تبلیغات
انجمن علمی نجوم و فیزیك - مطالب فیزیك

آنچه گذشت...

سه شنبه 20 تیر 1391 07:45 بعد از ظهرنویسنده : فرهاد

 

فیزیک ذرات تاریخچه نسبتا طولانی و پر فراز و نشیبی دارد. اولین مقاله ، ترجمه ای است از مقاله مختصرAFP  در مورد مهم ترین وقایع تاریخچه فیزیک ذرات و سیر زمانی آن:

قرن 5 پیش از میلاد:دموکریت فیلسوف یونانی اظهار داشت که عالم از فضای خالی و ذراتی غیر قابل مشاهده و غیر قابل تقسیمی بنام اتم تشکیل شده است.

1802:جان دالتون،فیزیکدان و شیمیدان انگلیسی،پایه های نظریه جدید عناصر و اتم ها را بنا نهاد.

1897: الکترون توسط جوزف تامسون بریتانیایی کشف شد.او بعدها مدل کیک کشمشی (Plum Pudding) را برای اتم پیشنهاد کرد.او بیان کرد که اتم فضای کروی شکلی با اندکی بار مثبت به همراه الکترون های کشمش مانندی با بار منفی ، در درون خود است.

1919-1899:ارنست رادر فورد،فیزیکدان نیوزلندی،نوکلئون های اتمی (ذرات سازنده ی هسته اتم) را آشکار کرد؛پروتون و ذرات آلفا و بتا

دهه 1920:پیشرفت هایی در نظریه کوانتومی؛درباره رفتار ماده در سطح اتمی

1932:نوترون، شبیه پروتون ، اما بدون بار الکتریکی ، توسط جیمز چادویک بریتانیایی کشف شد.اولین پاد ذره،پوزیترون-ذره ی عکس(آینه ای) الکترون-توسط کارل اندرسون آمریکایی کشف شد.

1934:انریکو فرمی ایتالیایی از وجود ذره ای بنام نوترینو (در ایتالیایی: واحد خنثی کوچک) خبر داد.ذره ای بدون بار و هم ارز الکترون.این نظریه در سال 1959 تایید شد.

دهه 1950: اخراع شتاب دهنده ذرات باعث برداشتن گامی بلند در اکتشافات ذرات زیر اتمی شد.

1964:

- پیتر هیگز، فیزیکدان بریتانیایی ، وجود ذره ای را فرض کرد -بعدا با نام بوزون هیگز شناخته شد- که جرم را برای ذرات بدون جرم تامین می کند.

- ماری(مورای) گل- مانMurray Gell-Mann)  ( و جورج زویگ (George Zweig)   از آمریکا ، پیشنهاد می کنند که پروتون ها و نوترون ها از کوارک ها تشکیل شده اند.

- گسترش "مدل استاندارد" ؛ نظریه ای که بیان می کند هر چیزی در عالم ، شامل 12 بخش ساختاری که به دو دسته ی لپتون ها و کوارک ها  تقسیم میشوند ، است و این ها توسط 4 نیروی بنیادی کنترل و سازماندهی می شوند.

2000-1977: سیل اکتشافاتی که نظریه " مدل استاندارد" را تایید می کرد.از جمله وجود کوار ک های "بالا" و "پایین"، لپتون تائو،گلوآن ،نوترینوی تائو و بوزون هایW  و Z که به انتقال "نیروی ضعیف"(یکی از 4 نیروی بنیادی ) کمک می کنند.

2008:سازمان تحقیقات هسته ای اروپا(CERN)  ، شتاب دهنده بزرگ ذرات (LHC) ، بزرگترین آزمایشگاه فیزیک ذرات در جهان را، به کار انداخت.

4 جولای 2012 :CERN  اعلام کرد ذره ی جدیدی را کشف کرده که با ذره هیگز تطابق دارد.

 

مقاله از AFP

ترجمه از انجمن علمی نجوم و فیزیک

..............

اما اینکه نوترینو،بوزون،لپتون،کوارک و... چه هستند و چه اهمیتی دارند،در مقاله های بعدی بررسی خواهند شد.
آخرین ویرایش: سه شنبه 20 تیر 1391 07:52 بعد از ظهر

 

كشف تكنیك جدید برای فشرده سازی نور

دوشنبه 10 مرداد 1390 11:26 قبل از ظهرنویسنده : فرهاد

 

 

 محققین دانشگاه بركلی كالیفرنیا راه جدید برای فشرده سازی نور در حجم های خیلی كوچكتر از فضا های قابل تصور ارائه كرده اند كه به نوبه ی خود امكان پیشرفت های بسیار زیادی را در زمینه های ارتباطات اپتیك ، لیزر و كامپیوتر های اپتیك ایجاد می كند .
محققین اپتیك قبلا موفق به رساندن امواج نور به 200 نانومتر ،‌تقریبا 400 بار كوچكتر از عرض یك تار موی انسان شده بودند . گروهی از محققین دانشگاه بركلی به مدیریت مهندس مكانیك ، آقای پروفسور ژانك زانك پیشنهاد فشرده كردن نور و رساندن آن به عرض 10 نانومتر كه تقریبا 5 بار بزرگتر از عرض یك تكه از DNA و 100 بار نازك تر از رشته های نوری است را ارائه كرده اند .
به گفته ی رابرت التون یكی از همكاران گروه پروفسور ژانگ و سردبیر این تحقیق ، این تكنیك امكان كنترل و مدیریت چشم گیری بر روی نور را به ما خواهد داد و همچنین امكان كشف مطالب جالبی در مورد كارهایی كه با نور انجام می دهیم را خواهد داد .....

ادامه مطلب را بخوانید
آخرین ویرایش: دوشنبه 20 شهریور 1391 12:50 قبل از ظهر

 

تئوری اطلاعات كوانتومی

یکشنبه 19 تیر 1390 11:15 قبل از ظهرنویسنده : فرهاد

 

سلام

اینم مقاله ی جالب ولی کوتاهیه که دوست دارم حتما بخونیدش.

در پست بعدی کتابی رو معرفی میکنم که کتاب بسیار خوبیه و به همین بحث مربوط میشه و این بحثو مفصل توضیح میده.

 شرح قلمرو كوانتوم و تفاوت عمده جهان كلاسیك ماكروسكوپی نه تنها در فرمول های ریاضی بلكه در اساس مفهوم و نتیجه فلسفی آنها مورد بررسی قرار میگیرد. اینكه سیستم های فیزیكی چه زمان و چگونه رفتار كوانتومی را متوقف و رفتار كلاسیكی را شروع می كند، هنوز بحث سنگینی در انجمن فیزیك و موضوعی مرتبط با تحقیقات نظری و تجربی میباشد.

مفهوما متفاوت با برنامه ی بی نظمی، ما یك دستیافت نظریاتی جدید به رئالیسم ماكروسكوپی و فیزیك كلاسیك در تئوری كوانتوم را معرفی می نماییم. این دستیافت جدید بر روی محدودیت های مشاهده پذیری اثرات كوانتومی بر اشیاء ماكروسكوپیك تمركز می كند؛ به عنوان مثال، تمركز بر روی دقت لازم از دستگاههای اندازه گیری ما كه مانند آن پدیده ی كوانتومی هنوز قابل مشاهده است.

اولاَ ما نشان می دهیم كه برای دقت اندازه گیری نامحدود، یك خطای ماكرورئالیسمی برای سیستم های بزرگ غیر منطقی ممكن است.

سپس ما برای یك سیر تكاملی در یك زمان معین نشان میدهیم كه تحت محدودیت ریز و درشت سنجش و اندازه گیری ها نه تنها ماكرورئالیسم بلكه حتی قوانین نیوتن، از معادلة شرودینگر و اصل موضوع پروژه به دست آمده است.

این عمل امكان ناپذیری شفافی از اینكه چگونه حقیقت كلاسیك و قوانین جبری می تواند از رویدادهای اساساَ تصادفی كوانتوم پدیدار شوند را مجددا حل میكند.

همه توصیفات ما از جهان به وسیله ی پیشنهادات ارائه می شوند. این ساختار شناختی، موضوع منتخب ما نیست. بلكه این لزومی است كه در پشت همه ی تلاشهایمان برای استنتاج مفهوم حتی نه با استفاده از مشاهداتمان وجود دارد. ساده ترین پیشنهاد یك جواب به یك سوال واحد بله- خیر است. تصور كردن یك پیشنهاد ابتدایی تر غیر ممكن است.

اشاره كردیم كه ادراك طبیعی از بعضی از خصوصیات ذاتی فیزیك كوانتوم، از قبیل رویدادهای تكی تصادفی ساده نشدنی، حصر و مكمل كوانتوم، وقتی نتیجه می دهد كه بنیادی ترین نظام فیزیكی، درستی ارزش یك گزاره مقدماتی را نشان دهد.متناوباَ، یك گزاره می تواند بگوید كه بیشتر اصل سیستم را یك بیت اطلاعات حمل می كند.

از آنجایی كه تمام اطلاعات به وسیله سیستم منتقل می شود تعیین كردن نتایج همه اندازه گیری های ممكن كافی نیست، این نتایج باید شامل یك عنصر اصلی و ساده نشدنی تصادفی باشند. بعلاوه، محدودیت تمام اطلاعات قابل مشاهده به طور ضمنی بیان می كند كه وجود یك مكمل، افزایش در شناختیك داده قابل مشاهده به معنی كاهش شناخت در دیگران است. همچنین قانون مالوس، قانون شناخته شده كسینوس برای احتمالات كوانتوم.

از فرض تغییر ناپذیری جمع اطلاعات زیر انتخاب یك مجموعه كامل دو طرفه قضیه های مكمل را منتج كردیم. سرانجام، نشان داده شده كه حصر كوانتومی برخاسته از احتمالی است كه اطلاعات در یك سیستم مركبدر ارتباطات بین مقدماتی نسبت به سیستم های مقدماتی فردی خودشان، بیشتر ممكن است مستقر باشد.

برگرفته از سایت کانون

 


آخرین ویرایش: دوشنبه 20 شهریور 1391 12:52 قبل از ظهر

 

نامریی كردن اجسام

دوشنبه 23 خرداد 1390 11:10 قبل از ظهرنویسنده : فرهاد

 

 

 یك محقق ایرانی در دانشگاه پنسیلوانیا به كمك یكی از همكارانش ، نشان داده است كه می توان با استفاده از پرتوهای پلاسمایی اجسام را نامریی كرد.
ایده نامریی كردن اجسام تا چندی پیش تنها در سطح داستانهای تخیلی علمی نظیر «مرد نامریی» ، »چ جی ولز» مطرح بود اما «نادر انقطاع» و «آندرآ آلو» از دانشگاه پنسیلوانیا شیوه ای را پیشنهاد كرده اند كه با استفاده از آن می توان با فناوریهای موجود، اجسام را تا حد زیادی غیر قابل رویت ساخت .
به اعتقاد فیزیكدان این روش كاربردهای متعددی در فناوری های نظامی مربوط به مخفی كردن و استتار اجسام خواهد داشت . در گذشته گروههایی از فیزیكدانان كوشیده بودند با روش موسوم به «روش آفتاب پرست» به استتار اشیا و اجسام دست یابند.
محققان دانشگاه توكیو نیز بر روی نوعی پارچه تحقیق می كنند كه بر همین مبنا عمل استتار را انجام می دهد: در داخل این پارچه دانه هایی نظیر رشته تسبیح كار گذارده شده كه می تواند صحنه ای را كه برروی آن تابانده می شود منعكس سازد و جسمی را كه این پارچه بر آن پوشانده شده نظیر بدن آفتاب پرست به رنگ محیط درآورد و به این ترتیب آن را نامریی سازد.
محقق ایرانی و همكارش با انجام محاسباتی نشان داده اند اجسام كروی یا استوانه ای كه با این قبیل سپرها پوشیده شوند، عملا نور بسیار كمی از خود بازمی تابند. در عمل زمانی كه این اجسام در معرض نور مریی قرار داده می شوند، نوری كه از آنها به چشم می رسد آنقدر اندك است كه عملا دیده نمی شوند.
یك محدودیت این فناوری آن است كه هر سپر مخصوص تنها برای یك طول موج خاص كار می كند و به عنوان مثال جسمی كه در زیر نور قرمز غیرقابل رویت شده اگر تحت پرتوهای به رنگ سبز یا آبی قرار گیرد قابل مشاهده خواهد بود. نكته دیگر آنكه سپر نامریی كننده زمانی عمل می كند كه طول موج با تابیده شده نزدیك ابعاد خود جسم باشد. به این ترتیب در مورد نور مریی، از این سپر تنها برای مخفی كردن اجسام میكروسكوپی می توان استفاده به عمل آورد. اجسام بزرگتر تنها هنگامی از دید پنهان می شوند كه پرتوهای با طول موج بلندتر به آنها تابیده شود. بنابراین با این فناوری نمی توان افراد یا خودروها را نامریی كرد.
اما انقطاع معتقد است كه از این فناوری می توان در زمینه های دیگر نظیر تولید موادی كه از برق زدن و درخشش اجسام جلوگیری می كنند استفاده به عمل آورد. این سپرها همچنین می توانند مانع از تاثیر نامطلوب نوری شوند كه از اجسام ریز پراكنده می شود و به این ترتیب می توانند بازده میكروسكوپها را افزایش دهند. یك كاربرد دیگر این روش نامریی كردن ماهواره ها در فضا است.

منبع : سایت کانون

 


آخرین ویرایش: دوشنبه 20 شهریور 1391 12:54 قبل از ظهر

 

شگفتی های عظیم در جهان فیزیك - بخش دوم

دوشنبه 9 خرداد 1390 11:08 قبل از ظهرنویسنده : فرهاد

 

4 ) آیا سفر در زمان امكانپذیر است؟
شاید سوال یك نیز بازگویی همین سوال باشد. ماهیت جسم و جاذبه‌ی كوانتومی را فراموش كنید. شاید این سوال را هر كسی دوست دارد كه پاسخ دهد. سفر در زمان به یك موضوع علمی – تخیلی مورد علاقه و جذاب برای مردم تبدیل شد پس از اینكه اچ.جی. ولز، رمان نوگرایانه و جالب خود با نام "ماشین زمان" را نوشت. اما هرآنچه كه اینجا مطرح شده، لزوماً علمی – تخیلی نیست. برای مثال سفر در زمان به سوی آینده، یك واقعیت علمی پذیرفته شده است. تئوری نسبیت اینشتین تایید می‌كند كه یك جسم ناظر و مشاهده‌گر در برابر زمین، می‌تواند به سمت آینده‌ی زمین جهش كند. این تاثیر را ساعتهای اتمی ثابت كرده‌اند.
اما اینگونه درگیر شدن با تار و پودهای زمان، به سرعتی مشابه سرعت نور نیاز دارد كه شاید در تئوری قابل اثبات و ممكن باشد اما به یك شاهكار بزرگ مهندسی نیاز دارد، حتی اگر به بودجه و هزینه‌هایش فكر نكنیم. اما سفر در زمان به سمت عقب، مشكلات بزرگتری خواهد داشت. نسبیت، این فرضیه را تایید نمی‌كند كه یك جسم ناظر بتواند در دو بعد زمان-مكان سفر كند و به عقب هم برگردد. اما در همه‌ی داستانها و سناریوها، چنین شرایط خارق‌العاده‌یی نیز در نظر گرفته شده است.
یكی از راههای سفر به عقب در زمان، استفاده از یك "لانه‌ی مار" فضایی خواهد بود. تئوریسین‌ها معتقدند چنین تونل یا دروازه‌ی ستاره‌یی كه دو نقطه را در ابعاد زمان – مكان به یكدیگر متصل كند، وجود دارد. اگر یكی‌شان را پیدا كنید و داخلش بپرید، چند لحظه‌ی بعد از نقطه‌یی دیگر در جهان هستی سردر خواهید آورد. آنها معتقدند اگر چنین چاله‌یی وجود داشته باشد، می‌توان آن را با ماشین زمان نیز مطابق و هماهنگ كرد. می‌توانید از طریق آن سفر كنید و نه تنها از یك مكان دیگر سر دربیاورید، كه وارد یك زمان دیگر نیز بشوید. این "زمان" می‌تواند در گذشته یا آینده باشد.
اگر امكان سفر به گذشته وجود داشته باشد، انواع پارادوكس‌ها و تضادها نیز اتفاق خواهند افتاد. مانند معمای یك مسافر زمان كه به سالهای گذشته می‌رود و مادرش را وقتی یك كودك است، به قتل می‌رساند. از این تضادها می‌توان گریخت اگر اصرار بورزیم و بدانیم كه هیچ چیز نمی‌تواند قانون علت و معلول و كنش و واكنش را از بین ببرد. اما سفری دوطرفه در مسیر زمان، هنوز پیچیده و غیرقابل هضم است.
برای بسیاری از فیزیكدانها، این مساله بسیار غیرعقلانی است. استفان هاوكینگز نظریه‌ی "تخمین محافظت از تسلسل وقایع" را مطرح می‌كند و معتقد است كه یك نیرو یا عامل خاص باعث می‌شود تا اجسام فیزیكی یا نیروها نتوانند به گذشته برگردند. این مساله شاید به دلیل موانع و سدهای فیزیكی اساسی بر سر راه ساخت ماشین زمان اتفاق می‌افتد. برای مثال انرژی خلاء كوانتومی در صورتی كه هیچ محدودیتی برای ورود به حفره‌های ماری فضا نداشته باشد، طغیان خواهند كرد و دفع خواهند شد.
این مساله همچنان لاینحل باقی مانده اما موضوعی است كه بسیاری از مردم، وقت و تلاش خود را صرف آن می‌كنند. همانطور كه هاوكینگز اشاره كرده، صرف هزینه برای تحقیق در مورد سفر به زمان بسیار سخت است. در نتیجه به نظر می‌رسد برهان یا تكذیبیه‌یی برای حل این مساله، خود به مشكلات عمومی دیگر منجر شود. مانند طرح یك نظریه‌ی رام‌شدنی و قابل دسترسی در مورد جاذبه‌ی كوانتومی.


 (5 آیا ما در یك صافی كهكشانی زندگی می‌كنیم؟
سیاهچاله‌های آشنای كهكشانی همچنان می‌توانند باعث ایجاد بهت و حیرت برای فیزیكدانهای تئوریست شوند. یك سیاهچاله‌ی فضایی می‌تواند زمانی كه یك ستاره‌ی بزرگ آتش می‌گیرد و محو می‌شود، تشكیل گردد. هسته‌ی آن بر اثر جاذبه‌ی درونی فراوان، به دو نیم تقسیم می‌شود. اگر جسم به لحاظ شكلی، كروی باشد، آنگاه همه‌ی مواد تجزیه‌شده از ریشه با نسبتهای مساوی به سمت مركز هندسی هسته، ریزش می‌كنند در نتیجه مقدار میدان چگالنده و میدان جاذبه به بی‌نهایت میل خواهد كرد. تا زمانی كه جاذبه، خود را به عنوان تاروپودی از هندسه‌ی مكان – زمان معرفی می‌كند، میزان خمیدگی و پیچش این دو بعد یعنی زمان و مكان، به بی‌نهایت میل خواهد كرد و برای زمان – مكان یا هر دوی آنها، یك خط مرز و محدوده خواهد ساخت. ریاضیدانها، این پدیده را تكین یا فردیت می‌نامند.
هیچ كس نمی‌داند كه از این فردیت‌ها، چه چیزی حاصل می‌شود. آیا فضا-زمان، همانجا به پایان خواهد رسید یا این فردیتها به از كارافتادگی نظریات ما منجر می‌شوند؟ اگر زمان – مكان مرز و حدودی داشته باشد، آنگاه پیش‌بینی كردن حاصل آن نیز غیرممكن خواهد بود. از آنجایی كه پیش بینی و فلسفه‌ی جبر و تقدیر، پایه‌ی همه‌ی تصاویر علمی و منطقی از جهان حاضر را تشكیل می‌دهد، فردیتها می‌توانند پا را از مرزهایی فراتر بگذارند كه علم نمی‌تواند.
وقتی یك سیاهچاله‌ی فضایی، حاصل یك تفرد را در بربگیرد، آن دیگر پوشیده و مستور می‌شود و دیگر تهدیدآمیز نیست. در ۱۹۶۷، راجر پنروز، فرضیه‌ی "سانسور فضایی" را مطرح كرد. در این فرضیه، اعتقاد بر این بود كه همه‌ی تفردهای ایجادشده بر اساس كاهش جاذبه، قاعدتاً توسط سیاهچاله‌های فضایی پوشیده می‌شوند و در نتیجه برای ما غیرقابل مشاهده هستند. راه چاره نیز غیرقابل دسترسی بود یعنی وجود تفردهای ناپوشیده كه می‌توانند باعث اتفاقاتی بدون توجیه و دلیل منطقی و عقلانی شوند.
سپس چند سال بعد، استفان هاوكینگز، یك پیچیدگی دیگر در مورد این مساله را نیز مطرح كرد. او متوجه شد كه سیاهچاله‌ها، امواج گرمایی از خود منتشر می‌كنند و به آرامی تجزیه می‌شوند. تئوریسین‌های فیزیكی، آنچه كه ممكن بود در پایان اتفاق بیفتد را اینگونه تصور كردند: آیا این تبخیر و تبدیل در نهایت، تفردهای موجود در دل سیاهچاله‌ها را نمایان و بی‌پرده خواهد كرد؟
این مساله در مباحث مربوط به تئوری اطلاعات نیز به شكلی دیگر مطرح شد. وقتی ستاره‌یی از یك سیاهچاله برمی‌خیزد، محتوای اطلاعات جزیی ستاره (مانند تعداد اجزا و ذره‌هایی كه از آن تشكیل شده است و از هر نوع ذره و قسمت، چند تكه عضو در ستاره به كار رفته) برای یك ناظر بیرونی، غیرقابل مشاهده خواهد بود.
در نتیجه زمانی كه یك سیاهچاله‌ی فضایی از بین می‌رود، آیا اطلاعات بر اثر نوعی از تابش كه هاوكینگز مطرح كرد، دوباره برمی‌گردند؟ این سیاهچاله‌ها به نظر می‌رسد به وضوح در همه‌جای جهان هستی وجود دارند و حاضر هستند. اگر پیچ‌ و تابهای موجود در حفره‌های ماری (حفره‌های تكینی) باعث آشكار شدن یك چاله‌ی جدید در بعد فضا – زمان می‌شوند، پس می‌توان نتیجه گرفت كه جهان هستی مثل یك كف‌گیر یا صافی فضایی در حال نشست كردن است؟ اگر اینگونه است، پس محتویاتش به كجا می‌روند؟

6 ) جهان هستی از چه چیز ساخته شده است؟
دریغ و افسوس كه این سردرگمی همچنان ادامه دارد. فیزیكدانها دقیقاً نمی‌دانند و مطمئن نیستند كه آنجا چه چیزهایی هست. در نجوم اینگونه مطرح می‌شود كه آنچه شما می‌بینید، دقیقاً آنچه نیست كه وجود دارد. ستاره‌ها، سیاره‌ها و توده‌های غبار موجود در فضا از اتم‌های معمولی تشكیل شده‌اند. اما برای هر گرم از اجرام معمولی در جهان هستی، چندین گرم اجرام نادیده و ناشناخته وجود دارد.
ما این را از نوع حركت ستاره‌ها می‌دانیم. كهكشان راه شیری بیش از حد تند می‌چرخد و این برای نیروی جاذبه ایجاد مشكل می‌كند كه همه‌ی اجسام و اجرام قابل مشاهده‌ی بر روی آن را نگاه دارد. ستاره‌های اطراف نیز اگر مقدار زیادی از اجرام و اجسام فضایی در اطرافشان در حال كشیده شدن نبودند، حتماً سقوط می‌كردند. كهكشانهای دیگر نیز همین‌گونه اند. حجم زیادی از مواد و اجرام نادیده و ناشناس در بین كهكشانها وجود دارند كه آنها را به دسته‌های در حال جنب و جوش و آسیاب كردن تبدیل می‌كنند.
اگر جهان هستی را یك كل در نظر بگیریم، آنگونه كه گسترش پیدا می‌كند و پس‌زمینه‌ی كهكشانی در حال ساطع كردن امواج گرمازا (پس‌فروزشهای در حال محو شدن پس از انفجار بزرگ) یعنی همه‌ی اجزای ظاهری و قابل رویت جهان هستی، به وجود یك اصل فراگیر و نافذ اشاره می‌كنند، یعنی جهان پنهان هستی.
تئوریهای این‌چنینی در مورد ماهیت ماده یا "جرم تاریك" باز هم وجود دارند. از دسته‌های بزرگ سیاهچاله‌های فضایی گرفته تا ذرات ریز تجزیه شده‌ بر اثر انفجار بزرگ. اساساً در این مورد، سه ایده‌ی اصلی وجود دارد. نخستین ایده، نظریه‌ی "انرژی تاریك" است كه مانند اجرام محو و پنهان درون فضا به شكل یكسان و یكنواخت پراكنده شده‌اند، رفتار می‌كند. مشاهدات به ما نشان می‌دهد كه این اجرام می‌توانند بیش از دو سوم كل مواد جهان هستی را تشكیل دهند. نظریه‌ی دوم، نظریه‌ی "اشیای نورانی فشرده و حجیم" معروف به MACHO است. اشیایی مانند كوتوله‌های قهوه‌یی فضایی! فضانوردان، برخی از آنها را كشف كرده‌اند اما برای تشكیل دادن باقی‌مانده‌ی جهان هستی، این اشیا بسیار ناچیز هستند.
در نهایت، اجزا و ذرات ریز زیراتمی مانند نوترونها را داریم. این اجرام روان و سیال به سختی با دیگر اجرام و مواد تعامل می‌كنند و بسیار گنگ و نامعلوم به نظر می‌رسد كه آیا آنها به كره‌ی زمین هم وارد می‌شوند یا نه. تعداد بسیار زیادی از آنها وجود دارند كه شاید هر گروه یك میلیارد نوترونی از آنها، فقط به اندازه‌ی یك نوترون در برابر تمام مقادیر موجود در گیتی به حساب بیاید اما احتمالاً این ذرات جرم بسیار كمی دارند و بخش كوچك و ناچیزی از مواد و اجرام موجود در جهان را تشكیل می‌دهند.
تئوریسین‌ها معتقد به وجود نوع دیگری از ماده‌های پرنفوذ هستند كه جرم قابل توجه و فراوانی دارند و به عنوان WIMP یا "ذرات حجیم كم‌تعامل" شناخته می‌شوند و آزمایشها برای به دست آوردن و جمع‌آوری آنها در حال انجام است.
ایده‌های عجیب و هیجان‌انگیز دیگری مانند مواد و اجرام پنهان شده در بعد چهارم یا وجود یك جهان دیگر در سایه‌ی كهكشهانهای شناخته شده نیز مطرح شده‌اند. شاید ماهیت جهان تاریك، مركبی از بسیاری چیزها باشد كه بسیاری از آنها هنوز هم ناشناخته‌اند.

منبع : سایت کانون


آخرین ویرایش: دوشنبه 20 شهریور 1391 12:55 قبل از ظهر

 

شگفتی های عظیم در جهان فیزیك - بخش اول

شنبه 31 اردیبهشت 1390 11:06 قبل از ظهرنویسنده : فرهاد

 

 ۱) جهان هستی چگونه برپاست؟

ما به جایی رسیده‌ایم كه كه بدون حل كردن برخی از مشكلات و مسایل فیزیك، نمی‌توانیم در مورد حقایق و پدیده‌های جالب و شگفت‌انگیز دیگر فیزیكی، اطلاعات بیشتری كسب كنیم. برای درك مفاهیمی مثل خاستگاه و بنیاد جهان هستی، سرنوشت نهایی سیاهچاله‌های فضایی یا امكان سفر در زمان، نیاز داریم كه بدانیم جهان هستی چگونه ادامه‌ی حیات می‌دهد.
هم‌اكنون یك ایده‌ی خوب در ذهن ما هست كه می‌تواند منتج به كشف حقیقت و بنیاد هستی شود. علم فیزیك در قرن بیستم بر پایه‌ی انقلابهای دوگانه‌ی مكانیك كوانتومی (تئوری ماهیت جسم) و نظریه‌ی معروف اینشتین در مورد فضا، زمان و جاذبه معروف به نسبیت، بنا شده است. اما وقتی شما به دو تعریف نهایی از واقعیت دست پیدا می‌كنید زمانی كه تنها یك واقعیت را موجود می‌بینید، این راضی‌كننده نیست

تلاش برای یگانه‌سازی این دو تئوری، موانع تكنیكی فنی و مفهومی وحشتناكی را بر سر راه بهترین نظریه‌پردازان فیزیك در طول دهه‌های گذشته قرار داده و آنان را به چالش كشیده است. برای مثال از آنجایی كه جاذبه، خودش را به عنوان یك عامل ایجاد انحراف در فضای چهاربعدی زمان-مكان معرفی می‌كند، پذیرش نظریه‌ی كوانتومی در مورد جاذبه ایجاد مشكل می‌كند. از یك جهت، این به معنای پذیرش شك و تردید هایزن‌برگ در مورد فرضیات موجود راجع به زمان – مكان به شكل فی‌نفسه است كه قطعاً مشكل‌ساز خواهد بود.
اما ممكن است این تردیدها، یك معنای دیگر هم داشته باشند و آن به معنای وجود یك مشكل در رابطه با گرایش و رویكرد ما نسبت به قضیه است. شاید ما نباید مفهوم جاذبه را به تنهایی بررسی كنیم. اكثر تلاشهایی كه برای یكسان‌سازی نظریات موجود در مورد جاذبه انجام شدند، خود منجر به این گشتند كه تعریف كیفیت و كمیت جاذبه، وارد یك بحث و میدان جدید شود كه به ناچار همه‌ی نیروهای طبیعت مانند همه‌ی اجزای زیراتمی را به یك چارچوب تئوریك محدود می‌كند. این ایده‌یی است كه برخی از فیزیك‌دانها آن را "تئوری همه‌چیز" می‌خوانند.
نظریه‌ی جدیدی كه در حال حاضر مطرح می‌شود، نظریه‌ی "فرا-رشته‌یی" است كه به وجود حلقه‌های كوچك و ریز رشته‌یی اتمی به عنوان سازنده‌ی همه‌ی مواد حكم می‌دهد. فرضیه‌ی دیگری كه وجود دارد و به تئوری ام مشهور است هنوز كمی پیچیده و مبهم به نظر می‌رسد و می‌تواند به عنوان لایه‌یی كه در ابعاد وسیعتر فضایی حركت دارد، تصویر شد. اما مرحله و روند پیشرفت در این نظریه‌ها در بهترین حالت، اینگونه جمع‌بندی می‌شود كه هیچ كس دقیقاً به یاد نمی‌آورد وجود حرف "M” در نظریه‌ی ام، دقیقاً به چه دلیلی است و چه واژه‌یی را تداعی می‌كند. راه درازی در پیش است...

2) آیا "ضدجاذبه‌"ی اینشتین واقعاً یك اشتباه بود؟
اینشتین، ضدجاذبه را بزرگترین اشتباه خود می‌شمارد. اما به نظر می‌رسد كه او با اضافه كردن یك نظریه‌ی ضدجاذبه به فرضیه‌ی نسبیت خود كه آن را شرط فلسفه‌ی انتظام گیتی می‌خوانند، كار درستی انجام داده است.
این شرط اضافه در فرضیه‌ی نسبیت، به فضا یك خاصیت تدافعی نسبت می‌دهد به این معنا كه فضا خودش را دفع می‌كند، گسترده‌تر می‌شود و هرچه سریعتر این روند افزایش گستردگی ادامه می‌یابد. اینشتین این عامل به ظاهر بی‌ارزش را اضافه كرد چرا كه تصور می‌شد جهان هستی ثابت است و بی‌حركت. در نتیجه نیاز بود تا نیرویی وجود داشته باشد و قدرت كشش جاذبه‌یی زمین را بالانس و دچار تعادل كند كه مواد موجود بر روی زمین، كوچك و كوچكتر نشوند.
اما در دهه‌ی ۱۹۲۰، ادوین هابل كشف كرد كه جهان هستی خود به خود در حال گسترش و افزایش است. در نتیجه اینشتین نیز نظریه‌ی "تعادل انتظامی گیتی" را به دلیل ترس، پس گرفت!
اما به نظر می‌رسد این ایده نباید محو شود. نظریه‌ی كوانتومی میدانها، ثابت می‌كند كه حتی فضاهای خالی نیز با انرژی زیاد در حال طغیان و جنب و جوش هستند. در واقع همان تاثیر جاذبه‌یی g=۱۰ كه نظریه‌ی ضدجاذبه‌ی اینشتین را توصیف می‌كند. این نظریه در مورد قدرت دافعه‌ (كه در مقابل جاذبه مطرح می‌شود) مقداری گنگ و مبهم است اما به آن یك ارزش تخمینی می‌دهد.
تقریباً 10 سال پیش، فضانوردان متوجه شدند كه سرعت گسترش ابعاد جهان هستی در حال افزایش است و در نتیجه نظریات آزمایش خود در مورد نیروی ضدجاذبه را مطرح كردند. در عین ناباوری و سرگردانی فیزیكدانها هم این فضانوردان، قدرت ضدجاذبه را شامل ۱۲۰ نیرو دانستند كه ۱۰ بار از مقدار پیش‌بینی‌شده‌ی قبلی كوچكتر است.
این نتیجه، بسیار گمراه‌كننده و عجیب است. اگر تعادل برقرار شده میان جاذبه و دافعه، مقداری برابر با صفر بود، در نتیجه یكی از قوانین عمیق و مهم طبیعی در موردش صدق می‌كرد اما یك عدد غیرصفر كه تازه با تئوری ابتدایی نیز غیرقابل مقایسه شناخته شده را نمی‌شود تعبیر كرد.
برای وخیم‌تر كردن شرایط، كیهان‌شناسان به ایده‌یی علاقه‌مند شدند كه نیروی دافعه‌ی بسیار قوی و بزرگی در اولین مرحله‌ی تفكیك پس از انفجار بزرگ یا Big Bang را مطرح می‌كند چرا كه این نظریه، سناریوی جذاب و محبوب مربوط به زمین غیرمسطح و در حال افزایش حجم را تایید می‌كند. با توجه به این تئوری، جهان هستی پس از تولد و شكل‌گیری، با سرعتی غیرقابل باور توسط یك عامل قدرتمند و عظیم، تغییر حجم داد و این نیرو را قدرت ضدجاذبه یا دافعه ایجاد نمود.

در نتیجه اگر بخواهیم دلیل و برهانی بر این افزایش حجم سریع و روزافزون بیابیم، به نظریه‌یی نیاز داریم كه توضیح دهد چرا ضدجاذبه در ابتدا بسیار قوی و شدید بود، سپس با شتاب و سرعت كاهش مقدار پیدا كرد و سپس به مقداری در حوالی صفر رسید. به عبارت دیگر، ما می‌خواهیم بدانیم كه چرا نیروی ضدجاذبه، تقریباً در اولین فازهای شكل‌گیری جهان هستی حذف و محو شد اما به طور كلی از بین نرفت؟
یك احتمال این است كه نیرو بر اثر گذشت زمان، محو می‌شود. احتمال دیگر می‌تواند این باشد كه نیرو در فضا تغییر می‌كند و در نتیجه ممكن است از ورای دوربین تلسكوپهای ما، همه چیز بسیار بزرگتر از آنچه هستند نشان داده شوند. اگر اینگونه است، در نتیجه هر جسمی در آن منطقه، با سرعت در كهكشانها و ستاره‌های دیگر پخش و متلاشی می‌شد و در نتیجه اصلاً هیچ ناظری نمی‌توانست حضور داشته باشد تا نیرو را اندازه بگیرد.
آنچه كه ما نیاز داریم، یك تئوری است كه قدرت نیروی دافعه یا ضدجاذبه را به اندازه‌ی بخشی از قدرت همه‌ی نیروهای موجود در طبیعت برای ما تعریف كند. متاسفانه به نظر نمی‌رسد كه تئوریهای موجود مثل تئوری فرارشته‌یی یا تئوری "ام"، این میزان خاص را مشخص كنند و مقدار كمی كه باقی می‌ماند هم همچنان ناشناخته و اسرارآمیز خواهد بود. در نتیجه باید دوباره به سوال یك رجوع كنیم!


۳) چرا ما در سه بعد زندگی می‌كنیم؟
آیا اینكه زمین ما سه بعد دارد، اتفاقی است یا باید برایش دنبال یك تعبیر عمیقتر گشت؟ بعضی از تئوریسین‌ها معتقدند كه فضای به وجودآمده بر اثر انفجار بزرگ، تنها به صورت اتفاقی از سه بعد تشكیل گشت و ممكن است قسمتهای دیگری از جهان هستی وجود داشته باشند كه ابعادشان متفاوت باشد.
مثلاً هیچ دلیل منطقی نمی‌توان یافت برای پاسخ به این سوال كه چرا مثلاً جهان هستی فقط دو بعد ندارد. چندصد سال پیش، ادوین آبوت اثری به نام "زمین مسطح" نوشت كه در آن جهانی دوبعدی را تصویر كرد. جهانی كه در آن اجسام و موجودات حیات خود را تنها بر روی "سطح" ادامه می‌دادند. اما فیزیك جهان دوبعدی با فیزیك جهان ما بسیار متفاوت خواهد بود. برای مثال در فضای دو بعدی، امواج به شفافیت انتشار در فضای سه بعدی، پخش نمی‌شوند و باعث ایجاد انواع مشكلات در سیگنال‌رسانی و انتقال اطلاعات می‌گردند. و نیز از آنجایی كه زندگی آگاهانه، به فرآیند انتقال درست و صحیح اطلاعات بستگی دارد، در نتیجه این تفاوتها كافی خواهند بود برای اینكه مشاهدات ما را تنها در حد مناطقی ناشناخته محدود نگاه دارند.
تصور كردن فراتر از سه بعد نیز مشكلات مختلفی به همراه خواهد داشت. در چنین حالتی، سیستمهای نجومی و سیاره‌یی غیرممكن می‌شوند چرا كه عكس قانون جاذبه یعنی قانون قدرتهای افزایشی به وجود خواهد آمد. در نتیجه به نظر می‌رسد كه جهان سه بعدی تنها جهانی است كه وجود دارد و فیزیكدانها می‌توانند درباره‌اش بنویسند. اما نكات ریزی وجود دارد كه باعث می‌شود این فرضیه با شك و تردید همراه باشد.
شاید فضا سه بعدی نیست و تنها اینگونه برای ما نشان داده می‌شود. شاید فضا ۹ یا ۱۰ بعد دارد و حتی ابعاد بیشتر! برخی از تئوریهایی كه قصد یكپارچه‌سازی نیروهای طبیعت را دارند مانند فرضیه‌ی فرا-رشته‌یی، امكان وجود تعداد ابعاد بیشتری نسبت به آنچه كه ما می‌بینیم را رد نمی‌كنند.
دلیلشان نیز این است كه بسیاری از معادلاتی كه برای توصیف وضعیت موجود به كار می‌روند، با در نظر گرفتن تعداد بیشتر ابعاد، نتایج بهتری می‌دهند! در نتیجه نمی‌توان آن را كاملاً بی‌معنی دانست. ابعاد اضافی فضا، سابقه‌ی حل بسیاری از مشكلات و مسایل حل‌ناشدنی فیزیك را دارند. برای مثال اینشتین برای توصیف كردن جاذبه، به یك بعد اضافی نیاز داشت و آن، زمان بود. و تئودور كالوتزا نیز یك بعد به سه بعد اثبات شده اضافه كرد چرا كه می‌خواست نظریات جاذبه را با فرضیات ماكس‌ول در مورد الكترومغناطیس، همگون سازد.
مطمئناً ما نمی‌توانیم بعد چهارم را ببینیم اما این هم احتمالاً یك دلیل دارد. این بعدهای اضافه، می‌توانند بسیار كوچك و فشرده شوند. یك لوله‌ی پلیمری آب را از دور در نظر بگیرید. مانند یك خط دراز و معوج به نظر می‌رسد. از یك بعد نزدیكتر آن را نگاه كنید. به شكل تیوب یا لوله دیده می‌شود. اما آنچه كه در حقیقت این لوله را می‌سازد، یك سطح دایره‌یی شكل كوچك است كه دور محیط لوله چرخیده است. به طور مشابه، بعد چهارم نیز می‌تواند چنین لوله‌یی باشد كه دور فضای سه‌بعدی می‌چرخد اما آنقدر كوچك است كه دیده نمی‌شود.
در نتیجه تصور كردن ابعاد بسیار زیادتری كه اینگونه در فضا پنهان‌ شده‌اند، به راحتی ممكن است. اما متاسفانه نظریه‌ی فرا-رشته‌یی هنوز دقیقاً سه بعد گشوده‌شده را تایید نمی‌كند در نتیجه برای تصور ما نسبت به جهان هستی هم تعریف درستی نمی‌توان ارایه داد.
اما برای تصور كردن یك بعد جدید، راههای دیگری هم هست. فرض كنید نیروهای فیزیكی بتوانند نور و جسم را به یك صفحه‌ی سه‌بعدی مسطح یا ورقی‌شكل تقلیل دهند و محدود كنند در حالی كه به برخی پدیده‌های دیگر فیزیكی اجازه می‌دهند تا وارد بعد چهارم شوند. ساكن شدن سطوح دو بعدی به جای اجسام سه‌بعدی در فضاهای مشخص باعث می‌شود تا هر جسم و پدیده‌یی به شكل طرح و نقشه‌اش نشان داده شود. مثلاً ما یك توپ كره‌یی شكل را به صورت دایره ببینیم! به طریق مشابه، ممكن است ادعا شود كه ما در حال حاضر تنها تصویری سه بعدی از اجسام و مفاهیمی را می‌بینیم كه در واقع چهاربعدی هستند.
اما فضای "سه لایه‌یی" ما می‌تواند تنها در چهار بعد نیز محدود نشود. لایه‌های قابل كشف دیگری نیز می‌توانند وجود داشته باشند كه در فضای چهاربعدی حضور دارند. اثبات این فرضیه، انجام آزمایشهایی تازه را می‌طلبد كه وجود بعد چهارم را نیز به ما نشان دهد. اما این نظریه وجود دارد كه برخورد لایه‌های چندبعدی در مقیاسهای این‌چنینی می‌تواند به تكرار شدن "انفجار بزرگ" منجر گردد در نتیجه حضور ما بر روی كره‌ی زمین شاید اصلاً موید همین مطلب باشد كه فضا واقعاً سه‌بعدی نیست!

 


آخرین ویرایش: دوشنبه 20 شهریور 1391 12:55 قبل از ظهر

 

تاریخ علم فیزیک

یکشنبه 28 فروردین 1390 10:36 قبل از ظهرنویسنده : فرهاد

 

 

سرچشمه اصلی علم فیزیک

رسیدن به منبع و سرچشمه اصلی علم فیزیک به اندازه رسیدن به سرچشمه بسیاری از رودهای بزرگ دشوار است. همانگونه که یک رود بزرگ از چندین چشمه کوچک حاصل می‌گردد، چشمه‌هایی که رود عظیم علم فیزیک را بوجود آورده‌اند، در سراسر زمین پراکنده بودند که انسان اولیه ، یعنی انسان متفکر بر آن سکونت داشته است. اما به نظر می‌رسد که بیشتر این مردم در دامنه جنوبی شبه جزیره بالکان (یونان باستان) بوده‌اند. جالب توجه است که ملل قدیمی دیگر مانند بابلیان و مصریان که در توسعه ریاضیات و نجوم سهیم بوده‌اند، در پیشرفت فیزیک هیچ سهمی نداشته‌اند.

چون خدایان بابلیان و مصریان دور از مردم و در میان ستارگان می‌زیستند، حال آنکه خدایان یونانیان در ارتفاعی تنها در حدود 3000 متر بر قله کوه اولمپ زندگی می‌کردند. و اصطلاح مانیتیسم (مغناطیس) از نام چوپانی به نام (σηυγαm) سرچشمه می‌گیرد. تشخیص تقدم یا تأخر زمانی این کشفیات افسانه‌ای دشوار است...

ادامه مطلب را بخوانید
آخرین ویرایش: دوشنبه 20 شهریور 1391 04:41 بعد از ظهر

 

پاد ماده (ضد ماده)

شنبه 20 فروردین 1390 10:27 قبل از ظهرنویسنده : فرهاد

 

 

این مقاله از همون مقاله هاییه که لازم دونستم بذارمش.چون یکی از مباحث مهم در فیزیک و شیمه.خصوصا فیزیک اتمی و فیزیک کوانتوم. بعد از خودنش متوجه میشین که چرا مهمه...

 

ضدماده

ما انسانها و هر آنچه در اطراف ماست از موجودات زنده زمین و سیارات ، خورشید و دیگر ستارگان ، همه از ماده ساخته شده‌ایم. اما با تصور وجود یك جهان دیگر كه مانند تصویر آینه‌ای جهان كنونی ما باشد، چه احساسی به شما دست میدهد؟ البته وجود چنین جهانی پذیرفته نیست. با این حال جهان ذرات زیر اتمی (الكترون ، پروتون ، نوترون ، ...) چنین همتایی دارد و هر یك از این ذرات برای خود همتایی در آن جهان دارند كه به اصطلاح پاد ذره آن ذرات مینامند....

ادامه مطلب را بخوانید
آخرین ویرایش: دوشنبه 20 شهریور 1391 04:42 بعد از ظهر

 

زمان چیست؟

پنجشنبه 11 فروردین 1390 08:03 بعد از ظهرنویسنده : فرهاد

 

سلام

در پست های قبلی مقاله ی خلاصه ای از زمان رو گذاشته بودم و اگه اشتباه نکنم در بخش نظرات گفتم در آسنده بیشتر در مورد زمان بحث خواهیم کرد.

این مقاله یک مقاله تقریبا مفصل در مورد ماهیت زمانه.خوندنش رو توصیه میکنم.

چون مباحث جالبی رو مطرح کرده....

زمان چیست؟ چرا زمان رو به جلو می‌رود؟ آیا زمان واقعیت دارد؟
مفهوم زمان یكی از اسرارآمیزترین مفاهیم در تاریخ فیزیك بوده است و در حال حاضر نیز از مسائل دشوار فیزیك معاصر به‌شمار می‌رود. این مطلب آخرین مطالعات و نظریه‌های فیزیكی را درباره زمان معرفی و بررسی می‌كند.
هیچ‌كس بهتر از فرنس كرایوس حساب زمان در دستانش نیست. در آزمایشگاه او در موسسه ماكس پلانك واقع در كراچینگ آلمان كه مركزی مختص اپتیك كوانتومی است، دقیق‌ترین زمان‌سنجی تاریخ انجام شده است. به این معنا كه كوچك‌ترین بازه‌های زمانی را كه تاكنون مشاهده شده‌اند، اندازه‌گیری كرده‌اند.
كرایوس برای انجام این كار از پالس‌های لیزر فرابنفش استفاده كرده است تا حركت‌های بسیار سریع و كوتاه الكترون‌های درون اتم را ردگیری كند. این پدیده‌ها كه او به دنبال كاوش آنهاست، تنها حدود ۱۰۰ آتوثانیه طول می‌كشند.
برای داشتن تصور بهتری از این بازه زمانی در نظر آورید كه نسبت ۱۰۰ آتوثانیه به یك ثانیه، مانند نسبت یك ثانیه به ۳۰۰ میلیون سال است! حتی تصورش هم غیرممكن است، اما چنین بازه زمانی‌ای در طبیعت وجود دارد و حتی اندازه‌گیری هم شده است…..

ادامه مطلب را بخوانید
آخرین ویرایش: - -

 

تعداد کل صفحات ( 4 ) 1 2 3 4