رکورد پایداری پلاسما در رآکتور همجوشی هسته‌ای
فرانسه رکورد جهانی را شکست؛ پلاسما ۲۲ دقیقه در #رآکتور_همجوشی پایدار ماند
فرانسه رکورد جهانی را شکست؛ پلاسما ۲۲ دقیقه در رآکتور همجوشی پایدار ماند
دانشمندان فرانسوی توانستند در یک آزمایش مهم، پلاسما را بیش از ۲۲ دقیقه کنترل و پایدار نگه دارند؛ رکوردی جهانی که امیدها برای دستیابی به انرژی #همجوشی_هسته‌ای، به‌عنوان منبعی پاک و بی‌پایان، را تقویت میکند.
آزمایشگاه هسته‌ای WEST در فرانسه توانست پلاسما را برای ۱۳۳۷ ثانیه (بیش از ۲۲ دقیقه) پایدار نگه دارد. این دستاورد، رکورد چین را پشت سر گذاشته و نشان می‌دهد دانشمندان هر روز یک قدم به ساخت نیروگاه‌های همجوشی نزدیک‌تر می‌شوند.
مدیر تحقیقات در «کمیساریای انرژی اتمی و انرژی‌های جایگزین فرانسه» گفت:«ما توانستیم با تزریق ۲ مگاوات انرژی، هیدروژن پلاسما را برای بیش از ۲۰ دقیقه پایدار نگه داریم. این یک نقطه عطف مهم برای فناوری همجوشی است.»
کانال علم فراتر از باور
فرانسه رکورد جهانی را شکست؛ پلاسما ۲۲ دقیقه در #رآکتور_همجوشی پایدار ماند
فرانسه رکورد جهانی را شکست؛ پلاسما ۲۲ دقیقه در رآکتور همجوشی پایدار ماند
دانشمندان فرانسوی توانستند در یک آزمایش مهم، پلاسما را بیش از ۲۲ دقیقه کنترل و پایدار نگه دارند؛ رکوردی جهانی که امیدها برای دستیابی به انرژی #همجوشی_هسته‌ای، به‌عنوان منبعی پاک و بی‌پایان، را تقویت میکند.
آزمایشگاه هسته‌ای WEST در فرانسه توانست پلاسما را برای ۱۳۳۷ ثانیه (بیش از ۲۲ دقیقه) پایدار نگه دارد. این دستاورد، رکورد چین را پشت سر گذاشته و نشان می‌دهد دانشمندان هر روز یک قدم به ساخت نیروگاه‌های همجوشی نزدیک‌تر می‌شوند.
مدیر تحقیقات در «کمیساریای انرژی اتمی و انرژی‌های جایگزین فرانسه» گفت:«ما توانستیم با تزریق ۲ مگاوات انرژی، هیدروژن پلاسما را برای بیش از ۲۰ دقیقه پایدار نگه داریم. این یک نقطه عطف مهم برای فناوری همجوشی است.»
کانال علم فراتر از باور
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
ما از چی ساخته شدیم
قسمت اول
می‌دونستید که بیشتر بدن ما از فضای خالی تشکیل شده؟ پس اگر اینطوره چرا شفاف نیستیم؟ چرا نمی‌تونیم از وسط اجسام دیگه رد بشیم؟
ادامه مطلب در پست بعدی
کانال علم فراتر از باور
قسمت اول
می‌دونستید که بیشتر بدن ما از فضای خالی تشکیل شده؟ پس اگر اینطوره چرا شفاف نیستیم؟ چرا نمی‌تونیم از وسط اجسام دیگه رد بشیم؟
ادامه مطلب در پست بعدی
کانال علم فراتر از باور
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
ما از چی ساخته شدیم
قسمت دوم
جرم ما چیه؟ اصلا ما بیشتر از ماده درست شدیم یا انرژی؟
بعد از اینکه فهمیدیم بیشتر حجم بدن ما و همه اجسام، فضای خالیه حالا در این قسمت می‌خواهیم در مورد جرم بدنمون صحبت کنیم و اینکه بیشتر این جرم از کجا میاد؟
کانال علم فراتر از باور
قسمت دوم
جرم ما چیه؟ اصلا ما بیشتر از ماده درست شدیم یا انرژی؟
بعد از اینکه فهمیدیم بیشتر حجم بدن ما و همه اجسام، فضای خالیه حالا در این قسمت می‌خواهیم در مورد جرم بدنمون صحبت کنیم و اینکه بیشتر این جرم از کجا میاد؟
کانال علم فراتر از باور
اعداد جادویی در فیزیک هسته ای
چرا برخی عناصر تنها چند دقیقه دوام
می‌آورند، در حالی که برخی دیگر میلیاردها سال پایدار می‌مانند؟ پاسخ ممکن است در «اعداد جادویی» ذرات هسته‌ای نهفته باشد که تفاوت بزرگی ایجاد میکنند.
برخی اتم‌ها پایدارند، در حالی که برخی دیگر به‌سرعت از هم می‌پاشند. سرب-۲۰۸ شاید تا ابد باقی بماند، در حالی که ایزوتوپ مصنوعی تکنتیوم-۹۹ تنها چند ساعت عمر میکند. تفاوت اصلی در ساختار هسته اتم نهفته؛ جایی که وجود «اعداد جادویی» خاصی از ذرات هسته‌ای سبب میشود برخی ایزوتوپ‌ها در برابر «#واپاشی_پرتوزا» بسیار مقاوم باشند.
پایداری هسته‌های اتمی به‌شدت با تعداد ذرات هسته‌ای درون آن‌ها تغییر میکند. برخی مانند سرب-۲۰۸ و کلسیم-۴۰، از زمان پیدایش زمین تاکنون وجود داشته‌اند. این‌ها را ایزوتوپ‌های آغازین یا ابتدایی (Primordial isotopes) می‌نامند و شاید تا پایان جهان نیز پایدار بمانند. برخی دیگر مانند اوگانسون-۲۹۴ و تنسین-۲۹۴، کمابیش بلافاصله واپاشی می‌شوند و نیمه‌عمری کمتر از یک هزارم ثانیه دارند.
به‌نظر می‌رسد این پایداری بخشی به جرم اتم مربوط باشد؛ به‌گونه‌ای که عناصر سنگین‌تر همواره ناپایدارترند. اما در دهه‌های ۱۹۴۰ و ۱۹۵۰ دانشمندان دریافتند بسیاری از عناصر سبک هم ایزوتوپ‌های پرتوزا دارند؛ برای نمونه کربن-۱۴ و پتاسیم-۴۰ که به‌آرامی واپاشی میکنند و منبع اصلی تابش پس‌زمینه زمین هستند.
جالب آنکه، این دانشمندان دریافتند شمار بسیار خاصی از پروتون‌ها و نوترون‌ها هسته‌هایی به‌شکل غیرعادی پایدار ایجاد میکنند. این مقادیر بعدها «اعداد جادویی» نام گرفتند.
دیوید جنکینز، فیزیکدان هسته‌ای می‌گوید: «اعداد جادویی عبارتند از: ۲.۸، ۲۰.۲۸، ۵۰.۸۲ و ۱۲۶. اگر سبک‌ترین حالت را در نظر بگیرید، یعنی دو پروتون و دو نوترون، همان هسته اتم هلیوم است که ترکیب بسیار پایداری از پروتون‌ها و نوترون‌ها به‌شمار می‌آید.»
بازی پوسته‌ها
هسته‌های هلیوم (ذرات آلفا) به‌شکل طبیعی از اتم‌های سنگین و ناپایدار جدا می‌شوند و این بخشی از فرآیند واپاشی هسته‌ای است.
جنکینز می‌گوید: «اگر خوب فکر کنید، موضوع عجیبی است. چرا اتم هنگام واپاشی، پروتون‌ها یا نوترون‌ها را یکی‌یکی از دست نمی‌دهد؟ دلیلش اینست که ذره آلفا بسیار پایدار است و این هم به همان اعداد جادویی مربوط میشود.»
نمونه‌های دیگر هسته‌های جادویی شامل: اکسیژن-۱۶ (۸ پروتون و ۸ نوترون)، کلسیم-۴۰ (۲۰ پروتون و ۲۰ نوترون) و سرب-۲۰۸ (۸۲ پروتون و ۱۲۶ نوترون) می‌شوند که سرب-۲۰۸ سنگین‌ترین عنصر پایدار شناخته‌شده محسوب میشود.
برای درک این رفتار عجیب، فیزیکدانان «مدل پوسته‌ای هسته» را پیشنهاد کردند که شباهت زیادی به پوسته‌های الکترونی در شیمی دارد.
جنکینز توضیح می‌دهد: «ایده این بود که پروتون‌ها و نوترون‌ها هم مانند الکترون‌ها در لایه‌ها (پوسته‌ها) قرار می‌گیرند و برانگیختگی‌های هسته‌ای زمانی رخ می‌دهد که پروتون‌ها و نوترون‌ها بین این پوسته‌ها جابه‌جا شوند.»
همانند الکترون‌ها، پوسته‌های هسته‌ای هم سطوح انرژی ثابتی دارند که به آن «حالت‌های کوانتیده» می‌گویند. سیستم زمانی بیشترین پایداری را دارد که این پوسته‌ها به‌شکل کامل پر شوند. دلیل دقیق این پایداری، ترکیب پیچیده‌ای از عوامل مکانیک کوانتومی است، اما گمان می‌رود «نیروی قوی هسته‌ای» (برهمکنش بنیادی که پروتون‌ها و نوترون‌ها را در هسته کنار هم نگه میدارد) در پوسته‌های کامل، برای هر ذره قوی‌تر از مقدار پیش‌بینی‌شده عمل میکنند.
به این ترتیب، اعداد جادویی همان تعداد ذرات لازم برای پر کردن هر پوسته هسته‌ای هستند (به‌شکل جداگانه برای پروتون‌ها و نوترون‌ها). برخی #ایزوتوپ ها «تک‌جادویی» هستند، یعنی تنها شمار پروتون‌ها یا نوترون‌هایشان جادویی است (مانند آهن-۵۶). برخی دیگر «دوجادویی» هستند، یعنی هم پروتون‌ها و هم نوترون‌هایشان عدد جادویی دارند (مانند اکسیژن-۱۶ و سرب-۲۰۸).
جنکینز می‌گوید: «این هسته‌های دوجادویی نادر هستند، اما ویژگی‌های کوانتومی جالبی دارند. برای نمونه، آن‌ها توزیع کاملاً کروی ماده و بار دارند، یعنی هسته‌ای کاملاً گرد، در حالی که بیشتر هسته‌ها شکل تغییرپذیر دارند و دوران میکنند.»
هنوز روشن نیست این مدل تا کجا کاربرد دارد. برای نمونه قلع-۱۰۰ (با ۵۰ پروتون و ۵۰ نوترون) سنگین‌ترین هسته دوجادویی شناخته‌شده است، اما نیمه‌عمر آن تنها ۱.۲ ثانیه است. یا «آنبای‌هگزیوم» (عنصر ۱۲۶) که پس از سرب در جدول تناوبی قرار میگیرد، هنوز ساخته نشده است. بنابراین اینکه آیا پایداری جادویی میتواند به دانشمندان کمک کند تا ردیف هشتم جدول تناوبی را بسازند یا خیر، همچنان پرسشی بی‌پاسخ است.
کانال علم فراتر از باور
چرا برخی عناصر تنها چند دقیقه دوام
می‌آورند، در حالی که برخی دیگر میلیاردها سال پایدار می‌مانند؟ پاسخ ممکن است در «اعداد جادویی» ذرات هسته‌ای نهفته باشد که تفاوت بزرگی ایجاد میکنند.
برخی اتم‌ها پایدارند، در حالی که برخی دیگر به‌سرعت از هم می‌پاشند. سرب-۲۰۸ شاید تا ابد باقی بماند، در حالی که ایزوتوپ مصنوعی تکنتیوم-۹۹ تنها چند ساعت عمر میکند. تفاوت اصلی در ساختار هسته اتم نهفته؛ جایی که وجود «اعداد جادویی» خاصی از ذرات هسته‌ای سبب میشود برخی ایزوتوپ‌ها در برابر «#واپاشی_پرتوزا» بسیار مقاوم باشند.
پایداری هسته‌های اتمی به‌شدت با تعداد ذرات هسته‌ای درون آن‌ها تغییر میکند. برخی مانند سرب-۲۰۸ و کلسیم-۴۰، از زمان پیدایش زمین تاکنون وجود داشته‌اند. این‌ها را ایزوتوپ‌های آغازین یا ابتدایی (Primordial isotopes) می‌نامند و شاید تا پایان جهان نیز پایدار بمانند. برخی دیگر مانند اوگانسون-۲۹۴ و تنسین-۲۹۴، کمابیش بلافاصله واپاشی می‌شوند و نیمه‌عمری کمتر از یک هزارم ثانیه دارند.
به‌نظر می‌رسد این پایداری بخشی به جرم اتم مربوط باشد؛ به‌گونه‌ای که عناصر سنگین‌تر همواره ناپایدارترند. اما در دهه‌های ۱۹۴۰ و ۱۹۵۰ دانشمندان دریافتند بسیاری از عناصر سبک هم ایزوتوپ‌های پرتوزا دارند؛ برای نمونه کربن-۱۴ و پتاسیم-۴۰ که به‌آرامی واپاشی میکنند و منبع اصلی تابش پس‌زمینه زمین هستند.
جالب آنکه، این دانشمندان دریافتند شمار بسیار خاصی از پروتون‌ها و نوترون‌ها هسته‌هایی به‌شکل غیرعادی پایدار ایجاد میکنند. این مقادیر بعدها «اعداد جادویی» نام گرفتند.
دیوید جنکینز، فیزیکدان هسته‌ای می‌گوید: «اعداد جادویی عبارتند از: ۲.۸، ۲۰.۲۸، ۵۰.۸۲ و ۱۲۶. اگر سبک‌ترین حالت را در نظر بگیرید، یعنی دو پروتون و دو نوترون، همان هسته اتم هلیوم است که ترکیب بسیار پایداری از پروتون‌ها و نوترون‌ها به‌شمار می‌آید.»
بازی پوسته‌ها
هسته‌های هلیوم (ذرات آلفا) به‌شکل طبیعی از اتم‌های سنگین و ناپایدار جدا می‌شوند و این بخشی از فرآیند واپاشی هسته‌ای است.
جنکینز می‌گوید: «اگر خوب فکر کنید، موضوع عجیبی است. چرا اتم هنگام واپاشی، پروتون‌ها یا نوترون‌ها را یکی‌یکی از دست نمی‌دهد؟ دلیلش اینست که ذره آلفا بسیار پایدار است و این هم به همان اعداد جادویی مربوط میشود.»
نمونه‌های دیگر هسته‌های جادویی شامل: اکسیژن-۱۶ (۸ پروتون و ۸ نوترون)، کلسیم-۴۰ (۲۰ پروتون و ۲۰ نوترون) و سرب-۲۰۸ (۸۲ پروتون و ۱۲۶ نوترون) می‌شوند که سرب-۲۰۸ سنگین‌ترین عنصر پایدار شناخته‌شده محسوب میشود.
برای درک این رفتار عجیب، فیزیکدانان «مدل پوسته‌ای هسته» را پیشنهاد کردند که شباهت زیادی به پوسته‌های الکترونی در شیمی دارد.
جنکینز توضیح می‌دهد: «ایده این بود که پروتون‌ها و نوترون‌ها هم مانند الکترون‌ها در لایه‌ها (پوسته‌ها) قرار می‌گیرند و برانگیختگی‌های هسته‌ای زمانی رخ می‌دهد که پروتون‌ها و نوترون‌ها بین این پوسته‌ها جابه‌جا شوند.»
همانند الکترون‌ها، پوسته‌های هسته‌ای هم سطوح انرژی ثابتی دارند که به آن «حالت‌های کوانتیده» می‌گویند. سیستم زمانی بیشترین پایداری را دارد که این پوسته‌ها به‌شکل کامل پر شوند. دلیل دقیق این پایداری، ترکیب پیچیده‌ای از عوامل مکانیک کوانتومی است، اما گمان می‌رود «نیروی قوی هسته‌ای» (برهمکنش بنیادی که پروتون‌ها و نوترون‌ها را در هسته کنار هم نگه میدارد) در پوسته‌های کامل، برای هر ذره قوی‌تر از مقدار پیش‌بینی‌شده عمل میکنند.
به این ترتیب، اعداد جادویی همان تعداد ذرات لازم برای پر کردن هر پوسته هسته‌ای هستند (به‌شکل جداگانه برای پروتون‌ها و نوترون‌ها). برخی #ایزوتوپ ها «تک‌جادویی» هستند، یعنی تنها شمار پروتون‌ها یا نوترون‌هایشان جادویی است (مانند آهن-۵۶). برخی دیگر «دوجادویی» هستند، یعنی هم پروتون‌ها و هم نوترون‌هایشان عدد جادویی دارند (مانند اکسیژن-۱۶ و سرب-۲۰۸).
جنکینز می‌گوید: «این هسته‌های دوجادویی نادر هستند، اما ویژگی‌های کوانتومی جالبی دارند. برای نمونه، آن‌ها توزیع کاملاً کروی ماده و بار دارند، یعنی هسته‌ای کاملاً گرد، در حالی که بیشتر هسته‌ها شکل تغییرپذیر دارند و دوران میکنند.»
هنوز روشن نیست این مدل تا کجا کاربرد دارد. برای نمونه قلع-۱۰۰ (با ۵۰ پروتون و ۵۰ نوترون) سنگین‌ترین هسته دوجادویی شناخته‌شده است، اما نیمه‌عمر آن تنها ۱.۲ ثانیه است. یا «آنبای‌هگزیوم» (عنصر ۱۲۶) که پس از سرب در جدول تناوبی قرار میگیرد، هنوز ساخته نشده است. بنابراین اینکه آیا پایداری جادویی میتواند به دانشمندان کمک کند تا ردیف هشتم جدول تناوبی را بسازند یا خیر، همچنان پرسشی بی‌پاسخ است.
کانال علم فراتر از باور
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
20 ثانیه اول مِه‌بانگ
کانال علم فراتر از باور
کانال علم فراتر از باور
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
در فیزیک کوانتوم، زمان یک توهم است
گذشته، حال و آینده همین حالا کنار هم وجود دارند، مثل صفحات کتابی که از قبل نوشته شده است.
کانال علم فراتر از باور
گذشته، حال و آینده همین حالا کنار هم وجود دارند، مثل صفحات کتابی که از قبل نوشته شده است.
کانال علم فراتر از باور
چرا فضا سه بُعدی است؟
استیون هاوکینگ:
اگر بپذیریم که شرط لازم برای شکل گیری حیات منظومه ای وجود مداری پایدار در طول چند صد میلیون سال است، باید گفت که تعداد ابعاد فضا نیز در موافقت با وجود ما تعیین شده است. زیرا بر طبق قوانین #گرانش، تنها در فضای سه بُعدی مدارات پایدار بیضی شکل امکان پذیرند.
در فضاهایی با تعداد ابعاد دیگر، مدارات دایره ای امکان پذیرند، ولی همان طور که نیوتون می گفت، ناپایدار هستند. در هر تعداد بُعد، به جز سه، حتی آشفتگی های اندک، مثلا آثار گرانش سیارات دیگر، سیاره را از مدار دایره ای خود خارج کرده و باعث می شود به صورت مارپیچ از خورشید دور شود و یا به درون آن بیفتد.
همچنین در بیش از سه بُعد، نیروی گرانش بین دو جرم، سریع تر کاهش می یابد. در سه بُعد، با دو برابر کردن فاصله، نیروی گرانش یک چهارم می شود، در حالیکه در چهار بُعد، به یک هشتم و در پنج بُعد به یک شانزدهم مقدار خود تقلیل می یابد.
در نتیجه در بیش از سه بُعد، خورشید قادر نیست در حالتی پایدار، به گونه ای که فشار درونی آن با گرانش در تعادل باشد، باقی بماند.
کانال علم فراتر از باور
استیون هاوکینگ:
اگر بپذیریم که شرط لازم برای شکل گیری حیات منظومه ای وجود مداری پایدار در طول چند صد میلیون سال است، باید گفت که تعداد ابعاد فضا نیز در موافقت با وجود ما تعیین شده است. زیرا بر طبق قوانین #گرانش، تنها در فضای سه بُعدی مدارات پایدار بیضی شکل امکان پذیرند.
در فضاهایی با تعداد ابعاد دیگر، مدارات دایره ای امکان پذیرند، ولی همان طور که نیوتون می گفت، ناپایدار هستند. در هر تعداد بُعد، به جز سه، حتی آشفتگی های اندک، مثلا آثار گرانش سیارات دیگر، سیاره را از مدار دایره ای خود خارج کرده و باعث می شود به صورت مارپیچ از خورشید دور شود و یا به درون آن بیفتد.
همچنین در بیش از سه بُعد، نیروی گرانش بین دو جرم، سریع تر کاهش می یابد. در سه بُعد، با دو برابر کردن فاصله، نیروی گرانش یک چهارم می شود، در حالیکه در چهار بُعد، به یک هشتم و در پنج بُعد به یک شانزدهم مقدار خود تقلیل می یابد.
در نتیجه در بیش از سه بُعد، خورشید قادر نیست در حالتی پایدار، به گونه ای که فشار درونی آن با گرانش در تعادل باشد، باقی بماند.
کانال علم فراتر از باور
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
جهان موازی کجاست؟
طبق نظریه M، ممکن است تعداد زیادی از جهان‌های ممکن، احتمالاً در حدود 10⁵⁰⁰ یا بیشتر وجود داشته باشد.
این به دلیل چارچوب ریاضی نظریه M است که تعداد زیادی پیکربندی و راه حل بالقوه را امکان پذیر می کند.
احتمالاً اینطور نیست که یک سیاهچاله به یک کرمچاله ختم شود، اگرچه ریاضیات جهان کاملاً آن را رد نمی کند.
به خودی خود، تنها چیزی که در مرکز سیاهچاله قرار دارد، تکینگی است - نقطه ای با چگالی بی نهایت.
با این حال، در تئوری، یک سیاهچاله ممکن است با یک دوقلو آینه ای به نام سفیدچاله در یک جهان دیگر یا نقطه ای دیگر از فضا جفت شود تا یک کرم چاله تشکیل شود.
کانال علم فراتر از باور
طبق نظریه M، ممکن است تعداد زیادی از جهان‌های ممکن، احتمالاً در حدود 10⁵⁰⁰ یا بیشتر وجود داشته باشد.
این به دلیل چارچوب ریاضی نظریه M است که تعداد زیادی پیکربندی و راه حل بالقوه را امکان پذیر می کند.
احتمالاً اینطور نیست که یک سیاهچاله به یک کرمچاله ختم شود، اگرچه ریاضیات جهان کاملاً آن را رد نمی کند.
به خودی خود، تنها چیزی که در مرکز سیاهچاله قرار دارد، تکینگی است - نقطه ای با چگالی بی نهایت.
با این حال، در تئوری، یک سیاهچاله ممکن است با یک دوقلو آینه ای به نام سفیدچاله در یک جهان دیگر یا نقطه ای دیگر از فضا جفت شود تا یک کرم چاله تشکیل شود.
کانال علم فراتر از باور
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
لنز گرانشی یا عدسی گرانشی
عدسی گرانشی پدیده‌ای است که در آن نور اجرام دوردست مانند #کهکشان‌ها و #ستارگان، بر اثر میدان گرانشی جسمی پرجرم در مسیر خود (مانند یک یا حتی خوشه ی کهکشانی، ستاره ی نوترونی و یا سیاهچاله) خم میشود و باعث میشود تصویر آن جرم دوردست بزرگ‌تر یا چندگانه دیده شود.
کانال علم فراتر از باور
عدسی گرانشی پدیده‌ای است که در آن نور اجرام دوردست مانند #کهکشان‌ها و #ستارگان، بر اثر میدان گرانشی جسمی پرجرم در مسیر خود (مانند یک یا حتی خوشه ی کهکشانی، ستاره ی نوترونی و یا سیاهچاله) خم میشود و باعث میشود تصویر آن جرم دوردست بزرگ‌تر یا چندگانه دیده شود.
کانال علم فراتر از باور
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
گلوبال یا ذره ای مرکب از گلوئونها
به احتمال زیاد فیزیکدانان یک ذره‌ی افسانه ای را کشف کرده اند: Glueball ، ذره ای که از اتصال چند #گلوئون(حاصل نیروی هسته ای قوی) شکل میگیرد.
همانطور که می‌دانیم، در هسته هر اتم پروتون‌ها و نوترون‌ها وجود دارند، و پروتون‌ها و نوترون‌ها هر یک از اتصال سه ذره بنیادی به نام کوارک شکل گرفته‌اند.
حال چیزی که کوارک‌ها را به هم متصل میکند، ذره‌ای واسط معروف به گلوئون است. گلوئون، همان ذره‌ایست که کنش بین کوارک‌ها یا همون نیروی هسته‌ای قوی را معنی‌دار میکند.
طبق یک پیش‌بینی دور از نظرِ مدل استاندارد ذرات بنیادی و نظریه کرومودینامیک کوانتومی، امکان اتصال مستقل گلوئونها به یکدیگر و شکل دادن یک ذره خاص موسوم به #گلوبال یا گلوله چسبی هم مطرح بوده است.
اکنون طبق یک آزمایش جدید در برخوردهنده الکترون-پوزیترون، این امکان به طور کاملا جدی مطرح شده که یک ذره عجیب و غریب که قبلا به نام X(2370) نامگذاری شده، احتملا سبک‌ترین glueball است.
ذره‌ی x(2370) در واقع یکی از ذراتی است که به طور عمومی به آن‌ها ذرات J/ψ است و اکنون بیش از هر زمانی به وجود گلوبال یقین هست.
کانال علم فراتر از باور
به احتمال زیاد فیزیکدانان یک ذره‌ی افسانه ای را کشف کرده اند: Glueball ، ذره ای که از اتصال چند #گلوئون(حاصل نیروی هسته ای قوی) شکل میگیرد.
همانطور که می‌دانیم، در هسته هر اتم پروتون‌ها و نوترون‌ها وجود دارند، و پروتون‌ها و نوترون‌ها هر یک از اتصال سه ذره بنیادی به نام کوارک شکل گرفته‌اند.
حال چیزی که کوارک‌ها را به هم متصل میکند، ذره‌ای واسط معروف به گلوئون است. گلوئون، همان ذره‌ایست که کنش بین کوارک‌ها یا همون نیروی هسته‌ای قوی را معنی‌دار میکند.
طبق یک پیش‌بینی دور از نظرِ مدل استاندارد ذرات بنیادی و نظریه کرومودینامیک کوانتومی، امکان اتصال مستقل گلوئونها به یکدیگر و شکل دادن یک ذره خاص موسوم به #گلوبال یا گلوله چسبی هم مطرح بوده است.
اکنون طبق یک آزمایش جدید در برخوردهنده الکترون-پوزیترون، این امکان به طور کاملا جدی مطرح شده که یک ذره عجیب و غریب که قبلا به نام X(2370) نامگذاری شده، احتملا سبک‌ترین glueball است.
ذره‌ی x(2370) در واقع یکی از ذراتی است که به طور عمومی به آن‌ها ذرات J/ψ است و اکنون بیش از هر زمانی به وجود گلوبال یقین هست.
کانال علم فراتر از باور
ثبت پدیده #در_هم_تنیدگی_کوانتومی
محققان دانشگاه گلاسگو موفق شدند دو سال پیش برای نخستین‌بار تصویر پدیده “درهم تنیدگی کوانتومی” را ثبت کنند. در هم‌تنیدگی کوانتومی جفت شدن خواص مکانیکی دو ذره است، ذراتی که پیشتر با یکدیگر در کنش بوده و سپس از یکدیگر جدا شده‌اند.این عکس ثبت شده دو فوتون را نشان می‌دهد که با یکدیگر در تعامل هستند و برای لحظه‌ای حالات فیزیکی خود را به اشتراک گذاشتند.
این پدیده صرف‌نظر از اینکه ذرات چه مقدار با هم فاصله دارند بصورت آنی رخ می دهد. فیزیکدانان برای ثبت تصاویر مربوط به درهم تنیدگی بل، دسته‌ای از فوتون‌های درهم تنیده را از یک منبع نور کوانتومی به سمت چیزی به نام “اجرام غیرمعمول” ارسال کردند. این اجرام، قابلیت نمایش روی مواد ساخته شده از کریستال مایع را دارند و می توانند فاز فوتون های در حال عبور را تغییر دهند.محققان ِ این پروژه از یک دوربین هم استفاده کردند که قادر است فوتون‌ها را شناسایی کند. این دوربین زمانی که فوتون‌ها در هنگام پدیدۀ درهم‌تنیدگی مشاهده کرد، از آن‌ها عکس گرفت. درهم تنیدگی کوانتومی یکی از اصول اولیه مکانیک کوانتومی به شمار می آید.
کانال علم فراتر از باور
محققان دانشگاه گلاسگو موفق شدند دو سال پیش برای نخستین‌بار تصویر پدیده “درهم تنیدگی کوانتومی” را ثبت کنند. در هم‌تنیدگی کوانتومی جفت شدن خواص مکانیکی دو ذره است، ذراتی که پیشتر با یکدیگر در کنش بوده و سپس از یکدیگر جدا شده‌اند.این عکس ثبت شده دو فوتون را نشان می‌دهد که با یکدیگر در تعامل هستند و برای لحظه‌ای حالات فیزیکی خود را به اشتراک گذاشتند.
این پدیده صرف‌نظر از اینکه ذرات چه مقدار با هم فاصله دارند بصورت آنی رخ می دهد. فیزیکدانان برای ثبت تصاویر مربوط به درهم تنیدگی بل، دسته‌ای از فوتون‌های درهم تنیده را از یک منبع نور کوانتومی به سمت چیزی به نام “اجرام غیرمعمول” ارسال کردند. این اجرام، قابلیت نمایش روی مواد ساخته شده از کریستال مایع را دارند و می توانند فاز فوتون های در حال عبور را تغییر دهند.محققان ِ این پروژه از یک دوربین هم استفاده کردند که قادر است فوتون‌ها را شناسایی کند. این دوربین زمانی که فوتون‌ها در هنگام پدیدۀ درهم‌تنیدگی مشاهده کرد، از آن‌ها عکس گرفت. درهم تنیدگی کوانتومی یکی از اصول اولیه مکانیک کوانتومی به شمار می آید.
کانال علم فراتر از باور
سکوت محض در فضا حکم‌فرماست
صوت به کمک ذرات ماده منتقل میشود و در فضا ماده‌ای نیست که بتواند موج صوتی را منتقل کند. در نتیجه حتی اگر ستاره‌ای در نزدیکی شما منفجر شود، صدایش را نخواهید شنید. البته این موضوع نشنیدن صدا در فضا شانس بزرگی است. چرا که اگر قرار بود صوت در فضا شنیده شود، به احتمال زیاد همه ما تاکنون از شنیدن صدای #انفجار‌های_هسته‌ای خورشید قدرت شنوایی خود را از دست داده بودیم.
کانال علم فراتر از باور
صوت به کمک ذرات ماده منتقل میشود و در فضا ماده‌ای نیست که بتواند موج صوتی را منتقل کند. در نتیجه حتی اگر ستاره‌ای در نزدیکی شما منفجر شود، صدایش را نخواهید شنید. البته این موضوع نشنیدن صدا در فضا شانس بزرگی است. چرا که اگر قرار بود صوت در فضا شنیده شود، به احتمال زیاد همه ما تاکنون از شنیدن صدای #انفجار‌های_هسته‌ای خورشید قدرت شنوایی خود را از دست داده بودیم.
کانال علم فراتر از باور
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
طول عمر ذرات
میانگین عمر یک الکترون حدودا برابر با ۶۶ هزار یوتاسال است؟(۶/۶ ضرب در ۱۰ به توان ۲۸).
یکی از مهم‌ترین پرسش‌ها در فیزیک بنیادی، طول عمر ذرات بنیادی همچون فوتون و الکترون و .... است. مهم‌ترین نکته برای پاسخ دادن به این سوال جرم است، چون هرچه جرم بیشتر باشد امکان تجزیه و فروپاشی به اجزایی با جرم کمتر ممکن‌تر میشود.
الکترون جرم مشخصی دارد و امکان فروپاشی آن از دید تئوری مطرح است، برای همین دانشمندان از جمله محققان در آشکارساز بورکسینو ایتالیا مدت‌ها به دنبال شواهدی از تجزیه الکترون‌ها به فوتون‌ها و نوترینوها بوده‌اند ولی چیزی از واپاشی و تجزیه کامل خود به خود الکترون نیافته‌اند!
تجزیه و تحلیل شواهد در آشکارساز بورکسینو منجر به محاسبه‌ی طول عمر ۶۶۰۰۰ یوتا سال برای الکترون‌ها شده است.
کانال علم فراتر از باور
میانگین عمر یک الکترون حدودا برابر با ۶۶ هزار یوتاسال است؟(۶/۶ ضرب در ۱۰ به توان ۲۸).
یکی از مهم‌ترین پرسش‌ها در فیزیک بنیادی، طول عمر ذرات بنیادی همچون فوتون و الکترون و .... است. مهم‌ترین نکته برای پاسخ دادن به این سوال جرم است، چون هرچه جرم بیشتر باشد امکان تجزیه و فروپاشی به اجزایی با جرم کمتر ممکن‌تر میشود.
الکترون جرم مشخصی دارد و امکان فروپاشی آن از دید تئوری مطرح است، برای همین دانشمندان از جمله محققان در آشکارساز بورکسینو ایتالیا مدت‌ها به دنبال شواهدی از تجزیه الکترون‌ها به فوتون‌ها و نوترینوها بوده‌اند ولی چیزی از واپاشی و تجزیه کامل خود به خود الکترون نیافته‌اند!
تجزیه و تحلیل شواهد در آشکارساز بورکسینو منجر به محاسبه‌ی طول عمر ۶۶۰۰۰ یوتا سال برای الکترون‌ها شده است.
کانال علم فراتر از باور
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
عجایب مکانیک کوانتوم
🔸از روزهای اولیه فیزیک کوانتومی در دهه ۱۹۲۰، جایی که دانشمندانی مانند #هایزنبرگ و #اینشتین با ماهیت عجیب و غریب #کوانتوم دست و پنجه نرم می‌کردند، تا تأثیر عمیق مکانیک کوانتومی بر فناوری‌های مدرن که زندگی امروز ما را تعریف میکنند.
🔸از فناوری اطلاعات، ارتباطات لیزری و GPS، تا حالت‌های عجیب ماده در ابررسانایی، ابرشارگی و چگالش بوز-اینشتین، در این ویدئو معرفی شده‌اند.
پروفسور نیل دگراس تایسون
کانال علم فراتر از باور
🔸از روزهای اولیه فیزیک کوانتومی در دهه ۱۹۲۰، جایی که دانشمندانی مانند #هایزنبرگ و #اینشتین با ماهیت عجیب و غریب #کوانتوم دست و پنجه نرم می‌کردند، تا تأثیر عمیق مکانیک کوانتومی بر فناوری‌های مدرن که زندگی امروز ما را تعریف میکنند.
🔸از فناوری اطلاعات، ارتباطات لیزری و GPS، تا حالت‌های عجیب ماده در ابررسانایی، ابرشارگی و چگالش بوز-اینشتین، در این ویدئو معرفی شده‌اند.
پروفسور نیل دگراس تایسون
کانال علم فراتر از باور
پیدایش جهان
📌 جورج گاموف: جهان با مهبانگ(بیگ بنگ) آغاز شد
📌 فرد هویل: جهان همیشه وجود داشته
📌 استیون هاوکینگ: جهان آغاز مشخص نداشته و میتواند بدون خالق توضیح داده شود.
پرسش از اینکه جهان چگونه آغاز شد، یکی از بنیادی‌ترین مسائل علم است.
جورج گاموف در میانه قرن بیستم نظریه‌ای را مطرح کرد که بعدها «مهبانگ» نام گرفت.
طبق این دیدگاه، جهان حدود ۱۳.۸ میلیارد سال پیش از یک نقطه فوق‌العاده متراکم و داغ آغاز شد.
شواهدی مثل انبساط #کهکشان‌ها و #تابش_زمینه_کیهانی، این نظریه را پشتیبانی میکنند.
در مقابل، فرد هویل با این ایده مخالف بود و نظریه «حالت پایدار» را مطرح کرد.
او معتقد بود جهان همیشه وجود داشته و با انبساط، ماده جدید پیوسته ایجاد میشود تا چگالی ثابت بماند.
✨ این نظریه در دهه‌های بعد با شواهد نجومی سازگار نبود و کم‌کم کنار گذاشته شد.
اما بحث‌ها متوقف نشد؛ زیرا آغاز جهان پرسش‌های فلسفی و علمی عمیقی به‌همراه دارد.
استیون هاوکینگ در اواخر قرن بیستم دیدگاه تازه‌ای ارائه کرد.
او با استفاده از مکانیک کوانتومی و نسبیت عام، نشان داد که «آغاز مشخص» ممکن است بی‌معنا باشد.
بر اساس مدل او، زمان و فضا می‌توانند مانند سطح زمین «لبه» نداشته باشند.
یعنی جهان میتواند بدون نیاز به یک نقطه آغازین یا یک خالق فراطبیعی توضیح داده شود.
#هاوکینگ استدلال می‌کرد که قوانین فیزیک کافی هستند تا پیدایش جهان را توضیح دهند.
کانال علم فراتر از باور
📌 جورج گاموف: جهان با مهبانگ(بیگ بنگ) آغاز شد
📌 فرد هویل: جهان همیشه وجود داشته
📌 استیون هاوکینگ: جهان آغاز مشخص نداشته و میتواند بدون خالق توضیح داده شود.
پرسش از اینکه جهان چگونه آغاز شد، یکی از بنیادی‌ترین مسائل علم است.
جورج گاموف در میانه قرن بیستم نظریه‌ای را مطرح کرد که بعدها «مهبانگ» نام گرفت.
طبق این دیدگاه، جهان حدود ۱۳.۸ میلیارد سال پیش از یک نقطه فوق‌العاده متراکم و داغ آغاز شد.
شواهدی مثل انبساط #کهکشان‌ها و #تابش_زمینه_کیهانی، این نظریه را پشتیبانی میکنند.
در مقابل، فرد هویل با این ایده مخالف بود و نظریه «حالت پایدار» را مطرح کرد.
او معتقد بود جهان همیشه وجود داشته و با انبساط، ماده جدید پیوسته ایجاد میشود تا چگالی ثابت بماند.
✨ این نظریه در دهه‌های بعد با شواهد نجومی سازگار نبود و کم‌کم کنار گذاشته شد.
اما بحث‌ها متوقف نشد؛ زیرا آغاز جهان پرسش‌های فلسفی و علمی عمیقی به‌همراه دارد.
استیون هاوکینگ در اواخر قرن بیستم دیدگاه تازه‌ای ارائه کرد.
او با استفاده از مکانیک کوانتومی و نسبیت عام، نشان داد که «آغاز مشخص» ممکن است بی‌معنا باشد.
بر اساس مدل او، زمان و فضا می‌توانند مانند سطح زمین «لبه» نداشته باشند.
یعنی جهان میتواند بدون نیاز به یک نقطه آغازین یا یک خالق فراطبیعی توضیح داده شود.
#هاوکینگ استدلال می‌کرد که قوانین فیزیک کافی هستند تا پیدایش جهان را توضیح دهند.
کانال علم فراتر از باور
چرا جهان وجود دارد؟
قسمت ۱
جهان به این دلیل وجود دارد که ماده و پادماده، با وجود ماهیتی مشابه در بسیاری از جنبه‌ها، در تعامل با یکدیگر ناسازگارند.
پرسشی کهن و ژرف همواره ذهن اندیشمندان، فیلسوفان و دانشمندان را به خود مشغول کرده است: چرا جهان وجود دارد؟ به بیان دیگر، چرا به جای «هیچ‌چیز»، «چیزی» هست؟ این پرسش در نگاه نخست ساده به نظر می‌رسد، اما وقتی با دقت بیشتری بررسی میشود، درمی‌یابیم یکی از بنیادی‌ترین و در عین حال دشوارترین پرسش‌هایی است که بشر تاکنون با آن روبه‌رو بوده است.
ماده‌ای که جهان پیرامون ما را ساخته، از ذراتی مانند پروتون، نوترون و الکترون تشکیل شده است. درمقابل، پادماده نیز ذراتی دارد که در اصل همانند ذرات نامبرده‌اند، اما یک تفاوت اساسی دارند: بار الکتریکی آن‌ها برعکس است. برای نمونه، اگر الکترون دارای بار منفی است، پادذرهٔ متناظر آن (پوزیترون) بار مثبت دارد. به همین دلیل می‌گوییم ماده و پادماده از بسیاری جهات شبیه‌اند، اما ازنظر بار الکتریکی با یکدیگر تفاوت دارند.
ادامه مطلب در پست بعدی
کانال علم فراتر از باور
قسمت ۱
جهان به این دلیل وجود دارد که ماده و پادماده، با وجود ماهیتی مشابه در بسیاری از جنبه‌ها، در تعامل با یکدیگر ناسازگارند.
پرسشی کهن و ژرف همواره ذهن اندیشمندان، فیلسوفان و دانشمندان را به خود مشغول کرده است: چرا جهان وجود دارد؟ به بیان دیگر، چرا به جای «هیچ‌چیز»، «چیزی» هست؟ این پرسش در نگاه نخست ساده به نظر می‌رسد، اما وقتی با دقت بیشتری بررسی میشود، درمی‌یابیم یکی از بنیادی‌ترین و در عین حال دشوارترین پرسش‌هایی است که بشر تاکنون با آن روبه‌رو بوده است.
ماده‌ای که جهان پیرامون ما را ساخته، از ذراتی مانند پروتون، نوترون و الکترون تشکیل شده است. درمقابل، پادماده نیز ذراتی دارد که در اصل همانند ذرات نامبرده‌اند، اما یک تفاوت اساسی دارند: بار الکتریکی آن‌ها برعکس است. برای نمونه، اگر الکترون دارای بار منفی است، پادذرهٔ متناظر آن (پوزیترون) بار مثبت دارد. به همین دلیل می‌گوییم ماده و پادماده از بسیاری جهات شبیه‌اند، اما ازنظر بار الکتریکی با یکدیگر تفاوت دارند.
ادامه مطلب در پست بعدی
کانال علم فراتر از باور
چرا جهان وجود دارد؟
قسمت ۲
وقتی ذرات ماده و پادماده با هم برخورد میکنند، همدیگر را کاملاً نابود میکنند و انرژی زیادی به شکل تابش گاما آزاد میشود. این واکنش نشان می‌دهد که ماده و پادماده با هم «دوست نیستند». خوشبختانه اکنون پادماده بسیار کمی در جهان وجود دارد، وگرنه همه چیز به سرعت نابود می‌شد. با‌این‌حال، همین کمبود پادماده هنوز یکی از معماهای بزرگ کیهان‌شناسی است، زیرا در ابتدای شکل‌گیری جهان، پادماده نقش مهمی داشته و مشخص نیست چرا اکنون تقریباً ناپدید شده است.
به‌نوشته‌ی وب‌سایت لایوساینس، حدود ۱۰۰ سال پیش، پل دیراک، فیزیکدان انگلیسی با نظریه‌هایش در زمینه مکانیک کوانتومی وجود پادماده را پیش‌بینی کرد. سپس از دهه ۱۹۳۰ به بعد، آزمایش‌ها این پیش‌بینی را تأیید کردند. امروزه دانشمندان می‌توانند در آزمایشگاه و با استفاده از ماشین‌های پیشرفته‌ای مثل شتابدهنده بزرگ هادرون، ذرات پادماده تولید کنند، هرچند مقدار آن بسیار کم و کنترلش بسیار دشوار است.
پاسکواله دی باری، استاد فیزیک و اخترشناسی در دانشگاه ساوت‌همپتون در بریتانیا می‌گوید وقتی دیراک پادماده را پیش‌بینی کرد، فکر می‌کرد ماده و پادماده باید به یک اندازه وجود داشته باشند. یعنی اگر مقداری ماده در جهان هست، باید همان مقدار پادماده هم وجود داشته باشد.
اما واقعیت این است که اکنون پادماده بسیار کمی وجود دارد و ماده بسیار فراوان است، به‌طوری که همه ستارگان و کهکشان‌ها از ماده ساخته شده‌اند. این اختلاف بزرگ بین انتظار نظری و واقعیت مشاهده‌شده، معمای بزرگ علمی است.
قبلاً هم بعضی دانشمندان فکر می‌کردند شاید «کهکشان‌های پاد-ماده» یا «ستاره‌های پاد-ماده» هم وجود داشته باشند، اما هیچ‌کدام از این‌ها یافت نشده‌اند.
تارا شیرز، فیزیکدان ذرات در دانشگاه لیورپول توضیح می‌دهد: «فکر می‌کنیم جهان در آغاز مهبانگ تقریباً نصف ماده و نصف پادماده بوده، اما خیلی زود ماده بر جهان غلبه کرده است. برای اینکه این اتفاق بیفتد، باید تفاوتی خیلی کوچک یا عدم تقارن در رفتار ماده و پادماده وجود می‌داشت تا در نهایت یکی بر دیگری غالب شود.»
به‌گفته‌ی شیرز، هنوز مشخص نیست چرا ماده و پادماده رفتار کمی متفاوت دارند. دانشمندان نمی‌دانند این تفاوت از کجا آمده و هنوز توضیح علمی روشنی برای آن وجود ندارد. فهمیدن این تفاوت و دلیل برتری ماده بر پادماده، همان مسئله بزرگ عدم تقارن ماده و پادماده است که دانشمندان تلاش میکنند حلش کنند.
دیراک بیان می‌داشت که نامگذاری «ماده» و «پادماده» به صورت دلخواه انجام شده است. ذرات معمولی را ماده و ذرات مخالف آن‌ها را پادماده نامیده‌اند، اما می‌توانست برعکس باشد. اگر بیشتر ذرات و پادماده یکدیگر را نابود نکرده بودند، ممکن بود پادماده هم جهانی از پاداتم‌ها و پادمولکول‌ها بسازد. در نهایت، آنچه بیشتر بود، نامش ماده شد و طرف مقابلش پادماده نامیده شد.
انفجار پادماده که در جو زمین توسط طوفان ایجاد شده، توسط فضاپیمای ناسا شناسایی شده است.
فیزیک‌دان‌ها با کمک آزمایش‌های پیشرفته و مشاهدات مختلف مثل شتاب‌دهنده‌های ذرات، ردپای فروپاشی پادماده در نور ستارگان و کهکشان‌ها، و حتی امواج گرانشی، سعی دارند بفهمند چرا در جهان چنین اختلاف بزرگی بین ماده و پادماده وجود دارد. این اختلاف همان چیزی است که در نهایت باعث شده همه چیزهایی که در جهان می‌بینیم یعنی ستارگان، کهکشان‌ها، زمین و ما شکل بگیرد.
دی باری بر این باور است که در لحظات اولیه پس از مهبانگ، تعداد ذرات ماده و پادماده بسیار بیشتر از حال حاضر بود، اما بیشتر آن‌ها با هم برخورد کرده و نابود شدند. چیزی که باقی ماند، همان ماده‌ای است که در نهایت ستارگان، سیارات و خود ما از آن ساخته شد. به عبارت ساده، ما از باقی‌مانده‌های این نبرد اولیه شکل گرفته‌ایم.
ریموند وولکاس، فیزیکدان نظری ذرات در دانشگاه ملبورن، افزود که یک دلیل برای این عدم تقارن در سال ۱۹۶۷ توسط فیزیکدان شوروی، آندری ساخاروف، مطرح شد. (ساخاروف، منتقد نظام شوروی، در سال ۱۹۸۰ به تبعید داخلی محکوم شد؛ او در سال ۱۹۸۶ آزاد شد و در سال ۱۹۸۹ درگذشت.)
ساخاروف می‌گفت ذرات ماده و پادماده کاملاً برعکس یکدیگر عمل نمی‌کنند. یعنی وقتی تحت تأثیر برخی نیروهای بنیادی قرار می‌گیرند، رفتار آن‌ها کمی متفاوت است. این تفاوت کوچک باعث میشود که ماده کمی بیشتر از پادماده باقی بماند و جهان ما از ماده ساخته شود. به این پدیده در فیزیک، «نقض تقارن C و CP» گفته میشود.
وولکاس توضیح داد دانشمندان اصول کلی اینکه چرا ماده و پادماده رفتار متفاوتی دارند (نقض تقارن C و CP) را می‌دانند، اما جزئیات دقیق آن هنوز روشن نیست. راه‌حل‌های زیادی ممکن است وجود داشته باشد و چالش اصلی این است که با آزمایش‌های علمی مشخص کنیم کدام یک از این احتمالات درست است.
کانال علم فراتر از باور
قسمت ۲
وقتی ذرات ماده و پادماده با هم برخورد میکنند، همدیگر را کاملاً نابود میکنند و انرژی زیادی به شکل تابش گاما آزاد میشود. این واکنش نشان می‌دهد که ماده و پادماده با هم «دوست نیستند». خوشبختانه اکنون پادماده بسیار کمی در جهان وجود دارد، وگرنه همه چیز به سرعت نابود می‌شد. با‌این‌حال، همین کمبود پادماده هنوز یکی از معماهای بزرگ کیهان‌شناسی است، زیرا در ابتدای شکل‌گیری جهان، پادماده نقش مهمی داشته و مشخص نیست چرا اکنون تقریباً ناپدید شده است.
به‌نوشته‌ی وب‌سایت لایوساینس، حدود ۱۰۰ سال پیش، پل دیراک، فیزیکدان انگلیسی با نظریه‌هایش در زمینه مکانیک کوانتومی وجود پادماده را پیش‌بینی کرد. سپس از دهه ۱۹۳۰ به بعد، آزمایش‌ها این پیش‌بینی را تأیید کردند. امروزه دانشمندان می‌توانند در آزمایشگاه و با استفاده از ماشین‌های پیشرفته‌ای مثل شتابدهنده بزرگ هادرون، ذرات پادماده تولید کنند، هرچند مقدار آن بسیار کم و کنترلش بسیار دشوار است.
پاسکواله دی باری، استاد فیزیک و اخترشناسی در دانشگاه ساوت‌همپتون در بریتانیا می‌گوید وقتی دیراک پادماده را پیش‌بینی کرد، فکر می‌کرد ماده و پادماده باید به یک اندازه وجود داشته باشند. یعنی اگر مقداری ماده در جهان هست، باید همان مقدار پادماده هم وجود داشته باشد.
اما واقعیت این است که اکنون پادماده بسیار کمی وجود دارد و ماده بسیار فراوان است، به‌طوری که همه ستارگان و کهکشان‌ها از ماده ساخته شده‌اند. این اختلاف بزرگ بین انتظار نظری و واقعیت مشاهده‌شده، معمای بزرگ علمی است.
قبلاً هم بعضی دانشمندان فکر می‌کردند شاید «کهکشان‌های پاد-ماده» یا «ستاره‌های پاد-ماده» هم وجود داشته باشند، اما هیچ‌کدام از این‌ها یافت نشده‌اند.
تارا شیرز، فیزیکدان ذرات در دانشگاه لیورپول توضیح می‌دهد: «فکر می‌کنیم جهان در آغاز مهبانگ تقریباً نصف ماده و نصف پادماده بوده، اما خیلی زود ماده بر جهان غلبه کرده است. برای اینکه این اتفاق بیفتد، باید تفاوتی خیلی کوچک یا عدم تقارن در رفتار ماده و پادماده وجود می‌داشت تا در نهایت یکی بر دیگری غالب شود.»
به‌گفته‌ی شیرز، هنوز مشخص نیست چرا ماده و پادماده رفتار کمی متفاوت دارند. دانشمندان نمی‌دانند این تفاوت از کجا آمده و هنوز توضیح علمی روشنی برای آن وجود ندارد. فهمیدن این تفاوت و دلیل برتری ماده بر پادماده، همان مسئله بزرگ عدم تقارن ماده و پادماده است که دانشمندان تلاش میکنند حلش کنند.
دیراک بیان می‌داشت که نامگذاری «ماده» و «پادماده» به صورت دلخواه انجام شده است. ذرات معمولی را ماده و ذرات مخالف آن‌ها را پادماده نامیده‌اند، اما می‌توانست برعکس باشد. اگر بیشتر ذرات و پادماده یکدیگر را نابود نکرده بودند، ممکن بود پادماده هم جهانی از پاداتم‌ها و پادمولکول‌ها بسازد. در نهایت، آنچه بیشتر بود، نامش ماده شد و طرف مقابلش پادماده نامیده شد.
انفجار پادماده که در جو زمین توسط طوفان ایجاد شده، توسط فضاپیمای ناسا شناسایی شده است.
فیزیک‌دان‌ها با کمک آزمایش‌های پیشرفته و مشاهدات مختلف مثل شتاب‌دهنده‌های ذرات، ردپای فروپاشی پادماده در نور ستارگان و کهکشان‌ها، و حتی امواج گرانشی، سعی دارند بفهمند چرا در جهان چنین اختلاف بزرگی بین ماده و پادماده وجود دارد. این اختلاف همان چیزی است که در نهایت باعث شده همه چیزهایی که در جهان می‌بینیم یعنی ستارگان، کهکشان‌ها، زمین و ما شکل بگیرد.
دی باری بر این باور است که در لحظات اولیه پس از مهبانگ، تعداد ذرات ماده و پادماده بسیار بیشتر از حال حاضر بود، اما بیشتر آن‌ها با هم برخورد کرده و نابود شدند. چیزی که باقی ماند، همان ماده‌ای است که در نهایت ستارگان، سیارات و خود ما از آن ساخته شد. به عبارت ساده، ما از باقی‌مانده‌های این نبرد اولیه شکل گرفته‌ایم.
ریموند وولکاس، فیزیکدان نظری ذرات در دانشگاه ملبورن، افزود که یک دلیل برای این عدم تقارن در سال ۱۹۶۷ توسط فیزیکدان شوروی، آندری ساخاروف، مطرح شد. (ساخاروف، منتقد نظام شوروی، در سال ۱۹۸۰ به تبعید داخلی محکوم شد؛ او در سال ۱۹۸۶ آزاد شد و در سال ۱۹۸۹ درگذشت.)
ساخاروف می‌گفت ذرات ماده و پادماده کاملاً برعکس یکدیگر عمل نمی‌کنند. یعنی وقتی تحت تأثیر برخی نیروهای بنیادی قرار می‌گیرند، رفتار آن‌ها کمی متفاوت است. این تفاوت کوچک باعث میشود که ماده کمی بیشتر از پادماده باقی بماند و جهان ما از ماده ساخته شود. به این پدیده در فیزیک، «نقض تقارن C و CP» گفته میشود.
وولکاس توضیح داد دانشمندان اصول کلی اینکه چرا ماده و پادماده رفتار متفاوتی دارند (نقض تقارن C و CP) را می‌دانند، اما جزئیات دقیق آن هنوز روشن نیست. راه‌حل‌های زیادی ممکن است وجود داشته باشد و چالش اصلی این است که با آزمایش‌های علمی مشخص کنیم کدام یک از این احتمالات درست است.
کانال علم فراتر از باور
پراکندگی فوتون
انرژی فوتون‌ها درحین برخورد با اجسام کم می‌شه؟ اگر نه چرا دلیل تغییر رنگ آسمان رو به طولانی بودن مسافتش ربط می‌دن؟
فوتون‌ها پراکنده می‌شن، اما در نود درصد مواقع انرژی از دست نمی‌دن. زمانی که نور خورشید وارد جو زمین می‌شه، به علت برخورد با اکسیژن و نیتروژن و باقی مولکول‌های هوا، می‌شکنه و پراکنده می‌شه. حالا براساس قانون پراکندگی رایلی، نورهایی با #طول_موج کوتاه مثل آبی و بنفش خیلی بیشتر از نورهای قرمز و نارنجی (طول موج‌های بلندتر) پراکنده می‌شن. به‌خاطر همین پراکندگی و پخش بودن نور آبی تو کل هواست که ما درطول روز کل آسمون رو آبی می‌بینیم.
اما مسئله اینجاست که درزمان طلوع و غروب، ما دیگه تابش مستقیم خورشید رو نداریم و نورها باید به‌خاطر مایل بودن مسیر خیلی بیشتری رو طی کنن. اینجاست که نورهای سبز و آبی و بنفش به‌خاطر پراکندگیشون دیگه به‌صورت مستقیم به چشم ما نمی‌رسن و زیادی توی #اتمسفر پخش می‌شن، برعکس نور قرمز و نارنجی که به‌خاطر پراکندگی کمتر مسیر مستقیم‌تری رو طی می‌کنن و به چشم ما می‌رسن.
کانال علم فراتر از باور
انرژی فوتون‌ها درحین برخورد با اجسام کم می‌شه؟ اگر نه چرا دلیل تغییر رنگ آسمان رو به طولانی بودن مسافتش ربط می‌دن؟
فوتون‌ها پراکنده می‌شن، اما در نود درصد مواقع انرژی از دست نمی‌دن. زمانی که نور خورشید وارد جو زمین می‌شه، به علت برخورد با اکسیژن و نیتروژن و باقی مولکول‌های هوا، می‌شکنه و پراکنده می‌شه. حالا براساس قانون پراکندگی رایلی، نورهایی با #طول_موج کوتاه مثل آبی و بنفش خیلی بیشتر از نورهای قرمز و نارنجی (طول موج‌های بلندتر) پراکنده می‌شن. به‌خاطر همین پراکندگی و پخش بودن نور آبی تو کل هواست که ما درطول روز کل آسمون رو آبی می‌بینیم.
اما مسئله اینجاست که درزمان طلوع و غروب، ما دیگه تابش مستقیم خورشید رو نداریم و نورها باید به‌خاطر مایل بودن مسیر خیلی بیشتری رو طی کنن. اینجاست که نورهای سبز و آبی و بنفش به‌خاطر پراکندگیشون دیگه به‌صورت مستقیم به چشم ما نمی‌رسن و زیادی توی #اتمسفر پخش می‌شن، برعکس نور قرمز و نارنجی که به‌خاطر پراکندگی کمتر مسیر مستقیم‌تری رو طی می‌کنن و به چشم ما می‌رسن.
کانال علم فراتر از باور
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
چگونه ما سوالات بدون پاسخ در فیزیک را بررسی می کنیم؟
فیزیکدانان هرگز ناامید نمی‌شوند. توضیحاتی در مورد شتابدهنده هادرونی سرن و کشف ذره بوزون هیگز و ذره گراویتون.
کانال علم فراتر از باور
فیزیکدانان هرگز ناامید نمی‌شوند. توضیحاتی در مورد شتابدهنده هادرونی سرن و کشف ذره بوزون هیگز و ذره گراویتون.
کانال علم فراتر از باور
میدان هیگز
در سال 1964 فیزیکدان بریتانیایی پیتر هیگز، فرضیه ای مطرح کرد که چرا ذرات بنیادی مانند الکترون و کوارک جرم دارند و یا از طرفی چرا ذره ای مثل فوتون جرم ندارد یا به طور کلی تر چرا ذرات بنیادی چنین جرم های متفاوتی دارند.
او برای پاسخ این سوال وجود یک میدان سه بعدی را پیش بینی کرد که در کل فضا نفوذ پیدا کرده و هر چیزی که از داخل آن رد می شود را دچار لختی و کندی حرکت می کند.
بعضی ذرات با سختی و لختی بیشتری از این میدان عبور می کنند بنابراین جرم بیشتری دارند مانند الکترون.
بعضی ذرات به راحتی و بدون هیچ لختی از این میدان رد می شوند و این یعنی جرم کمتری دارند یا اصلا جرم ندارند مانند فوتون.
اسم این میدان، #میدان_هیگز است.
از طرفی همانطور که فوتون ذره حامل نیروی الکترومغناطیس در میدان الکترومغناطیس است، اگر میدان هیگز هم وجود داشته باشد باید یک ذره نیز با خود داشته باشد که اسم این ذره بوزون هیگز است که وجود آن در سال 2012 اثبات شد.
کشف ذره بوزون هیگز نیز به منزله اثبات وجود میدان هیگز است. #بوزون_هیگز به ذره خدا یا God particle نیز مشهور است.
کانال علم فراتر از باور
در سال 1964 فیزیکدان بریتانیایی پیتر هیگز، فرضیه ای مطرح کرد که چرا ذرات بنیادی مانند الکترون و کوارک جرم دارند و یا از طرفی چرا ذره ای مثل فوتون جرم ندارد یا به طور کلی تر چرا ذرات بنیادی چنین جرم های متفاوتی دارند.
او برای پاسخ این سوال وجود یک میدان سه بعدی را پیش بینی کرد که در کل فضا نفوذ پیدا کرده و هر چیزی که از داخل آن رد می شود را دچار لختی و کندی حرکت می کند.
بعضی ذرات با سختی و لختی بیشتری از این میدان عبور می کنند بنابراین جرم بیشتری دارند مانند الکترون.
بعضی ذرات به راحتی و بدون هیچ لختی از این میدان رد می شوند و این یعنی جرم کمتری دارند یا اصلا جرم ندارند مانند فوتون.
اسم این میدان، #میدان_هیگز است.
از طرفی همانطور که فوتون ذره حامل نیروی الکترومغناطیس در میدان الکترومغناطیس است، اگر میدان هیگز هم وجود داشته باشد باید یک ذره نیز با خود داشته باشد که اسم این ذره بوزون هیگز است که وجود آن در سال 2012 اثبات شد.
کشف ذره بوزون هیگز نیز به منزله اثبات وجود میدان هیگز است. #بوزون_هیگز به ذره خدا یا God particle نیز مشهور است.
کانال علم فراتر از باور