جدید ترین عناوین خبری امروز
مجله علمی کیهان‌شناس

توجه: کلمه عبور به آدرس ایمیل شما ارسال خواهد شد.

۷ کشف بسیار عجیب

پیچیدگی‌های فیزیک: ۷ کشف بسیار عجیب

قوانین فیزیک پرده از برخی جنبه‌های اسرارآمیز دنیای ما، از پادماده‌ی شگفت‌انگیز گرفته تا آزمایشاتی که نور را در گره‌هایی می‌چرخانند، برداشته است. در ادامه هفت مورد از عجیب‌ترین کشف و یافته‌های اخیر را می‌خوانید.

سوپ کوارک-گلوئون کشف می‌شود

کشف بسیار عجیب
ردیابی برخورد اولین یون‌های سنگین در آزمایش ALICE. چنین برخوردهایی شرایطی را شبیه به شرایط آغاز جهان، اما در مقیاسی بسیار کوچکتر ایجاد می‌کنند. اعتبار تصویر: CERN

در سال ۲۰۱۱ محققان برخورددهنده‌ی یون‌های سنگین نسبیتی بروک‌هون (Brookhaven)، یکی دیگر از شاهکارهای شگفت‌انگیز فیزیک را منتشر نمودند. در فوریه‌ی ۲۰۱۰، دانشمندان اعلام کردند که از طریق تجزیه‌ی پروتون‌ها و نوترون‌ها به ذرات سازنده‌شان یعنی کوارک‌ها و گلوئون‌ها، سوپی از کوارک-گلوئون تولید کرده‌اند.

طی این آزمایش برخوردهای بسیار قدرتمندی در شتاب‌دهنده، میان اتم‌های طلا صورت گرفت تا حرارتی حدود ۷ تریلیون درجه‌ی فارنهایت (۴ تریلیون درجه‌ی سلسیوس) تولید شود. این شرایط ۲۵۰،۰۰۰ بار داغ‌تر از مرکز خورشید بوده و مشابه دمایی است که جهان در آغاز خود داشته است. در واقع این دما، بالاترین دمایی است که انسان توانسته تا به امروز در سیاره زمین تولید نماید.

ذرات سه‌گانه‌ی شگفت‌انگیز

کشف بسیار عجیب
حلقه‌های برومین (Borromean)، نمادی است که قدمت آن به قرن دوم باز می‌گردد. اما حالا این حلقه‌ها با اتم‌های لیتیوم از نو ساخته شده‌اند. اعتبار تصویر: ویکیپدیا

دانشمندان با استفاده از اتم‌های لیتیوم توانسته‌اند این نماد ریاضی باستانی را که از قرن دوم در هنر بودایی افغانستان دیده می‌شد، بازسازی کنند. این نماد که حلقه‌های برومین نامیده می‌شوند، سه حلقه‌ی به هم پیوسته را نشان می‌دهد. اگر هرکدام از این حلقه‌ها حذف شود، باقی نیز از یکدیگر جدا خواهند شد.

فیزیکدانان پیش‌بینی کرده بودند که ذرات نیز می‌توانند چنین چیدمانی داشته باشند، اما تا به امروز کسی موفق به اثبات این موضوع نشده بود. درنهایت در دسامبر ۲۰۰۹، یعنی ۴۰ سال بعد از پیش‌بینی این موضوع، محققان اعلام کردند که این پدیده را مشاهده نموده‌اند.

نور ماده را خم می‌کند

شاید مشاهده‌ی خم‌شدن پرتوی نور توسط ماده، مانند نوری که از درون یک منشور عبور می‌کند، امری عادی به نظر برسد؛ اما مشاهده‌کردن خم‌شدن ماده توسط نور بسیار دشوار است. با این حال در آزمایشی که در مارس ۲۰۱۰ انجام شد، دانشمندان توانستند این پدیده را کشف کنند. محققان نوارهای مسطح نانوذرات را در یک آزمایشگاه تاریک فشرده کردند. این نوارها قطعه‌های ریزی از ماده هستند که طولی برابر یک میلیارد متر دارند.

دانشمندان از اولین تصویر درهم‌تنیدگی کوانتومی پرده‌برداری کردند

سپس وقتی نوارها در معرض نور قرار گرفتند، به صورت حلزونی به دور خود پیچیدند. در واقع نتایج این کشف می‌تواند مهندسان را در طراحی انواع جدید تجهیزات اپتیکی و الکترونیکی یاری نماید.

آهنربای شناور

کشف بسیار عجیب
راکتور دوقطبی شناور (LDX) در ساختمانی در محوطه‌ی دانشگاه MIT درون یک سازه‌ی فولادی به قطر ۱۶ پا قرار گرفته است. همچنین یک راکتور همجوشی دیگر نیز در این محوطه به نام Alcator C mod قرار دارد که در واقع یک مدل توکامک است. اعتبار تصویر: LDX team

یکی از هدف‌هایی که انسان‌ها مدت زیادی است به‌دنبال تحقق آن بوده‌اند، همجوشی هسته‌ای یا ترکیب هسته‌های اتم می‌باشد که درون ستارگان اتفاق می‌افتد. اگر دانشمندان بتوانند در رسیدن به این هدف موفق شوند به منبع انرژی قدرتمندی با عواقب منفی زیست‌محیطی پایین دست خواهند یافت.

در ژانویه‌ی ۲۰۱۰ دانشمندان یک قدم در رسیدن به این هدف نزدیک‌تر شدند و اعلام کردند که یک آهنربای شناور با دو قطب مغناطیسی ساختند که می‌تواند برخی از شرایط مورد نیاز برای همجوشی را فراهم نماید. محققان توانستند با معلق کردن یک آهنربای بزرگ دونات شکل در هوا، حرکت یک گاز بسیار داغ از ذرات باردار درون محفظه‌ی بیرونی آهنربا را کنترل نمایند. به گفته‌ی محققان، چگالی این گاز تقریبا به مقداری که برای همجوشی هسته ای لازم است، رسیده بود.

کشف پادماده‌ی جدید

کشف بسیار عجیب
(اعتبار تصویر: NASA)

دانشمندان موفق شدند پادهایپرتریتون (anti-hypertriton) را که نوع جدیدی از پادماده است و تا به امروز کشف نشده بود، ایجاد کنند. این پادماده درون یک دستگاه برخورددهنده‌ی اتم با برخورد دادن ذرات به یکدیگر و با سرعتی نزدیک به سرعت نور ایجاد شده است.

پادهایپرتریتون از بسیاری جهات ذره‌ی عجیبی است. اول به دلیل این‌که این ذره یک ماده­‌ی عادی نیست، بلکه با توجه به اسمش یک پادماده است و به‌محض تماس با یک ماده‌ی عادی از بین می‌رود. دوم این‌که، پادهایپرتریتون دقیقا همان چیزی است که ذره‌ی «عجیب» خوانده می‌شود. به این معنا که شامل یک ذره‌ی بنیادی نادر به نام کوارک عجیب است و این کوارک در پروتون‌ها و نوترون‌هایی که اتم‌های معمولی را تشکیل می‌دهند، وجود ندارد.

بررسی درهم‌تنیدگی کوانتومی در ابرهای چگال اتمی

این آزمایش در برخورددهنده‌ی نسبیتی سنگین یونی در آزمایشگاه ملی بروک‌هون در آپتون نیویورک انجام شده است. نتایج این پژوهش در مارس ۲۰۱۰ اعلام شد.

کشف گره‌های نور

کشف بسیار عجیب
از طریق بازتاباندن یک باریکه‌ی لیزری از هولوگرامی که به طور ویژه‌ای طراحی شده (در اینجا با یک دایره‌ی رنگی نشان داده شده‌است)، فیزیکدانان موفق شدند گره‌هایی از رشته‌های تاریک ایجاد کنند ( این گره‌ها را به صورت رنگی در عکس مشاهده می‌کنید). اعتبار تصویر: Mark Dennis

ممکن است تصور کنید که نور تنها به خط مستقیم منتظر می‌شود، اما واقعیت این است که گاهی درون گره‌هایی پیچ می­خورد. در ژانویه سال ۲۰۱۰، محققان اظهار داشتند که از یک هولوگرام کامپیوتری کنترل‌شده برای پیچاندن باریکه‌های لیزری (به شکل پرتزل) استفاده کرده‌اند. این هولوگرام‌­ها، که وظیفه‌ی هدایت نور را برعهده دارند، به‌طور ویژه برای ارسال نور در جهات و اشکال خاص ایجاد شده‌اند.

محققان برای بررسی حلقه‌های حاصل، از یک مبحث ریاضیاتی موسوم به نظریه‌ی گره استفاده کردند. فیزیکدانان کشف کردند که این چرخش‌های نور، که به نام گرداب‌های نوری معروفند، می‌توانند در دستگاه‌های لیزری آینده کاربرد داشته باشند.

درهم‌تنیدگی شبح‌وار

کشف بسیار عجیب
فیزیکدانان چهار ذره درهم‌تنیده را در محیطی پر از اختلال قرار دادند تا پایداری درهم‌تنیدگی کوانتومی آن‌ها را مورد بررسی قرار دهند. اعتبار تصویر: University of Innsbruck

یکی از عجیب‌ترین پیش‌بینی‌های نظریه‌ی مکانیک کوانتومی این است که ذرات می‌توانند درهم‌تنیده شوند، به گونه‌ای که حتی پس از تفکیک شدن آن‌ها در فضا، هنگامی که عملی روی یک ذره انجام می‌شود، ذره‌ی دیگر بلافاصله تحت تاثیر قرار خواهد گرفت.

در ژوئن سال ۲۰۰۹، دانشمندان اعلام کردند میزان درهم‌تنیدگی یک سیستم جدید شامل دو جفت ذره‌ی تفکیک‌شده‌ی مرتعش را اندازه‌گیری نموده‌اند. در آزمایشات قبلی ویژگی‌های داخلی ذرات را مانند حالت اسپین درهم‌تنیده ­کرده بودند، اما این اولین باری بود که دانشمندان توانستند الگوی حرکت ذرات را درهم‌تنیده کنند. در واقع این حالت به دنیایی که ما می‌شناسیم بسیار شبیه‌تر است.


مترجم: عاطفه شریعتی مقدم/ ویراستار: زهرا جعفریان/ تحریریه‌ی رسانه‌ی علمی کیهان‌شناس

avatar
  Subscribe  
Notify of

رصد و اکتشافات فضایی

ماه‌گرفتگی چیست
ماه‌گرفتگی چیست و ماه‌گرفتگی بعدی چه زمانی اتفاق می‌افتد؟
62
کشف ماده ژله‌ای در ماه
کشف ماده ژله‌ای توسط کاوشگر چینی در قسمت پنهان ماه
183
گذر کاوشگر خورشیدی پارکر
سومین گذر کاوشگر خورشیدی پارکر از نزدیکی خورشید
97
بارش شهابی برساووشی
چرا بارش شهابی برساووشی سالی یک‌بار اتفاق می‌افتد؟
70
سیاره پرجرم
دومین سیاره پرجرم در مدار ستاره‌ی همسایه‌مان پیدا شد
100