شاید این روزها خبر‌ها و عکس‌هایی از برخورد دهنده بزرگ هادرون (Large Hadron Collider:LHC) دیده باشید

تعداد زیادی دانشمند و مهندس که در همه عکس‌ها در حال نگاه کردن یا اشاره کردن به یک تونل بزرگ هستند!

خوب به هر حال این آدم‌های به ظاهر بیکار حتماً در حال تلاش برای هدفی مهم هستند که رسانه‌ها کار آن‌ها را «آزمایش مهبانگ(Big Bang)» یا «بزرگترین آزمایش تاریخ» می‌خوانند. بیایید در اینجا کمی بیشتر در مورد این آزمایش و این همه تجهیزات غول پیکر بدانیم و یک قدم از دوستان خود جلو بزنیم.

این آزمایش حاصل کار یک تونل و یک شتاب دهنده در 100متر زیر مرز فرانسه و سوئیس است. LHC قسمتی از پروژه آزمایشی سازمان تحقیقات هسته‌ای اروپا یا CERN‌ است و تمام پروژه 6میلیارد دلار هزینه برده است.

چند لحظه بعد از شروع این آزمایش آهنربا‌های الکتریکی غول پیکری اتم‌ها و شعاع‌های اتمی را با سرعتی نزدیک به سرعت نور به حرکت در می‌آورد و با هم برخورد می‌دهد.[گزارش شروع به کار بزرگترین اتم شکن جهان]

در جستجوی راز هستی

9هزار فیزیکدان، متخصص و مهندس از سراسر جهان در این مرکز با زیر نظر گرفتن رفتار ذرات و آثار این برخورد‌ها به مطالعه چگونگی بوجود آمدن جهان و حتی دلیل بوجود آمدن آن می‌پردازند. هر لحظه از این آزمایش به ما در درک جهان کمک می‌کند و هزاران راز خلقت را آشکار می‌سازد.

دانشمندان برای درک بهتر این اسرار از نظریه‌ای به نام مدل استاندارد استفاده می‌کنند. این نظریه ترکیبی از نظریه نسبیت  اینشتین و تئوری کوانتوم است. این نظریه با سه تا از چهار نیروی اساسی جهان یعنی نیروی قوی هسته‌، نیروی ضعیف هسته و نیروی الکترومغناطیس سر و کار دارد و با نیروی چهارم که نیروی جاذبه است سر و کاری ندارد.

این نظریه توضیحاتی در مورد چندین پدیده فیزیکی دارد که درستی بسیاری از آن‌ها  با انجام آزمایش‌های فراوان به اثبات رسیده و یا تا حد قابل قبولی به اثبات درستی آن‌ها نزدیک شده‌ایم. ولی جنبه‌های دیگر این نظریه همچنان در ابهام قرار دارد. یکی از ذرات زیر اتمی که توضیحی برای آن ارائه نشده است ذره «هیگز» (Higgs) است.

پیتر هیگز، ذره هیگز به افتخار فرضیه او نام‌ گذاری شده است

تحقیق بر روی این ذره می‌تواند به این سوال پاسخ دهد که چرا جرم وجود دارد؟ چرا اجسام جرم دارند؟

دانشمندان ذراتی را می‌شناسند که جرمی ندارند. مانند نوترون. ولی در مقابل ذراتی وجود دارند که جرم دارند. دانشمندان برای توضیح این پدیده به سراغ مکانیزم هیگز رفته‌اند. بر اساس این قسمت از نظریه باید ذره‌ای وجود داشته باشد و به همراه آن یک نیرو که به اجرام جرم بدهد. این درحالی است که بعضی از دانشمندان معتقدند که ممکن است این ذره حتی وجود نداشته باشد و بعضی هم معتقدند که این آزمایش نه تنها ما را به حقایقی از این قبیل می‌رساند بلکه ممکن است چیز‌هایی را به ما نشان دهد که ما حتی آن‌ها را در نظر نگرفته‌ایم.

موضوع دیگری که دانشمندان به دنبال کشف آن هستند ریشه در پیدایش جهان ماده دارد. در ابتدا انرژی و ماده با هم در آمیخته بودند. بعد از اینکه ماده و انرژی در ابتدای خلقت از هم جدا شدند ذرات ماده و پادماده یکدیگر را خنثی کردند. اگر این دو مقدار مساوی بود آنوقت دیگر ماده‌ای برای ما باقی نمی‌ماند و این دو ذره یکدیگر را کاملاً از بین می‌بردند. ولی خوشبختانه بیشتر از مقدار پاد ماده، ماده وجود داشت.

دانشمندان امیدوارند که این فرایند و وجود پاد ماده را در آزمایش LHC مشاهده کنند و به این سوال پاسخ دهند که چرا تفاوتی در مقدار ماده و پاد ماده وجود داشته است.

«ماده تاریک» نیز یکی از مقاصد مهم دانشمندان در این آزمایش است. درک کنونی ما از جهان نشان می‌دهد که مقدار ماده‌ای که می‌بینیم و در اطراف ما و کهکشان ما قرار دارد تنها 4درصد کل ماده در جهان است و دانشمندان از روی حرکات کهکشان‌های اطراف ما حدس می‌زنند که مقدار ماده‌ای وجود دارد که ما قادر به رویت آن نیستیم و نام ماده تاریک را بر آن نهاده‌اند.

با این حال تمام ماده‌ای که در جهان وجود دارد، یعنی ماده قابل رویت و ماده تاریک تنها 25درصد از جهان را تشکیل می‌دهند. فرضیات می‌گویند که باقی جهان از انرژی که نام آن را «انرژی تاریک» می‌گذارند تشکیل شده است. دانشمندان با انجام آزمایش‌ها و مشاهدات مختلف در LHC امیدوارند که اثباتی برای این فرضیات پیدا کنند و یا به نتایجی برسند که توضیحات متفاوتی برای این پدیده‌ها ارائه بدهد.

این پیش بینی‌های عجیب و تکان دهنده تنها بخشی از اهداف آزمایشات دانشمندان در LHC‌ است و ممکن است آزمایشات آن‌ها به نتایج باورنکردنی دیگری نیز برسد.

اگر به نظر شما ماده - پاد ماده و ماده و انرژی تاریک خیلی هم عجیب نیستند شاید بخواهید بدانید که بعضی دانشمندان معتقدند که LHC به آن‌ها کمک می‌کند تا به ابعادی بیشتر از ابعاد فعلی دنیای ما برسند. ما تا به حال تحت چهار بعد، یعنی 3 بعد فضایی طول و عرض و ارتفاع ؛ و زمان زندگی کرده‌ایم و یا شاید تنها اینطور فکر می‌کنیم و ابعاد دیگری نیز وجود دارند!

بعضی از نظریه‌های فیزیک تنها در ابعادی بیشتر از ابعاد 4گانه ما درست هستند. برای مثال حالتی از نظریه ریسمان (StringTheory) تنها در ابعاد بالای 11تا به نتیجه می‌رسد.
نظریهٔ ریسمان شاخه‌ای از فیزیک نظری و بیشتر مربوط به حوزه فیزیک انرژی‌های بالاست .این نظریه در ابتدا برای توجیه کامل نیروی قوی به وجود آمد ولی پس از مدتی با گسترش کرومودینامیک کوانتومی کنار گذاشته شد و در حدود سالهای ۱۹۸۰ دو باره برای اتحاد نیروی گرانشی و برطرف کردن ناهنجاری‌های تئوری ابر گرانش وارد صحنه شد. بنا بر آن ماده در بنیادین‌ترین صورت خود نه ذره بلکه ریسمان مانند است. یعنی تمام ذرات بنیادین (مثل الکترون، پوزیترون و فوتون) اگر با بزرگنمایی خیلی خیلی زیاد نگریسته‌شوند ریسمان‌دیس هستند. ریسمان می‌تواند بسته (مثل حلقه) یا باز (مثل بند کفش) باشد. توضیح اینکه چرا ابعادی بیشتری برای طرح این نظریه و وجود ریسمان‌ها لازم است مربوط به مباحث فیزیک نظری و نظریه گروه‌ها در ریاضی است.
این نظریه در بین فیزیکدانان و دانشمندان طرفداران زیادی دارد و آن‌ها امیدوارند که LHC به آن‌ها کمک کند تا نظر منتقدان را کمی تغییر دهند و قسمت‌هایی از درستی نظریه ریسمان را ثابت کنند.

LHC و حساب و کتاب آن!

تمام این‌ها به تاسیسات عظیمی در مرز بین فرانسه و سوئیس وابسته است. محیط تونل شتاب‌دهنده و سالن‌ها برخورد دهنده 27 کیلومتر است و در 100متری زیر زمین قرار دارد. تأسیسات کنترل و محل کار دانشمندان و مهندسین بالای این دستگاه‌ها و در سطح زمین است و دسترسی به تونل‌ها از طریق آسانسور و پله انجام می‌پذیرد.

شتاب‌دهنده با آهنرباهای بسیار قوی کار می‌کند و به ذرات سرعتی برابر 99.99درصد سرعت نور می‌دهد. این آهنرباها از نوع ابر رسانا هستند و صدها تون وزن دارند. در ساخت تونل شتاب‌دهنده از 9600 قطعه از این آهنرباها استفاده شده است. برای سرد کردن آهنرباها دمای آن‌ها را به 271.25 درجه سلسیوس زیر صفر می‌رسانند. این دما حتی از خلأ خارج از جو نیز سردتر است.

نامی از خلأ بردیم و بهتر است بدانید که مسیر تونل شتاب‌دهنده برای گذر شعاع ذرات عاری از هرگونه مولکول اضافی است. حتی یک مولکول مزاحم نیز می‌تواند مسیر حرکت شعاع‌ها را تغییر دهد و پمپ‌های تخلیه بسیار پرقدرتی وظیفه تخلیه تونل‌ها را دارند که حتی یک مولکول گازی شکل را نیز از قلم نمی‌اندازند.

LHC‌ و تمام آزمایش‌های آن دارای 150میلیون حسگر و شناساگر هستند. اطلاعاتی که این حسگر‌ها در هر ثانیه به کامپیوتر‌ها و مراکز پردازش اطلاعات می‌فرستند 700مگابایت است! این به این معنی است که اگر LHC به طور بی وقفه در یک سال کار کند 15میلیون گیگابایت اطلاعات از آزمایشات آن جمع آوری می‌شود.

شاید به فکر انرژی که این مرکز مصرف می‌کند نیز افتاده باشید. پیش بینی می‌شود که LHC‌ سالانه 800هزار مگاوات ساعت برق مصرف کند. هزینه این مقدار برق 19میلیون یورو تخمین زده می‌شود!

اساس کار این آزمایش به این گونه است که دو شعاع ذرات را از دو جهت مخالف به سمت یکدیگر می‌فرستند و بعد از برخورد آن‌ها به هم رفتار آن‌ها را مشاهده می‌کنند.

در قلب LHC

بیایید به سفر یک پروتون در LHC‌ نگاهی بیندازیم. ابتدا دانشمندان از اتم هیدروژن الکترون را خارج می‌کنند تا پروتون از آن باقی بماند. سپس پروتون‌ها وارد LINAC2 می‌شوند. این دستگاه‌ها پروتون‌ها را به داخل شتاب‌دهنده‌ای به نام PS Booster شلیک می‌کند. از فرکانس‌های رادیویی خاصی برای شتاب دادن به پروتون و از آهنربا‌های ابر رسانا برای نگاه داشتن آن‌ها در مسیر استفاده می‌شود.

وقتی پروتون به سرعت مناسب می‌رسد، PS Booster‌ آن را به دستگاه دیگری به نام SuperProtonSynchrotron‌ می‌فرستد. در این مرحله پروتون‌ها به گروه‌هایی تقسیم بندی می‌شوند و در همین گروه‌ها حرکت می‌کنند. هر گروه دارای 11^10×1.1 پروتون است و در هر شعاع 2808گروه وجود دارد. این دستگاه شعاع‌ها را در جهتی مخالف یکدیگر حرکت می‌دهد.

در داخل LHC‌ و بعد از 20دقیقه شعاع‌ها 11245 بار در داخل تونل می‌چرخند و در یک ثانیه 600میلیون بار برخورد می‌کنند.

با برخورد پروتون‌ها با هم ذراتی کوچکتر تشکیل می‌شوند. از فروپاشی پروتون ذراتی شکل می‌گیرند که عمر آن‌ها چند هزارم ثانیه است. حسگر‌ها اطلاعات تشکیل و تبدیل این ذرات زیر اتمی را دریافت و آن‌ها را به مراکز پردازش اطلاعات می‌فرستند.

در این میان بعضی از پروتون‌ها با یکدیگر برخورد نمی‌کنند و تا جایی که به مرحله فروپاشی برسند به حرکت ادامه می‌دهند. در این مرحله پروتون‌های اضافی توسط پرده‌ای از گرافیت جذب می‌شوند.

پردازش اطلاعات

طراحان سیستم کامپیوتری و پردازشی CERN به جای استفاده از ابر کامپیوترها برای انجام محاسبات، از روش پردازش موازی یا Parallel Computing استفاده می‌کنند. به این ترتیب که اطلاعات به جای پردازش در داخل مرکز به چندین کامپیوتر در نقاط مختلف فرستاده می‌شود و هر کامپیوتری قسمتی کوچک از پردازش را انجام می‌دهد ولی در عوض مجموع این پردازش‌ها، انبوهی از اطلاعات پردازش شده و آماده مطالعه می‌شود.

گروه اول کامپیوتر‌های این شبکه در داخل CERN قرار دارد و اطلاعات را برای پردازش به قسمت‌های کوچکی تقسیم می‌کند. دوازده گروه کامپیوتر دیگر در دوازده کشور شامل: کانادا، فرانسه، آلمان، ایتالیا، اسپانیا، سوئیس، تایوان، هلند، انگلستان، آمریکا و یکی از کشور‌های اسکاندیناوی اطلاعات را با استفاده از اتصال‌های که سرعتشان به 10گیگابایت بر ثانیه می‌رسد، دریافت و پردازش می‌کند.

در مرحله‌ای دیگر گروهی از کامپیوتر‌های کوچک‌تر شامل کامپیوتر‌های دانشگاه‌ها و مراکز علمی به کمک کامپیوتر‌های دیگر می‌آیند و بعد از اتمام کار پردازش اطلاعات را به کامپیوتر‌های بالایی خود می‌فرستند و سرانجام به CERN. [هکر‌ها به LHC نفوذ کردند]

آیا LHC زندگی ما را تهدید می‌کند؟

گروهی از مردم معتقدند که آزمایشاتی از این قبیل ممکن است مشکلات جدی برای سیاره ما بوجود آورد. دو نفر از بازنشسته‌های بازرسان هسته‌ای در مارچ 2008 شکایتی را به دادگاه ایالتی هاوایی بردند و با مطرح کردن شکایت خود خواستار توقیف LHC شدند.
این نگرانی ناشی از این دیدگاه است که آزمایشات LHC‌ باعث ایجاد سیاه چاله‌هایی می‌شود. سیاه چاله‌ها اجسام یا ناحیه‌هایی غیر شناخته شده و غیر مطالعه شده هستند که اجرام را در خود فرو می‌برند و آن‌ها را به انرژی و ماده‌هایی با چگالی بی نهایت تبدیل می‌کند.

مسئولین CERN‌ نیز با قدرت تمام این حرف‌ها را تأیید کردند! ولی به مردم این اطمینان را دادند که مقدار سیاه چاله‌های ایجاد شده در LHC‌ آنقدر کم است که در کمتر از ثانیه نابود می‌شوند.

دیدگاهی که از سیاه چاله‌ها وجود دارد، مربوط به نابود شدن ستاره‌ها در کهکشان‌های دیگر است. ولی روشن است که جرم نابود شده با مقدار سیاه‌ چاله مرتبط است و مقدار پروتون در LHC‌ با جرم ستار‌ه ها قابل مقایسه نیست.

نگرانی‌های دیگری نیز وجود دارد. بعضی‌ها از Strangelets ها حرف می‌زنند. گیتی شناس‌ها بر این باورند که این ناحیه‌ها باعث ایجاد میدان گرانشی قوی می‌شود که ممکن است زمین را به ویرانه‌ای تبدیل کند.

مسئولین CERN بار دیگر با قدرت و اطمینان به این اعتراضات نیز پاسخ دادند! آن‌ها می‌گویند که اولاً Strangelets ها تنها زایده یک فرضیه هستند و هیچ مشاهده‌ای وجود آن‌ها و اثراتشان را ثابت نمی‌کند. دوماً اینکه اگر هم همچنین ناحیه‌های بوجود آیند بسیار ضعیف و نا پایدار خواهند بود. جواب تقریباً قانع کننده دیگری نیز به این اعتراضات داده شده‌است. بعضی می‌گویند که این Strangelets ها زایده تشعشعات کیهانی هستند و اگر وجود هم داشته باشند حتما تا به حال به زمین نزدیک شده‌اند و با توجه به اینکه زمین هنوز زمین است و ما انسان‌ها هنوز هم در آن زندگی می‌کنیم، Strangeletsها را خیلی هم نباید جدی گرفت!

اکثریت دانشمندان و صاحب نظریان بر این باورند که این آزمایش افق دید ما را در درک بهتر جهان گسترس می‌دهد. تلسکوپی که گالیله ساخته بود در حد دوربین‌هایی که امروزه همه جا می‌توان آن‌ها را خریداری کرد، قدرت بزرگنمایی داشت ولی با این حال ما را به درک بهتر کهکشانمان رساند. آزمایش‌هایی مانند LHC‌ با اینکه ممکن است در اول راه خود باشند ولی با این حال می‌تواند در آینده، علم دانش بشری را به دوردست ببرد.

منبع:

http://www.hamshahrionline.ir/News/?id=67806

در این صفحه نیز می توانید اطلاعاتی در مورد برخورد دهنده بزرگ هادرونی بیابید:

http://www.hupaa.com/page.php?id=3726

دور جدید ارسال پست های جدید آغاز شده است.همراهمان باشید.

سفر با ماشین زمان :

ساده ترین طریقی که امروزه در مورد آن صحبت می شود این است که حفره ای (تونلی که نواحی جدا افتاده فضا ـ زمان را به طور تصادفی به یکدیگر پیوند دهد) ایجاد نموده و با استفاده از سرعت نور ، یک سر این حفره را به سر دیگر آن پیوند زد. عبور از این حفره به ما اجازه خواهد داد تا به گذشته سفر کنیم. هر چند در دهه گذشته خصوصیات تئوریکی چنین حفره هایی به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته اند ،اما اطلاعات کمی در مورد اینکه چگونه میتوان حفره ای ماکروسکوپیک با وسعتی که انسان یا سفینه ای فضایی از آن بتواند عبور کند ساخت،به دست آمده است. هر چند نظریه های متقارن جاذبه کوانتومی بیان می کند که فضا ـ زمان ساختاری پیچیده و متخلخل با حفره هایی به ابعاد ۳۳^۱۰ سانتیمتر ، یعنی چندین میلیارد مرتبه کوچکتر از الکترون دارند. بعضی از فیزیکدانان معتقدند شاید بتوان یکی از این حفره های واقعا ً میکروسکوپیک را گرفته و آنرا تا یک اندازه قابل استفاده بزرگ نمود ، اما در حال حاضر این اظهار نظرها تخیلی اند.

حتی اگر یکی از این حفره ها را داشته باشیم،آیا طبیعت اجازه تبدیل آنرا به یک ماشین زمان می دهد ؟

یک حدس که به «ترتیب زمانی بازدارنده» موسوم است ، بیان می کند که قوانین طبیعت از ایجاد ماشین زمان جلوگیری می کنند. فیزیکدانان جنبه های مختلفی از فیزیک را مورد مطالعه قرار داده اند تا دریابند که چطور این قانون «ترتیب زمانی بازدارنده» می تواند مانع ساختن یک ماشین زمان شود. اما در تمامی این تحقیقات فقط یک بخش فوق العاده کوچکی از فیزیک را دریافته اند که ممکن است استفاده از حفره ها را برای سفر در زمان منع کند. معلوم شده است که اگر ماشین زمان شروع به کار نماید ممکن است انرژی در حالت خلاء یک میدان کوانتیزه بدون جرم بدون حد افزایش یابد ، و در نتیجه استفاده از آن را نا ممکن می کند.

مطالعات اخیر نشان داده اند چگونگی تغییر سریع هندسه فضا ـ زمان در اثر افزایش انرژی د رجلوگیری از عمل ماشین زمان ، چندان روشن نیست. همینطور نشان داده شده که انرژی در حالت خلاء یک میدان دارای جرم به طور نامحدود افزایش نمی یابد. این یافته ها نشان میدهند احتمالا ً راهی برای بکار انداختن ماشین زمان با مهندسی فیزیک ذرات وجود داشته باشد. شاید اعجاب انگیزترین قسمت تحقیقات دهه اخیر آن باشد که هنوز روشن نیست قوانین فیزیک سفر زمانی را منع می کنند ، یا نه ؟ به طور روز افزونی روشن شده است که ممکن است این سئوال همچنان باقی بماند تا اینکه دانشمندان یک نظریه جامع کوانتومی را تکمیل کنند. براساس مطالعات نجومی ، اغلب اظهار نظر می شود که دو نقطه بسیار دور از هم سریعتراز سرعت نور از همدیگر فاصله می گیرند. آیا این موضوع مغایرتی با اظهارات فوق ندارد ؟ گذر زمان در چنین موردی چگونه است ؟

جهان انبساط یابنده بایستی در چهار چوب تئوری نسبیت عام مورد بررسی قرار گیرد. در نسبیت عام حرکت نسبت به سرعت نور به طور موضعی تعریف شده است. فاصله مابین دونقطه دور از هم را می توان به عنوان نتیجه ای از انبساط فضا ـ زمان در هم فرو رفته ، سریعتر از نور افزایش داد. هیچ چیز نمی تواند از فضا سریعتر از سرعت نور عبور کند ، اما فضا خودش می تواند اشیایی را سریعتر از سرعت نور حمل کند. مطابق نسبیت خاص ، ذرات نمی توانند سریعتر از نور حرکت نمایند ، این موضوع موجب می شود که نتوان پس از یک مسافرت بسیار سریع به زمانی قبل از زمان مبدا حرکت بازگشت. اما اگر جاذبه را نیز در نظر بگیریم ، آنگاه فضا ـ زمان انحنا خواهد داشت ، بنابراین جوابهایی برای معادلات نسبیت عام بوجود می آیند که بر طبق آنها ذرات می توانند در مسیرهایی طی طریق نمایند که آنها را به زمانهای ماقبل بازگرداند. جنبه های دیگر هندسه هایی که معادلات نسبیت عام را حل می کنند منجر به لنزهای جاذبه ای ، امواج جاذبه ای و سیاهچاله ها می شوند. کشف انفجارهای بزرگ در ستاره شناسی ناحیه رادیویی و اشعه ایکس در خلال دو دهه گذشته منجر به رصد لنزهایی جاذبه ای ، امواج جاذبه ای شده اند ، و همینطور شواهد آشکاری که وجود سیاهچاله های عظیم الجثه در مراکز کهکشانها و سیاهچاله هایی در اندازه ستاره ایی که از فروریختن ستاره های در حال مرگ به وجود می آیند ، به دست داده است. اما به نظر نمی رسد نواحی از فضا ـ زمان که اجازه سفر زمانی را می دهد ، وجود داشته باشد. سئوال اساسی که به ذهن می رسد این است که چه عاملی مانع آنهاست ؟ و یا اینکه آیا واقعا ً چنین چیزی امکان پذیر است ؟

منبع :

http://www.daneshju.ir/forum/archive/t-20649.html

ناسا در هشداری اعلام کرد یک توفان خورشیدی که در سال ۲۰۱۲ به زمین می‌رسد که ممکن است خسارات جدی به ساختارهای اجتماعی و اقتصادی وارد کند.

از ماه دسامبر فعالیت خورشید به آهستگی رو به افزایش می‌رود. نیروی مغناطیسی این ستاره هر ۱۱ سال یک‌بار به نقطه‌ای می‌رسد که در آن اوج پدیده‌های فوران‌های خورشیدی و پرتاب تاج‌های خورشیدی بزرگ مشاهده می‌شود. این پدیده‌ها منجر به آزاد شدن میزان زیادی انرژی و تشعشعات می‌شود. این فوران‌ها می‌تواند به زمین نیز برسد و سبب ایجاد توفان‌های ژئومغناطیسی زمین شود. 

اتمسفر زمین می‌تواند از این برخوردها خود را مصون نگه دارد اما خسارات جدی را بر روی ساختارهای اجتماعی و اقتصادی روی زمین وارد می‌کند.

ستاره‌شناسان این پدیده‌ها را از سال ۱۸۵۹ رصد کرده‌اند. در آن زمان یک توفان ژئومغناطیسی ویژه در خطوط تلگراف اروپا و آمریکا اختلال ایجاد کرد. در ماه می ۱۹۲۱ توفان دیگری بسیاری از خطوط برق و تلفن را در دو سر اقیانوس اطلس خارج از استفاده کرد.

در گزارش ۱۳۲ صفحه‌ای ناسا و آکادمی ملی علوم آمده است: “انرژی برق، کلید فناوری جامعه مدرن امروزی است و تمام زیرساخت‌ها و سرویس‌ها به آن وابسته هستند. اگر توفان سال ۱۸۵۹ امروز اتفاق بیفتد به طور حتم خسارت‌های اجتماعی و اقتصادی وسیعی برجای خواهد گذاشت.”

براساس گزارش ماهنامه نجوم به نقل از نیوساینتیست، در سال ۱۹۸۹ شش میلیون نفر در کبک کانادا به مدت ۹ ساعت به سبب یک توفان ژئومغناطیسی که ۱۰ برابر ضعیف‌تر از توفان سال ۱۹۲۱ بود بدون برق ماندند. اگر حادثه‌ای مشابه آنچه که در سال ۱۹۲۱ رخ داد تکرار شود، تعداد افراد بدون برق به ۱۳۰ میلیون نفر افزایش خواهد یافت و تکرار حادثه‌ای مشابه سال ۱۸۵۹، دو هزار میلیارد دلار خسارت وارد خواهد کرد.

به گفته دانشمندان ناسا، اوج بعدی این توفان‌های خورشیدی بین سالهای ۲۰۱۲ و ۲۰۱۳ خواهد بود که جامعه علمی هنوز بر سر شدت فعالیت خورشید در این دوره جدید به توافق نرسیده است.

منبع : hamshahrionline.ir

سلام خدمت تمامی دوستان خوبم

به زودی با مطالب ارزنده بر می گردم.

سیاهچاله ها مناطقی از فضا می باشند که نیروی گرانش در آنجا به قدری زیاد است که هیچ چیز نمی تواند از آن منطقه بگریزد. سیاهچاله ها قابل رویت نیستند و در واقع نامرئیند زیرا حتی نور نیز در دام آنها گرفتار می شود. تشریح بنیادی سیاهچاله ها بر اساس معادلات موجود درتئوری نسبیت عام آلبرت اینیشتین مطرح شد. این تئوری در سال 1916 منتشر گردید. سیاهچاله ها مناطقی از فضا می باشند که نیروی گرانش در آنجا به قدری زیاد است که هیچ چیز نمی تواند از آن منطقه بگریزد. سیاهچاله ها قابل رویت نیستند و در واقع نامرئیند زیرا حتی نور نیز در دام آنها گرفتار می شود. تشریح بنیادی سیاهچاله ها بر اساس معادلات موجود درتئوری نسبیت عام آلبرت اینیشتین مطرح شد. این تئوری در سال 1916 منتشر گردید. خصوصیات سیاهچاله ها نیروی گرانش نزدیک یک سیاهچاله بسیار قوی است چرا که همه ذرات سیاهچاله در یک نقطه در مرکزآن متمرکز شده اند. فیزیکدانان به این نقطه، نقطه تمرکز (singularity) می گویند و بر این باورند که اندازه آن از هسته یک اتم نیز کوچک تر است. به سطح یک سیاهچاله افق رویداد می گویند. این سطح یک سطح معمولی قابل دیدن یا لمس کردن نیست. در افق رویداد، کشش نیروی گرانش بینهایت قدرتمند است. یک شی در این منطقه تنها برای یک آن می تواند حضور داشته باشد و سپس در ذرات نورغرق شده و فرو می رود. ستاره شناسان برای تعیین اندازه یک سیاهچاله شعاع افق رویداد را اندازه می گیرند. شعاع یک سیاهچاله بر حسب کیلومتر برابر است با سه برابر جرم خورشیدی اجرام موجود در سیاهچاله. جرم خورشید برابر است با یک جرم خورشیدی. هیچ سیاهچاله ای به طور دقیق هنوز کشف نشده. دانشمندان برای اثبات این که یک جرم فشرده یک سیاهچاله است بایستی اثراتی را اندازه گیری کنند که تنها یک سیاهچاله قادر به اعمال و ایجاد آنها می باشد. انحنای شدید موج نور و کند شدن بیش از حد زمان می توانند دو نمونه از آثار وجود یک سیاهچاله باشند. اما ستاره شناسان اجرام فشرده ای را پیدا کرده اند که با کمی تردید می توان آنها را سیاهچاله فرض نمود و ادامه این مقاله نیز بر اساس این یافته ها می باشد. تشکیل سیاهچاله ها طبق نظریه نسبیت عام، یک سیاهچاله زمانی ایجاد می شود که یک ستاره سنگین سوخت هسته ای خود را به اتمام می رساند و پس از آن توسط نیروی گرانش خودش فشرده می گردد. تا هنگامیکه ستاره در حال مصرف سوخت می باشد، انرﮊی ناشی از آن تعادل ستاره را در برابر نیروی گرانش حفظ می کند. پس از اتمام سوخت ستاره دیگر قادر به تحمل وزن خود نیست در نتیجه مرکز ستاره دچار فروریختگی می شود. اگر جرم مرکز ستاره بیش از سه برابر جرم خورشید باشد، ظرف کمتر از یک ثانیه درون نقطه تمرکز فرو می ریزد. سیاهچاله های کهکشانی اغلب ستاره شناسان بر این باورند که کهکشان راه شیری— کهکشانی که منظومه شمسی ما در آن قرار گرفته – شامل میلیونها سیاهچاله است. دانشمندان تعدادی از آنها را در راه شیری پیدا کرده اند. این اجرام در ستاره های دوتایی که اشعه ایکس صادر می کنند می باشند. یک ستاره دوتایی، یک جفت ستاره اند که دور یکدیگر می چرخند. در یک ستاره دوتایی که شامل یک سیاهچاله و یک ستاره معمولی است، ستاره در فاصله نزدیکی از سیاهچاله در گردش است. در نتیجه، سیاهچاله گازهای ستاره را به شدت به درون خود فرو می برد. سایش و اصطکاک اتم های موجود در این گازها در منطقه افق رویداد دمای گازها را به چندین میلیون درجه می رساند. به دنبال آن، انرﮊی به صورت اشعه ایکس از این گازها متشعشع می گردد. ستاره شناسان این تشعشعات را با استفاده از تلسکوپ اشعه ایکس تشخیص می دهند. ستاره شناسان بر اساس دو دلیل می پذیرند که یک ستاره دوتایی شامل سیاهچاله می باشد: 1- هر دوتایی که یک منبع شدید و متغیر از اشعه ایکس است. وجود این اشعه ها اثبات کننده وجود یک ستاره فشرده است. این ستاره فشرده ممکن است یک سیاهچاله و یا جرمی با فشردگی کمتر یعنی ستاره نوترونی باشد. 2- یک ستاره مرئی با چنان سرعتی در مدار خود در گردش است که تنها یک جرم با سه برابر جرم خورشید ممکن است عامل این سرعت باشد. سیاهچاله های عظیم الجثه دانشمندان بر این باورند که همه کهکشانها دارای یک سیاهچاله عظیم الجثه در مرکز خود می باشند. گمان می رود جرم هریک از این سیاهچاله ها بین یک میلیون تا یک بیلیون جرم خورشیدی باشد. ستاره شناسان به اینکه این سیاهچاله ها بیلیونها سال پیش در اثر گازهای متمرکز شده در مرکز کهکشانها تولید شده باشند مظنون می باشند. دلایلی قطعی وجود یک سیاهچاله عظیم الجثه در مرکز کهکشان راه شیری را اثبات میکنند . ستاره شناسان بر این باورند که این سیاهچاله یک منبع عظیم از امواج رادیویی به نام سگیتاریوس آ (Sagittarius A* (Sgr A*)) می باشد. مهمترین دلیل برای اینکه ثابت نماید Sgr A یک سیاهچاله عظیم الجثه است، سرعت حرکت ستاره ها به دور آن است. سریعترین ستاره که تا به حال در کهکشان راه شیری مشاهده شده هر 2/15 سال یکبار به دور Sgr A با سرعت 5000 کیلومتر (3100 مایل) در ثانیه گردش می نماید. حرکت این ستاره، ستاره شناسان را متقاعد می کند که شئ سنگینی چندین میلیون برابر جرم خورشید در مرکز مدار این ستاره وجود دارد. تنها جرم شناخته شده که می تواند به این سنگینی باشد و در مرکز مدار این ستاره قرار بگیرد یک سیاهچاله است.

از دوست عزیزم نادیا می خوام که ایمیل خودشون رو  برام ایمیل کنن و یا به شماره من که در قسمت درباره وبلاگ هست، اس ام اس بدن.(چون ایمیل که ارسال کردم،ارسال نشد)

از این پس سعی می کنم مطالبی در اینجا بگذارم که به مطالب و سوالات اساسی در این جهان می پردازد و آنها را به چالش می کشد.

با این مطلب شروع می کنم :

یکی از جالبترین افکار بشر ، ایده جابجایی در بعد زمان است. البته اگر از یک بعد دیگر به قضیه نگاه کنیم، همه ما مسافر زمان هستیم. همین الان که شما این مطلب را می‌خوانید، زمان در حول و حوش و به پیش می‌رود و آینده به حال و حال به گذشته تبدیل می‌شود. نشانه‌اش هم رشد موجودات است. ما بزرگ می‌شویم و می‌میریم. پس زمان در جریان است.

آلبرت اینشتین با ارائه نظریه نسبیت خاص نشان داد که این کار از نظر تئوری شدنی است. بر طبق این نظریه، اگر شیئ به سرعت نور نزدیک شود گذشت زمان برایش آهسته‌تر صورت می‌گیرد. بنابراین اگر بشود با سرعت بیش از سرعت نور حرکت کرد، زمان به عقب برمی‌گردد. مانع اصلی این است که اگر جسمی به سرعت نور نزدیک شود جرم نسبی آن به بینهایت میل می‌کند؛ لذا نمی‌شود شتابی بیش از سرعت نور پیدا کرد. اما شاید یک روز این مشکل هم حل شود. برخلاف نویسنده‌ها و خیال پردازها که فکر می‌کنند سفر در زمان باید با یک ماشین انجام شود، دانشمندان بر این عقیده هستند که اینکار به کمک یک پدیده طبیعی صورت می‌گیرد. در این خصوص سه پدیده مد نظر است: سیاهچاله‌های دوار، کرمچاله‌ها و ریسمانهای کیهانی.

سیاهچاله، ماشینی برای سفر به زمان : 

اگر یک ستاره چند برابر خورشید باشد و همه سوختش را بسوزاند، از آنجا که یک نیروی جاذبه قوی دارد، لذا جرم خودش در خودش فشرده می‌شود و یک حفره سیاه رنگ مثل یک قیف درست می‌کند که نیروی جاذبه فوق العاده زیادی دارد، طوری که حتی نور هم نمی‌تواند از آن فرار کند. اما این حفره‌ها بر دو نوع هستد. یک نوعشان نمی‌چرخند لذا انتهای قیف یک نقطه است. در آنجا هر جسمی که به حفره مکش شده باشد نابود می‌شود،اما یک نوع دیگر سیاهچاله نوعی است که در حال دوران است و برای همین ته قیف یک قاعده دارد که به شکل حلقه است. مثل یک قیف واقعی است که ته آن باز است. همین نوع سیاهچاله است که می تواند سکوی پرتاب به آینده یا گذشته باشد. انتهای قیف به یک قیف دیگر به اسم سفیدچاله می‌رسد که درست عکس آن عمل می‌کند. یعنی هر جسمی را به شدت به بیرون پرتاب می‌کند. از همین جاست که می‌توانیم پا به زمانها و جهانهای دیگر بگذاریم.

کرم چاله، ماشینی برای سفر به زمان : 

کرم چاله،یک سکوی دیگر گذر از زمان است که می‌تواند در عرض چند ساعت ما را چندین سال نوری جابجا کند. فرض کنید دو نفر دو طرف یک ملحفه را گرفته‌اند و می‌کشند. اگر یک توپ تنیس بر روی ملافه قرار دهیم یک انحنا در سطح ملحفه به سمت توپ ایجاد می‌شود. اگر یک تیله به روی این ملحفه قرار دهیم به سمت چاله‌ای که آن توپ ایجاد کرده است می‌رود. این نظر اینشتین است که کرات آسمانی در فضا و زمان انحنا ایجاد می‌کنند؛ درست مثل همان توپ روی ملحفه. حالا اگر فرض کنیم فضا به صورت یک لایه دوبعدی، روی یک محور تا شده باشد و بین نیمه بالا و پایین آن خالی باشد و دو جرم هم اندازه در قسمت بالا و پایین مقابل هم قرار گیرند، آن وقت حفره ای که هر دو ایجاد می کنند می تواند به همدیگر رسیده و ایجاد یک تونل کند. مثل این که یک میانبر در زمان و مکان ایجاد شده باشد. به این تونل کرم چاله می‌گویند. این امید است که کهکشانی که ظاهرا میلیونها سال نوری دور از ماست، از راه چنین تونلی، بیش از چند هزار کیلومتر، دور از ما نباشد. در اصل می‌شود گفت کرمچاله، تونل ارتباطی بین یک سیاهچاله و یک سفیدچاله است و می‌تواند بین جهانهای موازی ارتباط برقرار کند و در نتیجه به همان ترتیب می‌تواند ما را در زمان جابجا کند. 

                    


ریسمان های کیهانی: ماشینی برای گذر به زمان : 

آخرین راه سفر در زمان ریسمانهای کیهانی است. طبق این نظریه، یک سری رشته هایی به ضخامت یک اتم در فضا وجود دارند که کل جهان را پوشش می‌دهند و تحت فشار خیلی زیادی هستند. اینها هم یک نیروی جاذبه خیلی قوی دارند که هر جسمی را سرعت می‌دهند و چون مرزهای فضا - زمان را مغشوش می‌کند، لذا می‌شود از آنها برای گذر از زمان استفاده کرد.

نقدی برای بررسی سفر به زمان : 

در این کار چند اشکال وجود دارد. اول اینکه اصلا نفس تئوری سفر در زمان یک پارادوکس است. پارادوکس یا متناقض نما یعنی چیزی که نقض کننده (نقیض) خودش در درونش است. یک مثال دیگر این است که اگر من در زمان به عقب برگردم(به تاریخی که هنوز بدنیا نیامده بودم، پس چطور می‌توانم آنجا باشم، یا مثلا اگر برگردم و پدربزرگ خودم را بکشم پس من چطور بوجود آمده‌ام؟) یک راه حلی که برای این مشکل پیدا شده است، نظریه جهانهای موازی است. طبق این نظریه امکان دارد چندین جهان وجود داشته باشد که مشابه جهان ماست، اما ترتیب وقایع در آنها فرق می‌کند. پس وقتی که به عقب بر می‌گردیم در یک جهان دیگر وجود داریم نه در جهانی که در آن هستیم. طبق این نظریه بینهایت جهان موازی وجود دارد و ما هر دست کاری که در گذشته انجام بدهیم یک جهان جدید پدید می‌آید.

منبع :http://daneshnameh.roshd.ir

شاید شما هم شنیده باشید که ستاره‌شناسان می‌گویند کهکشان‌ها در حال دورشدن از هم هستند یا  به اصطلاح جهان در حال انبساط است؛ اما دانشمندان چگونه به این موضوع پی‌ برده‌اند؟

چند سال پس از آنکه آلبرت اینشتین نظریه  مشهور "نسبیت عمومی"‌ (GR) را در سال 1915 ارائه کرد، این نظریه را در مورد کل جهان به کار برد و  به نتبجه‌ای قابل‌توجه دست یافت.

این نظریه پیش‌بینی می‌کند که کل جهان ، یا در حال انبساط و یا در حال انقباض است. در واقع حالت جایگزین دیگری غیر از این دو حالت وجود ندارد.

اینکه جهان در حالتی پایدار و ثابت قرار داشته باشد، مانند ایستادن یک مداد روی نوک آن وضعیتی ممکن، اما بسیار بسیار غیر محتمل است و مدت زیادی به طول نخواهد انجامید.

ادوین هابل ستاره‌شناس در سال۱۹۲۹سرعت‌های حرکت مجموعه بزرگی از کهکشان‌ها را اندازه گرفت. او انتظار داشت که شمار یکسانی از آنها در حال حرکت به طرف ما و در حال دور شدن از ما باشند. به هر حال کره زمین مکان ویژه‌ای در جهان به حساب نمی‌آید!

اما در عوض او کشف کرد که تقریبا همه کهکشان‌ها دارند از ما دور می‌شوند!

از زمان هابل به بعد، ما میلیون‌ها کهکشان با ابزارهای نجومی قوی‌‌تر مشاهده کرده‌ایم و نتیجه‌گیری‌های او به اثبات رسیده‌اند.

به جز  معدودی از کهکشان‌های نزدیک ما، هر کهکشانی دارد از ما دور می‌شود.
در حقیقت هر چه یک کهکشان از ما فاصله بیشتری دارد، با سرعت بیشتری از ما دور می‌شود.

                      
این مشاهد به خوبی با پیش‌بینی‌های اینشتین تطبیق می‌کند. به این خاطر به نظر می‌رسد که کهکشان‌ها دارند از ما دور می‌شوند که کل جهان دارد بزرگتر می‌شود.

فضای بین کهکشان‌ها دارد کش می‌آید! و هرچه کهکشانی دورتر باشد، فضای بیشتری وجود دارد که کش بیاید و بنابراین  به نظر می‌رسد که آن کهکشان با سرعت بیشتری دارد از ما دور می‌شود.

ستاره‌شناسان در بیش از نیم‌قرن گذشته بسیاری از حقایق دیگر درباره جهان را مشاهده کرده‌اند، که همگی به این حقیقت اشاره می‌کنند که جهان در حال گسترش‌یافتن است.

گرچه یک فرد مبدع ممکن است بتواند یک- یا دست بالا- دوتا از این اکتشافات را  توضیح دهد، گسترش یا انبساط جهان ،تنها نظریه‌ای است که می‌تواند همه این مشاهدات را یک جا توضیح دهد. و هر سال که می‌گذرد شواهد موید این پدیده بیشتر می‌شود.

منبع: www.hamshahrionline.ir

جاذبه در همه جا وجود دارد، حتی در فضا. گرچه تاثیر جاذبه با فاصله گرفتن از جرم ایجاد کننده جاذبه، مثلاً کره زمین، کاهش پیدا می‌کند.

بنابراین اصطلاح "شتاب جاذبه- صفر" "zero-g"  یک اصطلاح غلط است.

آنچه برای فضانوردان (یا ماهواره‌ها) در مدار زمین رخ می‌دهد این است که آنها در ضمن حرکت جانبی خود، در واقع دارند به سوی کره زمین سقوط می‌کنند، و چنین وضعیتی آنها را در مدار نگه می دارد و احساس بی‌وزنی در آنها به وجود می‌آورد.

در ایستگاه فضایی بین‌المللی که در فاصله 400 کیلومتری کره زمین قرار دارد، نیروی جاذبه 90 درصد میزان آن در سطح زمین است.

کاهش نیروی جاذبه در فضا باعث می‌شود، اجسام به جای سقوط به سمت پایین، حرکت جانبی پیدا کنند.

منبع : http://hamshahrionline.ir

«آلبرت اينشتين» را اكثر مردم مي‌‌شناسند. مردم او را نابغه‌اى مي‌‌دانند كه توانسته كار‌هاى بزرگى در جهان دانش انجام دهد، اما بيشتر به خاطر دو چيز در بين مردم معروف شده است

يكى تئورى معروف نسبيت و ديگري نامه‌اش به رئيس‌جمهور آمريكا و تذكر به وي بر لزوم ساخت بمب اتمي پيش از هيتلر.

اما نسبيت دستاويز عده‌اى شد تا با برداشت نادرست از عنوان اين نظريه و بدون آگاهي از ماهيت آن، به اين بهانه به ترويج افكار خود به خصوص بعد از ويرانى‌هاى ناشى از جنگ‌هاى جهانى در اروپا بپردازند، تا جايى كه حتى اينشتين در اواخر عمر به خاطر سوءاستفاده‌هاى افراد ناآگاه از اسم تئورى نسبيت، از اين نام‌گذارى بسيار متأسف شد. لازم به ذكر است كه نظريه‌هاى نسبيت (خاص و عام) بر روى اصول موضوعه كاملاً مطلق بنا نهاده شده‌اند.

در نسبيت خاص، ثابت بودن سرعت نور و يكى بودن قوانين فيزيكى در همه دستگاه‌هاى لخت و در نسبت عام هم‌ارزى جرم لختى و جرم گرانشى اصل موضوع هستند.

دليل ديگر معروفيت اينشتين در دنيا به همكارى، البته غيرعلمي، وى در پروژه‌هاى ساخت بمب اتمي‌ ‌براى ايالات متحده (پروژه منهتن) مربوط مي‌‌شود. اينشتين يهودى بود و درجريان جنگ دوم جهاني از آلمان گريخته و ساكن آمريكا شده ‌بود.

او در آمريكا و به اسرار ليو زيلارد (فيزيكدان تجربي لهستاني كه او هم از اروپا فرار كرده و به آمريكا پناه آورده ‌بود) با نوشتن نامه‌اى به رئيس‌جمهور، روزولت، لزوم ساخت هر چه سريع‌تر بمب اتمي را پيش از رسيدن آلمان نازى به اين تكنولوژى متذكر شد.

او بعدها پس از تنها باري كه در تاريخ بشري بمب اتمي به كار رفت، يعني در هيروشيما و ناكازاكي، بسيار خود را از اين بابت سرزنش كرد و حتي گفت كه اگر دوباره فرصت زندگي داشت، مي‌رفت و كفاش مي‌شد.

او در پايان عمرش با پيشنهاد رياست جمهوري اسرائيل روبه‌رو شد. اما در پاسخ گفت: «اسرائيل را در سرزمين فلسطين تأسيس كرده‌ا‌ند و اين انتخاب دلايل نژادي دارد و من با هرگونه نژادپرستي مخالفم.» و به اين ترتيب اين پيشنهاد را رد كرد. او جايي مثل اوگاندا را براي تأسيس اسرائيل مناسب‌تر مي‌دانست.

اما در جامعه علمي‌ ‌اينشتين دلايل زيادى براى معروفيت دارد. وى در طول حيات خود كارهاى بزرگى انجام داد كه هر كدام از آنها به تنهايى لايق يك جايزه نوبل فيزيك بودند. سه مقاله معروفى كه در سال ۱۹۰۵ و به فاصله هشت هفته چاپ شدند، حاصل بيش از 5 سال پژوهش نظري وي بود.

اين سه مقاله در مورد حل نظرى حركت «براونى»، توضيح اثر فتوالكتريك و نسبيت خاص (الكتروديناميك اجسام متحرك) بودند. مقاله اول او حركتي جدي را در مكانيك آماري آغاز كرد. مقاله دوم تأييدي بود بر «كوانتم‌هاي انرژي پلانك».

اين مقاله و چند مقاله و كشف ديگر در ربع اول قرن بيستم، سرمنشاء اصلي بزرگ‌ترين انقلاب علمي تاريخ «مكانيك كوانتومي» شدند. دليل اصلي كسب جايزه نوبل فيزيك توسط اينشتين هم همين توضيح اثر فتوالكتريك بود.

در مقاله سوم، اينشتين نظريه‌اي داد كه نتيجه چند آزمايش قبلي را كه نظريه‌هاي موجود (مكانيك كلاسيك يا نيوتوني) نمي‌توانستند آنها را توجيه كنند، توجيه كرد. نسبيت خاص، منجر به انقلابي در مفاهيم فيزيكي مثل فضا و زمان شد. اين كار نتيجه تلاش طاقت‌فرساي چند‌ساله او بود.

چند تا از مهم‌ترين تئوري‌هايي كه اينشتين نقش برجسته‌اي در آنها داشته، عبارتند از: توضيح گذارهاى خودبه‌خودى و واداشته كه سرمنشاء اصلى ساخت ليزرها شد، آمار بوز  اينشتين كه توضيح دهنده سرشت آمارى ذراتى به نام بوزون (حامل‌هاى نيرو) است، گل سرسبد آنها نسبيت عام كه كامل‌ترين نظريه براى توضيح گرانش است، طراحى آزمايش EPR با همكارى پودولسكى و روزن كه منشأيى مهم در تئورى‌هايى مثل كامپيوترهاي كوانتومي و اطلاع‌رسانى كوانتومي‌‌ و رمزگشايى است و جديداً مورد توجه جامعه علمي‌ ‌قرار گرفته، كارهايى هستند كه در مقابل اين ۱۰6 جايزه نوبلى كه داده شده‌اند، هر كدام به تنهايى ارزش يك جايزه نوبل فيزيك را دارند.

اين در حالى است كه اينشتين، سى سال آخر عمر خود را صرف ساختن تئورى‌اى بنيادي كرد و قصد داشت كه در آن نظريه، بين نيروى گرانش و الكترو مغناطيس وحدت ايجاد كند. البته در آن زمان نيروهاى هسته‌اى قوى و ضعيف شناخته شده نبودند به همين دليل عده‌اى، اين فعاليت‌هاى اينشتين را بى‌ثمر توصيف كرده‌اند.

اما همين ميل خواستن «توضيح جهان توسط يك نظريه واحد» كه در حال حاضر تعداد زيادى از بزرگ‌ترين نوابغ جهان در نظريه‌هاى ريسمان و ابر ريسمان به دنبال آن هستند، بسيار مديون كارها و ايده‌هاي اينشتين است. آلبرت اينشتين در سال ۱۹۲۱ به خاطر «خدماتش به فيزيك نظرى» جايزه نوبل فيزيك را دريافت كرد.

***

پس از اين كه اينشتين در نسبيت خاص، مفاهيم علمي ‌‌درباره فضا و زمان را باز تعريف كرد، لازم بود كه اين نظريه به دستگاه‌هاى شتاب دار تعميم يابد. ده سال كار مداوم اينشتين باعث بنيان‌ نهادن نظريه نوين براى گرانش يعنى نسبيت عام شد.

نظريه كلاسيك گرانش (نيوتنى) در نوع خود بسيار بى‌نظير و موفقيت‌آميز بود. كشف سياره اورانوس از روى اختلال مدارى كيوان و كشف نپتون از روى اختلال مدارى اورانوس ابرشاهكارهاى مكانيك نيوتنى هستند.

اما توضيح اختلالى بسيار كوچك در مدار تير كه قابل توضيح توسط نظريه گرانش نيوتنى نبود، توسط اينشتين در همان اوان تدوين نسبيت عام يعني «چرخش حضيض بيضي مدار تير به اندازه تنها ۴۳ ثانيه قوسى در قرن» باعث مقبوليت نسبيت عام شد.

ضمن اين‌كه يكى از پيشگويى‌هاى نسبيت عام در سال ۱۹۱۶ اين بود كه مسير نور در هنگام گذر از كنار اجسام سنگين منحرف مي‌‌شود. اثرى كه توسط سر آرتور ادينگتون در ۱۹۱۹ در رصد خورشيدگرفتگى در نيم‌كره جنوبي مشاهده شد و به اعتبار نسبيت عام افزود.

اما پس از اين نسبيت عام وارد يك دوران ركود نسبى شد. رياضيات غامض و پيچيده كه حتى براى خيلى از فيزيكدانان نيز به سادگى قابل فهم نبود از يك سو و نبود تكنولوژى لازم براى انجام آزمايش اثرات نسبيت عام در نزديكى زمين، به دليل كوچك بودن اجرامي‌‌مثل زمين يا ماه اين اثرات حتى در حد چند ده سانتى متر هستند، باعث شده بود كه هم از لحاظ نظرى و هم تجربى پيشرفت چندانى در نسبيت عام به وجود نيايد.

اما در دهه ۱۹۶۰ وقايعى اتفاق افتاد كه مي‌‌توان از آن به عنوان «نوزايش نسبيت عام» ياد كرد.

از يك سو مقاله راجر پن‌روز «رهيافت اسپينورى به نسبيت عام» باعث شده بود كه حل بعضى از مسأله‌هاى نسبيت عام آسان‌تر شود كه اين امر توجه فيزيكدانان نظرى را به نسبيت عام جلب كرد و از طرف ديگر پيشرفت‌هاى تكنولوژى و آغاز عصر فضا، تاسيس ناسا و رقابت فضايي آمريكا و شوروي باعث سرازير شدن بودجه هنگفت پژوهشي به تحقيقات فضايي شد.

فيزيكدانان تجربى شروع به انجام آزمايش‌هاي بسيار دقيق در زمينه نسبيت عام كردند. اين عوامل باعث نوزايش نسبيت عام شد.

خود اينشتين در بدو تاسيس نسبيت عام سه آزمايش را براى تاييد نظريه پيشنهاد داد. اولين آن انتقال به سرخ گرانشى بود و بعد انحراف مسير نور از خط مستقيم و سومي‌‌ پيشروى حضيض سياره تير.

اين سه موضوع و آزمايش‌هاى پيشرفته ديگر با دقتي بسيار بالاتر مثل آزمونى كه از چشم اينشتين دور مانده بود، اما قادر بود خيلى خوب نسبيت عام را تاييد يا رد كند، يعنى تاخير زمانى نور از آزمايش‌هاي مهم آن زمان هستند.

البته آزمايش تاخير زمانى نور نياز به تكنولوژى بسيار بالا دارد كه بتواند اختلاف زمانى در حدود نانوثانيه را آشكار كند. اين امر باعث شد انجام اين آزمايش دشوار شود. تفاوت در شتاب اجسام سنگين و سبك، از ديگر آزمايش‌هاى نسبيت عام است كه نسبيت عام از آن سربلند بيرون آمد.

در حيطه نظرى نيز نسبيت عام در برج عاج نبود،بلكه نظريه‌هاى رقيبى براى آن ارائه شد كه بسيارى از نتايج آزمايش‌هاى انجام شده تا آن روز را تاييد مي‌‌كردند و نياز به آزمايش‌هاى بسيار دقيق‌ترى بود كه بين آنها و نسبيت عام فرق بگذارد.

يكى از مهم‌ترين اين نظريه‌ها، نظريه برنز _ ديكى بود كه حدود يك دهه رقيب جدي نسبيت عام بود. ثابت گرانش و آشكارسازى غيرمستقيم امواج گرانشى در تپ‌اخترهاي دوتايى از ديگر موضوعات مهم در اواخر قرن بيستم‌اند كه نسبيت عام را تاييد كردند.

تا به امروز، نسبيت عام اينشتين يكي از معتبرترين نظريه‌هاي علمي است كه دوران فراز و فرود زيادي را پشت سرگذاشته و از آزمايش‌هاي بسياري سربلند بيرون آمده‌است. اين نظريه را مي‌توان در كنار «مكانيك كوانتومي» و «ژنتيك مولكولي» بزرگ‌ترين دستاوردهاي خرد بشري و لب‌لباب عقلانيت مدرن هستند.

نظريه نسبيت عام در حال حاضر با دو چالش اساسي «ماده تاريك» و «انرژي تاريك» مواجه است. نوعي جرم كه قابل رديابي نيست، اما بايد وجود داشته باشد تا سرعت فعلي ستاره‌ها به دور كهكشان‌ها را توجيه كند و 20 درصد دنيا بايد از آن ساخته شده ‌باشد، ماده تاريك نام دارد و نوعي انرژي كه قابل رديابي نيست، اما بايد وجود داشته باشد تا سرعت فعلي انبساط عالم را توجيه كند و بيش از 75 درصد دنيا بايد از آن ساخته شده ‌باشد، انرژي تاريك نام دارد. در آينده در مورد اين دو چالش اساسي نسبيت عام بيشتر خواهيم نوشت.

پي‌نوشت:

* كتاب «آيا اينشتين درست مي‌‌گفت؟» روايتى رمان گونه از وقايعي است كه از سپتامبر ۱۹۵۹ با «نوزايش نسبيت عام» آغاز شد و تاكنون ادامه دارد. كليفورد ام ويل، نويسنده كتاب، خودش از فيزيكداناني است كه در زمينه گرانش تحقيق مي‌كند. ترجمه فارسى آن توسط دكتر احمد شريعتى انجام شده است.

وى يكى از نخستين فارغ‌التحصيلان دوره دكتراى فيزيك در ايران از دانشگاه صنعتى شريف است كه حوزه پژوهشى وى «فيزيك رياضى» است. وى هم اكنون استاد دانشگاه الزهرا است. عنوان اين مقاله كوتاه هم از نام اين كتاب گرفته ‌شده است.

منبع : www.hamshahrionline.ir

فکر می‌کنید فیزیک علم سختی است؛ فکر می‌کنید خشک است

یا یاد گرفتن‌اش سخت است؛ فکر می‌کنید از نیرو و شتاب و این‌جور چیزها چیزی سرتان نمی‌شود، چه برسد به فیزیک جدید و نور و نسبیت و این حرف‌ها؟  خب، اشتباه می‌کنید؛ شما فقط راه یاد گرفتن‌اش را بلد نیستید. اگر از در درست وارد بشوید، همه این مفاهیم سخت، فهمیدنی می‌شوند. امروز قرار است این اتفاق در آشپزخانه‌تان بیفتد!
می‌گویند وقتی اینشتین 16ساله بود، مدام به این فکر می‌کرد که اگر آدم بتواند بر نور سوار شود، چه می‌شود؛ آخرش هم که می‌دانید، به خاطر نسبیت و کج شدن مسیر نور و... جایزه نوبل گرفت. آدم‌های خیلی زیادی مثل گالیله هم سعی کرده‌اند نور را بشناسند و سرعت حرکت آن را اندازه بگیرند. حالا بیایید با هم ببینیم نور چی هست.

نور قبل از هر چیز، ماهیتی موجی دارد؛ یعنی انرژی نور به شکل امواج در هوا پراکنده می‌شود. نوری که ما می‌بینیم، تنها بخشی از طیف نورها یا امواج الکترومغناطیسی‌اي هستند که وجود دارد. امواج رادیو، مادون قرمز، فرابنفش و حتی امواج توی مایکروویو شما هم همگي از خانواده نور هستند و رفتار مشابهی دارند.

شناسنامه نور
برای اینکه بتوان این همه نور را از هم جدا کرد، به نوعی شناسنامه احتیاج داریم. در واقع باید بدانیم فرق این نورها با هم چیست. روشی که فیزیک‌دان‌ها دارند این است که ویژگی‌های موجی آنها را مقایسه مي‌کنند. شکل موج نور خیلی شبیه همین فنرهای اسباب‌بازی بچه‌هاست که ما دو سرش را مي‌گيريم و تکانش می‌دهیم. اگر فنر را تندتند تکان بدهید، تعداد بیشتری موج در آن می‌افتد. به این تعداد قله‌های موج که در یک ثانیه درست می‌شوند، فرکانس می‌گوییم. حالا اگر بتوانیم فاصله بین ۲ تا قله را اندازه بگیریم، طول موج را حساب کرده‌ایم. تفاوت همه این امواجی که گفتیم هم در همین‌هاست.

اینها چه ربطی به ماكروويو خانه ما دارد؟
مايكروويو شما دارای دستگاهی به نام مگنترون است که موج‌هایی کوچک تولید می‌کند. این موج‌ها از سوراخی وارد محیط پخت غذا می‌شوند و چون با خودشان انرژی دارند، آن را به غذا می‌دهند. البته انرژی آنها در حدی است که جذب مولکول‌های آب و گاهی مولکول‌های چربی و قندي‌اي می‌شود که غذا را می‌سازند. این جذب انرژی، مولکول‌ها را پرجنب‌وجوش كرده و آنها را که دائم تکان می‌خورند، تحریک می‌کند و به حرکت بیشتر وا می‌دارد. گرما نتيجه همین حرکت سریع مولکول‌هاست و این‌طوری غذا گرم و پخته می‌شود. این موج‌های خاص، طول موجی برابر با ۲ گیگاهرتز دارند.

نور تند و نور کند
خب، حالا باید ببینیم سرعت نور چه ارتباطی به طول موج و فرکانس دارد. در واقع طول موج هر نوری به این بستگی دارد که چقدر سریع ارتعاش می‌کند (فرکانس) و با چه سرعتی پیش می‌رود که این همان سرعت نور است. این تصاویر را ببینید:

 اگر موجی داشته باشیم که با فرکانس ثابت و معینی ارتعاش ‌کند و  با سرعت کمی جلو برود، مسافت کمتری بین ارتعاش‌ها طی می‌شود و طول موج کوتاه‌تر می‌شود.

در عوض اگر سریع حرکت کند، طول موج‌ها بیشتر می‌شود.

پس اگر موجی با فرکانس ۱۰۰ هرتز داشته باشیم، یعنی موج 100بار در ثانیه طول موجش را می‌پیماید؛ پس سرعت نور یعنی فرکانس × طول موج. اینشتین کشف کرد که

این ضرب همیشه مقدار ثابتی دارد که حد نهایی همه سرعت‌هاست. هیچ چیزی نمی‌تواند از نور سریع‌تر حرکت کند.

در فر شما موج درست می‌شود و به طرف دیواره دیگر فر می‌رود.
این موج به دیواره روبه‌رو می‌خورد و چون دیواره آهنی است، برمی‌گردد (برای همین نباید ظروف فلزی در فرتان بگذارید).

تـــی ۲ مـــوج به هم می‌رسند، دربعضی‌جاها همدیگر را خنثی كرده و در بعضی جاها همدیگر را تقویت می‌کنند. به موجی که به این شکل درست شده، موج ایستاده می‌گوییم چون شکل و وضعیت آن همیشه همین‌طور می‌ماند؛ انگار که موج همین‌طوری در فضا ایستاده است.

پس بعضی نقاط داخل فر خیلی موج شدیدی دارند و بعضی نقاط موج ندارند. این نواحی به اندازه نصف طول موج با هم فاصله دارند؛

برای همین است که اگر ظرف فر نمي‌چرخيد بعضی جاهای غذا می‌سوخت و بعضی جاها نپخته می‌ماند. شما هم در این آزمایش از همین خاصیت استفاده می‌کنید.

منبع: www.hamshahrionline.ir

کيک زرد يا Yellowcake که به نام اورانيا (Urania) هم شناخته مي‌شود در واقع خاک معدني اورانيوم است که پس از گذراندن مراحل تصفيه و پردازش‌هاي لازم از سنگ معدني آن تهيه مي‌شود.

تهيه اين ماده به منزله رسيدن به بخش مياني مراحل مختلف تصفيه سنگ معدن اورانيوم است و بايد توجه داشت که فاصله بسيار زيادي براي استفاده در بمب اتمي دارد.

روش تهيه کيک زرد کاملاً به نوع سنگ معدن به دست آمده بستگي دارد، اما به‌طور معمول با آسياب کردن و پردازش‌هاي شيميايي بر روي سنگ معدن اورانيوم، پودر زبر و زردرنگي به دست مي‌آيد که قابليت حل شدن در آب را ندارد و حدود 80 درصد غلظت اکسيد اورانيوم آن خواهد بود. اين پودر در دمايي معادل 2878 درجه سانتيگراد ذوب مي‌شود.

روش تهيه کیک زرد

ابتدا سنگ معدن با دستگاه هاي مخصوصي خرد و آسياب مي شود، پس از آن براي جداسازي اورانيم و بالابردن خلوص خاک سنگ، آن را در حمامي از اسيد سولفوريک، آلکالاين و يا پراکسيد مي‌خوابانند؛ اين عمل براي به دست آوردن اورانيوم خالص تر صورت مي‌شود.

سپس اين محصول به دست آمده را خشک و فيلتر مي‌کنند و نتيجه آن چيزي خواهد شد که به «کيک زرد» معروف است.

امروزه روش‌هاي جديدي براي تهيه اين پودر اورانيوم وجود دارد که محصول آنها بيش از آن که زرد باشد به قهوه‌اي و سياه نزديک است، در واقع رنگ ماده به دست آمده به ميزان وجود ناخالصي‌ها در اين پودر بستگي دارد.

نهادن اين نام بر روي اين محصول به گذشته بر مي‌گردد که کيفيت روش‌هاي خالص‌سازي سنگ معدن مناسب نبود و ماده به دست آمده، زرد رنگ بود.

مواد تشکيل‌دهنده کيک زرد

بخش اصلی کيک زرد (معادل 70-90 درصد وزني) شامل اکسيدهاي اورانيوم با فرمول شيميايي U3O8 و يا ساير اکسيدهاست و بقيه آن از ديگر موادي تشکيل شده‌است که مهم‌ترين آنها عبارتند از:

يکي از کاربردهاي کيک زرد، تهيه هگزا فلورايد اورانيوم است. اين گاز در وضع عادي حدود هفت صدم درصد شامل ايزوتوپ 235 و بقيه آن ايزوتوپ 238 است. در مرحله غني‌سازي درصد U-235 به حدود 5.3 يا حتي بيشتر افزايش داده مي‌شود.

کاربردهای کیک زرد

کيک زرد عموماً براي تهيه سوخت رآکتورهاي هسته‌اي به کار برده مي‌شود، در واقع اين ماده است که پس از پردازش‌هايي به UO2 تبديل و براي استفاده در ميله‌هاي سوختي به کار برده مي‌شود.

اين ماده همچنين مي‌تواند براي غني‌سازي به گاز هگزا فلورايد اورانيوم يا UF6 تبديل شود، چون در اين صورت مي‌توان چگالي ايزوتوپ‌هاي اورانيوم 235 را در آن افزايش داد.

در هر صورت کيک زرد در اغلب کشورهايي که معادن طبيعي اورانيوم دارند تهيه مي‌شود و توليد اين ماده مشکل خاصي ندارد و به‌طور متوسط ساليانه 64 هزار تن از اين ماده در جهان توليد مي‌شود.

کانادا، يکي از توليدکنندگان اين ماده است، اين کشور معادني دارد که خلوص سنگ اورانيوم آنها به 20 درصد هم مي‌رسد.

در آسيا نيز کشوري مانند قزاقستان صنايع بزرگ توليد اين پودر را دارد.قيمت اين پودر در بازارهاي بين المللي، هر کيلوگرم حدود 25 دلار است.

منبع: www.hamshahri.ir

شكافت هسته‌اي (nuclear fission) واكنشي است كه در آن يك هسته بزرگ اتمي به هسته‌هاي كوچكتر شكسته مي‌شود و مقدار زيادي انرژي آزاد مي‌كند.

هسته‌هاي ‌‌ اتم‌هاي برخي از عناصر خودبخود دچار تلاشي مي‌شود، اما تنها هسته‌هاي  اتم‌هاي عناصر معيني مانند اورانيوم- ۲۳۵ و پلوتونيوم- ۲۳۹ مي‌تواند دچار يك واكنش زنجيره‌اي شكافت هسته‌اي شود و در نتيجه در نيروگاه‌هاي هسته‌اي  براي توليد انرژي به كار رود.

علت اين است كه اين هسته‌ها هنگامي كه متلاشي مي‌شوند، تعداد زيادي ذره نوتروني آزاد مي‌كنند كه خود اين نوترون‌ها با برخورد به هسته‌هاي ساير اتم‌ها آنها را متلاشي مي‌كنند و اين امر خود به آزادي نوترون‌هاي بيشتر منجر مي‌‌‌شود. به اين ترتيب فرايند شكافت هسته‌اي مي‌تواند ادامه يابد و مرتبا انرژي آزاد شود.

اورانيوم- ۲۳۵ ، سوخت مرجح براي همه رآكتورهاي هسته‌اي تجارتي است.

سوخت اورانيوم در مركز  رآكتور قرار داده مي‌شود و معمولا با يك ماده تعديل‌كننده، كه سرعت حركت نوترون‌ها را كاهش مي‌دهد، احاطه مي‌شود.

كاهش سرعت نوترون‌ها با اين هدف صورت مي‌گيرد كه احتمال القاي شكافت هسته‌اي بوسيله آنها را افزايش دهد.

هنگامي كه واكنش زنجيره‌اي شكافت هسته‌اي به وجود آيد، گرماي حاصل از آن براي به جوش آوردن آب و چرخاندن يك توربين بخار به كار مي‌رود كه الكتريسته توليد مي‌كند.

اين واكنش زنجيره‌اي را مي‌‌توان با وارد كردن ميله‌هاي كنترل‌كننده كه حاوي مواد جاذب نوترون هستند، به درون رآكتور كند  يا حتي به كلي متوقف كرد.

منبع:  www.hamshahrionline.org

کهکشان به مجموعه ستارگان ، گاز و غبار گفته می شود که با نیروی جاذبه کنار هم نگاه داشته شده‌اند. کوچکترین کهکشانها دارای عرضی برابر با چند صد سال نوری ، شامل حدود ۱۰۰۰۰۰ میلیارد ستاره هستند. بزرگترین کهکشانها تا ۳ میلیون سال نوری عرض دارند. اشکال کهکشانها بر اساس شیوه‌ای طبقه بندی می‌شود که طبق شیوه طبقه بندی ستاره شناس آمریکایی ، ادوین هابل (۱۹۸۶- ۱۹۵۳) ، شکل یافته است. در مورد تکامل کهکشانها اطلاعات قطعی کمی در دست است. تنها مطلب مورد اطمینان این است که کهکشانها، میلیاردها سال پیش به شکل توده‌ای از ابرهای گازی و غباری بوجود آمدند.

انفجار کهکشانها :  

در فراسوی جهان برخی از کهکشانها بطور کامل در حال انفجارند.با از هم پاشیدن هسته کهکشان ، ستارگان نیز نابود می‌شوند. در برخی کهکشانهای ویژه ، نور درخشان حاصل از انفجار ، تمام آن چیزی است که می‌بینیم. نور ستاره در برابر عظمت انفجار کهکشانی ناچیز است. حدود چندین سال پیش ، اخترشناسان رادیویی برای نخستین بار کهکشانهای انفجاری را کشف کردند.

بیشتر کهکشانها، از کهکشانهای همسایه خود، صد هزار سال نوری فاصله دارند. به هر حال ، بعضی از کهکشانها تا اندازه‌ای به یکدیگر نزدیک می‌شوند که نیروی جاذبه دو طرفه آنها اشیاء موجود در کهکشانها دیگر را به اطراف خود می‌کشد و این امر باعث بوجود آمدن توده‌هایی به نام دنباله‌های کشندی می‌گردد، که این دنباله‌ها ،مانند پلی، کهکشانها را به یکدیگر وصل می‌نمایند. نزدیکی بیش از حد کهکشانها ممکن است، توأم با تصادم آنها گردیده و به دنبال این عمل یک تغییر شکل بنیادی در شکل ظاهری آنها صورت پذیرد.

تصادف کهکشانها :  

ژول ورن و اچ. جی. ولز هیچکدام نمی‌توانستند وقایعی را که بعد از وقوع یک تصادف در جهان رخ می‌دهد پیش بینی نمایند. جهان مجموعه‌هایی از ستارگان عظیم الجثه‌ای است که هر یک از آن مجموعه‌ها، کهکشان نامیده می‌شوند و هر یک ترکیبی از میلیونها ستاره می‌باشند. اکنون با وسعت دید فوق العاده تلسکوپ فضایی هابل بخوبی می‌توان دریافت که برخورد کهکشانها حوادث دیگری همچون تولد ستاره‌ها را به دنبال خواهد داشت. تصاویر جدید و جالب توجه هابل ، ترکیب دو کهکشان را به معرض نمایش می‌گذارد.

آنها آنتنهای تماس (موج گیر) را به فضا پرتاب می‌نمایند، زیرا که تصادفا، دم یک جفت از این ستاره‌های دنباله‌دار ، شبیه به دم حشره‌ها می‌باشد. بیشترین نقطه تصادف در میان بیش از هزار توده درخشان و آتشین ستارگان جدید می‌باشد که نور آبی رنگی را به دنبال دارند. ستاره شناسان احتمال می‌دهند که حاصل انفجار این گلوله‌های روشن، بیش از یک میلیون ستاره تازه تولید یافته باشد.

جهان در بردارنده تمام چیزهایی است که وجود دارد

نه فقط زمین و چیزهایی که در آن قرار دارد بلکه شامل

 تمام سیارات و ستارگان و کهکشانها و فضایی که بین

 آنها قرار دارد می شود. خورشید در مرکز منظومه شمسی

 یکی از حدود ۱۰۰ بیلیون ستاره ای است که در کهکشان ما

 و یا مجموعه ستارگانی است که راه شیری نامیده می شود.

بردلی وایت مور از موسسه علمی تلسکوپهای فضایی، اظهار داشت: درخشش نور برخی از این ستاره‌های جوان شگفت انگیز است. اما چرا این پدیده را تولد می‌دانیم و نه مرگ؟ هنگامی که کهکشانها به یکدیگر نزدیک می‌شوند، جاذبه نیرومندی توده‌های گاز هیدروژن را به یکدیگر می‌فشارد و بعد از آنکه تراکم آنها به نقطه حساسی رسید، این دسته‌ها به ستاره‌های جدیدی تبدیل می‌شوند.

چشم انداز بحث :  

ستاره شناسان امیدوارند که تصاویر هابل، روزنه‌ای بسوی کشف راز جهان، به روی ما بگشاید. همچنین تصاویر آنها به ما کمک می‌کند تا حوادثی را که از هم اکنون تا ۵ سال آینده،احتمال وقوع آنها می‌رود پیش بینی کنیم، چنانکه برخی از داشنمندان پیش بینی نموده‌اند کهکشان راه شیری ما، در آینده به کهکشان Andromeda برخورد می‌کند.

منبع : www.daneshnameh.ir

ماده تنها در صورتی ممکن است با سرعت نور حرکت کند که اصول اساسی حاکم بر کیهان که بوسیله اینشتین کشف شد نادرست شناخته شود، امری که کمترین فیزیکدانی انتظار آن را دارد.

اما اخترفیزیکدانان اخیرا گاز و غباری را در دو ستاره دوردست در حال انفجار کشف کرده‌اند که با 99.9997 درصد سرعت نور حرکت می‌کنند.

هنگامی که ستاره دارای جرم عظیم منفجر می‌شود، که گاهی به  آن "هایپر نوآ" می‌گویند، گاز و غبار با انرژی شگفت‌آور به درون فضا فوران می‌کند، در نتیجه ستاره درخششی بیش ار همه اجرام مجاور پیدا می‌کند.

د ر انفجارات اخیرا کشف‌شده ماده‌ای در حد 200 برابر جرم زمین به شکل گاز و غبار ستاره‌ای برای چند لحظه با سرعتی نزدیک به آستانه سرعت نور فوران کرد.

چنان مقدار عظیمی از ماده که با چنین سرعتی حرکت می کند ممکن است بسیار نزدیک به سرعت نور به نظر رسد، اما انرژی لازم برای حرکت دادن اندکی سریع‌تر آن تقریباً بی‌نهایت است.

برای درک این موضوع توجه به معادله مشهور E=mc2  اینشتین مفید است.

اما نسخه پیچیده‌تری از این معادله نیز وجود دارد که بر مبنای سرعت (v) است:E=γmc2   که در آن  (γ=1/(√ 1-v2/c2 است..

اگر این معادله گیج‌کننده به نظر می‌رسد، به طور خلاصه می‌توان گفت: هر چه یک جسم سریع‌تر حرکت کند، به طور تصاعدی مقدار زیادتری انرژی برای سرعت بخشیدن به آن لازم است، و برای همین است که حرکت با سرعت نور به مقادیر بی‌نهایت - و غیرممکنی از انرژی -  نیاز دارد.

بنابراین شانسی براي شکستن رکورد سرعت در کیهان نخواهید داشت، مگر در صورتی که یک فوتون باشید.

LiveScience, 14 June, 2007

E=mc² یک گونه از  بیان معادله مشهور نسبیت اینشتین است.

ابن فرمول به طور خاص به معنای آن است که انرژی معادل جرم ضرب در مجذور سرعت نور است.

گرچه این معادله ساده به نظر می‌‌رسد، استلزامات مهمی را به دنبال دارد، از جمله این که  هیچ جسم دارای جرمی نمی‌‌تواند سرعتی بیش از سرعت نور داشته باشد.

این امر به خاطر آن است که  انرژی کل یک جسم با افزایش سرعت آن افزایش می‌یابد. هنگامی که سرعت یک جسم به سرعت نور می‌رسد، جرم آن به بی‌نهایت میل می‌کند.

به عبارت دیگر  مقادیر بی‌نهایتی انرژی برای شتاب‌بخشیدن به یک جسم  تا سرعت نور لازم است.

منبع :

www.hamshahri.org

قابل توجه دوستان گلم:

سلام.

از اینکه دیر به دیر به روز می کنم و دیر به دیر به شما سر می زنم،ببخشید.

از این هفته،هر پنجشنبه،بین ساعت ۱۳ تا ۱۵ بعد از ظهر،این وبلاگ(حداقل با پنج مطلب) به روز می شه.

خوشحال می شم که بازم بیاین پیشم.

مرسی از لطفتون.

موفق باشید.

فرضیه سیاهچاله حتی در میان شگفت انگیزترین پیشرفتهای اخیر اختر فیزیک نظری موقعیت برجسته‌ای دارد. قرن بیستم زمانی بود که کشفیات خارق العاده در فیزیک و اختر شناسی همواره به کشفیات دیگری که خارق العاده‌تر بودند، منجر گردیده است. در عین حال آنها دوره دیگری را در گسترش علوم طبیعی مشخص می‌سازند. تعداد کمی از این کشفیات از نظر جذابیت با فرضیه سیاهچاله‌ها قابل قیاس هستند. چنین عجیب به نظر می‌آید که در فضا سوراخ و در سوراخ سیاهچاله‌ها وجود داشته باشند!


نظریه نسبیت عام در فضا :  

طبق نظریه نسبیت عام ، نیروهای گرانشی از خواص فضا هستند. مسئله قابل توجه فقط این نیست که جسمی در فضا وجود دارد، بلکه این جسم مشخص کننده هندسه فضای اطرافش می‌باشد. انیشتین در این مورد می‌گوید: همیشه عقیده بر این بوده اگر تمام ماده جهان معلوم شود، زمان و فضا باقی می‌مانند، در حالی که نظریه نسبیت تأکید می‌کند که زمان و فضا نیز همراه با ماده نابود می‌گردند. بنابراین ، جرم با فضا ارتباط دارد، هر جسمی باعث می‌شود که فضای اطرافش انحنا پیدا کند. ما به سختی متوجه چنین انحنایی در زندگی خود می‌شویم، زیرا با جرمهای نسبتا کوچکی سر و کار داریم. ولی در میدانهای گرانشی بسیار قوی ، مقدار انحنا ممکن است قابل توجه باشد.

فرو ریختن گرانشی جسم :  

تعدادی از رویدادهایی که اخیرا در فضا مشاهده شده‌اند، نشان می‌دهند که احتمال تمرکز مقادیر جرم در بخشهای کوچکی از فضا وجود دارد. اگر ماده‌ای با جرم معین به اندازه‌ای متراکم شود که به حجم کوچکی تبدیل گردد و آن حجم برای چنین ماده‌ای بحرانی باشد، ماده تحت تأثیر گرانش خود شروع به انقباض می‌نماید. با انقباض بیشتر ماده ، فاجعه گرانشی گسترش می‌یابد و آنچه که فرو ریختن گرانشی نامیده می‌شود، آغاز می‌گردد. تمرکز ماده در این فرآیند افزایش می‌یابد و طبق نظریه نسبیت ، انحنای فضا نیز به تدریج بیشتر می‌گردد.

سرانجام لحظه‌ای فرا می‌رسد که هیچ پرتوئی از نور ، ذره و نشانه فیزیکی دیگر نمی‌تواند از این قسمت که دچار فرو ریختن جرم شده خارج گردد. این جسم به عنوان سیاهچاله شناخته شده است. شعاع جسم در حال فرو ریختن که به یک سیاهچاله تبدیل می‌گردد، شعاع گرانشی نامیده می‌شود. این شعاع برای جرم خورشید سه کیلومتر و برای جرم زمین 0.9 سانتیمتر است. اگر خورشید در اثر انقباض به کره‌ای با شعاع سه کیلومتر تبدیل شود، بصورت یک سیاهچاله در می‌آید. گرانش در سطح جسمی که شعاعش با شعاع گرانشی جرم آن برابر می باشد، فوق‌العاده شدید است. 

گرانش سیاهچاله‌ها :  

برای غلبه بر نیروی گرانشی لازم است سرعت فرار افزایش یابد، که مقدار آن بیشتر از سرعت نور می‌باشد. طبق نظریه خاص نسبیت که اکنون قابل قبول است، در جهان هیچ چیز نمی‌تواند با سرعت بیشتر از سرعت نور حرکت کند. به همین دلیل سیاهچاله‌ها اجازه نمی‌دهند هر چیزی از آنها خارج گردد. از سوی دیگر ، سیاهچاله می‌تواند ماده را از فضای اطراف به درون خود ببلعد و بزرگتر شود. برای توضیح تمام پدیده‌هایی که مربوط به سیاهچاله می‌شوند، فرضیه عام نسبیت لازم می‌باشد. بر اساس این نظریه ، گذشت زمان در میدان گرانشی قوی آهسته می‌باشد.

مثال واقعی در مورد گرانش سیاهچاله‌ها :  

برای ناظری که در خارج سیاهچاله قرار دارد، افتادن یک جسم به درون سیاهچاله مدت طولانی متوقف می‌گردد. در چنین حالتی ناظر فرضی در ارتباط با عمل انقباض واقعا تصویر کاملا متفاوتی را مشاهده خواهد نمود. ناظر در حالی که در ظرف مدت محدودی به شعاع گرانشی می‌رسد، سقوطش ادامه می‌یابد، تا آنکه به مرکز سیاهچاله برسد. ماده در حال فرو ریختن ، پس از گذشتن از شعاع گرانش به انقباض ادامه می‌دهد.

نظریه اختر فیزیک در سیاهچاله‌ها :  

طبق اختر فیزیک نظری جدید، ممکن است سیاهچاله‌ها مرحله پایانی زندگی ستارگان جسیم باشند. مادامی که یک منبع انرژی در ناحیه مرکزی ستاره فعالیت می‌نماید، درجات حرارت بالا باعث انبساط گاز و جدا شدن لایه‌های بالایی آن می‌شود. در عین حال ، نیروی گرانشی عظیم ستاره، این لایه‌ها را بسوی مرکز می‌کشاند. پس از آنکه سوخت تأمین کننده واکنشهای هسته‌ای به مصرف رسید، درجه حرارت در ناحیه مرکزی ستاره به تدریج پایین می‌آید. در این مرحله تعادل ستاره به هم می‌خورد و ستاره تحت تأثیر نیروی گرانشی خود منقبض می‌گردد، تکامل و تغییر بیشتر آن به جرمش بستگی دارد. طبق محاسبات، اگر جرم ستاره سه تا پنج برابر جرم خورشید باشد، مرحله پایانی انقباض آن ممکن است باعث فرو ریختن گرانشی و تشکیل سیاهچاله گردد.

سیاهچاله‌ها در کهکشانها :  

اخیرا چنین موضوعی مطرح شده که هسته کهکشانها و اخترنماها احتمالا سیاهچاله‌های فوق‌العاده جسیمی را در بر دارند که دلیل فعالیت این اجسام فضایی محسوب می‌شوند. گفته می‌شود که این سیاهچاله‌ها می‌توانند ماده اطرافشان را به درون خود ببلعند که انرژی جنبشی آنها در میدان گرانشی می‌تواند به اشکال دیگر انرژی تبدیل شود.

در کهکشان 87 M (چشمه رادیویی سنبله A) (Virgo A) کشف جالبی صورت گرفته است. عکسهایی که از این کهکشان تهیه شده ، بوضوح فورانی را نشان می‌دهد که از مرکز کهکشان سرچشمه می‌گیرد. اختر شناسان تعیین نموده‌اند که اگر پخش ماده در فاصله‌ای از هسته کهکشان 87 M با توزیع کلی ستارگان در کهکشان مطابقت کند، در این صورت توده تاریک غول پیکری که شش میلیارد برابر خورشید می‌باشد، در حجم کوچکی نزدیک به مرکز این کهکشان تمرکز می‌یابد. احتمال دارد این توده سیاهچاله عظیمی باشد که موجب فعالیت هسته کهکشان می‌گردد، یا آنکه ساختمان متراکمی باشد که هنوز برای علم شناخته شده نیست.

منبع :

www.daneshnameh.ir