲۰۱۲ و دسامبر ۲۰۱۵، آقای اوراسی و تیمش رادار «MARSIS» را روی مناطق جنوبی مریخ متمرکز کردند. آنان وقتی داده‌ها را تجزیه و تحلیل کردند، متوجه ناحیه‌ای شدند که از پروفایل راداری مشابهی با آنچه دریاچه‌های آب مایعی که در زیر ورقه‌های یخی زمین وجود دارند، برخوردار است. محققان پس از کنار گذاشتن تمامی احتمالات دیگر، به این نتیجه رسیدند که دریاچه عمقی آب مایع تنها توضیح مناسبی برای این داده‌ها میباشد. این تنها نمونه از اکتشاف آب مایع در مریخ نیست؛ ما قبلا هم می دانستیم که سیاره سرخ منزلگاه یخ و مقادیر کمی بخار آب بوده است. ما حتی به شواهدی از آب مایع در این سیاره دست پیدا کرده‌ایم، اما این نخستین‌بار است که کسی به واقع موفق به کشف آن می شود.

این برش از سطح قطب جنوب ِ مریخ، لایه‌های پایینی را نشان می‌دهد. نوار بالاتر از همه، یخ سطح مریخ را نشان می‌دهد. در اعماق پایین‌تر، حدود ۱.۵ کیلومتر، ردیف ته‌نشست‌های یخ و خاک را می‌بینیم. در پایین‌ترین لایه نیز که بسیار روشن‌تر(بازتابندگی بیشتر) نسبت به مکان‌های دیگر ِ تصویر دارد، نشان می دهد که باید یک ذخیرۀ آب مایع در اعماق سیاره سرخ وجود داشته باشد.

کشف آب در مریخ مهم است، زیرا آب نه تنها می تواند به ما برای درک گذشته و آینده، رسوبات و وضعیت آب و هوای مریخ کمک کند، بلکه می تواند برنامه‌های ما را برای سکونت در مریخ تحت تاثیر قرار بدهد. این اکتشاف می تواند بینش ما را نسبت به جستجوی موجودات فرازمینی هم گسترش بدهد. تقریبا در همه جای زمین که آب هست، نشانه‌هایی از حیات هم در آن یافت می شود. اگر این موضوع در خصوص مریخ هم صادق باشد، این اکتشاف را می توان به این صورت تعبیر کرد که احتمال میزبانیِ این سیاره از حیات به طرز قابل توجهی افزایش پیدا کرده است.

ترجمه: منصور نقی لو // منبع: بیگ بنگ

کدام سیارات بیشترین ذخیره آب را دارند؟

 

کدام سیارات بیشترین ذخیره آب را دارند؟

بیگ بنگ: دانشمندان ناسا موفق شدند مقدار آب موجود در برخی سیارات را به طور تقریبی تخمین بزند. به نظر می‌رسد همه قسمت‌های زمین از قله کوه‌ها تا بستر اقیانوس‌ها، پوشیده از آب باشد اما سیاره ما، در مقایسه با برخی قسمت‌های منظومه شمسی، تنها یک بیابان است.

به گزارش بیگ بنگ به نقل از ایسنا، بعنوان مثال، “اروپا”، یکی از قمرهای مشتری، از ماه کوچکتر است. اخیرا دانشمندان، برای یافتن شواهد بیشتر در مورد اینکه مقدار آب موجود در قمر اروپا دو برابر زمین است، از داده‌های ۲۰ ساله کاوشگر “ویجر” استفاده کرده‌اند. حتی سیاره پلوتو هم اقیانوسی به بزرگی تمام اقیانوس‌های زمین دارد.

“استیو وانس”(Steve Vance)، دانشمند سیاره‌شناس “آزمایشگاه پیش‌رانش جت”(JPL) ناسا، بیش از دو سال توجه خود را بر پژوهش درباره اقیانوس‌ها متمرکز کرد. او برای محاسبه تقریبی مقدار آب موجود، به گردآوری آمار تراکم یخ و عمق اقیانوس‌های سراسر منظومه شمسی پرداخت. تصویر زیر، با استفاده از داده‌های پژوهش وانس و منابع دیگر فراهم شده تا مقدار احتمالی آب مایع را روی ۹ جهان اقیانوسی شناخته شده از جمله زمین نشان دهد. میزان آب در این تصویر، با واحد “زتالیتر”(ZL) نشان داده شده که معادل ۱,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰ لیتر یا یک میلیارد کیلومتر مکعب است.

http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2018/06/earth-most-water-titan-europa.jpg

به گفته “اداره ملی اقیانوسی و جوی” (NOAA) در آمریکا، زمین، حدود ۱٫۳۳۵ زتالیتر آب را شامل می‌شود. طبقه‌بندی سیارات، براساس میزان آب موجود در هرکدام، به این ترتیب است: “انسلادوس” قمر زحل، “تریتون” بزرگترین قمر نپتون، “دیونه” قمر زحل، پلوتو، زمین، اروپا قمر زمین، ” کالیستو” قمر طبیعی مشتری، “تیتان” بزرگترین قمر زحل و ” گانیمد” از قمرهای مشتری و بزرگترین قمر در منظومه شمسی می باشد.

اخیرا ناسا، برای نقشه‌برداری از قمر اروپا، ماموریتی را به سوی این ماه یخی آغاز کرده است. انتظار می‌رود کاوشگر موسوم به کلیپر، بین سال‌های ۲۰۲۲ تا ۲۰۲۵ به فضا پرتاب شود. این کاوشگر به دانشمندان کمک می‌کند، اندازه اقیانوس قمر “اروپا” را حدس بزنند و آب‌ آن را مزمزه و بو کنند. آژانس فضایی اروپا نیز در حال برنامه‌ریزی ماموریتی مشابه موسوم به “جستجوگر قمرهای یخی مشتری”(JUICE) است که شاید در سال ۲۰۲۲ به فضا پرتاب شود و در سال ۲۰۳۰ به مشتری برسد.

منبع: بیگ بنگ

کشف رقص الکترون ها در فضای اطراف زمین

 

کشف رقص الکترون ها در فضای اطراف زمین

بیگ بنگ: ماموریت MMS ناسا، چرخش و شیرجه زدن الکترونها اطراف سیارۀ زمین را در یک رقص پیچیده که توسط میدان های الکتریکی و مغناطیسی زمین کنترل می شود، مطالعه می کند. الکترونها گروه گروه از میدان مغناطیسی اطراف زمین به نام مگنتوسفر عبور می کنند و وقتی به قدر کافی به زمین نزدیک شوند می توانند به ماهواره های مدار زمین آسیب بزنند یا موجب پدیده هایی مانند شفق شوند. دانشمندان در ماموریت MMS ناسا حرکت الکترونها را برای درک بهتر رفتارشان مطالعه می کنند.

به گزارش بیگ بنگ، الکترون ها معمولا در یک میدان مغناطیسی قوی رفتار ساده ای از خود بروز می دهند. آنها در امتداد میدان مغناطیسی به صورت مارپیچی گردش می کنند اما در مناطق با میدان ضعیف تر الکترونها به جلو و عقب نوسان می کنند. در این تحقیق جدید برای اولین بار نحوۀ حرکت الکترونها در یک میدان با قدرت متوسط مشخص شد و نشان داده شد الکترونها قبل از خروج از این ناحیه در رقصی ترکیبی و در یک مسیر پر پیچ و خم هم حرکات چرخشی و هم نوسانات به سمت جلو و عقب را نمایش می دهند. این حرکات که با جذب انرژی از میدان موجب کاهش انرژی میدان مغناطیسی می شود نقشی کلیدی در فرآیند پیوستگی مجدد میدان مغناطیسی دارد. پیوستگی مجدد میدان مغناطیسی فرآیندی است که می تواند موجب آزاد شدن ناگهانی و انفجاری انرژی گردد.

ابزار کاوشگرهای MMS در گردش به دور زمین از میان ناحیه ای با میدان مغناطیسی متوسط به نام میدان راهنمای میانی عبور می کنند. بر اساس مشاهدات همانطور که ذرات وارد این ناحیه می شوند در مارپیچ هایی در امتداد میدان راهنما گردش می کنند (همانند حرکت مارپیچی در میدان های مغناطیسی قوی اما این بار در یک مارپیچ بزرگتر). در طی این فرآیند ذرات از میدان انرژی کسب کرده و شتاب می گیرند و به صورت فواره هایی از ذرات پر سرعت از این ناحیه فرار کرده و با حمل انرژی میدان موجب ضعیف شدن میدان می گردند. نتایج جدید به دانشمندان در درک بهتر نقش الکترونها در پیوستگی مجدد و چگونگی از دست دادن انرژی میدان مغناطیسی کمک می کند.

در ماموریت MMS، چهارفضاپیما با حرکت در یک آرایش فشرده هرمی شکل، میدانهای مغناطیسی و الکتریکی را اندازه گیری کرده و با شمارش الکترونها و یونها، انرژی و مسیر حرکت این ذرات را اندازه گیری می کنند. این ماموریت به دانشمندان این امکان را می دهد که میدان ها و ذرات را به صورت سه بعدی ببینند و در مقیاسی کوچک، به صورتی که هرگز در گذشته میسر نبوده به مطالعه دینامیک ذرات بپردازند. دقت ماموریت MMS از نظر زمانی یکصد بار دقیق تر از ماموریت قبلی میباشد، این بدین معناست که دانشمندان می توانند در فواصل زمانی کوتاهتری ببینند چه چیزی در جریان است و بنابراین بهتر پیش بینی کنند در شرایط متفاوت به چه سرعتی پیوستگی مجدد رخ می دهد. فهم سرعت پیوستگی مجدد برای پیش بینی شدت آزاد شدن انرژی ضروری است.

پیوستگی مجدد یک فرآیند مهم آزاد شدن انرژی در کل کیهان است و تصور می شود مسئول بعضی امواج ضربه ای و اشعه های کیهانی باشد. شراره های خورشیدی سطح خورشید نیز در اثر پیوستگی مجدد میدان مغناطیسی خورشید به وقوع می پیوندد. این اکتشافات دانشمندان را قادر می سازد درک بهتری از دینامیک فضای اطراف زمین و تاثیر آن بر روی ماهواره ها و تکنولوژی امروزی داشته باشند. فضاپیماهای MMS در حال حاضر در حال گذار به مدار جدیدی هستند که باعث عبور آنها از میان مناطق پیوستگی مجدد مغناطیسی در سمت دیگر کرۀ زمین (سمت دورتر از خورشید) می شود و از آنجایی که میدان راهنما در این ناحیه به طور مشخصی ضعیف تر است، احتمالا MMS این نوع حرکت الکترونها را در این ناحیه، بیشتر مطالعه خواهند کرد. جزئیات بیشتر این پژوهش در Journal of Geophysical Research: Space Physics منتشر شده است.

دکتر مصطفی رحمانی // منبع: بیگ بنگ

چرا خواب می‌بینیم؟

 

چرا خواب می‌بینیم؟

بیگ بنگ: مغز انسان توپ کوچک اسرارآمیزی از ماده‌ی خاکستری است. هر چه باشد، هنوز هم این سال‌ها محققان مبهوت جنبه‌های زیادی از چگونه و چرایی عملکرد مغز می‌باشند. دانشمندان دهه‌ها است بر روی مطالعات خواب و رویا تحقیق می‌کنند.  هنوز ۱۰۰ درصد از چگونگی عملکرد خواب مطمئن نیستیم یا اینکه دقیقا چطور و چرا خواب می‌بینیم.

به گزارش بیگ بنگ، ما می‌دانیم که چرخه‌ی خواب ما معمولا بسیار زیاد است و خواب ِ بیشتر در طول مرحله‌ی خواب، همراه با حرکات تند چشم(REM) به یاد افراد می‌ماند. همچنین در جامعه‌ی علمی تقریبا همگی قبول دارند که همه خواب می‌بینیم، اگرچه اینکه کدام خواب‌ها بیشتر به یاد آدم می‌مانند، ‌فرد با فرد فرق می‌کند. به این سوال که آیا خواب‌ها عملکردی فیزیولوژیایی، زیستی یا روانی دارند هم جواب داده نشده است، اما این موضوع جلوی دانشمندان را از تحقیق و فرضیه‌سازی نگرفته. چندین نظریه وجود دارند که چرا ما خواب می‌بینیم.

یکی از آنها این است که رویاها دست در دست خواب کار می‌کنند تا به مغز کمک کنند تمام چیزهایی که در طول ِ ساعت‌ بیداری جمع‌آوری کرده را طبقه‌بندی کند. مغز شما روزانه اگر نگوییم میلیون‌ها، با صدها هزار ورودی برخورد دارد. بعضی جزئیات حسی کوچک هستند مثل رنگ ماشینی که از جلوی شما می‌گذرد در حالی که باقی پیچیده‌تر هستند مثل ارائه‌ی بزرگی که برای کارتان کنار هم قرار می‌دهید. در طول خواب، مغز کار می‌کند تا در بین تمام این اطلاعات شخم زده تا تصمیم بگیرد چه چیزی را ذخیره و چه چیزی را فراموش کند. بعضی از محققان فکر می‌کنند خواب‌ها نقشی را در این فرآیند ایفاء می‌کنند.

ولی این تیری در تاریکی نیست. تحقیقاتی نشان می دهند که خواب‌ها به چگونگی شکل‌گیری خاطرات، ارتباط دارند. مطالعات نشان می‌دهد زمانی که در ساعت‌های بیداری چیزهای جدیدی یاد می‌گیریم، رویاهای ما در طول خواب زیاد می‌شود. شرکت‌کنندگان در مطالعه‌ی خواب که یک دوره‌ی یادگیری زبان را طی می‌کردند فعالیت خواب بیشتری نسبت به بقیه داشتند. این مطالعات این ایده را مطرح می کند که ما از خواب خود استفاده می‌کنیم تا خاطرات کوتاه‌مدت را طبقه‌بندی کرده و به خاطرات بلندمدت تبدیل کنیم.

نظریه‌ای دیگر می‌گوید که خواب‌ها معمولا نشان دهنده‌ی احساسات ما هستند. در طول روز، مغز ما آن‌قدر سخت کار می‌کند تا ارتباطاتی را ساخته و عملکردهای خاصی را به دست بیاورد. وقتی یک مشکل ریاضیاتی سخت مطرح شود، مغز شما روی همان یک چیز تمرکز می‌کند. مغز فقط برای عملکردهای روانی به کار گرفته نمی‌شود. اگر شما دارید یک نیمکت می‌سازید، مغز شما بر روی ساختن ارتباطات مناسب تمرکز می‌کند تا به دستان شما اجازه دهد تا با کنسرت اره و مقداری چوب کار کند تا برشی دقیق انجام شود. همین موضوع برای وظایف ساده مثل کوبیدن یک میخ با چکش هم صدق می‌کند. آیا تا به حال شده تمرکز خود را از دست بدهید و به انگشت خود ضربه بزنید، چون ذهن شما جای دیگری بوده است؟

بعضی پیشنهاد می دهند که در طول خواب در شب، همه چیز آهسته می‌شود. نیاز نیست در طول خواب روی هر چیزی تمرکز کنیم، بنابراین مغز ما ارتباطات بسیار سستی ایجاد می کند. در طول خواب است که احساسات روز در چرخه‌ی خواب دیدن ما می‌جنگند. اگر در طول روز چیزی در ذهن شما سنگینی کند، این احتمال وجود دارد که شما درباره‌ی آن موضوع به طور ویژه یا از طریق تصویرسازی‌های ذهنی واضح، خواب ببینید. برای مثال٬ اگر شما درباره‌ی از دست دادن کارتان در کاهش نیروی کار شرکت نگران باشید، می‌توانید خواب ببینید که شما فردی کوچک شده هستید که در دنیایی غول‌پیکر زندگی می‌کنید یا بدون هدف در صحرایی بزرگ و بی‌پایان سرگردان هستید.

همچنین نظریه‌ی دیگری وجود دارد که قطعا پیچیدگی کمتری در این حوزه دارد. این نظریه می‌گوید که رویاها هیچ عملکرد خاصی ندارند و تنها محصول فرعی بی هدفی از مغز هستند که وقتی خواب هستیم شکل می گیرند. ما می‌دانیم که قسمت پشت ِ مغز ما در طول مرحله‌ی خواب همراه با حرکات سریع چشم بسیار فعال می‌شوند؛ وقتی اکثر رویاها اتفاق می‌افتند. بعضی فکر می‌کنند تنها مغز است که فعالیت خود را کم کرده و این رویاهای تصادفی و بی‌معنا از ناحیه مغز شکل می گیرند که وقتی بیدار هستیم آنها را نداریم. حقیقت این است که تا وقتی مغز برای ما مثل یک راز می‌ماند، احتمالا قادر نخواهیم بود با اطمینان کامل بگوییم چرا خواب می‌بینیم.

ترجمه: امیرحسین سلیمانی // منبع: بیگ بنگ

جنگ و صلح با سیارک‌ها

http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2017/01/asteroid-670x388.jpg

جنگ و صلح با سیارک‌ها

بیگ بنگ: در واپسین روزهای سال ۲۰۱۶، مقامات کاخ‌سفید از برنامه‌ریزی‌های اولیه برای تصویب برنامه دفاع سیاره‌ای خبر دادند. برنامه‌ای که به واسطه آن باید برای مقابله با خطرات بالقوه فضایی آماده شد. این خطرات، انسان‌ها و تمام گونه‌های زیستی را در زمین تهدید می‌کند.

به گزارش بیگ بنگ به نقل از جام جم، بطور مثال نسل دایناسورها حدود ۶۵ میلیون سال پیش بر اثر برخورد یک جرم فضایی به زمین منقرض شد. جالب است بدانید قطر این جرم حدود ۱۰ کیلومتر بود. این در حالی است که تاکنون حدود ۱۳ هزار سیارک‌ و جرم فضایی نزدیک به زمین که قطر آنها بالای یک کیلومتر است، کشف شده است. این تعداد تقریبا به اندازه ۹۰ درصد از اجرامی است که دانشمندان پیش‌بینی می‌کنند در نزدیکی زمین وجود داشته باشد.

اما دانشمندان اعتقاد دارند که ده‌ها هزار جرم کوچک‌تر و ناشناخته دیگر نیز در نزدیکی سیاره ما وجود دارد که می‌توانند ساکنان زمینی را غافلگیر کنند. به طور مثال در زمستان ۱۳۹۱، ورود شهاب سنگی به جو زمین، به انفجار آن در فاصله چند کیلومتری از سطح زمین بر فراز آسمان شهر «چلیابینسک» روسیه منجر شد. این حادثه خوشبختانه تلفات جانی نداشت. اما شوک صوتی ناشی از انفجار آن باعث شکسته‌شدن شیشه‌های صدها ساختمان شد و بیش از ۱۵۰۰ نفر را مجروح کرد.

کارشناسان تخمین زده‌اند که این شهاب سنگ حدود ۲۰ متر قطر داشت و با سرعت ۲۰ کیلومتر بر ثانیه وارد جو زمین شد. اگر شهاب سنگ چلیابینسک به زمین برخورد می‌کرد، قدرت تخریب آن برابر با انفجار ۲۵ بمب اتمی بود که در انفجار هسته‌ای هیروشیما مورد استفاده قرار گرفت. این اتفاق بدون‌شک باعث مرگ چند صد هزار نفر می‌شد. یا در نمونه‌ای دیگر برخورد یک شهاب سنگ در تابستان ۱۲۷۸ در تانگوسکای روسیه، باعث آتش‌سوزی گسترده‌ای در جنگل‌های این منطقه شد و بیش از ۸۰ میلیون درخت را نابود کرد. به نظر می‌رسد قطر شهاب سنگ تانگوسکا بین ۶۰ تا ۱۹۰ متر بود و اگر این اتفاق در منطقه‌ای مسکونی رخ می‌داد، میلیون‌ها انسان جان می‌باختند.

حال بر اساس برنامه دفاع سیاره‌ای، ابتدا لازم است شبکه شناسایی و ردیابی اجرام نزدیک به زمین گسترش پیدا کند. زیرا دانشمندان از اجرامی می‌ترسند که کشف نشده‌اند. همچنین برای مقابله با شرایط خطرناک باید تمهیداتی نیز اندیشیده شود. برای این کار چندین ایده ارائه شده است. مثلا منحرف‌کردن مدار یا نابودی سیارکی که به زمین نزدیک می‌شود. یا همواره موشک‌هایی را برای مقابله سریع با چنین تهدیداتی به صورت آماده‌ باش نگه داشت. اما طبیعتا عملی‌شدن برنامه دفاع سیاره‌ای به همکاری و تلاشی بین‌المللی نیاز دارد و ما فعلا در برابر برخورد سیارک‌ها به زمین کاملا بی‌دفاعیم.

با این حال سیارک‌ها همیشه برای زمین خطرناک نیستند. مطالعه آنها می‌تواند به بهبود دیدگاه‌های ما از چگونگی شکل گیری منظومه شمسی و سیارات کمک کند. تاکنون چندین ماموریت فضایی با هدف کاوش سیارک‌ها به فضا پرتاب شده‌اند. در تازه‌ترین خبر از ماموریت‌های سیارکی، ناسا اعلام کرد در سال‌های ۱۴۰۰ و ۱۴۰۱ شمسی، دو فضاپیما با نام‌های «لوسی» و «سایکی» را به فضا پرتاب خواهند کرد. قرار است لوسی با شش سیارک که در نزدیکی سیاره مشتری به دور خورشید می‌گردند، ملاقات کند. فضاپیمای سایکی هم به ملاقات سیارکی خاص در کمربند سیارک‌ها می‌رود. این سیارک به طور عمده از آهن و نیکل تشکیل شده است. در حالی که اغلب سیارک‌ها از یخ و سنگ به وجود آمده‌اند.

سایت علمی بیگ بنگ // منابع بیشتر: NASA , EOS // ترجمه: محمدرضا رضائی

منبع