اجزاء تونل باد Ames و بخش آزمایشی اصلی آن که ایعادی 12 در 18 متری دارد، گسترش بخش آزمایشی بعدی به ابعاد 24 در 36 متر ایجاد شد. یک بالن نیروی دریایی، که در آشیانه‌های 2 و 3 در پایگاه موفت فیلد مستقر شده، در پس‌زمینه تصویر قرار دارد که در حال گشت‌ زنی است.

Image Credit: NACA

ادامه مطلب

سیستم بادبان کامپوزیتی خورشیدی پیشرفته ناسا؛ در این عکسبرداری 13 ثانیه ای در حال چرخش در مدار زمین رویت شد.

دوشنبه 2 سپتامبر 2024 از شهر Arlington ایالت ویرجینا.

تیم ماموریت تایید کرد که سیستم تک بازوی کامپوزیتی این فضاپیما، در 29 آگوست 2024 بادبان بازتابتده اش را گشوده است. دستیابی به این نقطه عطف حیاتی، نمایشی است از نسل جدید فناوری بادبان خورشیدی آژانس، که این امکان را می دهد تا فضاپیمای Small با نور خورشید به حرکت درآید، همانگونه که بادبان قایق، بوسیله نیروی باد به حرکت در می آید. بادبان این فضاپیما، با فشار نورخورشید می‌تواند برای بادبان خورشیدی نیروی پیشرانش ایجاد نماید. نمایش این تکنولوژی، خدمتیست جهت راهیابی برای ماموریت های آینده که از فناوری بادبان خورشیدی بهره می برند.

NASA/Bill Ingalls

اکنون که بادبان بازتابنده بطور کامل در مدار گشوده شده است، سیستم بادبان خورشیدی کامپوزیتی در آسمان شب اکثر نقاط جهان قابل مشاهده است!

رصدکنندگان می‌توانند به کمپین SpotTheSail# از طریق اپلیکیشن NASA بر پلتفرم موبایلی بپیوندند تا بیابند که چه زمانی فضاپیما در موقعیت مکانی شان قابل مشاهده است.این اپلیکیشن درحالیکه برای iOS و Android بصورت رایگان دردسترس است، یک جدول زمانی مختص موقعیت مکانی تان جهت مشاهدات بعدی نشان می‌دهد.

یک ابزار واقعیت افزوده (AR) درون آن (NASA app) است که به کاربران موقعیت مکانی فضاپیما را به صورت لحظه ای نمایش می‌دهد.

آیا میتوانید بادبان خورشیدی را پیدا کنید؟ تجربه مشاهده ی خود را می‌ توانید بصورت آنلاین در سایت ناسا و کانال های شبکه اجتماعی با بکارگیری هشتگ SpotTheSail# به نمایش بگذارید.

در اینجا نحوه استفاده از ابزار پیش بینی مشاهده(بادبان خورشیدی) آورده شده:

• نصب نرم افزار برروی دستگاه iOS یا اندرویدی تان و سپس برنامه را باز کنید
• برروی گزینه Featured در نوار زیرین‌ بزنید.
• برروی ‏ Composite Solar Sail System mission from the Featured در بخش Missions در بالای صفحه بزنید.
• برروی Sightings در نوار زیرین بزنید، لیستی از رویت ها برای موقعیت مکانی تان نمایش داده خواهد شد.
• اگر از دستگاه iOS استفاده می کنید، می‌توانید برروی لینک Sky View بزنید تا راهنمای AR (واقعیت افزوده) جهت یافتن موقعیت لحظه ای فضاپیما در طول عبور از مسیرش به شما کمک کند.

سیستم بادبان خورشیدی کامپوزیتی NASA درحال آزمایش تکنولوژی های جدید در مدار پایینی زمین است، که شامل یک سیستم بازوی کامپوزیتی است که چهار تکه از بادبان را پشتیبانی می کند.

با پنل های خورشیدی اشتباه نگیرید! بادبان خورشیدی، آرایه ی فضاپیمای Small هست، بادبانی که در نورخوشید است، که در آن نیاز به سوخت موشک یا دیگر پیشران های مرسوم حذف می شود. این تکنولوژی پیشرانش ، می‌تواند ماموریت های کم هزینه اعماق فضا را ممکن سازد تا دسترسی به فضا افزایش یابد.

بروزرسانی ماموریت های ما را با آدرس های زیر در شبکه های اجتماعی دنبال کنید:

X: @NASAAmes, @NASA
Facebook: NASA Ames, NASA
Instagram: @NASAAmes, @NASA

مرکز پژوهشی Ames ناسا واقع در "سیلیکون ولی" مدیر پروژه سیستم بادبان خورشیدی کامپوزیتی و طراح و سازنده سیستم تشخیصی دوربین مداربسته است. مرکز پژوهش های Langley ناسا در Hampton ویریجینا، طراح و سازنده بازوی کامپوزیتی بازشونده و سیستم بادبان خورشیدی است.

دفتر برنامه تکنولوژی فضاپیما Small در Ames ناسا مستقر و توسط STMD(اداره کل ماموریت تکنولوژی فضایی) آژانس در واشنگتن، رهبری می شود، که مدیریت و سرمایه گذار ماموریت است.‌ برنامه توسعه تحول آفرین فناوری STMD ناسا، فناوری بازوی کامپوزیتی قابل استقرار را توسعه داد. شرکت Rocket Lab USA‌‌ مستقر در شهر لانگ بیچ کالیفرنیا، خدمات پرتاب را ارائه کرد. شرکت NanoAvionics مسئولیت تامین فضاپیما را بر عهده داشته است.

NASA

ادامه مطلب

نیروگاه گیت وی، پایگاه مداری ماه و قطعه حیاتی زیرین آن برای آرتمیس ناسا میباشد که در میانه ی آزمایشات سیستم های پیشرانش الکتریکی خود قرار دارد.

آرتمیس ناسا:کمپینی که ناسا در حال کاوش برروی ماه است، به منظور کشف های علمی، پیشرفت فناوری و یادگیری شیوه زندگی و کار در دنیایی دیگر تا، برای ماموریت های انسانی مریخ آماده شود.

عنصر قدرت و پیشرانش (PPE)، توسط مکسار تکنولوژی ساخته شده، گیت وی با قدرت و ارتباطاتی با نرخ بالا و پیشرانشی جهت مانور هایی به گرداگرد ماه و جابه جایی میان مدارهای مختلف ماه ارتقاء یافته است. PPE با پایگاه سکونت و لجستیک (HALO) پیش از پرتاب فضاپیما یکپارچه شده، که در اواخر 2024 تعیین شده، که برروی هیوی فالکون اسپیس اکس قرار میگیرد، ادغام خواهد شد. این عناصر بایکدیگر به عنوان مرکز عملیات ‌های اولیه سرنشین‌ دار گیت وی و نمایش‌های مختلفی از علم و فناوری عمل خواهند کرد،این در حالیست که ایستگاه گیت وی، بطور کامل در سال‌ های آینده در اطراف آن ساخته خواهد شد.

در این تصویر، مهندسین عنصر قدرت و پیشرانش (PPE) آزمایش موفقیت آمیزی از یکپارچگی پیشرانش Aerojet Rocketdyne با واحد پردازش قدرت Maxar و کنترل کننده جریان زنون میباشد.

Image Credit: NASA

ادامه مطلب

گرچه شکل آن غیرمعمول است، اما نوعی ساختار رایج بر روی سطح خورشید محسوب می‌شود.

میدان‌های مغناطیسی خورشید به صورت حلقوی هستند و گاهی اوقات در کانال‌هایی که جریان ذرات پرانرژی دارند، ساختارهایی درخشان به شکل گوسی پدیدار می‌شوند و ممکن است چندین ماه دوام بیاورند. این برجستگی به خاطر برخورداری از ذرات داغ، چگال و پلاسمای غیر شفاف خورشید، درخشندگی چشمگیری دارد. این ساختار مثلثی‌شکل که هفته‌ی گذشته مشاهده شده است، از سیاره زمین ما بزرگ ‌تر است.

NASA

ادامه مطلب

تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا تصویر مادون قرمز بسیار عمیق و بسیار دقیقی از جهان دور دست قدمت دار را ارائه داد. این تصویر بعنوان نخستین تصویر عمق میدان جیمز وب از خوشه کهکشانی SMACS 0723 با جزئیات بسیار بالا شناخته شده است.

هزاران کهکشان ـ شامل کم نور ترین اجرامی که تاکنون در محدوده طیف مادون قرمز هرگز دیده نشده بود- در نقطه دید، تلسکوپ فضایی جیمز وب برای نخستین بار ظاهر شد. این "تصویر" برشی است از پهنه جهان هستی که این برش، تقریباً به اندازه یک دانه شن آسمان را فرا می گیرد.

این میدان دید عمیق، توسط دوربین نزدیک به طیف مادون قرمز  تلسکوپ فضایی جیمز وب به نام NIRcam گرفته شده است، که ترکیبی از تصاویر در طول موج های مختلف را تولید می کند. به طور کلی تلسکوپ فضایی جیمز وب در طی 12 ساعت و نیم به میدان دید عمیق دست پیدا می کند درحالیکه تلسکوپ فضایی هابل  هفته ها زمان نیاز دارد تا به میدان دید عمیق دست پیدا کند.

در این تصویر خوشه کهکشانی SMACS 0723 را نشان می دهد که 4 میلیارد و 600 میلیون سال پیش پدیدار شد.جرم ترکیبی این خوشه کهکشانی، اثر لنز گرانشی را پدیدار ساخت که سبب شد کهکشان های دوردست تری را که در میان آن قرار دارد را بزرگنمایی کند. دوربین تلسکوپ فضایی جیمز وب، آن کهکشان های دوردست را در درون نقطه متمرکز دقیقی آورده است. آنها بسیار ریز و اجزاء کم نوری هستند که هرگز دیده نشده بودند ،که شامل خوشه های ستاره ای و ترکیبات پخش شده ای هستند. پژوهشگران بزودی، بیشتر درباره کهکشان ها،جرمشان ، سن شان، تاریخچه شان و ترکیباتشان فرا خواهند گرفت درحالیکه تلسکوپ فضایی جیمز وب به جستجوی نخستین کهکشان ها در جهان هستی می پردازد.

 

اعتبار تصویر: NASA

ادامه مطلب

   در سال ۱۹۲۰ میلادی، سازی اختراع شد که با همه‌ی سازهایی که می‌شناختند متفاوت بود؛ Theremin.

 

Léon Theremin:« من میل داشتم یک ساز متفاوت بسازم؛ و البته می‌خواستم دستگاهی بسازم که با به کاربردن میدان‌های مغناطیسی، در فضا کنترل شود، به این ترتیب انرژی کمتری نیز مصرف می‌شد. به این دلیل من از تکنولوژی الکترونیک استفاده کردم تا سازی بسازم که ابتکار بیشتری در آن به کار رفته باشد.»

 

اولین Theremin. اعتبار تصویر: Theremin

 

   Theremin بر اساس حرکت دست کار می‌کرد و از دو اسیلاتور -نوسانگر یا مولد فرکانس رادیویی-  تشکیل شده بود که به دو آنتن وصل شده بودند. آنتن عمودی که برای تنظیم میزان بلندی صدا بود و دیگری آنتن افقی به شکل دایره برای کنترل میزان فرکانسی یا Pitch. زمانی که دستگاه روشن می‌شد میدان مغناطیسی‌ای به وجود می‌آمد که بوسیله حرکت دست و تشخیص این حرکت توسط سنسورهای مجاورتی مقدار و شدت فرکانس تغییر می‌کرد. نت های بالا با نزدیک کردن دست به سمت آنتن افقی و نت‌ها با صدای بلند با دور کردن دست از آنتن عمودی تولید می‌شد.

 

   این ساز از اصل Heterodyne -ترکیب دو جریان متناوب برای تولید جریانی با فرکانسی برابر مجموع یا تفاضل فرکانس دو جریان مزبور- برای تولید یک سیگنال صوتی استفاده می‌کرد.

 

   مدار مبدل دستگاه شامل دو نوسانگر فرکانس رادیویی بود که زیر 500 کیلوهرتز تنظیم می‌شد تا تداخل رادیویی را به حداقل برساند. یک اسیلاتور با فرکانس ثابت عمل می‌کرد. فرکانس نوسانگر دیگر، متغیر بود و توسط فاصله دست نوازنده با آنتن افقی تغییر می‌کرد که همین دلیل باعث نواختن نت‌های مختلف در این ساز شد.

 

   در این ساز میدان مغناطیسی‌ای اطراف ساز تشکیل می‌شد که نوازنده باید با حرکات دستش که وارد این میدان مغناطیسی می‌شد فرکانس و شدت صدای ساز را مهار کند به این ترتیب که با ورد دست نوازنده به این میدان، فرکانس تغییر کرده و هچنین با تغییر حرکات می‌توانست به شدت و یا حجمی که صدا داشت بیافزاید و یا کاهش دهد.

 

   با گذر زمان این ساز دستخوش تغییراتی شد و در حال حاضر شرکت moog music تولید آن را بر عهده دارد.

ادامه مطلب

تلسکوپ فضایی جیمز وب قرار نیست شبیه به تلسکوپ فضایی هابل به دور کره ی زمین بگردد، بلکه قرار است به دور خورشید در فاصله 1.5 میلیون کیلومتری از زمین بگردد که این مدار نقطه لاگرانژی 2 یا L2 نامیده می شود.

این مدار به قدری خاص است که اجازه می دهد تلسکوپ هم راستا با کره ی زمین بماند و به دور خورشید بگردد.سپر خورشیدی بزرگ تلسکوپ فضایی جیمز وب؛ بدنه تلسکوپ را در برابر تابش و حرارت خورشید محافظت می کند.

اختلاف دما میان بخش سرد و گرم تلسکوپ ، بسیار زیاد است.
شما می توانید در بخش داغ تلسکوپ آب را بجوشانید و در بخش سرد آن ، نیتروژن منجمد!

 

ادامه مطلب

   اختلاف بین ماده تاریک و ماده معمولی بین محیط های اختر فیزیکی مختلف به طور قابل توجهی متفاوت است، ولی برای چیزهای بزرگ مانند کهکشان ها و خوشه‌های کهکشانی، شدید تر است. برای اشیای کوچک، مانند قمر ها و سیاره ها، تفاوتی وجود ندارد. مثلاً گرانش سطح زمین را کاملاً می توان بر اساس ماده ای که زیر پای ما قرار دارد، توضیح داد. ماده تاریک برمدار ماه به دور زمین، و یا بر حرکت سیاره ها به دور خورشید، نیز تأثیری ندارد _ ولی همانطور که دیدیم، برای توضیح دادن حرکت ستاره ها به دور مرکز کهکشان به آن نیاز داریم.

 

   آیا نوع متفاوتی از فیزیک گرانش در مقیاس کهکشانی حاکم است؟ احتمالاً نه. به احتمال بیشتر، ماده تاریک از نوعی ماده‌ تشکیل می‌شود که ما هنوز ماهیت آن را نشناخته ایم، و پراکنده تر از ماده‌ی معمولی جمع می شود. در غیر این صورت، می توانستیم گرانش توده های متراکم ماده تاریک را که در گیتی جمع شده اند، شناسایی کنیم _ دنباله دارهای ماده تاریک، سیاره‌های ماده تاریک و کهکشان‌های ماده تاریک. تا جایی که ما می دانیم، اوضاع به این صورت نیست.

 

   آنچه می دانیم این است که ماده‌ای که در گیتی می‌شناسیم تنها رویه‌ای نازک بر روی کیک کیهانی است، کفی شناور بر سطح اقیانوس پهناور کیهانی از چیزی که همچون هیچ به نظر می رسد.

 

اعتبار تصویر: EarthSky

 

   بدترین اتفاقی که ممکن است بیفتد، این است که کشف کنیم که ماده تاریک اصلاً از ماده تشکیل نشده است، بلکه از چیز دیگری تشکیل شده است.

آیا آنچه می‌بینیم اثرات نیروهایی از یک بُعد دیگر است؟

آیا آنچه حس می‌کنیم گرانش معمولی ماده معمولی پس از عبور از غشای یک جهان خیالی مجاور ما است؟

 

اگر چنین باشد، ممکن است این فقط یکی از همه‌ی، بی نهایت گیتی هایی باشد که بس‌گیتی را تشکیل می‌دهند. عجیب و باورنکردنی به نظر می‌رسد؛ ولی آیا دیوانه وارتر از زمانی است که برای نخستین بار گفته شد که زمین به دور خورشید می‌چرخد؟ اینکه خورشید یکی از یکصد میلیارد ستاره در راه شیری است؟ یا اینکه راه شیری تنها یکی از یکصد میلیارد کهکشان در عالم است؟

 

   حتی اگر هر کدام از این فرضیه‌های تخیلی درست از آب درآید، هیچ کدام از آن‌ها به کار گیری موفقت آمیز گرانش ماده‌ی تاریک را در معادلاتی که از آن برای فهمیدن شکل‌گیری و تکامل گیتی استفاده می‌کنیم، تغییر نخواهد داد.

 

   شاید برخی دیگر از افراد دیر باور خستگی‌ناپذیر بگویند که « باید دیده شود» رویکردی برای زندگی که در بسیاری از کارها موثر واقع می‌شود، ولی برای علم مناسب نیست. علم فقط درباره‌ی دیدن نیست، درباره اندازه گیری کردن است، ترجیحاً با چیزی غیر از چشمان شما که پیوندی ناگسستنی با اضافات مغز دارد. این اضافات غالباً شامل مجموعه ای از افکار از قبل تعیین شده، تحصیلات از قبل تعیین شده و سوی گیری آشکار است.

 

ذرات ماده تاریک نیز ممکن است از طریق برهم‌کنشهای نادر مشابه، خود را نشان بدهند و یا شگفت انگیزتر اینکه ممکن است خودشان را از طریق نیروهایی غیر از نیروی هسته‌ای قوی، نیروی هسته‌ای ضعیف و الکترومغناطیس آشکار سازند. این سه نیرو، به اضافه گرانش، چهار نیروی شگفت انگیز گیتی را تشکیل می‌دهند و واسطه همه برهمکنش ها میان همه ذرات شناخته شده هستند؛ بنابراین انتخاب ها روشن هستند.

یا ذرات ماده‌ی تاریک باید منتظر شوند که ما یک نیروی جدید یا دسته‌ای از نیروهای جدید را کشف کنیم و کنترل نماییم، یا اینکه ذرات ماده تاریک از طریق نیروهای نرمال، ولی به طور بسیار ضعیف، برهمکنش انجام دهند.

 

   بنابراین، تأثیرات ماده‌ی تاریک واقعی است. فقط نمی‌دانیم ماده تاریک چیست. به نظر می‌رسد که ماده تاریک از طریق نیروهای هسته‌ای قوی برهمکنش نشان نمی‌دهند، لذا نمی‌تواند هسته بسازد، یا مشاهده نشده که ماده تاریک از طریق نیروی هسته‌ای ضعیف نیز برهمکنشی داشته باشد، کاری که حتی نوترینوها هم انجام می‌دهند. و به نظر هم نمی رسد با نیروی الکترومغناطیسی نیز برهمکنش داشته باشند از این رو مولکول هم نمی سازند و به صورت گلوله‌های چگال ماده‌ی تاریک متراکم نمی شوند. نور را هم جذب، گسیل، منعکس یا متفرق نمی کند. به طوری که از آغاز می دانستیم، ماده‌ی تاریک گرانش اعمال می کند، که ماده‌ی معمولی هم به آن پاسخ می‌دهد، ولی فقط همین. بعد از این همه سال هیچ واکنش دیگری را در آن کشف نکرده ایم.

 

اختـــر فیزیک برای افراد بــی قرار، ماده تـــاریک

 astrophysics for people in a hurry, c2017

برچسب‌ها: ماده تـــــاریک

ادامه مطلب

ارتباط عنوان این نوشته با حلقه‌ها چیست؟

 

   یک میدان الکتریکی تصور کنید که بار الکتریکی‌ای را در آن قرار می‌دهیم، بار نیرویی را حس کرده و شروع به حرکت می‌کند. خطوط میدان، خطوطی خیالی هستند که مسیر حرکت بارهای الکتریکی واقع در میدان را نشان می‌دهند. زیبایی این روش به این است که با توجه به تقارن موجود می‌توان خطوط میدان را بدون هیچ گونه محاسبه‌ای، تنها با استناد به تقارن ترسیم کرد. برای نمونه اگر بار کروی داشته باشیم خطوط میدان شعاعی هستند. هر پیکربندی دیگری تقارن کروی را نقض می‌کند. هر چه به سوی خارج کره حرکت می‌کنیم، چگالی خطوط میدان کمتر می‌شود. اندکی تأمل نشان می‌دهد که این امر با معکوس مربع فاصله از کره رخ می‌دهد،

اما این دقیقاً همان سرعتی است که طی آن میدان الکتریکی کره از بین می‌رود!

 

   در دهه ۱۹۸۰ مشخص شد که چهار برهم‌کنش، سه تای آنها یعنی الکترومغناطیسی، هسته‌ای ضعیف و قوی، به‌وسیله نظریه‌های یانگ-میلز توصیف شدند. این‌ها در واقع تعمیم‌هایی از الکترومغناطیس ماکسول با چندین میدان الکتریکی و مغناطیسی هستند که با یکدیگر برهم‌کنش دارند. در آن زمان، گامبینی و تریاس راهی برای توصیف این نظریه‌ها بر اساس خطوط القای فارادی پیدا کردند.

 

این‌ها چه ارتباطی با گرانش دارند؟

 

در سال ۱۹۸۶ ابهی اشتکار [Abhay Ashtekar]، راهی برای نوشتن نظریه نسبیت عام اینشتین یافت که نظریه‌ی یانگ-میلز را اصلاح می‌کرد. از قرار معلوم می‌توان هندسه فضا-زمان را بر اساس میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی آن نظریه‌ها، بازنویسی کرد. خطوط فارادی برای این‌گونه نظریه‌ها کمی پیچیده‌تر از الکترومغناطیس است. در تمامی موارد خطوط می‌توانند با یکدیگر تلاقی کنند و هر بخش از آنها به «عدد» یا «رنگ» وابسته است که علت آن برهم‌کنش‌ها و حضور چندین میدان است. نمودارهای این خطوط که گراف‌های «رنگی» با فصل مشترک هستند حلقه‌های گرانش کوانتومی حلقوی نامیده می‌شوند و در ابتدا اهمیت فصول مشترک درک نشد و افراد فقط معنای تحت اللفظی حلقه‌ها را در نظر می‌گرفتند. امروزه آن‌ها به نام «شبکه‌های اسپین» شناخته می‌شوند. در دهه ۱۹۶۰، راجر نوروز [Roger Penrose] مقاله‌ای پیشگویانه نوشت که نشان می‌داد شبکه‌های اسپین می‌توانند به گرانش کوانتومی مرتبط باشند. که بیست و پنج سال بعد درستی پیش‌بینی‌اش تأیید شد.

 

The Spin-Foam Approach to Quantum Gravity

 

   در سال ۱۹۸۸ کارلو روولی و لی اسمولین بر آن شدند تا حلقه‌ها را جدی بگیرند و نظریه کوانتومی گرانش را بر اساس آن‌ها پی‌ریزی کنند. در نظریه کوانتوم عنصر اصلی حالت کوانتومی سیستم است که با تابعی به نام «تابع موج» نشان داده می‌شود. در گرانش کوانتومی حلقوی، توابع موج، توابعی از شبکه‌های اسپین هستند. همانطور که می‌دانید در نسبیت عام، این هندسه وجود دارد که می‌توان نقاط را به شکلی پیوسته در اطراف حرکت داد؛ این یعنی توابع موج باید به گونه‌ای باشند که با تغییر شکل یکنواخت گراف‌ها، تغییر نکنند. این شاخه از نیاز ریاضیات که به مطالعه این نوع توابع می‌پردازد نظریه گره نامیده می‌شود. بدین صورت ارتباط بین نظریه گره و گرانش کوانتومی شکل گرفت. واژه گره در معنای واقعی خود به گره‌ها اشاره دارد زیرا اگر در هر گراف یک گره وجود داشته باشد، نمی‌توان آن را با تغییر شکل یکنواخت از بین برد و همیشه آن جا خواهد ماند.

 

   هنگامی که شاخه جدیدی از ریاضیات به حل مسئله در فیزیک اختصاص می‌یابد می‌توان انتظار اتفاقات جالبی داشت. ابتدا امیدواری زیادی وجود داشت حتی تصور می‌شد که مشکل گرانش کوانتومی حل شده است؛ اما در نهایت پیچیدگی نسبیت عام پدیدار شد. هر چند نتوانستیم همه چیز را حل کنیم اما پیشرفت بسیار خوبی به دست آمد.

 

Loop quantum gravity for everyone, Gambini & Rodolfo.

حسینیان - مهسا سادات

برچسب‌ها: گرانش کوانتومی حلقوی

ادامه مطلب

چهار تصویر پیوسته که ایجاد پدیده‌ای شبیه به گوی آذرخش را در آزمایشگاه نشان می‌دهد.

David M. Friday et. al/ BBC

 

  گوی آذرخش یا Ball Lightning یکی از پدیده‌های طبیعی شناخته شده‌ای است که، کمتر کسی آن را دیده. تا سال‌های اخیر، بیشتر دانشمندها در مورد موجودیت حقیقی گوی آذرخش تردید داشتند.

 بیشتر افسانه به نظر می‌رسید تا واقعیت!

اغلب تصاویری که با این عنوان می‌بینیم و ادعا می‌کنند که تصویری از گوی آذرخش است، فقط تصویری از صاعقه معمولی است که بیش از حد نوردهی شده‌.

 

   از زمان یونانی‌ها، گزارش‌هایی مبنی بر حرکت گلوله‌های کوچکِ نورِ پلاسما مانند، بر روی زمین و ناپدید شدن آنها ثبت شده است. همانطور که از اسم آن مشخص است، گوی آذرخش اغلب به عنوان شکلی از آذرخش یا همان صاعقه در نظر گرفته می‌شود. 

با این حال، ممکن است واقعاً اینطور نباشد؛ یعنی اصلاً صاعقه نباشد.

 

   در این زمینه با بازبینی و بررسی تحقیقات دیگر محققان صاحب‌نظر در این حوزه مقاله‌ای توسط Vladimir Torchigin از آکادمی علوم روسیه در مجله Optik شماره July 2019 منتشر شد. 

 

   فرضیه‌ای که قبلاً Torchigin ارائه کرده بود مبنی بر این بود که؛ این گوی‌ها به سادگی نور را داخل کره‌ای از هوای رقیق به دام می‌اندازد. در این مقاله ایده خود را بسط می‌دهد و برخی پارامترهای فیزیکی را برای چگونگی وجود، آن پیشنهاد می‌کند. Torchigin قبلاً پیشنهاد کرده بود که توپ‌های نوری از فوتون‌ها -ذرات بنیادی که واحدهای اصلی نور هستند- تشکیل شده‌اند که در داخل حباب هوای ساخته خودشان کمانه می‌کنند. فرضیه او بر این استوار است که؛ هر ذره‌ای تابش الکترومغناطیسی را جذب و ساطع می‌کند، پس زدگی به وجود می‌آید یا وجود خواهد داشت که به آن نیروی آبراهام-لورنتس [Abraham–Lorentz force] می‌گویند.

 

در الکترومغناطیس، نیروی آبراهام-لورنتز نیروی پس‌زنی وارد شده بر ذرات باردار شتابدار است که به دلیل تابش الکترومغناطیس گسیل شده توسط ذرات ناشی از شتاب آن‌ها ایجاد می‌گردد. به این نیرو، نیروی عکس‌العمل تابش هم می‌گویند.

Abraham–Lorentz force در دستگاه SI

Frad نیرو، a مشتق زمانی شتاب(jerk) و μ0 ثابت تراوایی خلأ، ε0 ثابت گذردهی خلأ، c سرعت نور در خلأ و q بزرگی بار الکتریکی ذره است.

از نظر فیزیکی، به دلیل حمل تکانه توسط میدان تابش شده از ذره، برای برقراری پایستگی تکانه نیرویی در جهت مخالف به ذره وارد می‌شود. 

 

ریزش نور ناشی از اصابت صاعقه باعث می‌شود که ذرات هوا هنگام جذب و انتقال تابش الکترومغناطیسی جنبش آهسته‌ای داشته باشند. این نیروها معمولاً بسیار کوچک هستند، اما می‌توانند در شرایط مناسب تقویت شوند؛ تولید لایه نازکی از هوا که نور را به درون خود منعکس می‌کند.

EarthSky 

Wikipedia

برچسب‌ها: Ball Lightning

ادامه مطلب

   نسبیت عام می‌گوید گرانش، نیرو نیست بلکه تغییر شکلی از فضا-زمان است. ماه در مسیر بیضوی حول زمین می‌چرخد اما نه به این دلیل که نیرویی آن را وادار به این کار می کند؛ بلکه علت آن این است که زمین، شکل فضا-زمان اطراف ماه را تغییر می‌دهد. در فضا-زمان تغییر شکل یافته، بدیهی‌ترین مسیر، خط مستقیم نیست بلکه بیضی است. اگر گرانش وجود نداشت بدیهی‌ترین‌ مسیر خط مستقیم بود، اما وقتی گرانش وجود دارد و فضا خمیده است، بدیهی‌‌ترین مسیر منحنی است که فاصله ها را در فضای خمیده، کمینه می‌کند. 

نسبیت عام اینشتین وجود امواج گرانشی را هم پیشگویی کرد که در فضا-زمان به شکل موج حرکت می‌کنند و وقتی ایجاد می‌شوند که اجرام شتاب زیادی می‌گیرند. این امواج با سرعت نور حرکت می‌کنند و اثرشان بسیار ناچیز است. 

+

آزمایش دو شکافت، فیزیک کوانتوم؛ ماهیت موجی یا ذره ای نور و معادله موج شرودینگر

   وقتی سعی می‌کنیم خواص غیرشهودی کوانتومی را در نسبیت عام به کار ببریم، اوضاع بدتر می‌شود. توضیح گرانش توسط تغییر شکل فضا-زمان به این معناست که ما فضا-زمانی را کوانتیزه می‌کنیم که در آن قرار داریم. که این مسئله احتمال خواهد بود چون گرانش گاهی اوقات مثل امواج و گاهی اوقات هم مانند ذرات رفتار می‌کند و تا زمانی که آن را اندازه گیری نکنیم، مشخص نمی‌شود. 

 

   اینشتین در مقاله امواج گرانشی خود می‌گوید: امواج گرانشی باید مثل امواج الکترومغناطیسی کوانتیزه باشند و همین طور که امواج الکترومغناطیسی به فوتون ها کوانتیزه می‌شوند، امواج گرانشی هم باید به گراویتون کوانتیزه شوند.

 

   در دهه ۱۹۴۰ و ۱۹۵۰ دانشمندان تازه در حال درک کردن برهم کنش‌های قوی و ضعیف بودند. در دهه ۱۹۹۰ آن ها تلاش می‌کردند تا از همان شیوه‌هایی که برای کوانتیزه کردن برهم‌کنش‌های قوی و ضعیف استفاده کرده بودند، برای کوانتیزه کردن گرانش هم استفاده کنند، اما به مشکل می‌خوردند. بی نهایت‌هایی به وجود آمد که حذف آنها غیرممکن بود. در طبیعت هیچ چیز نمی‌تواند بی نهایت باشد؛ بنابراین مشکلات و ناسازگاری‌هایی در زمان کوانتیزه کردن گرانش شکل گرفت که باعث اختلاف زیادی بین فیزیکدان‌ها شد. 

 

   برخی معتقد بودند مشکلات ناشی از کوانتیزه کردن نسبیت عام، گواه این است که نظریه اینشتین، نظریه درستی برای کوانتیزه کردن نیست، در پس نظریه او نظریه بنیادی‌تری وجود دارد که نظریه اینشتین را در جهان ماکرو به دست می‌دهد. نظریه بنیادی‌تر، نظریه است که کوانتیزه می‌کند.

افرادی که درباره نظریه ریسمان تحقیق می‌کنند به این امر معتقدند که نظریه ریسمان، نظریه ای است که کوانتیزه می‌کند و زمانی که با جهان ماکرو سر و کار داریم، نسبیت عام از آن حاصل می شود. 

 

   گروه دیگری که درباره گرانش کوانتومی حلقوی پژوهش می‌کنند بر این باورند که احتمال دارد نظریه اینشتن درست باشد زیرا با برهم کنش‌های دیگر فرق دارد و راهکارهایی که برای کوانتیزه کردن آنها به کار برده بودیم، روی آن عملی نمی‌شود و به روش جدیدی نیاز داریم. به ویژه اینکه نسبیت عام تقارنی دارد که نظریه‌های دیگر ندارند؛ زیرا تا زمانی که این مسئله حل شود و هندسه‌ای به دست آید که در آن نقاط فضا-زمان همگی هم ارز باشند و آزادانه حرکت کنند، نسبت عام نظریه‌ای هندسی خواهد بود. 

 

   تصور کنید در شبی ابری وسط اقیانوس، دور از ساحل هستید. نمی ‌توانید بگویید قایق‌تان کجاست.

تمام نقاط اقیانوس هم ارزند. قایق‌تان را به اطراف حرکت می‌دهید و همه چیز یکسان به نظر می‌آید. در این موقعیت با «به کارگیری هندسه» می توانید ساحل را ببینید. در این صورت نقاط اقیانوس دیگر هم ارز نیستند برخی به ساحل نزدیک تر و برخی دورترند؛ وقتی که قایق خود را به اطراف حرکت می‌دهید متوجه آن خواهید شد. 

این امر مشابه نظریه‌های هندسی گرانش است. زمانی هندسه تمام نقاط فضا-زمان [این نقاط ثابت هستند و از ابتدا به خوبی تعریف شده‌اند] را هم ارز معرفی می‌کنیم که به سوی هم جابجا می‌شوند؛ این هندسه در اصطلاح به «ناوردایی تحت دیفیومورفیسم» معروف است؛ که «مورفیسم» به معنای نگاشت و «دیفیو» به حقیقتی اشاره دارد که نگاشت «مشتق پذیر» و پیوسته است تا از دور شدن نقاط همسایگی از هم جلوگیری کند.

 

   برخی از دانشمندان معتقدند که کوانتشی که ناوردایی تحت دیفیومورفیسم را در بر می گیرد، برای توسعه نظریه گرانش کوانتومی حائز اهمیت است. گرانش کوانتومی حلقوی ناوردایی را شامل می‌شود.

 

   همانطور که دیدیم گرانش، نظریه‌ای است از جهان ماکرو که در آن اثرات کوانتومی مطرح نیستند و در جهان میکرو می‌توان از گرانش چشم‌پوشی کرد.

مثلاً دو الکترون به دلیل جرمشان، یکدیگر را به طور گرانشی جذب و به علت وجود بار الکتریکی، همدیگر را دفع می‌کنند. دافعه الکترون ۴۴^۱۰ بار قوی‌تر از جاذبه گرانشی است. این‌ها دلایلی هستند که نمی‌توان با شرایط تجربی به وجود آورد که در آن تأثیرات گرانش کوانتومی مهم باشند. این مسئله سوالی رو به وجود می‌آورد که چرا کوانتیزه کردن آن مشکل ساز شده است؟

سریع ترین جواب پیوستگی در فیزیک است و اگر مکانیک کوانتومی زیربنای فیزیک باشد پس باید زیربنای گرانش هم باشد حتی اگر بتوان از اثراتش چشم‌پوشی کرد. در ضمن پیوند دادن نظریه‌های کلاسیک و کوانتومی غیر ممکن نیست، بعضی ویژگی‌های مکانیک کوانتومی مثل کمیت‌های فیزیکی، تا وقتی اندازه گیری نشوند مقادیری نمی‌گیرند، که این کار را سخت می کند.

Loop quantum gravity for everyone, 2020

برچسب‌ها: گرانش کوانتومی حلقوی, گرانش

ادامه مطلب

موشک فالکون 9 که حامل خدمه فضاپیمای دراگون شرکت SpaceX می باشد به سوی ایستگاه فضایی بین المللی با فضانوردان NASA و آژانس فضایی اروپا، 10 نوامبر 2021، در مرکز فضایی کندی ناسا واقع در ایالت فلوریدا پرتاب شد. ماموریت خدمه-۳ spaceX ناسا ،سومین ماموریت خدمه گردشی فضاپیمای دراگون SpaceX است و موشک فالکون 9 به سوی ایستگاه فضایی بین المللی بعنوان بخشی از برنامه خدمه تجاری آژانس می باشد.

ماموریت برای 6 ماه برروی پایگاه مداری آغاز شده است.

Image credit: NASA/Aubrey Gemignani

ادامه مطلب

   شناخته شده‌ترین برهم‌کنش بنیادی، الکترومغناطیس است. جیمز ماکسول، پدیده‌‌های الکتریکی و مغناطیسی را با هم متحد کرد و به شکل نظریه واحدی مطرح ساخت؛ همچنین وجود امواج الکترومغناطیسی را پیش‌بینی کرد. نمونه‌‌ای از برهم‌کنش های الکترومغناطیسی نیروهای مغناطیسی هستند که باعث می شوند آهنربا به یخچال بچسبد یا نیروهای الکتریکی که باعث چسبیدن سلفون به ظروف می شوند.

 

   چند سال پس از پیش‌بینی‌های مکسول و چند سال پس از اینکه مارکنی از آنها برای فرستادن پیام به سراسر اقیانوس اطلس استفاده کرد، امواج الکترومغناطیسی به طور تجربی اثبات شد؛ الکترومغناطیس کاربردهای عملی فراوانی دارد. از آنجایی که نور، موج الکترومغناطیسی تشخیص داده شده، نظریه الکترومغناطیس پدیده‌های اپتیکی را هم به خوبی توضیح می‌دهد و این موضوع در کل به شکلی باورنکردنی تئوری موفقی است.

 

   بر هم‌کنش های بنیادی دیگر، بر هم‌کنش قوی و ضعیف هسته‌ای هستند. این برهم‌کنش ها اثرات آشکاری در زندگی روزمره ندارند. برهم‌کنش قوی مسئول نگهداری هسته‌های اتمی در کنار یکدیگر است. هسته‌ی اتم از پروتون و نوترون تشکیل شده‌ است. پروتون ها بار الکتریکی مثبت دارند و در نتیجه یکدیگر را دفع می‌کنند. هسته به وسیله برهم‌کنش قوی، آن‌ها را در مقابل دافعه الکترومغناطیسی کنار هم نگه می‌دارد.

 

   برهمکنش ضعیف مسئول واپاشی ذره است و روزانه آشکار نمی‌شود اما در حوزه فیزیک نجومی و تولید عناصری که ماده را شکل می‌دهند اهمیت بسزایی دارد.

 

 

 برهم‌کنش‌های قوی، ضعیف و الکترومغناطیس با بسیاری از نظریه‌های شناخته شده، شرح داده شدند. نظریه‌های یانگ-میلز، نظریه الکترومغناطیس ماکسول را تعمیم می‌دهند که طی آن چندین میدان الکتریکی و مغناطیسی با یکدیگر برهم‌کنش دارند. نظریه گرانشی که همه آن را می شناسیم همان نظریه است که نیوتن در سال ۱۶۶۶ مطرح کرد که تعیین می کند اجسام یکدیگر را با نیروی متناسب با جرم هایشان و معکوس مربع فاصله شان جذب می‌کنند. این قانون گرانش فراگیر بسیاری از پدیده‌های متمایز مانند سقوط سیب از درخت را با حرکت ماه به دور زمین و حرکت زمین به دور خورشید متحد می‌کند.

 

Loop quantum gravity for everyone, 2020

حسینیان - مهسا سادات

 

---

   نیوتن ۱۶۴۲-۱۷۲۷ میلادی از بابت اینکه اولین دانشمند مدرن است، اعتبار بسیاری دارد. او آثار زیادی نوشته که در طبقه بندی علوم غریبه می باشد. این دانشمند انگلیسی، روی بازنشانی ابعاد علوم غریبه قدیمی تأکید داشت و جالب اینجاست که به خاطر بدفهمی عده‌ای انگشت‌شمار محکوم شد.

 

   بعد از مطالعه‌ای که جان مینارد کینز [john maynard keynes] در سال ۱۹۴۲ روی ابعاد کاری نیوتن انجام داد، نتیجه گرفت که او، آخرین دانشمندی بود که به علوم غریبه گرایش داشت.

   نیوتن عمیقاً به تمام اشکال علوم طبیعی علاقه داشته و عجیب آنکه بخش اعظم دست نوشته های او در این باب در یک آتش سوزی در آزمایشگاهش از بین رفت!

بادهای افسون

برچسب‌ها: علوم طبیعی, گرانش کوانتومی حلقوی

ادامه مطلب

  فیزیکدان‌ها درباره چگونگی کوانتیزه کردن گرانش اتفاق نظر ندارند. پیشنهادهایشان نقص دارد. مشخص نیست آیا منسجم هستند و فیزیک درستی را پیش بینی می کنند یا خیر.

 

   بیشتر فیزیکدان‌ها از میان این پیشنهاد‌ها دو موضوع را دنبال می‌کنند. یکی نظریه ریسمان و دیگری گرانش کوانتومی حلقوی. صدها نفر این رویکردها را پیگیری می‌کنند. از آنجا که برخی افراد به صورت گاه گاه و یا در چندین موضوع فعالیت می‌کنند محاسبه دقیق تعداد آنها دشوار است. فیزیکدان‌ها برای بیان ایده هایشان درباره این دو رویکرد هر سه سال یکبار همایش برگزار می‌کند که بیش از ۲۰۰ نفر در آن حاضر می شوند.

 

اعتبار تصویر: apod.nasa

 

    همچنین باید گفت که در حال حاضر پدیده فیزیکی منحصر به فرد مشهود یا تجربی‌ای نمی‌شناسیم که برای توضیح آن به نظریه گرانش کوانتومی نیاز باشد؛ بنابراین این سوال پیش می‌آید که چرا خودمان را به زحمت بیندازیم؟!

 

دو دلیل وجود دارد:

   اولی، وحدت و ثبات فیزیک است. ما تمام برهم‌کنش‌های بنیادی دیگر یعنی الکترومغناطیسی، هسته‌ای قوی و هسته ضعیف را می‌شناسیم و برای توصیف درست ماهیت آن‌ها به مکانیک کوانتومی نیاز داریم. از آنجایی که این برهم کنش ها در مقیاس میکروسکوپی اهمیت دارند و می دانیم که پدیده ها در سطح میکروسکوپی، کوانتومی هستند، فقط گرانش است که در سطح کلان اهمیت دارد مانند اجسام آسمانی که در آنجا می توان از اثرات کوانتومی چشم‌پوشی کرد. همان‌طور که خواهیم دید، نسبیت عام، شرایط سیاه‌چاله ها و بیگ بنگ را پیش‌بینی می‌کند. که در آن اثرات کوانتومی مهم هستند اما دسترسی تجربه مستقیم آنها وجود ندارد.

 

   دلیل دوم برای صحبت درباره گرانش کوانتومی عدم آگاهی درباره چگونگی پیوند نظریه‌های کلاسیکی و کوانتومی است. مکانیک کوانتومی خواص غیر شهودی دارد. یکی از این خواص این است که کمیت‌های فیزیکی تنها زمانی مقدار به خود می‌گیرند که اندازه‌گیری شوند. این به آن معنا نیست که مقادیرشان را نادیده می گیریم، بلکه به این معناست که وجود ندارند؛ بنابراین چگونه می توان این نظریه را با نظریه کلاسیک پیوند داد که در آن کمیت های فیزیکی باید در تمام طول زمان مقدار داشته باشند؟

 

   شاید تصور کنید نبود هیچ آزمایش یا پدیده ای برای توضیح، بنیان نهادن نظریه گرانش کوانتومی را آسان نمی‌کند. گذشته از این، آزمایش هایی که نظریه های رقابتی را رد می‌کنند، مانعی به حساب نمی‌آیند. با این حال، انجام دادن این کار بسیار دشوار است؛ زیرا همان‌طور که خواهیم دید، نظریه نسبیت عام اینشتین، گرانش را نیرویی همانند برهم‌کنش‌های دیگر در نظر نمی‌گیرد، بلکه آن را به منزله تغییر شکل فضا-زمان توصیف می کند. این امر باعث می‌شود که گرانش بسیار متفاوت از سه برهم کنش دیگر باشد؛ بنابراین جای تعجب نیست که چالش های منحصر به فردی را در لحظه کوانتیزه اش به وجود آورد. آزمایش قبلی ما نشان می‌دهد که کوانتیزه کردن سه برهمکنش دیگر، لزوماً کمکی نمی‌کند.

 

Loop quantum gravity for everyone, 2020

حسینیان - مهسا سادات

برچسب‌ها: گرانش کوانتومی حلقوی

ادامه مطلب

  « تا آسمان تنها یک نگاه فاصله داریم!...»

  شروع فعاليت انجمن نجوم لیرا از سال 1388ه .ش آغاز گرديد. از اهداف اصلی اين انجمن انجام تحقيقات علمی با رعايت استانداردهای علمی، مشاركت اعضاء در المپيادها، ارائه ی مقالات به جشنواره های كشوری و بين المللی و توليد داده های علمی در زمينه ی نجوم و اختر فيزيک می باشد.

  از جمله فعاليت های مهم اين انجمن ترويج علم نجوم در ميان جوامع، افزايش سطح علمی دانش پژوهان، انجام فعاليت های تحقيقاتی پژوهشی، فعاليت های اينترنتی و برگزاری شب های رصدی مقارن با رخداد های مهم هرماه.

سرپرست انجمن: خانم راضیه علی اکبری.