برخورددهنده هادرون اساس فيزيک نوين را کشف مي کند

  برخورددهنده بزرگ هادرون (ال اچ سي)  مطالعه اي را شروع کرد که مي تواند به کشف شالوده هاي فيزيک نوين منجر شود.
    


 




    دانشمنداني که روي اين دستگاه اروپايي کار مي کنند پرتوهايي از ذرات پروتون را با نيرويي بي سابقه به هم کوبيدند.

در پي تاييد وقوع اين برخوردها، صداي شادي و کف زدن در اتاق کنترل "ال اچ سي" بلند شد.
اين برخوردهاي هفت تريليون الکترون ولتي آغازگر تحقيقات فشرده اي طي 18 تا 24 ماه آينده در اين برخورددهنده عظيم ذرات است.
دانشمندان اميدوارند که اين مطالعه باعث درک تازه اي از ماهيت کيهان و چگونگي پيدايش آن شود.
اما آنها مي گويند که ارزيابي و تحليل داده هاي جمع آوري شده از اين آزمايش زمان خواهد برد و افکار عمومي نبايد انتظار نتايج زودهنگام را داشته باشند.
"برخورددهنده بزرگ هادرون" يکي از بزرگترين پروژه هاي علمي است که بشر تاکنون به آن دست زده است.
اين تجهيزات که در يک تونل 27 کيلومتري زير مرز فرانسه با سوئيس قرار دارد، ذراتي را که با سرعت نزديک به سرعت نور حرکت مي کنند به هم کوبيد.
دانشمندان انتظار دارند در جريان اين برخورد پديده هايي فيزيکي که تاکنون رؤيت نشده است بروز کند.
يکي از اهداف اصلي اين آزمايش شناسايي ذرات موسوم به "بوزون هاي هيگز" خواهد بود.
تصور مي شود که اين ذرات نقشي عميق در ساختمان کيهان بازي مي کنند و به دانشمندان امکان خواهند داد توضيح دهند که چرا ماده داراي جرم است.
"برخورددهنده بزرگ هادرون" که در آزمايشگاه سرن واقع است در سال 2008 دقايقي پس از آغاز فعاليت از کار افتاد، اما اواخر سال گذشته بار ديگر راه اندازي شد و فعاليت هاي آن در اين فاصله درحال افزايش بوده است.
دانشمندان از روز 19 مارس دو پرتو ذرات پروتون را در جهات مخالف در تونل هاي اين آزمايشگاه به حرکت در آوردند و برخورد دادن پرتوها از سه شنبه شروع شد. حلقه اصلي "برخورددهنده بزرگ هادرون" از 1200 آهن رباي ابررسانا تشکيل شده است.
چهار دستگاه عظيم رديابي طي ماه هاي آينده اين برخوردها را مطالعه خواهند کرد.
"برخورددهنده بزرگ هادرون" پس از تکميل اين آزمايش براي انجام تعميراتي به مدت حداکثر يک سال بسته خواهد شد و پس از بازگشايي برخوردي دو بار شديدتر را آزمايش خواهد کرد.

منبع: http://imannasa2000.blogfa.com/cat-52.aspx

فيزيكدان ايراني اصل هم‌ارزي انشتين را به چالش مي‌كشد

دکتر شروین تقوی ، پژوهشگر و متخصص فیزیک اتمی در آژانس فضایی موفق به ابداع نوع جدیدی ازساعت های اتمی با ویژگی های خاص شده که در صورت موفقیت آزمایش ها و تست های نهایی در حال انجام بر روی آن می تواند برخی از اساسی ترین فرضیه های علم فیزیک را به طورجدی به چالش کشیده و تحولی را در عرصه فیزیک اتمی رقم بزند


کد خبر : 03831 تاریخ انتشار : ۱۶ اسفند ۱۳۸۸

باابداع نوعي ساعت اتمي جديد

ايسنا: اين دانشمند جوان ايراني در ساعت اتمي خود براي نخستين بار از دو ايزوتوپ اتم جيوه استفاده مي‌كند كه اگر بتوان ثابت كرد که باندهاي اندروني (hyperfine structure) آنها با زمان تغيير مي‌كنند براي نخستين بار در تاريخ فيزيك، وزن ذرات بنيادي تشکيل دهنده هسته اتم به صورت مستقيم محاسبه مي‌شود.

 

با اثبات اين كه اين وزن با زمان تغيير مي‌کند، برخي فرضيه هاي فيزيک اتمي اولويت داده شده و بر عکس برخي فرضيه هاي بزرگ فيزيک مثل فرضيه برابري انشتين با چالشي جدي مواجه مي‌شود.

 

دكتر شروين تقوي در گفت‌و‌گويي تلفني با خبرنگار علمي ايسنا خاطرنشان كرد: ساعت اتمي، ابزاري براي سنجيدن زمان با دقت فوق‌العاده بالاست كه اتم را به عنوان مرجعي براي ميزان كردن ساعت‌ها به كار مي‌برد.

 

اتم، داراي باندهاي انرژي دروني است كه انرژي را مي توان به فعاليت‌هاي تكراري ربط داد كه تكرار آنها مي‌تواند يك مرجع زماني باشد كه يك نوسانگر را به آن قفل كنيد و به اين ترتيب باند انرژي آن اتم مرجعي براي سنجش زمان مي‌شود.

 

وي خاطرنشان كرد: از كارهاي روزمره تا پيچيده‌ترين محاسبات و آزمايش‌هاي علمي نيازمند زمان است. براي سازمان فضايي آمريكا (ناسا) هم مساله اندازه‌گيري دقيق زمان خصوصا در محاسبات مربوط به پرتاب ماهواره‌ها و فضاپيماها اهميت فوق‌العاده‌اي دارد.

 

 از آن جا كه مسافت حاصل ضرب سرعت در زمان است، اگر مرجع زماني شما مقداري ثابت نباشد، محاسبه مسافت با خطا همراه بوده و در نتيجه موشكي كه به دوردست‌هاي فضا فرستاده مي‌شود در مدار صحيح قرار نمي‌گيرد. اين مساله باعث شده كه مطالعات در زمينه ساخت ساعت‌هايي هر چه دقيق تر مورد توجه ناسا قرار گيرد.

 

تقوي درباره ساختار ساعت اتمي ابداعي گفت: در اين ساعت اتمي براي اولين بار از ايزوتوپ 201 اتم جيوه استفاده شده كه تاكنون كار چنداني با آن نشده است. در اين تحقيقات، باند انرژي (hyperfine structure) اين ايزوتوپ جيوه را به ميزان 100 ميليون بار دقيق‌تر از آنچه تاكنون حساب شده محاسبه كرديم.

 

خوبي اين باند انرژي اين است كه تابع تركيب خود هسته اتم است و بنابراين تغيير در محيط بيروني اتم تاثير چنداني بر اين باند انرژي نخواهد گذاشت، لذا باند انرژي را مي‌توان به عنوان يك مرجع انرژي استفاده كرد.

 

مي دانيم كه هر انرژي يك فركانس مشخص دارد، پس مي‌توانيم يك اتم را در تله بيندازيم و انرژي درونيش را به عنوان يك مرجع فركانس استفاده كنيم و فركانس يك نوسانگر را به آن قفل كنيم.

 

فركانس اين نوسان چون به فركانس اين انرژي ثابت و دقيق قفل شده، پس بنابراين فركانس اين نوسان هم ثابت و دقيق خواهد بود. اين فركانس به سادگي به زمان قابل تبديل است و بدين ترتيب ما يك ساعت اتمي درست كرده‌ايم.

 

تقوي خاطرنشان كرد: نتيجه كارمان را سال پيش در يك كنفرانس مشترك دوسالانه بين آمريكا و اروپا در فرانسه ارائه دادم و در حال حاضر مشغول انجام آزمايش‌هاي بيشتر با اين ساعت هستم.

 

وي در گفت‌و‌گو با ايسنا تصريح كرد: مرحله بعدي تحقيقات اين است كه دو ايزوتوپ جيوه را در در يك ساعت اتمي (Dual isotope atomic clock) استفاده كنيم.

 

در اين طرح براي اولين بار از دو ايزوتوپ جيوه 201 و جيوه 199 در يك ساعت اتمي استفاده مي‌شود كه اگر بتوانيم آزمايش كنيم كه باندهاي اندروني اين دو ايزوتوپ با زمان عوض مي‌شود، مي‌توانيم براي اولين بار وزن ذرات بنيادي تشكيل دهنده هسته اتم موسوم به «كوارك» را به طور مستقيم اندازه‌ بگيريم و اگر نشان دهيم، اين وزن با زمان تغيير مي‌كند، صحت برخي فرضيه‌هاي فيزيك (نظريه ريسمان) اثبات شده و در مقابل فرضيه برابري (اصل هم ارزي) انشتين زير سوال مي‌رود.

منبع: http://www.konjkav.com/index.php?option=com_content&task=view&id=3831&Itemid=107

صفر مطلق چیست ؟

حتما درباره صفر مطلق شنیده‌اید، تقریبا 273 درجه سانتی‌گراد زیر صفر. آیا می‌دانید در این دمای خاص چه اتفاقاتی می‌افتد؟ چرا دست‌یابی به این دما هیچ وقت در عمل امکان‌پذیر نبوده است؟ و چه نقاط یا اجرامی در زمین،‌ یا حتی دنیا وجود دارند که به این دما نزدیکند؟

در واقع به نظر می‌رسد که هنوز هم ما جواب این سوال‌ها را کامل نمی‌دانیم، زیرا اتفاقاتی که در این دما می‌افتند، هم‌چنان شگفت‌انگیز و غافل‌گیرکننده است. برای نمونه،‌ هفته پیش دانشمندان اعلام کرده‌اند که مولکول‌های گاز بسیار سرد شده ‌می‌توانند تا صد بار بیشتر از مولکول‌های گاز در دمای اتاق، واکنش شیمیایی داشته باشند.به گزارش نیوساینتیست، در آزمایش‌هایی که در دمای نزدیک به دمای اتاق صورت می‌گیرند،‌ واکنش‌های شیمیایی با کاهش دما کندتر می‌شوند. اما اخیرا دانشمندان متوجه شده‌اند که در دمای نزدیک به صفر مطلق (15/273- سانتی‌گراد یا صفر درجه کلوین) تبادل اتم‌ها کماکان انجام می‌گیرد و این امر، باعث ایجاد اتصالات شیمیایی جدید در این فراید می‌شود. به نظر می‌رسد این فرایند مدیون تاثیرات خارق‌العاده کوانتومی است که قابلیت‌های مولکول‌ها را در دمای پایین افزایش می‌دهد.به گفته دبورا جین از دانشگاه کلرادو‌ که مقاله‌ای در مورد این یافته جدید منتشر کرده،‌ شاید خیلی منطقی به نظر برسد که انتظار نداشته باشیم در صفر مطلق اثری از واکنش‌های شیمیایی باشد، اما در واقع این طور نیست و در این دما واکنش‌های فراوانی صورت می‌گیرد.

 

اما چرا دست یافتن به دمای صفر مطلق غیرممکن است؟

 

از نظر عملی، این کار نیاز به این دارد که گرمای گاز را بگیرید؛‌ اما هر چه دما را پایین بیاورید،‌ گرمای بیشتری را باید از گاز بگیرید. در واقع برای رسیدن به صفر مطلق باید این کار را تا بی‌نهایت ادامه داد. در زبان کوانتوم، باید به سراغ اصل عدم قطعیت هایزنبرگ برویم که می‌گوید هر چه دقیق‌تر در مورد سرعت یک ذره بدانیم،‌ کم‌تر در مورد موقعیت آن خواهیم دانست و برعکس. بنابراین اگر می‌دانید که اتم‌هایتان در آزمایش‌تان وجود دارند،‌ باید تاحدی نسبت به سرعت حرکت آن‌ها و این که بالای صفر مطلق هستند یا نه، نامطمئن باشید،‌ مگر این که وسعت آزمایش شما به اندازه کل هستی باشد!

 

فکر می‌کنید سردترین جای منظومه شمسی ما کجاست؟

سردترین جایی که تا به حال در منظومه شمسی ما پیدا شده، روی کره ماه است. سال گذشته، ماهواره اکتشافی ماه ناسا، دمای گودال همیشه در سایه‌ای را در قطب جنوب ماه اندازه‌گیری کرد: 240- درجه سانتی‌گراد. این دما حتی از دمای اندازه‌گیری شده برای پلوتو که فاصله‌اش از خورشید 40 برابر فاصله زمین از خورشید است نیز 10 درجه سردتر است.

 

فکر می‌کنید سردترین جرم طبیعی دنیا چه چیزی باشد؟

 

سردترین جای شناخته شده دنیا، قلب سحابی بومرنگ است که در منظومه قنطورس قرار گرفته و پنج‌هزار سال نوری با ما فاصله دارد. دانشمندان در سال 1997/ 1376 گزارش کردند که گازهای به جا مانده از یک ستاره مرکزی در حال مرگ، با سرعت خبره‌کننده‌ای جارو می‌شوند و آن ناحیه از فضا تا دمای یک درجه کلوین سرد شده است، یعنی تنها یک درجه گرم‌تر از دمای صفر مطلق. معمولا آثار به جا مانده از تشعشعات حاصل از انفجار بزرگ، یا همان تابش ریزموج زمینه کیهانی، ابرهای گازی موجود در فضا را تا 2.7 کلوین گرم می کند. اما انبساط سحابی بومرنگ نوعی یخچال کیهانی پدید آورده که باعث می‌شود گازها سرمای غیرعادی خود را همچنان حفظ کنند و گرم‌تر از این نشوند.

 

سردترین جسم موجود در فضا چیست؟


اگر ماهواره‌های مصنوعی را هم به حساب بیاورید، ‌هنوز اجرام سردتری هم پیدا می‌شود. برخی ابزار موجود در تلسکوپ فضایی پلانک متعلق به آژانس فضایی اروپا،‌ که اردیبهشت ماه 1388 به فضا پرتاب شد، تا دمای 0.1 کلوین سرد شده‌اند تا پارازیت‌های ریزموجی را که ممکن است دید ماهواره را مختل نمایند،‌ متوقف کنند. محیط فضا، در ترکیب با سیستم‌های خنک‌کننده مکانیکی و سرمازاهایی که از گازهای هلیوم و هیدروژن استفاده می‌کردند، طی چهار مرحله متوالی توانستند سردترین جرم فضا را در 0.1 کلوین نگه دارند.

 

کم‌ترین دمایی که در آزمایشگاه‌ها به آن دست یافته‌ایم، چه قدر بوده است؟

 

با همه آن‌چه گفته شد، رکورد کم‌ترین دما متعلق به یک آزمایشگاه روی سیاره زمین است. در سال 2003/ 1382 دانشمندان موسسه فناوری ماساچوست (ام.آی.تی) اعلام کردند که ابری از اتم‌های سدیم را تا 0.45 نانوکلوین سرد کرده‌اند، که این رقم رکورد را شکست. پیش از آن،‌ در سال 1999/ 1378 دانشمندان دانشگاه صنعتی هلسینکی در کشور فنلاند توانسته بودند قطعه‌ای از فلز رودیم را تا 1 نانوکلوین سرد نمایند. با این وجود، این دما تنها برای نوع خاصی از جنبش (که در کوانتوم چرخش هسته‌ای نامیده می‌شود) است و نه دمای کلی همه جنبش‌های ممکن.

 

فکر می‌کنید گازها در دمای نزدیک به صفر مطلق چه رفتار عجیب و غریبی از خود نشان می‌دهند؟


در گازها، مایعات و جامداتی که روزمره با آن‌ها سر و کار داریم،‌ جنبش اتم‌ها و مولکول‌ها و برخورد آن‌ها با یکدیگر باعث گرما یا انرژی حرارتی می‌شود. اما در دماهای بسیار پایین، چنین نیست. در این دماها، قوانین عجیب مکانیک کوانتوم حاکم است؛ به طوری که مولکول‌ها به روال معمول با یکدیگر برخورد نمی‌کنند، بلکه امواج مکانیکی کوانتوم آن‌ها گسترش می‌یابند و با هم هم‌پوشانی پیدا می‌کنند. وقتی آن‌ها بدین صورت هم‌پوشانی پیدا می‌کنند، حالت چگالش بوز- انیشتین را شکل می‌دهند که در آن، اتم‌ها به نحوی رفتار می‌کنند که انگار یک اَبَراتم واحد هستند. اولین چگالش بوز- انیشتین خالص،‌ در سال 1995/ 1374 در کلرادو با استفاده از ابر اتم‌های روبیدیومی ساخته شد که تا دمای کم‌تر از 170 درجه کلوین سرد شده بودند و پدیدآورندگان آن، توانستند جایزه نوبل فیزیک را از آن خود کنند.

منبع: http://marandfizik.blogfa.com/post-456.aspx