آیا ماه از زمین فاصله می گیرد؟

بر اثر چرخش ماه به دور زمین ، یک نیروی گریز از مرکز به سمت خارج ایجاد می‌شود، که درست به اندازه نیروی گرانش زمین میباشد که به سمت داخل کشش دارد.این دو نیروی مخالف، اثر یکدیگر را بطور متقابل خنثی می‌کنند، به نحوی که ماه هموراه بر مدار خود باقی می‌ماند. کره ماه همزمان با گردش در مدار زمین نیروی جاذبه ای تولید می کند که می توان تاثیر آن را به عنوان مثال روی جزر و مد دریاها دید. خورشید نیز به خاطر نیروی جاذبه خود چنین تاثیری روی سطح کره زمین دارد. ولی نیروی جاذبه ماه قوی تر است. این دو نیروی جاذبه متناسب با اینکه موقعیت زمین در چه وضعیتی باشد گاه یکدیگر را خنثی می کنند. ولی گاه این دو نیروی جاذبه به یکدیگر افزوده می شوند، مثلا در موقعی که ماه کامل را می بینیم.

اما گذشته از جزر و مد روزانه آب اقیانوس ها تاثیر نیروی جاذبه ماه بر روی کره زمین را می توان در پدیده جالب و دیگری نیز مشاهده کرد و آن کند کردن تدریجی سرعت گردش زمین به دور خودش است. می دانیم که گردش زمین به دور محور خودش یک روز طول می کشد اما گردش دورانی کره ماهه تقریبا یک ماه طول می کشد. بنابراین حرکت امواج نیروی جاذبه ماه که به زمین می رسند از حرکت دورانی خود کره زمین کندتر است. کره زمین و ماه هر کدام با توجه به نحوه گردش دورانی خود سعی می کنند این نیرو را کنترل و خنثی کنند.

  اختلاف دوره نجومی و هلالی ماه

تحت تاثیر این تقابل انرژی بین دو سیاره از سرعت گردش زمین کاسته می شود ولی در مقابل این انرژی به کره ماه منتقل شده و در نتیجه بر سرعت گردش آن به دور محورش می افزاید. به همین خاطر کره ماه به مرور از زمین دور می شود.

ضریب و یا سرعت دور شدن کره ماه از زمین بسیار ناچیز است ولی در حدی است که توسط سرنشینان فضاپیمای آپولو محاسبه شد. مدار ماه به دور زمین بیضی شکل است. در حضیض – نزدیک ترین حالت ماه در مدار ۲۲۵۶۲۳ مایل (۳۶۳۱۰۴ ) کیلومتر فاصله می گیرد و در اوج – دورترین حالت ماه در مدار ۲۵۲۰۸۸ مایل (۴۰۵۶۹۶ کیلومتر) از زمین فاصله می گیرد. به طور متوسط، فاصله ماه تا زمین حدود ۲۳۸۸۵۵ مایل (۳۸۴۴۰۰ کیلومتر) است. با این حال، ماه در حال دور شدن از زمین می باشد با سرعت حدود ۱٫۵ اینچ (۴ سانتیمتر) در سال است . اگر این روند همچنان ادامه پیدا کند، طول ماهها به بیشتر از ۳۰ روز خواهد رسید. اما مقیاس زمانی این روند بسیار بلندتر از طول عمر خورشید بوده، بنابراین سامانه خورشیدی عمر کافی برای رسیدن به آن زمان را نخواهد داشت.

هر چند که این میزان تغییر چندان بزرگ به نظر نمی رسد ولی می توان از آن نتیجه گرفت که در گذشته های دور کره ماه به زمین نزدیکتر بوده و در عین حال کره زمین با سرعتی بیشتر از امروز به دور محور خود می چرخیده است. همین تکامل و تحول تدریجی در موقعیت این دو سیاره و سرعت گردش آنها به دور خود باعث شده است که امروزه فقط یک نیمه کره ماه همیشه به سمت زمین باشد. با توجه به وزن و حجم بزرگتر کره زمین امواج جاذبه ای که از سوی زمین به کره ماه منتقل می شوند بسیار نیرومند تر از نیروی جاذبه ای است که از ماه به کره زمین می رسد.

همین قدرت نیروی جاذبه زمین باعث شده که به مرور کره ماه در موقعیتی قرار بگیرد که دقیقا همزمان با یک گردش کامل به دور کره زمین به دور محور خود بچرخد. همزمان با دور شدن ماه از کره زمین مدت زمان چرخش آن به دور محور خودش افزایش خواهد یافت ولی نیروی جاذبه کره زمین سرعت گردش آن سیاره بر محور خودش را کندتر خواهد کرد و بنابراین ما همیشه یک روی ماه را خواهیم دید.

 

  تمایل مداری ماه نسبت به صفحه مدار زمین

اثر ماه بر حرکت تقدیمی زمین

فقدان ماه اثر پدیده‌ای به نام حرکت تقدیمی را بسیار کاهش می‌دهد. همانطوری که می‌دانید زمین در قطبها مقداری پخیدگی دارد (شکل واقعی زمین). قطر آن در قطب حدود ۲۱ کیلومتر کوتاهتر از مال استوا می‌باشد. چنین چیزی در نتیجه القای ماده روی زمین (ممان اینرسی) می‌باشد که به توسط چرخش روزانه آن ایجاد می‌گردد. مقداری از ماده زمین در اثر چرخش از قطبها به استوای آن منتقل شده و برآمدگی استوایی را بوجود آورده است.

گرانش ماه همانند گرانش خورشید و سیارات سبب می‌شود که محور چرخشی زمین را در مخروطی در ظرف ۲۶ هزار سال با زاویه رأسی در حدود ۴۷ درجه رسم نماید. این اثر به حرکت تقدیمی زمین معروف شده است که اصلی‌ترین عاملش حضور ماه در مدار زمین می‌باشد.

اثر ماه بر حرکت رقص زمین

با آنکه جرم ماه در مقایسه با جرم خورشید و سیارات زیاد نیست، نباید فراموش کنیم که نزدیکترین جسم به ما می‌باشد. نیروی گرانشی با مجذور فاصله متناسب است. به بیان دیگر این نیرو با افزایش فاصله کم می‌شود. اگر ماه نبود حرکت تقدیمی همچنان وجود داشت، فقط زاویه رأس مخروط بسیار کوچکتر می‌شد. در حالی که ماه باعث اثر تقدیمی می‌شود، مسئول رقص محوری نیز هست. یعنی انحراف در حرکت تقدیمی در ظرف ۱۹ سال که در نتیجه برخی از ویژگیهای حرکت ماه می‌باشد. رقص محوری نیز در صورت نبودن ماه از بین می‌رود.
مدار ماه تقریباً در ۲۷٫۳ روز توسط این کره پیموده می‌شود. کره‌های زمین و ماه گِردِ گرانیگاه مشترکشان که در حدود ۴٬۷۰۰ کیلومتری مرکز کرهٔ زمین قرار دارد می‌گردند. میانگین سرعت مداری کرهٔ ماه ۱٫۰۲۳ کیلومتر بر ثانیه است. باور دانشمندان بر اینست که دنباله مغناطیسی زمین تا مدار کره ماه کشیده شده و در هر ماه، کره ماه در مدار چرخش خود به دور زمین از میان این دنباله عبور می‌کند.

خمیدگی فضا زمان

در علم فیزیک و در ریاضی، فضا-زمان (Spacetime)‏ (و نه فضا و زمان‌) به هر‌گونه مدل ریاضی گفته می‌شود که زمان و مکان را به صورت ساختاری واحد و درهم‌پیوسته با یکدیگر ترکیب کند. بر اساس فرضیات مفهوم فضای اقلیدسی، جهان، سه بعد مکانی و یک بعد زمانی مستقل از هم دارد. در فضا-زمان سه بعد فضا و یک بعد زمان درهم ادغام می‌شوند و یک محیط پیوستهٔ چهار بعدی را ایجاد می‌کنند. با ترکیب فضا و زمان و ایجاد یک محیط خمیدهٔ واحد، فیزیکدان‌ها توانسته‌اند تئوری‌های فیزیک را هم در سطح کیهانی و هم در بعد اتمی ساده‌سازی کنند.

گرانش، همان چیزی که وقتی می خواهید از یک بلندی بپرید شما را به زمین می رساند. همان چیزی که باعث می شود در حین کج کردن لیوان محتویاتش به دهان شما رود. همان چیزی که جوهر خودکار را به پایین فرامی خواند، تا شما بتوانید با آن بنویسید. و اگر این نیرو نبود، هیچ یک از این کارها ممکن نبود. خلاصه این که این نیروی عظیم هر چیزی را تحت سلطه ی خود دارد، حتی خطوط زمان هم تحت تاثیر گرانش خمیده می شوند، یا به عبارتی گرانش عاملی بر تغییر سرعت زمان است!

بر اساس نظریه اینشتین، خمیدگی، به علت وجود جرم و انرژی ایجاد می‌شود. هر جسم پرجرم بسیار بزرگ، در خمیدگی فضا ـ زمان، نقش دارد. اجسامی که در «امتداد خطی مستقیم در جهان حرکت می‌کنند»، مجبور به دنبال کردن مسیرهای خمیده‌ای هستند.

فضا و زمان بر طبق نظریه نسبیت اینشتین به یکدیگر بافته شده اند و ساختار تار و پودی چهاربعدی به نام فضا-زمان را به وجود آورده اند.جرم قابل توجه زمین ، این ساختار را به شکل یک گودی در می آورد.مانند شخص سنگینی که وسط یک تشک بادی نشسته باشد (هر چند که چنین خمیدگیهای فضا-زمان را اغلب در محیط اطراف اجرام بسیار پر جرم تر و فشرده تری مانند سیاهچاله ها، ستاره های نوترونی، و کوتوله های سفید سراغ داریم اما اگر با دقت کافی محیط اطراف اجرام بسیار کم جرم تری مانند زمین را نیز بررسی کنیم خمیدگی فضا-زمان ناشی از جرم زمین را می توانیم بیابیم).

بر طبق نظریه نسبیت عام اینشتین ، حرکت اجسام در ساختار تار و پودی فضا-زمان صورت می گیرد. یعنی جسم در حال حرکت تابع شکل فضا-زمانی است که در آن واقع شده است. بر اساس این نظریه، گرانش باعث تغییر شکل ساختار فضا-زمان می شود و در نتیجه حرکت جسم نیز بر اثر میدان گرانشی تغییر می کند. می توان گفت که به زبان اینشتین گرانش در اصل حرکت اجسام در مسیر خمیدگی ساختار فضا-زمان در اطراف جسم پرجرم است. یعنی وقتی زمین در مداری به دور خورشید در گردش است از دید نسبیتی به دلیل انحنای فضا-زمان اطراف خورشید در این مسیر هدایت می شود.
نظریه اینشتین، پیش‌گویی می‌کند که چیزهای دیگری بجز ماه و سیارات نیز، تحت تأثیر خمیدگی فضا ـ زمان قرار می‌گیرند. مثلاً فوتونها (ذرات نور)، باید در فضای خمیده حرکت کنند. اگر باریکه نوری که از ستاره‌ای دور سیر می‌کند، مسیر آن از نزدیکی خورشید بگذرد، خمیدگی فضا ـ زمان در نزدیکی خورشید موجب می‌شود که این مسیر اندکی به طرف خوردشید خمیده شود

اگر زمین ثابت بود، ضرورتی برای انجام این کاوش نبود، ولی از آنجا که زمین به دور خود حرکت دورانی دارد ، این خمیدگی نیز باید همراه با زمین بچرخد.زمین با پیچ و تاب دادن ساختار فضا-زمان به دور خود به آرامی آن را به صورت یک ساختار چرخشی ۴ بعدی در می آورد.این همان چیزی است که ماهواره گرانش کاو یا GP-B برای آزمایش آن به فضا فرستاده شده است.

این آزمایش براساس فکر بسیار ساده ای انجام می شود: یک ژیروسکوپ (گردش نما) در حال چرخش در مداری در نزدیکی زمین قرار می دهند ، در حالی که محور چرخش آن به سمت یک ستاره بسیار دور -در نقش یک مرجع ثابت و بدون حرکت- نشانه رفته است. بدون وجود نیروهای خارجی، محور ژیروسکوپ باید تا ابد به سمت همان ستاره ثابت بماند.ولی چون فضا-زمان در نزدیکی زمین خمیده است، جهت محور ژیروسکوپ به مرور زمان تغییر می کند.با اندازه گیری بسیار دقیق تغییرات جهت محور ژیروسکوپ نسبت به ستاره، می توان میزان خمیدگی فضا-زمان را در نزدیکی زمین اندازه گرفت.

گرانش چگونه فضا-زمان را خمیده می کند؟

اینشتین توضیح جالبی برای گرانش آورده. او آمده فضا و زمان را به صورت خطوط عمود بر هم در نظر گرفته و اسم شان را گذاشته “خطوط فضا- زمان” و اجسام هر یک به اعتبار جرم شان انحنایی در فضا- زمان ایجاد می کنند.

برای تصور این توضیحات می توانید چهار گوشه ی یک تکه پارچه را به عنوان فضا- زمان بگیرید. بعد یک جسم با جرم قابل ملاحظه ای روی پارچه قرار دهید، خمیدگی قسمتی از پارچه که جسم روی آن قرار گرفته، همان خمیدگی فضا- زمان است. و این کاملا واضح است که وقتی یک جسم کوچک تری روی پارچه قرار دهیم، به سمت جسم قبلی که سنگین تر است می رود. این دراقع دلیل کشش یک جسم به سمت جسم سنگین تر است، مثلا کشش زمین به سمت خورشید.

خوب شاید بگویید بنا به این تعریف هر یک از ما هم برای خودمان جرمی داریم پس باید چیزهای دیگر را به سمت خود جذب کنیم. باید اعتراف کنم که این کاملا صحیح است. همین الان هر کجا که نشسته اید، دارید اجسام آن جا را تحت تاثیر خود قرار می دهید و آن ها را به سمت خود می کشانید و البته آن ها هم همین رفتار را نسبت به شما دارند، به این خاطر است که تاثیرات تا جایی خنثی می شود و همچنین به خاطر بسیار کم بود این گرانش ها، دیگر کشش ها قابل مشاهده نیستند. پس یادتان باشد که همه ی ما ذاتا جذاب هستیم!

تا اینجا از خمیده شدن مکان صحبت کردیم. و اما زمان. فکر می کنید زمان چگونه خمیده می شود؟ طبق نوشته های ادبی شاید تصور کنید زمان سرش را انداخته پایین و همین طور برای خودش می رود، بدون این که به جایی توجه کند. باید بگویم متاسفم، چون دانشمندان این توضیح را رد کرده اند. زمان تحت تاثیر گرانش خمیده می شود و این خمیدگی سرعت گذر زمان را کم می کند. کم شدن سرعت زمان به معنی کند شدن حرکت عقربه های ساعت مچی شما ست. و این مساوی است با دیرتر پیر شدن شما!

اگر بخواهید می توانید تا ابد در همین سنی که هستید بمانید. چه طور؟ فقط کافی ست به یک تکینگی راه پیدا کنید. تکینگی جایی ست که گرانش در آن چنان قوی است که خطوط زمان را آنقدر خمیده کرده تا به صورت راس یک زوایه درآمده. مثلا سیاهچاله. سرعت زمان در تکینگی ها صفر است، یعنی عقربه های ساعت شما به هیچ وجه حرکت نمی کنند. گفتیم که خطوط فضا- زمان بر هم عمود هستند، بنابراین خطوط مکان هم باید خمیده شوند. این خمیدگی باعث کاهش ابعاد مکان می شود. شما الان سه بعدی هستید، اگر به درون یک تکینگی بیافتید دو بعدی و تک بعدی خواهید شد. بنابراین پیشنهاد می دهم فکر ماندن در یک سن خاص را از سرتان خارج کنید.

اینشتین راست می گفت !

همین چند روز پیش بود که دانشمندان با استفاده از تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه ی جنوبی اروپا (ESO) و مشاهدات امواج گرانشی تلسکوپ رادیویی توانستند با بررسی ساختار ستارگان نوترونی، بی نظمی های ایجاد شده در پوسته آنها را که می تواند موجب تشعشعات گرانشی شود شناسایی کرده و در مورد تأثیر آنها در خمیدگی فضا-زمان تحقیق کنند. بر اساس نظریه ی نسبیت عام انیشتین که گرانش را نتیجه ی انحنای فضازمان در اثر وجود ماده و انرژی می داند. دانشمندان مشاهداتشان از کوتوله سفید و تپ اختر را با زمان بندی دقیق با هم ترکیب کردند و متوجه شدند سیستم دوتایی نزدیک به هم، امواج گرانشی گسیل می کند و در نتیجه فرآیند، این ستارگان انرژی از دست داده، به یکدیگر نزدیکتر می شوند و همانطور که اینشتین پیش بینی کرده، دوره مداری کوتاهتر می شود. در نتیجه فرمولها و محاسبات اینشتین و نظریه نسبیت از این آزمون سخت هم سربلند شد.

اولین آزمایش برروی پیچیده‌ترین معمای فیزیکی جهان

محققان سرن راهکاری را برای آزمایش برروی ضدماده به عنوان منبعی از پادگرانش یا ضد‌گرانش یافته اند.

براساس گزارش BBC، ذرات ضدماده تصاویر وارونه از ذرات ماده معمولی هستند، با این تفاوت که از بار الکتریکی مخالف ماده معمولی برخوردارند. اینکه ضد‌ماده چگونه به گرانش واکنش نشان می‌دهد هنوز ناشناخته باقی مانده‌است،‌ با این‌همه دانشمندان احتمال می دهند که این ذرات به جای اینکه به پایین سقوط کنند، به بالا سقوط می‌کنند!

اکنون محققان برای حل این معمای فیزیکی قدم‌های جدید برداشته‌اند. ضدماده یکی از بزرگترین معماهای علم فیزیک به شمار می‌رود،‌به ویژه دانستن این نکته که مقادیر برابری از ماده و ضد‌ماده آغازگر جهان هستی بوده‌اند،‌ پیچیدگی این معما را افزایش خواهد داد. این دو ذره درصورت برخورد، طی فرایندی که نابودی نامیده می‌شود،‌یکدیگر را از بین برده و به نور تبدیل می‌کنند.

این سوال که چرا جهانی که انسان به چشم می‌بیند از ماده ساخته شده و بخشی بسیار کوچک از آن از ضد‌ماده ساخته شده‌است، انگیزی انجام مطالعات متعددی برای درک تفاوت میان این دو ذره بوده‌است. از جمله این مطالعات،‌تحقیقاتی است که در برخورد‌دهنده بزرگ هادرون در سرن انجام می‌گیرند.

هفته گذشته محققان LHC در گزارشی به کشف تفاوت‌هایی جزئی در فرایند فرسایش ذرات مزون Bs اشاره کردند، که البته این گزارش نمی‌توانست معمای ضد‌ماده را حل کند. یکی از تفاوت‌های مهم این دو ذره نحوه تعامل آنها با گرانش است اما این تفاوتی است که تا پیش از پیدایش آشکارساز آلفا در سرن امکان آزمایش آن وجود نداشت.

آلفا آزمایشگاهی است که با هدف به دام انداختن اتم‌های ضدماده هیدروژن ساخته شده‌است. درست همانطور که اتم هیدروژن از یک پروتون و یک الکترون تشکیل شده،‌آنتی‌هیدروژن نیز از آنتی‌پروتون و پوزیترون ساخته‌ شده‌است. در این آزمایشگاه این ضد ماده به اندازه‌ای حفظ می‌شود که پیش از اینکه با ماده‌ای برخورد کرده و نابود شود،‌بتوان برروی آن مطالعه کرد.

در سال 2010 تیم آلفا موفق شدند آنتی‌هیدروژن را برای مدتی طولانی حفظ کنند و در سال بعد توانستند آن را برای هزار ثانیه نگهداری کنند. این محققان اکنون با مراجعه به داده هایی که از 434 اتم ضد‌هیدروژن به دام افتاده جمع‌آوری‌ کرده‌اند تلاش دارند پاسخ سوالی که درباره ضد‌گرانش و ضدماده وجود دارد را بیابند.

این محققان برروی مکان اتم‌های ضد‌هیدروژن و موقعیت‌آنها، سقوط به بالا یا پایین،‌ مطالعه‌ای آماری انجام دادند و اکنون اولین سری از محدودیت‌ها در  چگونگی واکنش نشان دادن ضد‌اتمها به گرانش را به دست آورده‌اند. بهترین ویژگی پیشنهادی محققان این است که اتم‌های ضد ماده 110 برابر بیشتر از اتم‌های ماده در معرض گرانش قرار دارند درحالی که نیروی آنها 65 برابر کمتر و در جهت مخالف است و این یعنی ضد‌گرانش.

باوجود اینکه هنوز پاسخ سوالاتی که درباره ضد‌گرانش وجود دارد کشف نشده،‌محققان از این نکته که دستگاهی در جهان وجود دارد که با استفاده از آن می‌توان به بررسی چنین موضوع پیچیده‌ای پرداخت، ابراز خشنودی می‌کنند.

حیات، کی آغاز شد؟

  متخصصان ژنتیک با استناد به قوانین مور مدعی شده‌اند که حیات پیش از زمین در جهان وجود داشته و ممکن است از خارج منظومه شمسی نشات گرفته باشد.

به گزارش سرویس علمی خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا)، این محققان آمریکایی در این ایده، از نظریه «مور» استفاده کرده‌اند.

نتایج بدست آمده نشان داده که حیات برای اولین بار حدود 10 میلیارد سال پیش بوجود آمده که بسیار قدیمی‌تر از زمین 4.5 میلیارد ساله است.

قانون «مور» نظریه‌ای است که بر اساس آن، پیچیدگی رایانه‌ها به صورت نمایی با سرعت حدود دو برابر ترانزیستورها در هر مدار یکپارچه، هر دو سال افزایش می‌یابد.

اگر این قانون را بر روی سرعت پیشرفت‌های محاسباتی چند سال گذشته اعمال کنید، به دهه 1960 که اولین ریزتراشه اختراع شد، می‌رسید.

الکسی شاروف از موسسه ملی پیری در بالتیمور و ریچارد گوردون از آزمایشگاه نیروی دریایی نمونه‌های خلیج در فلوریدا این نظریه را بر روی حیات اعمال کردند تا منشا آنرا پیدا کنند.

به گفته این محققان، امکان سنجش پیچیدگی حیات و سرعتی را که در آن از پروکاریوتها به یوکاریوتها به موجودات پیچیده تر مانند کرم، ماهی و در نهایت پستاندران افزایش یافته، وجود دارد.

به گفته این دانشمندان، پسرفت خطی پیچیدگی ژنتیکی در یک مقیاس لگاریتمی که تنها به یک جفت باز عقبتر تعمیم داده شده، نشان می‌دهد که منشا حیات حدود 10 میلیارد سال پیش از است.

این نظریه از ایده « پان‌اسپرمیا» پشتیبانی کرده که بر اساس آن حیات، در جایی بوجود نیامده بلکه همواره در جهان وجود داشته، بذرهای آن در همه نقاط هستی پراکنده شده و پیوسته از نقطه ای به نقطه دیگر انتقال می یابد. بر اساس این ایده، شکلهایی از حیات وجود داشته که در برابر تاثیرات فضا دوام می‌آورند.

این اشکال حیات ممکن است بطور نهفته برای مدت زیادی پیش از برخورد تصادفی با سیارات دیگر یا ادغام با صفحه‌های میان سیاره‌ای سفر کنند.

باکتری‌ها در صورت مواجهه با شرایط مناسب بر روی سطح یک سیاره جدید فعال شده و فرآیند تکامل آغاز می‌شود.

اگرچه این محققان اذعان کرده‌اند که بخش زیادی از کار آنها نظری است.

دو سیاره برای جایگزینی زمین پیدا شدند !

محققان مشاهده دو سیاه را حول محور یک ستاره دور معرفی کرده اند که از آنها با عنوان شبیه ترین سیاراتی به زمین یاد می شود که تاکنون کشف شده است.

سیاراتی که در منظومه تازه کشف شده کپلر 62 مشاهده شده از یخ و سنگ تشکیل شده اند و محققان اعتقاد  دارند که در آنها آب وجود دارد.

کپلر 62 - e و کپلر 62- d درمیان پنج سیاره جدیدی هستند که در یک منطقه قابل سکونت و دور یک ستاره شبیه به خورشید مشاهده شده اند.

جاستین کریپ استاد فیزیک به عنوان یک یا محققان این تحقیق اظهار داشت: با توجه به اطلاعات کنونی شعاع و تناوب مدارى آنها درمیان سایر سیارات شبیه به زمین بیشترین شباهت را داشته است.

این سیارات به واسطه اطلاعات مأموریت کپلر که در سال 2009 برای شناسایی سیارات خارج از منظومه شمسی پرتاب شده، شناسایی شده اند.

تاکنون این فضاپیما چندین سیاره مشاهده کرده که جزئیات آنها به طور کامل مورد مطالعه قرار گرفته است اما این منظومه پنج سیاره ای از اهمیت بسیاری برخوردار است.

کریپ یادآور شده است که یک نقطه ضعیف نزدیک کپلر – 62 که حدود یک سال پیش مشاهده شده به ماه ها مطالعه جزئی برای تصدیق توصیفات این سیاره انجامید.

این اکتشاف از سوی کارشناسان فیزیک نجومی دانشگاه نوتردام صورت گرفت و اطلاعات آن در مجله ساینس منتشر شده است.

محققان از نوسانات درخشندگی یک ستاره برای شناسایی وجود یک سیاره بالقوه استفاده کردند، سیاره ای که عبور دوره ای آن نور ستاره را کم می کند.

کریپ با استفاده از تلسکوپهای بزرگ زمینی تصویر ستاره میزبان را گرفته و این منظومه را تحلیل کرده است تا اطمینان حاصل کند که دیگر پدیده های نجومی چون کسوف ستاره های اطراف موجب ایجاد این نوسانات نمی شود.

وی گفت: آنچه به واقع به این تحقیقات کمک کرد این بود که این منظومه 5 سیاره داشت.

کریپ اضافه کرده است: اگر این سیاره تنها یکی بود شاید میزان خطا بیشتر می شد، اما وقتی پنج سیاره وجود دارد که همگی تناوب مداری دارند، می توان گفت که دیگر جای بحث باقی نمانده بود.

اریک آگول استادیارنجوم دانشگاه واشنگتن کپلر - 62f را به عنوان یک سیاره احتمالا صخره ای شناسایی کرد که دور یک ستاره شبیه به خورشید در صورت فلکی شلیاق می چرخد.

این سیاره 1.4 برابر اندازه زمین است و نیمی از گرما و تشعشع خورشیدی را درمقایسه با زمین دریافت می کند و در هر 267.3 روز زمینی گردش به دور ستاره خود را تکمیل می کند.

دیگر سیاره کپلر – 62، 62e نام دارد و 1.61 برابر اندازه زمین است، این سیاره در عرض 122.4 روز زمینی گردش به دور ستاره خود را تکمیل کرده و در مقایسه با زمین 20 درصد شار خورشیدی ( گرما و تعشع ) را دریافت می کند.

این دو سیاره کوچکترین سیارات فرامنظومه شمسی هستند که در یک منطقه قابل سکونت دارای ستاره میزبان کشف شده اند.

دانشمندان درباره اندازه این دو سیاره اطلاعات دارند اما جرم و چگالی آنها هنوز مشخص نیست.

بیگ‌بنگ چه صدایی داشته‌است؟

فیزیکدانان بر‌این باورند در ابتدای شکل‌گیری جهان،‌ صدایی نافذ همه‌جا را در‌بر گرفته است و اکنون گروهی از این فیزیکدانان این صدا را شبیه‌سازی کرده اند.

بر‌اساس گزارش دیسکاوری، جان کرامر فیزیکدان دانشگاه واشنگتن است که نه‌تنها شواهدی از صدای ایجاد شده درهنگام وقوع بیگ‌بنگ، مهبانگ یا انفجار بزرگ را به‌دست آورده،‌ بلکه این صدای آرام و عمیق که درهنگام شکل‌گیری جهان هستی ایجاد شده را شبیه‌سازی کرده است.

پس از وقوع بیگ‌بنگ، نظریه‌ای که گروهی از فیزیکدانان آن را پدیده‌ آغازگر جهان هستی می‌دانند، جهان به اندازه‌ای سریع منبسط شد که ماده خود صدایی بسیار بم از خود ایجاد کرده و امواج صوتی دچار کشیدگی و پیچیدگی شدند. به گفته کرامر با بسط جهان امواج صوتی درمیان رسانا‌یی متراکم منتشر شد،‌از این رو ابرکره جهان مانند یک ناقوس صدایی از خود ایجاد کرد.

این تاثیر مشابه صدایی است که در حین وقوع یک زلزله 9 ریشتری از زمین ایجاد می‌شود،‌با این تفاوت که کل جهان را در بر می‌گیرد. این صدا مدت‌ها است که از بین رفته‌است،‌ اما ردپاهایی از خود برروی پس‌زمینه ریزامواج کیهانی،‌بازتابی حرارتی انرژی که درزمان بیگ‌بنگ آزاد شده، به‌جا گذاشته است.

درسال 2003، کاوشگر ریزامواج ناهمسان ویلکینسون ناسا یا WMAP تصویری دقیق از پس‌زمینه ریزامواج کیهانی جهان در اختیار دانشمندان قرار داد و کرامر براین باور است می‌توان این اطلاعات حرارتی را به طول‌موج‌های صوتی تعمیم داد. به بیانی دیگر پس‌زمینه ریزامواج کیهانی جهان نوعی صفحه برای ضبط صدای بیگ‌بنگ بوده‌است.

کرامر بعد‌ها با تبدیل داده‌های WMAP به صدا با استفاده از یک نرم‌افزار رایانه‌ای توانست صدایی را ایجاد کند که بسیار بم، ساده و خشن است. اطلاعات جدیدی که از تلسکوپ پلانک به دست آمده به کرامر امکان داد تا این صوت شبیه سازی شده‌ را دقیق‌تر ساخته و منتشر کند. البته صدای اصلی بسیار بم است و برای اینکه بتوان آن را شنید،‌کرامر فرکانس آن را 100 سپتیلیون بار (سپتیلیون عدد 10 به توان 42 است) ارتقا داده تا بتواند آن را در محدود قابل شنوایی گوش انسان قرار دهد.

فیزیک چگونه معمای «لکه‌های خونی جنایات» را حل می‌کند؟

  محققان دانشگاه ایالتی آیووا با حمایت وزارت دادگستری امریکا به کمک فیزیک برای کاهش عدم‌اطمینان و حدسیات در تحلیل‌ الگوی لکه‌های خونی روی آورده‌اند.

به گزارش سرویس علمی خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، لکه‌های خون دارای پتانسیل بالایی برای رمزگشایی جنایات هستند و قادرند به پرسش‌هایی چون مسافتی که خون پاشیده شده، جهت جاری‌شدن آن و نوع ماهیت کشمکش پاسخ دهند؛ با این حال، شیوه‌های موجود دارای کاستی‌هایی هستند.

شورای تحقیقات ملی امریکا در سال 2009 طی گزارشی خشم خود را از شیوه موجود تحلیل پاشیدگی خون اظهار کرده و افزود که تکنسین‌ها بر معیارهای ذهنی به جای استاندارهای عینی متکی هستند.

هم‌اکنون راهکار دانشمندان دانشگاه آیووا مدل‌های ریاضی‌وار پاشیدگی خون را پیشنهاد می‌دهد.

این محققان خون اسب را بر روی یک کاغذ سفید چکاندند، پرت و سپس افشانه کردند و پاشاندند و بعد افشانه را با یک دوربین دارای سرعت بالا ضبط کردند.

از آن جا به بعد آن‌ها از فیزیک دینامیک مایع و مدل محاسباتی برای درک چگونگی جریان خون و فرودآمدن آن بهره بردند.

گفته می‌شود این تنها تلاشی است که در راستای ارتقای پزشکی قانونی خون صورت گرفته است.

تلاش‌های پیشین شامل استفاده از پروتئین‌ها برای یافتن لکه‌های خونی پنهان، بازسازی اندازه‌های قطرات کوچک خون با اسکن لیزری، تصویربرداری دیجیتالی و همچنین محدودکردن عمر خون شخص با شمارش سلولهای خونی بود.

با خلق و تحلیل پاشیدن‌ خون در آزمایشگاه، این دانشمندان یک راهنما و برنامه‌ای را ایجاد کردند که بر اساس آن، افراد حاضر در محل جنایات می‌توانند با استفاده از یک متغیر، مابقی اطلاعات گم‌شده را دریابند.

حل یک معمای شیرین با مشارکت دو فیزیکدان ایرانی!

یک نظریه جدید به همراه نتایج آزمایشگاهی که اخیرا با مشارکت پژوهشگرانی از کشورمان ارائه شده است، توضیح می‌دهد که چرا باریکه‌ای از عسل که از قاشق می­‌چکد می‌تواند بدون بریده شدن، این چنین کشیده شود.

به گزارش سرویس علمی ایسنا، به­‌هنگام برداشتن عسل با قاشق از یک ظرف، باریکه­‌ بلند و پیوسته‌ای از عسل ایجاد می ‌شود، اما پژوهشگران تاکنون درنیافته‌ بودند که چرا رشته­‌های باریک از یک شاره وشکسان بدون گسسته شدن، این­ چنین کشیده و طولانی می‌شود.

در نشریه Physical Review Letters، یک گروه تحقیقاتی این معما را با کمک آزمایش با باریکه­‌های روغن سیلیکون و به­‌صورت نظری توضیح می­‌دهند. آن­ها دریافته‌اند که هر چند گرانروی بر حرکات بزرگ­‌مقیاس شاره­‌ی در حال سقوط تأثیر زیادی ندارد، ولی در عوض بر نحوه­‌ی شکل­‌گیری و رشد امواج تصادفی که منتهی به گسیختگی رشته­‌ی شاره می‌شود موثر هستند.

نتایج این پژوهش می­‌تواند در فرآیندهای صنعتی که با ایجاد رشته­‌های باریک و طولانی از شاره­‌های وشکسان سر و کار دارند، مانند نحوه ایجاد فیبر نوری، مفید واقع شود.

قطره قطره شدن رشته­‌های شاره از اواخر قرن نوزدهم مورد توجه و مطالعه قرار گرفته است.

ژوزف پلاتو بلژیکی و لرد ریلی انگلیسی، فهمیده بودند که کشش سطحی شاره می­‌تواند با رشد آشفتگی‌هایی در راستای شعاعی ستون شاره باعث قطره قطره شدن باریکه شاره شود. ولی این مساله به­‌صورت معما باقی مانده بود که در سقوط رشته­‌های شاره وشکسان چرا قطره قطره شدن با تاخیر زیادی صورت می­‌گیرد؛ به­‌هنگام جاری شدن باریکه­‌ی آب از شیر، تقریبا بعد از 10 سانتی‌متر باریکه قطره قطره می­‌شود، این در حالی­ است که در مورد رشته باریک عسل این طول می­‌تواند به حدود 10 متر برسد!

همچنان­‌که رشته شاره سقوط می‌کند، در اثر وزن خود کش می­‌آید و باریک می­‌شود و این کشیده شدن در برابر رشد آشفتگی‌های به وجود آمده در راستای شعاعی (ناپایداری ریلی- پلاتئو) که منجر به قطره قطره شدن می­‌شوند، مقاومت می­‌کند. با توجه به نظریات پیشین، فرایند کشیده شدن و قطره قطره شدن عموماً تحت جاذبه بوده و گرانروی سیال بر آن بی­‌تأثیر است. از این­‌رو طولی که در آن باریکه قطره قطره می­‌شود بایستی مستقل از گرانروی بوده و برای تمام شاره­‌هایکسان باشد.

آرمان جوادی - دانشجوی دکتری مشترک در مرکز تحصیلات تکمیلی زنجان و Ecole Normal Supérieure در پاریس) به‌ همراه همکارانش (از جمله مهدی حبیبی از مرکز تحصیلات تکمیلی زنجان -، این مسئله را از دیدگاه جدیدی و با جزییات بیشتری مورد مطالعه قرار داده­‌اند. آن­ها تحلیل پایداری را بر اساس یک مدل ریاضی برای سقوط و کشیده شدن یک باریکه­‌ی شاره وشکسان تحت جاذبه مطالعه کرده‌اند.

آن­ها آشفتگی‌هایی موجی بر روی باریکه­‌ی شاره اعمال کرده و بررسی کرده‌­اند که آیا دامنه این آشفتگی­‌ها با زمان گسترش می‌یابد و یا اینکه در طول زمان از بین خواهند رفت.

ینز اگرز از دانشگاه بریستول انگلستان و یکی از اعضای تیم، می‌افزاید که سختی کار در آنجا بود که پارامترها در طی رشد این آشفتگی‌ها ثابت نبودند و به­‌علت کشیده شدن باریکه­‌ی در حال سقوط ، طول موج آشفتگی­‌ها با زمان افزایش می‌یافت.

این پژوهشگران دریافته‌اند که طول قطره قطره شدن باریکه به گرانروی شاره بستگی دارد و سرنخ فهم این مسئله در تشخیص نقش­ه‌ای متفاوتی است که گرانروی شاره در این مسئله ایفا می‌کند. به نوشته تارنمای انجمن فیزیک، رشته شاره­‌ای با گرانروی بالا نسبت به رشته شاره­‌ای با گرانروی پایین به­‌طور مشخص مقاومت بیشتری در برابر کشیده شدن نشان می­‌دهد، ولی در عین­‌حال رشد آشفتگی‌ها به علت گرانروی بالا در آن کندتر است.

آشفتگی‌هایی که در ابتدای رشته و در نزدیکی روزنه بوجود می­‌آیند، قبل از آنکه رشد کنند به علت کشیده شدن زیاد در نزدیکی روزنه به سرعت کشیده شده و ار بین می­‌روند، لذا تاثیری در پاره شدن رشته ندارند؛ اما آشفتگی­‌هایی که در پایین دست ایجاد می­‌شوند بدون آنکه با شدت زیادی کشیده شوند می­‌توانند رشد کنند. بنابراین اثر گرانروی بر رشد آن­ها باید به­‌حساب آید و آن­ها می­‌توانند منجر به قطره قطره شدن شوند.

پژوهشگران نتایج نظری خود را با آزمایش بر روی رشته­‌های روغن‌ سیلیکون در گستره وسیعی از گرانروی­‌ها مقایسه کرده و تطابق خوبی را مشاهده کرده‌اند. البته در برخی از مقادیر گرانروی، تئوری مقدار بیشتری را برای طول قطره قطره شدن تخمین زده است. آن­ها تصور می­‌کنند که در ‌این گرانروی‌ها، رشته پیش از گسستن بسیار باریک شده به­‌ طوری‌ که حساسیت آن به آشفتگی­‌ها بیشتر از چیزی است که تئوری می­‌تواند در نظر بگیرد.

توماس بوهر از دانشگاه فنی دانمارک، این پژوهش را تحلیلی دقیق و بسیار هوشمندانه عنوان می­‌کند. مطالعات پیشین بوهر بر روی این مساله فقط به حالت­‌هایی با طول موج­‌های بلند آشفتگی محدود می­‌شد که اثر گرانروی قابل چشم‌پوشی بود.

تاخیر در قطره قطره شدن ستون‌های شاره وشکسان می­‌تواند در صنایع ریسندگی فیبر حائز اهمیت باشد، جایی که شاره­‌ای با گرانروی بالا مانند پلیمر یا شیشه مذاب را به­‌صورت رشته‌های نازک و بلند کشیده شده به منظور تولید منسوجات یا فیبر نوری ایجاد می­‌کنند. اگرز بیان می‌دارد که این پژوهش می­‌تواند برای چنین فیبرهایی طول بیشینه‌ایی را تخمین بزند که رشته بعد از آن گسسته می‌شود.

ایجاد رشته­‌های باریک در برخی محیط‌های آتشفشانی نیز به­‌صورت طبیعی اتفاق می‌افتد. در آنجا سنگ مذاب کشیده شده سرد شده و رشته­‌های منجمد موسوم به "Pele’s hair" به وجود می‌آورد.

نیل ریبه از دانشگاه پاریس و عضو دیگر این تیم تحقیقاتی نیز اذعان می­‌دارد که در این پدیده­‌ی طبیعی نیز مشابه با پدیده سقوط رشته شاره، گرانروی بالای شاره و کشیدگی زیاد رشته حضور دارند. البته در این حالت سرد شدن سریع باعث افزایش شدید در گرانروی می­‌شود. به­‌این معنی که رشته­‌هایی که به­‌صورت خیلی نازک کشیده می­‌شوند، پیش از گسستن جامد و متبلور می­‌شوند.

هشت واقعیت درباره سیاره زمین

دوم اردیبهشت (22 آوریل) روز جهانی زمین است. به این مناسبت به این هشت واقعیت جالب درباره کره زمین توجه کنید:

1- سیاره زمین به صورت یک کره کامل نیست. در واقع زمین به علت اندکی برجستگی در خط استوا (تفاوت میان قطرهای استوایی و قطرهای قطبی) به شکل یک شبه‌کره پخ‌شده در قطبین است.

2- جاذبه در سطح زمین تغییر می‌کند- به طوری که وزن شما در قطبین 0.5 درصد بیشتر از خط استوا خواهد بود. این نایکنواختی جاذبه عمدتا به علت برجستگی کره زمین در استوا باعث می‌شود نقاط روی سطح زمین فاصله نایکنواختی تا مرکز زمین داشته باشند، و همچنین به علت چرخش زمین به دور خود است.

3- اقیانوس‌ها که 71 درصد سطح کره زمین را می‌پوشانند، حاوی حدود 20 میلیون تن طلا هستند.

4- انسان‌ها کمتر از 10 درصد اقیانوس‌های وسیع کره زمین را کاوش کرده‌اند.

5- جو یا اتمسفر زمین متشکل از 5 لایه اصلی است، و هر چه بالاتر بروید این جو رقیق‌تر می‌شود؛ به همین علت است که 75 درصد از توده جو در "تروپوسفر"، پایین‌ترین لایه آن قرار دارد و در همین لایه است که تغییرات آب و هوایی رخ می‌دهد.

6- جو زمین است که باعث ایجاد پدیده شفق قطبی می‌شود؛ این پدیده هنگامی رخ می‌دهد که ذرات باردار حاصل از توفان خورشیدی به اتم‌های های بخش بالایی جو زمین برخورد می‌کند، و نمایش زیبا از نور ایجاد می‌کنند. شفق‌های سرخ و آبی ناشی از تحریک اتم‌های نیتروژن هستند، در حالیکه شفق‌های سبز و آجری‌رنگ به علت تحریک اکسیژن بوجود می‌آیند.

7- نرم‌ترین ماده معدنی در کره زمین تالک است. تالک در موارد گوناگونی از جمله برای براق کردن سرامیک‌ها یا به عنوان ماده پرکننده در کاغذ به کار می‌رود.

8- صفحات تکتونیکی کره زمین که با یکدیگر برخورد می‌کنند و مسئول بسیاری از پدیده‌ها از زمین‌لرزه‌ها تا کوهزایی هستند، همچنین نقشی ضروری در حفظ تعادل کربن کره زمین و امکان دادن به ادامه حیات بر روی آن دارند.

چرا جهان، ماده را به ضد ماده ترجیح داد؟

  این که جهان در اصل چگونه از ماده و نه ضدماده تشکیل شده، دهه‌هاست که ذهن فیزیکدانان نجومی را به خود مشغول ساخته، اما نتیجه یک آزمایش توسط برخورددهنده بزرگ هادرونی (LHC) سرنخ جدیدی را در پس راز عدم‌متقارن ماده-ضدماده آشکار کرده است.

به گزارش سرویس علمی خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، طی تصادم‌های با انرژی بالای پروتئین در سال 2011، قدرتمندترین شتاب‌دهنده ذرات جهان واقع در مرز سوئیس-فرانسه و در نزدیکی ژنو، مزون‌های BOs (ذرات زیراتمی هادرونی متشکل از یک کوارک و یک آنتی‌کوارک) را در درون آزمایشگاه LHC خلق کرد.

با مشاهده فرسایش (decay) سریع BOs، فیزیکدانان قادر به شناسایی محصولات فرسایش این ذره خنثی شدند.

پس از تعداد زیادی برخوردهای پروتون و رخدادهای فرسایش BOs، فیزیکدانان اعلام کرده‌اند که ذرات ماده بیشتری در مقایسه با ضدماده در طول فرسایش‌های BOs خنثی تولید می‌شوند.

این ترجیح ماده به ضدماده در محصولات فرسایش ذرات به عنوان یک "نقض CP" شناخته می‌شود.

به طور کلی، قوانین فیزیک فقط امکان تولید کمیت‌های برابری از ماده و ضدماده را در رخدادهای پوسیدگی (موسوم به «تقارن CP») می‌دهند؛ با این حال، استثناهایی وجود دارد که در فیزیک «استاندارد مدل» شناخته شده هستند.

نقض تقارن CP اولین بار در دهه 1960 و در فرسایش ذرات خنثی kaon گزارش شد.

از آن زمان لابراتوارهای ژاپنی و امریکایی نقض CP را در مزون‌های BO کشف کرده‌اند. اخیراً آزمایشگاه برخورددهنده بزرگ هادرونی نقض CP را در مزون‌های B+ شناسایی کرد و هم‌اکنون نیز فرسایش BOs رفتار مشابهی را نشان می‌دهد.

تصور می‌شود در زمان «انفجار بزرگ» موسوم به «بیک‌بنگ»، کمیت‌های برابر ماده و ضدماده خلق شدند، اما چگونه ماده برای تشکیل جهان و عشقی که امروزه می‌شناسیم، بر ضدماده غلبه کرد؟

گرچه اثر یک عدم‌تقارن جزئی که در محصولات فرسایش BOs، پیشنهاد می‌شود، بسیار کوچک است اما این اثر سرنخی دیگر است در خصوص این موضوع که چرا ماهیت جهان ما ماده را به ضدماده ترجیح می‌دهد؟

دانشمندان با مطالعه اثرات نقض CP به دنبال قطعات گم‌شده این پازل و امکان حضور فیزیک در وراری مدل استاندارد می‌گردند.

سرعت نور ثابت نیست!

نظریه نسبیت خاص اینشتین سرعت نور را ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه تعیین کرده‌است، اما اکنون گروهی از دانشمندان جسور درجستجوی این احتمال هستند که شاید این محدودیت سرعت کیهانی قابل تغییر باشد. براساس گزارش لایو‌ساینس،‌ سرعت نور سرعتی ثابت است،‌ دست کم در تمامی کتابها و متون علمی اینگونه نوشته‌ شده‌است. اما تعدادی از دانشمندان درحال بررسی این احتمال هستند که این ثابت، قابل تغییر است و این تغییر تحت تاثیر طبیعت خلاء در فضا رخ می‌دهد.

مفهوم سرعت نور، که شتابی ثابت را طی زمان برای نور در نظر می‌گیرد، در زمینه‌های مختلفی از قبیل کیهان‌شناسی و نجوم مفاهیم گسترده‌تری دارد. برای مثال درزمان محاسبه ثابت ریز‌ساختار یا همان آلفا، که قدرت نیروی الکترومغناطیسی را تعریف می‌کند، سرعت نور افزایش پیدا می‌کند. نوسان سرعت نور می‌تواند قدرت پیوند‌های مولکولی را تغییر دهد.

سرعت نور ناثابت می‌تواند به این معنی باشد که تخمین‌هایی که از ابعاد جهان برآورد شده‌،‌ نادرست هستند و البته نمی‌تواند به این معنی باشد که انسان قادر است با سرعتی بالاتر از نور سفر کند. دو مقاله جدیدی که در مجله European Physics منتشر شده‌اند، تلاش دارند از ویژگی‌های کوانتومی فضا به سرعت نور برسند. در این دو مقاله تکنیک‌های متفاوتی برای محاسبه سرعت نور استفاده شده،‌ اما ایده اصلی آنها احتمال تغییر کردن سرعت نور تحت تاثیر نحوه تعامل ذرات بنیادین با تشعشعات کیهانی است. در این مقاله‌ها فضا، خالی درنظر گرفته نشده‌است،‌بلکه مملو از ترکیبی از ذرات مجازی درنظر گرفته شده که در کسری از ثانیه به‌وجود آمده و نابود می‌شوند.

در مقاله اول که توسط محققان دانشگاه پاریس ارائه شده، این ذرات بنیادین مجازی ذراتی مانند کوارک‌ها درنظر گرفته‌ شده‌اند،‌ذراتی که همواره با نسخه ضد‌ماده‌ای خود جفت می‌شوند و در نتیجه به سرعت ایجاد شده و پس از برخورد با ضد‌ماده خود نابود می‌شوند. به گفته محققان فوتون‌های نوری توسط این ذرات جذب شده و بازتابیده می‌شوند که انرژی این ذرات و بار الکتریکی آنها می‌تواند برروی سرعت نور اثرگذار باشد، حتی اگر این اثر کمتر از ۰٫۰۵ فمتوثانیه باشد، فمتو‌ثانیه برابر یک میلیونیوم از یک میلیاردوم ثانیه است.

در مقاله دوم که توسط موسسه ماکس‌پلانک ارائه شده،‌تعداد ذرات مجازی بنیادین عامل تغییر در سرعت نور اعلام شده‌اند. در این مطالعه تعداد این ذرات که از بار الکتریکی نیز برخوردارند ۱۰۰ گونه اعلام شده‌است،‌ درحالی که در مدل استاندارد این ذرات ۹ گونه شناسایی شده‌اند. بار این ذرات متناسب با میزان بار، منجر به ایجاد مقاومت امپدانس،‌ نوعی مقاومت در برابر جریان الکتریکی،‌ می‌شود. مقاومت امپدانس نیز خود به میزان گذر‌دهی خلاء یا میزان مقاومت خلاء در برابر میدان‌های الکتریکی و میزان نفوذ میدان‌های مغناطیسی در آن بستگی دارد. از آنجایی که امواج نوری ترکیبی از امواج الکتریکی و مغناطیسی هستند،‌تغییر در میزان این امواج می‌تواند سرعت نور را دچار نوسان کند. برخی از دانشمندان تکنیک‌های محاسباتی استفاده‌شده در این دو مقاله را زیر سوال برده‌اند و براین باورند از تکنیک‌های نامتناسبی برای انجام محاسبات در این دو مقاله استفاده‌شده است. همجنین تعداد ذرات بنیادین مجازی که در مقاله دوم از آنها یاد شده،‌ توسط برخی از دانشمندان مورد انتقاد قرار گرفته‌است.

هاوکینگ مهلت زندگی انسان ها در زمین را پیش بینی کرد

پروفسور استفن هاوکینگ، فیزیکدان انگلیسی که عمر کاری خود را صرف رمزگشایی جهان کرده، خواستار ادامه کاوش فضا به خاطر ادامه حیات انسان شد.

این دانشمند 71 ساله اظهار کرد که فکر نمی‌کند انسانها بتوانند 1000 سال آینده را بدون فرار به خارج از مرزهای سیاره شکننده زمین دوام بیاورند.

پروفسور هاوکینگ این سخنان را در مرکز پزشکی سدارس سینای در لس‌آنجلس اظهار کرد که در آن به بازدید از یک آزمایشگاه سلولهای بنیادی با تمرکز بر کاهش پیشرفت بیماری لو گرینگ پرداخته بود.

هاوکینگ زمانی که دانشجوی دانشگاه کمبریج بود، به این بیماری مبتلا شد.

وی در این بازدید به صحبت در مورد این که چگونه در آن زمان افسرده شده و امیدی به تکمیل دکترای خود نداشت پرداخت.

این فیزیکدان که برای کار بر روی سیاه‌چاله‌ها و منشأ کیهان شناخته شده است، شهرت خود را برای آوردن مفاهیم مرموز فیزیک به جرم‌ها از طریق کتاب‌های پرفروش خود مانند «تاریخچه کوتاه زمان» بدست آورده است.

هاوکینگ اظهار کرد: اگر بدانید که جهان چگونه عمل می‌کند، می‌توانید آن را به شکلی کنترل کنید.

وی توانسته بیش از مبتلایان دیگر به این بیماری که همچنین اسکلروزیس آمیوتروفیک جانبی نام داشته، دوام بیاورد. این بیماری به سلولهای عصبی در مغز و نخاع که کنترل عضلات را بر عهده دارند، حمله می‌کند.

مبتلایان به تدریج با ضعیف شدن و از بین رفتن عضلات، با مشکلات بیشتری در تنفس و حرکت مواجه می‌شوند.

تاکنون درمانی برای این شرایط شناخته نشده و راهی برای معکوس کردن پیشرفت آن وجود ندارد. مبتلایان کمی توانسته‌اند بیشتر از یک دهه با این بیماری زنده بمانند.

هاوکینگ از مراقبت 24 ساعته برخوردار بوده و تنها از طریق انقباض‌های پراکنده اطراف گونه خود قادر به صحبت کردن از یک رایانه متصل به صندلی چرخدار جهت انتقال تفکراتش با صدای رباتیک است.

این استاد فیزیک علیرغم بیماری خود همچنان فعالانه در حوزه فیزیک فعالیت می‌کند.

وی در سال 2007 مانند یک فضانورد توانست احساس بی‌وزنی را در فضاپیمایی که این حس را با شیرجه‌های سهموی ایجاد می‌کرد، تجربه کند.

هاوکینگ اظهار کرد: هرچقدر زندگی بنظر سخت بیاید، همیشه کاری هست که در آن بتوانید موفق باشید.

این اظهار نظرهای هاوکینگ در پی کاهش بودجه علوم سیاره‌ای ناسا که امسال تا 300 میلیون دلار از سال گذشته کمتر بود، اظهار شده که برای شناسایی جهانهای جایگزین زمین بسیار حیاتی است.

سفید چاله !

معادله ی نسبیت عام دارای زیر ساخت ریاضی محکمی است که با زمان متناسب است و مزیت آن هم این است که می توان زمان را به سریعتر از آنکه به آینده برود به عقب برد.
اگر شما این معادله را که بتوان روی زمان کنترل داشت را برای سیاه چاله بنویسید نتیجه اش شی ای به نام سفید چاله خواهد بود که کاملا خلاف سیاه چاله است به این مفهوم که اگر چیزی از دام سیاه چاله نمی تواند بگریزد چیزی نخواهد توانست به دام سفید چاله بیافتد در واقع اگر سیاه چاله کارش بلعیدن باشد سفید چاله کارش بیرون انداختن است.

در فیزیک نجومی ، یک سفید چاله از واژگونی زمانی در یک سیاه چاله به وجود می آید . در حالی که یک سیاه چاله در حقیقت مانند یک جارو برقی عمل کرده و هرچیزی را که نزدیکتر از افق رویداد آن باشد می بلعد , یک سفید چاله موادی را از افق رویداد خود با سرعت بسیار زیاد به بیرون پرتاب می کند. با توجه به شتاب ثابت این دو چاله می توان گفت چه سیاه چاله چه سفید چاله هر دو جذب کننده مواد هستند و تفاوت آنها در پتانسیل آنها در مرز افق رویداد آنها است.
در یک سیاه چاله مواد در افق رویداد آن می توانند فقط جذب گرددند در حالی که در افق رویداد یک سفید چاله بظر میرسد که مواد با سرعتی زیاد حتی در حدود نور منتشر می شوند و مانند یک منبع عمل می کنند . بنظر می رسد که یک سیاه چاله هرچیزی را که بدرون خود می کشد از یک جایی دیگر با همان آهنگ خارج می کند.

سفید چاله ها نیز مانند سیاهچاله ها دارای نمونه های کوچکتری نیز می باشند الکترون ها نمونه هایی از یک سفید چاله کوچک هستند. الکترونها یک جرم فشرده شده با مرکز خالی می باشند که فضای خالی داخل الکترون از یک فضای کوانتمی غیرمادی انباشته شده است و در لایه بیرونی آن از یک فضای کوانتمی مادی اشباع شده است و این موضوع سبب دفع الکترونها از یکدیگر و جذب توسط پروتونها که نمونه هایی از یک میکروسیاهچاله می باشند است.
اما جالب است بدانیم که این چاله سفید که هنوز در آسمان رصد نشده و مانند یک تئوری می باشد به پیشنهاد استیون هاوکینگ ارائه شد که دلیل و برهانش بر می گردد به ترمودینامیک که پیش بینی می کند برای اینکه یک گاز داخل این سیاه چاله ها درتعادل گرمایی باشند نیاز هست که در زمان گذشته یا بهتر معکوس زمانی این مواد در تعادل باشند که برای حل این مشکل وجود یک سفید چاله ضروری شد. در واقع سفید چاله ها در دنیای ریاضی زندگی می کنند و این بدان معنا نیست که حتما باید در دنیا وجود داشته باشند در حقیقت آنها اصلا وجود خارجی ندارند زیرا راهی برای تولید آنها وجود ندارد.

آیا نور جرم دارد یا خیر؟

تعریف واقعی نور چیست؟

تعریف دقیقی برای نور نداریم، جسم شناخته شده یا مدل مشخص که شبیه آن باشد وجود ندارد. ولی لازم نیست فهم هر چیز بر شباهت مبتنی باشد. نظریه الکترومغناطیسی و نظریه کوانتومی باهم ایجاد یک نظریه نامتناقض و بدون ابهام می‌کنند که تمام پدیده‌های نوری را می‌کنند. نظریه ماکسول درباره انتشار نور بحث می‌کند در حالی که نظریه کوانتومی برهمکنش نور و ماده یا جذب و نشر آن را شرح می‌دهد ازآمیختن این دو نظریه ، نظریه جامعی که کوانتوم الکترودینامیک نام دارد، شکل می‌گیرد. چون نظریه‌های الکترومغناطیسی و کوانتومی علاوه بر پدیده‌های مربوط به تابش بسیاری از پدیده‌های دیگر را نیز تشریح می‌کنند منصفانه می‌توان فرض کرد که مشاهدات تجربی امروز را لااقل در قالب ریاضی جوابگو است. طبیعت نور کاملا شناخته شده است،
ماهیت های نور:۱-ماهیت ذر‌ه‌ای ۲-ماهیت موجی ۳- ماهیت الکترومغناطیس ۴-ماهیت کوانتومی نور۵-نظریه مکملی ، اما باز هم این پرسش هست که واقعیت نور چیست؟

آیا نور جرم دارد یا خیر؟

نور موج ذره است، یعنی بسته به انتخاب شما می تواند بصورت ذره ای یا موجی توصیف شود. در هیچ کدام از این دوحالت « جرم سکون » بعنوان یکی از ویژگی های ذرات سازنده جهان برای نور وجود ندارد. اما می توان گفت نور، « جرم نسبی » مثبت دارد. یعنی می توان انرژی نور را به تکانه و در نتیجه جرم معادل آن مرتبط کرد. می دانیم جرم و انرژی صورتهایی از هم هستند. جرم سکون ( همان چیزی که شما با ترازو اندازه می گیرید ) برای ذرات نور برابر صفر است، همانطور که مثلا بار الکتریکی هم ندارند، به همین خاطر هم نور با سرعت نور حرکت می کند. از دید یک ناظر لخت ( که حرکت شناب دار ندارد ) ذره ای که جرم سکون مثبت داشته باشد، با افزایش سرعتش، دچار افزایش جرم می شود و این افزایش جرم باعث می شود به نیروی بیشتری برای شتاب بیشتر نیاز داشته باشد. ذره ای که جرم سکون دارد در سرعت هایی نزدیک به سرعت نور، جرمش به بی نهایت میل می کند و به همین دلیل به نیرو و زمان بی نهایت برای رسیدن به سرعت نور نیاز خواهد داشت و به همین دلیل هرگز نمی تواند با سرعت نور حرکت کند. اگر هم فکر می کنید منحرف شدن نور در میدان جاذبه بخاطر جرم داشتن نور است، در اشتباهید علت خم شدن نور در میدان جاذبه ، خمیدن شدن فضا زمانی است که نور هم درون آن حرکت می کند و علت حبس شدن نور در سیاه چاله ها بخاطر خمیده شدن فضا زمان در افق رویداد سیاه چاله تا حدی است که هر مسیری کاملا به سمت تکینگی سیاه چاله بسته می شود.

خواص نور و نحوه تولید :

سرعت نور در محیطهای مختلف متفاوت است که بیشترین آن در خلاء و یا بطور تقریبی در هوا است، در داخل ماده به پارامترهای متفاوتی بر حسب حالت و خواص الکترومغناطیسی ماده وابسته است. بوسیله کاواک جسم سیاه می‌توان تمام ناحیه طول موجی نور را تولید نمود. در طبیعت در طول موجهای مختلف مشاهده شده اما مشهورترین آن نور سفید است که یک نور مرکبی از سایر طول موجها می‌باشد. تک طول موجها آنرا بوسیله لامپهای تخلیه الکتریکی که معرف طیفهای اتمی موادی هستند که داخلشان تعبیه شده می‌توان تولید کرد.
درباره ماهیت نور سه نظریه قالب وجود دارد که نظریات دیگر زیر مجموعه ای از آن میباشند ؛ نظریه نخست دیدگاه کلاسیک و سنتی نیوتن درباره نور است که نور را متشکل از ذراتی با جرم و وزنی مشخص بنام فوتون معرفی میکرد و انتشار نور در امتداد یک خط مستقیم را یکی از دلایل ذره ای بودن آن میدانست ، دیدگاه دوم نظریه موجی بودن نور است که پایه های اصلی آن بوسیله یانگ و فرنل پی ریزی شد آنها تلاش میکردند با اشاره به پدیده هایی مانند تداخل و پراش و قطبش نور ثابت کنند که نور خاصیت موجی دارد ، اما اشکال کار در این بود که نور هم خاصیت ذره ای و هم خاصیت موجی بودن را از خود نشان میداد ، پس موج سوم نور شناخت در قرن بیستم شروع شد ، در این موج سوم که انیشتین نیز از طرفدارانش بود میخواستند ثابت کنند که نور از بسته های انرژی به نام کوانتوم تشکیل شده است که دارای خاصیت ذره ای و موجی به صورت توام هستند و جرم و وزن و فرکانس دارند .
با پذیرفتن دیدگاه سوم درباره نور سعی میکنم آنرا کاملتر نمایم و بخشهای ناگفته اش را روشنتر نمایم، در این دیدگاه مطابق نظریه مکس پلانک هر کوانتوم نور با انرژی ( e=hv) انتشار می یابد که –h- یک ثابت جهانی بوده و مقدار آن برابر است با( JS 6/6256×۱۰̄⁻³⁴=h ) و ( v ) نیز فرکانس کوانتوم نور میباشد ، مشخص است که هر چقدر فرکانس بیشتر باشد مقدار انرژی کوانتوم نیز بیشتر میشود ، این کوانتومها میتوانند مطابق دیدگاه پلانک با ضرایب مشخصی به الکترونهای اتم برخورد کرده و آنها را به مدارهایی بالاتر صعود بدهند ، از سوی دیگر در دیدگاه موجی نور گفته میشود که نور ترکیبی از امواج الکتریکی E و مغناطیسی B میباشد ،در دیدگاه من امواج الکتریکی و مغناطیسی نور که با سرعت ۳۰۰۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه حرکت میکنند ،در بازه های زمانی و مکانی مشخص در یکدیگر به گونه عمود تداخل میکنند ، در این نقاط تداخل امواج که لحظه ای و گذراست ، ذره یا همان فوتون متولد میشود ، اما این ذره ناپایدار است و با حرکت امواج EوB ذره ناپدید و از نو در بازه زمانی و مکانی دیگری ظاهر میشود ، پس نورهمواره در حال تبدیل موج به ذره و ذره به موج میباشد ، این فوتونهاکه دارای جرم لختی یعنی جرم در حال حرکت میباشند و در سکون وجود ندارند جرمشان قابل اندازه گیری میباشد و جرم این فوتونها همان جرم بنیادی جهان است که مقدار آن ربطی به فرکانس نور نیز ندارد در واقع فرمول پلانک ( e=hv) کاملا درست میباشد ، تنها برداشت ما از آن است که اشتباه میباشد ، بر خلاف تصور همگان ما به (e=hv)نمیتوانیم مفهوم بسته ای بودن و کوانتومی بودن بدهیم و آنرا به صورت ذره تصور کنیم ، زیرا همانطور که میدانیم (v=⅟t ) و (t e=h ) میشود پس ( e ) به زمان تناوب ( t ) نیز بستگی دارد پس (e=hv) نمیتواند یک کوانتوم و یا یک ذره باشد چرا که یک ذره و یا یک کوانتوم در یک لحظه به الکترون برخورد میکند و آنرا به مدار بالاتر گسیل میدارد و نیازی به زمان تناوب (t ) ندارد و اگر الکترون با کوانتوم ( e=hv) میخواست به مدار بالاتر صعود کند مطابق فرمول (t e=h⁄ ) به یک ثانیه وقت نیاز داشت تا انرژی کوانتوم را دریافت کرده و به مدار بالاتر برود و این با مفهوم بسته ای بودن نور در تضاد است ، در حقیقت آنچه را که ما میتوانیم به عنوان یک کوانتوم ثابت در نظر بگیریم (e=h)میباشد که یک مفهوم ثابت و جهانی است و آنچه که الکترون را از مدار خود حرکت میدهد نه ( e=hv) میباشد و نه (e=h) ، بلکه الکترون برای گسیل به مدار بالاتر نیاز به انرژی (e=nhv) دارد که( n) میتواند یک عدد درست و یا یک عدد کسری باشد ( ½́∙⅓∙⅔⅕∙⅗ …. ) ، این مقدار انرژی ( e=nhv) برای گسیل الکترون به مدار بالاتر در مدارهای مختلف اتم تفاوت میکند و ثابت نیست و الکترون در زمان ( t ) به مدار بالاتر جهش پیدا میکند ، این زمان بستگی به فرکانس موج دارد هر چه فرکانس موج بیشتر باشد زمان t ،( زمان گسیل الکترون به مدار بالاتر ) کوتاه تر خواهد بود ، فرکانس نور در واقع تعداد فوتونها یی میباشد که در یک ثانیه منتشر شده و میتوانند به الکترون برخورد کنند و آنرا به مدار بالاتر در اتم بفرستند جرم و انرژی همه این فوتونها در همه امواج گوناگون نوریکسان و ثابت بوده و قابل اندازه گیری میباشد ، از نگاهی دیگر میتوانیم بگوئیم که ( e=hv) هنگامی میتواند به عنوان یک کوانتوم شناخته شود که ( v=1 ) باشد در این صورت ( e=h) را میتوانیم به عنوان یک کوانتوم ثابت در نظر بگیریم که از تر کیب یک میدان الکتریکی E و یک میدان مغناطیسیB ( عمود بر هم ) بوجود آمده است ، و به زمان تناوب ( t ) نیزبستگی ندارد و لذا میتوانیم آنرا به عنوان یک ذره و یا بسته انرژی بدون زمان در نظر بگیریم .
(e=h) همانطور که پلانک آنرا به دست آورده است یک مقدار ثابت و جهانی است و کوچکترین مقدار انرژی شناخته شده جهان میباشد ، ما میتوانیم مقادیر دیگر انرژی را بر اساس آن و به عنوان مضرب درستی از آن تعیین کنیم ، ، جرم این کوانتوم ثابت و جهانی ( یا فوتون )که در حقیقت جرم بنیادی جهان نیز میباشد مطابق رابطه انیشتین (e=mc²)بدینگونه بدست می آید :
با فرض: v=1 داریم : e=h پس e=mc²=h
پس جرم یک فوتون که از ترکیب میدان الکتریکی- Bو E- بدست می آید و جرم بنیادی جهان نیز میباشد برابر است با :
M=h⁄c² kg ⁵⁹ ۷۷ × ۱۰ ⁻۷۳۶۱۷۷۷ =۱۰¹⁶۹×÷ M=6/6256×۱۰̄⁻³⁴

رونمایی از سیاه‌چاله‌ای عظیم در مرکز کهکشان ما

منجمان با بهره بردن از یک تکنیک ابتدائی‌٬ از اسرارِ سیاه‌چاله‌ی عظیمی که در مرکز کهکشان راه‌شیری وجود دارد٬ پرده برداشته‌اند.

به‌گفته‌ی آندریا گز (Andrea Ghez) این تکنولوژی در اواسط دهه‌ی ۱۹۸۰ کاملاً یک تفریح بحساب می‌آمد٬ اما بعدها جزء مباحث علمی قلمداد شد. گِز در ابتدا استخدام موسسه‌ی MIT در کمبریج بود و برای یک منجم و به عنوان دانشجوی او فعالیت داشت. او در آن ایام درباره‌ی منابع غیرعادی کیهانی٬ چیزهای زیادی یاد گرفت و شیفته‌ی این شد که تصور کند چنان منابعی می‌توانند سیاه‌چاله باشند؛ سیاه‌چاله‌ها نقاطی هستند با جاذبه‌ی گرانشیِ بسیارقوی که حتی نور هم قادر نیست از آن فرار کند. او در آن دوران به گفته‌ی خودش٬ کاملاً مجذوب این منابع غیرعادی شده بود و قریب به دو تابستان برروی تلسکوپ‌هایی که در آریزونا و شیلی قرار داشت وقت صرف کرد.

اکنون ستاره‌شناسی در دانشگاه کالیفرنیا در لس‌آنجلس احساس مشابهی دارد. شیفتگی او به سیاه چاله‌ها او را به این رهنمون ساخت تا وجود بزرگترین سیاه‌چاله‌ای را که در همسایگی کیهانی‌ما در مرکز کهکشان راه شیری قرار دارد (به شکل زیر توجه کنید) را به اثبات برساند.

هرچند اغلب فیزیک‌دانان تنها از ابزارهایی استفاده کرده‌اند که درمورد آن‌ها شناخت کافی دارند اما گِز مشتاق استفاده از یک ابزار و روش ردیابیِ ابتدائی است. او می‌گوید ریسک یک فناوری جدید را می‌پسندد. چنین چیزی می‌تواند کارایی لازم را دارا باشد و یا نه٬ اما قادر خواهد بود تا پنجره‌ی جدیدی بسوی کیهان بگشاید.
او وقتی در دانشگاه شیکاگو حضور داشته عاشق ریاضیات و علم شده و این کار باعث شد به MIT در ۱۹۸۳ راه یابد و بعدها برای مطالعات فارغ‌التحصیلی خود در ستاره‌شناسی٬ راهی کل‌تک گشت.

به گفته‌ی گِز بهترینِ وسایل آن‌جا جمع شده و در میان آن‌ها یک تلسکوپ ۵ متری هابل به چشم می‌خورد. اما این تلسکوپ به لحاظ عملی یک تصویرساز نقطه‌نقطه‌ای است. جو اتمسفر شفاف بوده ولی آشفته است و تصویری که از تلسکوپ دیده می‌شود تصویری سوسوزننده است: تصویری لکه‌دار و نقطه‌مانند از هر ستاره.

با استفاده از دوربینی که قادر است در چند میلی‌ثانیه حدود ۱۰۰۰۰ یا بیشتر عکس بگیرد می‌توان این حرکات رقص‌مانند ذرات را منجمد کرد که در نتیجه تصاویر کم‌نوری حاصل خواهد شد. نور اعوجاج‌دار رسیده از هر ستاره باعث پراکندگی‌ آن نقاط می‌شوند. پردازش‌های کامپیوتری آن‌ها را به شکل یک نقطه ترکیب می‌کند و نهایتاً تصویر حاصل خواهد شد که در آن لکه‌گذاری جوّ حذف شده است.

در آن زمان تصاویر لکه‌دار بخوبی نشان داده شده بودند اما عمدتاً در طول‌موج‌های اپتیکی و در ضمن به ندرت بر روی چنین تصاویری کار شده بود چون از لحاظ  محاسباتی کاری پرهزینه بود. گِز به گروه کل‌تک پیوست که در حال توسعه‌ی توانایی‌های تصویرساز نقطه‌نقطه٬ در طول‌موج‌های فروسرخی که از اشیاء بین‌ستاره‌ای پنهان‌شده در گردوغبار ساطع می‌شد٬ بودند: کهکشان‌های فعالی همچون کهکشان‌های بیضوی و مارپیچی که گردوغبار تمام نقاط آن‌ها را٬ جز نواحی روشن در مراکز آن‌ها٬ گرفته بود. گِز مسئولیت نوشتن نرم‌افزار تحلیل‌گر تصاویر را بر عهده داشت تا بتواند تصویری با بالاترین وضوح ممکن را بدست آورد.

 این تصویرساز کاملاً هسته‌ی کهکشان‌های فعال را مشاهده نمی‌کرد٬ بنابراین پایان‌نامه‌ی گز به سمت هدف‌های روشن‌تری نشانه‌گیری شد: ستاره‌های تازه‌متولدشده در کهکشان راه شیری. ستاره‌شناسان می‌دانستند که ستاره‌ها در ابرهای گازی بین‌ستاره‌ای ضخیم زاده می‌شوند اما نمی‌دانستند چرا کسربالایی از ستاره‌هایی که در همسایگی خورشید قرار دارند دوتایی‌اند: جفتی از ستاره‌ها که اغلب در محدوده‌ی نزدیکی به دور هم می‌چرخند.

گز درصدد حل این مشکل بود. در اوایل سال ۱۹۹۰ گِز از تکنیک تصویربرداری نقطه‌نقطه در ناحیه‌ی تشکیل دو ستاره‌ی شناخته‌ استفاده کرد: ستاره‌هایی شبیه خورشید در ابتدای تولد. با استفاده از وضوح بالا او می‌توانست ستاره‌های نوجوان زیادی را ببیند که در حقیقت دوتایی‌های بسیار جوان و بسیار نزدیک به هم بودند. گِز تا سال ۱۹۹۴ روی این مباحث تمرکز کرد و به ابزار ۱۰متری نیز دست یافت. گِز تخصص خودش را در تصویربرداری نقطه‌نقطه به کار برد و همین به او اجازه داد تا سیاه‌چاله را ببیند.

ستاره‌شناسان به مدت طولانی بود که گمان می‌بردند که یک سیاه‌چاله فراجرمی در مرکز هر کهکشان فعال وجود دارد. اگر این عقیده درست بود یک سیاه‌چاله‌ی عظیم بایستی در مرکز کهکشان راه‌شیری قرار گرفته باشد.

گِز و تیم او تصمیم گرفتند استراتژی سرراست اما کسل‌کننده‌ای را در مورد این مسئله بکار ببندند: دنبال‌کردن ستاره‌ها برای سال‌ها و دهه‌ها و رصد چرخش آن‌ها به دور اجسام مرکزی. شعاع و تناوب هر مدار جرم شی مرکزی و فاصله‌ی نزدیک‌ترین حالت آن حدّ بالایی را برای اندازه‌ی آن بدست خواهد داد. منجمان از سال ۱۹۹۵، از موقعیت ستاره‌هایی در نزدیکی نواحی که گمان می‌رفت نزدیک سیاه‌چاله باشند نقشه‌برداری کرده و هر ساله از آن موقعیت‌ها دوباره نقشه‌برداری می‌کردند.

گِز با منجمانی که در حال توسعه فناوری پشترفته‌تری بنام اپتیک تطبیقی بودند نیز همکاری داشت. بر اساس این ایده نور جمع‌آوری شده از تلسکوپ‌ها به سوی آینه‌ی انعطاف‌پذیری که برای خنثی‌سازی اعوجاج ناشی از اتمسفر دائماً در حال تغییرشکل است فرستاده می‌شود.

در سال ۲۰۰۲ گِز و همکارانش با استفاده از اپتیک تطبیقی یکی از سه ستاره‌ها را مشاهده کردند که SO-2 نام داشت که تکمیل مدار آن ۱۶ سال طول کشید که خبر از وجود جرم‌مرکزی به اندازه‌ی ۱/۴ خورشید می‌داد. آن‌ها نشان دادند که نزدیک‌ترین حالت ستاره به آن جرم کمتر از دوبرابر فاصله‌ی سیاره پلاتو از خورشید است و این یعنی شی مرکزی بزرگ‌تر از سیستم خورشیدی نیست. با وجود چنین جرم عظیمی آن‌هم در چنان فضای کوچکی به گفته‌ی گز:«این می‌تواند گواهی برای وجود یک سیاه‌چاله باشد. هیچ گزینه‌ای برای جایگزینی وجود ندارد.»

هرچند این نتایج راضی‌کننده است اما غیرقابل انتظار است، چون این ستاره کمتر از ۱۰ میلیون سال عمر دارد و چنبن ستاره‌ی جوانی نمی‌تواند حول سیاه‌چاله بگردد. به گفته‌ی توماس پرینس (Thomas Prince) منجمی از کل‌تک و اولین مشاور گِز توضیح خوبی برای این‌که چرا چنین ستاره‌های جوانی آن‌جا قرار دارند وجود ندارد.

در سال‌های متمادی گِز و تیمش با توسعه‌ی اپتیک تطبیقی٬ سرعت‌های هزاران ستاره در مراکز کهکشانی را اندازه گرفتتند و مدار دوتای آن‌ها را تخمین زدند. علاوه بر این تیم تنها یک تیم دیگر در جهان بر روی کار مشابهی فعالیت دارند. با این‌که گِز ۴۷ سال سن دارد و ستاره‌هایی که او از سال ۱۹۹۵ دنبال کرده مدارهایی از ده‌ها تا هزاران سال دارند. گز می‌گوید:«گمان می‌کنم هرچه زندگی طولانی‌تری داشته باشم٬ سرگرمی بیشتری هم خواهم داشت.»

میدان مغناطیسی زمین

در هر نقطه‌ای در نزدیکی سطح زمین ، عقربه مغناطیسی آویزان از رشته یا واقع روی یک نقطه به ترتیب خاصی سمت گیری می‌کند (تقریبا در جهت شمال به جنوب). این واقعیت مهم به این معنا است که زمین میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند، مطالعه میدان مغناطیسی زمین برای مقاصد عملی و علمی از اهمیتی اساسی برخودار است.

از زمانهای قدیم ، قطب نماها ، یعنی وسایلی بر اساس استفاده از میدان مغناطیسی زمین برای سمت گیری نسبت به چهار جهت اصلی ، بکار گرفته می‌شدند. قطب نمای مرسوم شامل یک عقره مغناطیسی و یک صفحه مدرج است و در جهت یابیها کاربرد وسیعی دارد.

از میدان مغناطیسی زمین چه استفاده‌هایی می‌شود؟

در دریانوردی و هوانوردی جدید ، دیگر قطب نمای مغناطیسی تنها وسیله‌ای برای سمت گیری و تعیین مسیر کشتی یا هواپیما نیست. برای این منظور وسایل دیگری نیز وجود دارد. با وجود این ، از اهمیت قطب نمای مغناطیسی به هیچ وجه کاسته نشده است. تمام کشتیها و هواپیماهای امروزی به قطب نمای مغناطیسی مجهزند. زمین شناسان ، شکارچیان و مسافران نیز از قطب نما خیلی استفاده می‌کنند. وجود میدان مغناطیسی زمین انجام پاره‌ای از بررسیهای مهم دیگر را میسر ساخته است. از آن جمله می‌توان از روشهای اکتشاف و مطالعه ذخایر آهن نام برد.

قطبهای مغناطیسی زمین

مغناطیس زمین
پیرامون زمین را میدان مغناطیسی که ماینوتسفر یا مغناطو کره نامیده می‌شود احاطه نموده است. باید توجه داشت که نقاط به هم رسیدن خطوط میدان مغناطیسی روی سطح زمین قرار ندارد، بلکه قدری از آن پایینتر هستند. همچنین قطبهای مغناطیسی زمین با قطبهای جغرافیایی آن منطبق نیستند. محور میدان مغناطیسی زمین ، یعنی خط مستقیمی که از هر دو قطب مغناطیسی می‌گذرد، از مرکز زمین نمی‌گذرد و از اینرو قطر زمین نیست. مغناطو کره توسط دو عامل مشخص می‌شود: انحراف مغناطیسی و شیب مغناطیسی.

انحراف مغناطیسی عبارت است از زاویه انحراف عقربه مغناطیسی از نصف النهار جغرافیایی مورد نظر. خطوط واصل نقاط دارای انحراف مغناطیسی مساوی که خطوط هم گوشه نام دارند، در جنوب و شمال قطبین مغناطیسی که مخالف قطبین جغرافیایی است، همگرا می شود. برخی از محققان ، عدم تطابق قطبهای مغناطیسی و جغرافیایی را به توزیع نایکنواخت خشکی و آب در زمین توجیه می‌نمایند.

شیب مغناطیسی عبارت است از زاویه میان عقربه مغناطیسی نسبت به افق (در نیمکره شمالی سر شمالی عقربه و در نیمکره جنوبی عقربه به افق متمایل می شود). ضمن حرکت از استوا به سوی قطبین ، شیب مغناطیس افزایش می یابد. خط واصل نقاط دارای شیب صفر استوای مغناطیسی نام دارد . استوای مغناطیسی ، استوای جغرافیایی را در دو نقطه، یکی با 169˚ طول شرقی و دیگری با ˚23 طول غربی به جنوب و در نیمکره شرقی به شمال منحرف می گردد. در قطبین مغناطیسی شیب به ˚90 می رسد.

مغناطش خود بخودی مواد در میدان مغناطیسی زمین

از مغناطش خودبخودی مواد در میدان مغناطیسی زمین استفاده‌های زیادی می‌شود. از جمله در ساخت مینهای مغناطیسی است که در عمق معینی زیر سطح آب قرار می‌دهند و با عبور کشتی از بالای آنها منفجر می‌شود. ساز و کاری که باعث صعود مین به سطح و انفجار آن می‌شود وقتی عمل می‌کند که عقربه مغناطیسی که می‌تواند حول میله‌ای افقی بچرخد، بر اثر میدان مغناطیسی کشتی که از بالای مین می گذرد، بتواند بگردد. معلوم شده است که کشتی همیشه خودبخود آهنربا می‌شود. برای محافظت در مقابل مینهای مغناطیسی دو روش بکار می‌برند:

مین روبی

این روش عبارت است از حمل مغناطیس نیرومندی که با طنابهای سیمی از هواپیمای در حال پرواز در ارتفاع کم در منطقه مین گذاری شده آویزان می‌شود. گاهی کابل سیمی دایره شکلی را بطور شناور روی آب قرار می‌دهند و جریانی از آن می‌گذرانند. بر اثر میدان مغناطیسی یا جریان ، ساز و کار مینها عمل می‌کند و بدون هیچ خسارتی منفجر می‌شوند.

خنثی سازی میدان مغناطیسی کشتی

این روش به این ترتیب است که حلقه هایی از سیم عایق بندی شده را به کشتی وصل می‌کنند و جریانی را از آنها می‌گذرانند، بطوری که میدان مغناطیسی این جریان مساوی و در خلاف جهت میدان مغناطیسی کشتی (که یک مغناطیس دائمی است) باشد. وقتی که این میدانها باهم ترکیب شوند، همدیگر را خنثی می‌کند و کشتی بدون اینکه ساز و کار مین را به کار اندازد از روی آن می‌گذرد.

آنچه باید بدانیم

• از مدتها پیش (قرن شانزدهم) معلوم شده است که شبکه پنجره قائم به مرور زمان آهنربا می‌شود.
  
  
• یکی از اولین پژوهشگران میدان مغناطیسی زمین ، گیلبرت (Gilbert) آزمایش زیر را در کتاب خود شرح داده است. اگر شخصی به یک میله آهنی که از شمال به جنوب قرار گرفته است با چکش بکوبد، میله آهنربا می‌شود.
  
  
• در تدارک پرواز به قطب شمال ، بیشترین توجه به سمت گیری هواپیما در نزدیکی قطب مبذول می‌شود، زیرا قطبهای مغناطیسی معمولی در این فاصله به کلی از کار کردن باز می‌ماند و عملا بدون استفاده هستند.

تصويري از آينده خورشيد

يك عكاس ستاره‌اي موفق به ثبت تصويري از سحابي دمبل شده است كه پايان مشابه منظومه شمسي را به نمايش درمي‌آورد.

به گزارش سرويس علمي خبرگزاري دانشجويان ايران (ايسنا)، بيل اسنايدر، با به تصوير كشيدن اين سحابي كه در حقيقت ابري از بقاياي ستاره‌اي پس از انفجار ستاره مركزي آن بوده، آينده احتمالي منظومه شمسي ما يا ديگر منظومه‌هاي ستاره‌اي را به تصوير كشيده كه در آن با انفجار ستاره، لايه‌هاي گاز بيروني يك سحابي را شكل خواهند داد كه با هسته تاره مرده روشن مي‌شود.

خورشيد نيز در زمان مرگ خود در حدود پنج ميليارد سال آينده، سرنوشت مشابهي را تجربه خواهد كرد.

به گفته اسنايدر، سحابي دمبل در فاصله حدود 1360 سال نوري از زمين قرار داشته كه مشاهده آن را توسط تلسكوپهاي آناتوري نيز ممكن مي‌سازد.

اين سحابي در سال 1764 بصورت تصادفي توسط چرلز مسيه كشف شد كه در حال جمع‌آوري فهرستي از اجسام پراكنده‌اي بود كه نبايد آنها را دنباله‌دار تصور كرد.

جسم شماره 27 اين فهرست موسوم به مسيه 27 كه به دليل شكل دمبل مانند آن در نور مرئي به سحابي دمبل مشهور شده، در حقيقت يك سحابي سياره‌اي است كه آينده خورشيد را در آينده به تصوير مي‌كشد.

نور اين سياره بايد فاصله‌اي در حدود 1360 سال را براي رسيدن به زمين طي كند. سنجشهاي مرتبط با مواد در حال انتشار از اين سحابي منجر به برآوردهايي در مورد زمان پرتاب پوسته بيروني آن بين 3000 تا 48 هزار سال پيش، به علاوه 1360 سال سفر نور آن به سوي زمين شده است.

اندازه اين سحابي در حدود 4.5 سال نوري بوده كه از فاصله خورشيد تا نزديكترين سياره به آن نيز بيشتر است.

پدیده فوتوالکتریک

بعد از اینکه پلانک فرمول اساسی خود را در مورد تابش جسم سیاه ارائه داد و چنین استدلال نمود که تابش دارای طبیعت کوانتومی‌ است، یعنی تابش الکترومغناطیسی از مجموعه‌ای از کوانتومهای انرژی به نام فوتون تشکیل شده است، تحول شگرفی در علم فیزیک حاصل شد. بطوری که با استفاده از این مفهوم اندرکنشهای مختلف تابش با ماده که نظریه کلاسیک در توجیه آنها ناتوان بود، بطور کامل تشریح گردید. از جمله این اندرکنشها ، اندرکنشی است که به نام فوتوالکتریک معروف است.

اگر یک صفحه فلزی را تحت تابش امواج پر انرژی قرار دهیم، پرتو کاتدی و یا الکترونهای شتابدار از صفحه فلزی منتشر می‌شود. و همچنین اگر بین دو صفحه فلزی اختلاف پتانسیل الکتریکی بسیار زیادی ایجاد کنیم، الکترونهای لایه ظرفیت اتمهای فلز ، انرژی زیادی دریافت می‌کنند و در نتیجه سطح فلز را ترک می‌کنند و به سمت آند پیش می‌روند. در این عمل چون هم نور و الکتریسیته دخالت دارند به این پدیده ، اثر فوتو الکتریک می‌گویند. در واقع تمام مواد (جامد ، مایع و گاز) می‌توانند در شرایط خاصی تحت تأثیر اثر فوتوالکتریک ، پرتو کاتدی از خود گسیل کنند، گاهی به پرتو کاتدی ، فتوالکترون نیز می‌گویند.

اثر فتوالکتریک هر جسمی با گسیل فرکانس مشخصی از موج انجام می‌شود. اگر فرکانس موج برای جسم خاصی کمتر از حد معین باشد، که به آن بسامد قطع می‌گویند، اثری از فتوالکتریک مشاهده نخواهد شد. اما طبق قوانین الکترودینامیک کلاسیک ، موج با برخورد به صفحه فلزی مقداری انرژی به آن منتقل می‌کند و به مرور زمان این انرژی انباشته می‌شود تا اینکه انرژی مورد نیاز برای گسیل الکترون فراهم شود. اما در آزمایشگاه خلاف آنچه که در فیزیک کلاسیک گفته شد، روی می‌دهد، یعنی گسیل موج با فرکانس کمتر از حد معین به فلزی هرگز پرتو کاتدی منتشر نمی‌کند.

تاریخچه

در سال 1887 ، اثر فوتو الکتریک توسط هرتز کشف شد. او در حالی که سرگرم آزمایشهای معروف خود درباره امواج الکترومغناطیسی بود، دریافت که طول جرقه القا شده در مدار ثانویه هنگامی ‌کاهش می‌یابد که دو انتهای شکاف جرقه در برابر نور ماورا بنفش که از جرقه در مدار اولیه می‌آمد، پوشانده شود.

ساختار فوتو الکتریک

یک محفظه شیشه‌ای در نظر بگیرید که در دو انتهای آن ، آند و کاتدی تعبیه شده است و داخل محفظه خلا می‌باشد. اگر بر سطح کاتد ، نوری با فرکانس معین بتابانیم، با احراز شرایط خاص ، فلز کاتد الکترون گسیل می‌کند. اگر آند و کاتد را به یک مدار خارجی وصل بکنیم، الکترون گسیل شده ، جذب آند شده و یک جریان فوتو الکترونی در مدار خارجی برقرار می‌گردد.

مشخصات اثر فوتوالکتریک

• هر فلزی دارای یک فرکانس‌ ویژه است، بطوری که اگر فرکانس نور تابشی کمتر از این مقدار ویژه باشد، هیچ الکترونی از سطح کاتد گسیل نمی‌شود. این فرکانس‌ ویژه را فرکانس‌ آستانه می‌گویند. شایان ذکر است که فرکانس‌ آستانه از فلزی به فلز دیگر ، تغییر می‌کند و هر فلزی دارای فرکانس‌ آستانه مخصوص به خود است. بر اساس نظریه کلاسیک این خصوصیت غیر قابل ‌توجیه بود.
  
  
• بزرگی جریان فوتو الکترونی با شدت نور تابیده بر سطح کاتد مناسب است، بطوری که اگر شدت افزایش یابد، مقدار جریان فتو الکترونی نیز افزایش پیدا می‌کند. این موضوع توسط نظریه کلاسیک قابل توجیه بود.
  
  
• انرژی فوتو الکترونها از شدت نور تابیده بر سطح کاتد مستقل است، ولی با فرکانس نور تابشی بصورت خطی تغییر می‌کند. این خاصیت در نظریه کلاسیک غیرقابل‌توجیه بود.
  
  
• گسیل الکترون از سطح کاتد بصورت آنی صورت می‌گیرد، یعنی بلافاصله بعد از تابش ، الکترون گسیل می‌شود. به عبارت دیگر ، تأخیر زمان بین تابش و گسیل الکترون هرگز مشاهده نشده است، یا لااقل زمانی بیشتر از 10^-9 ثانیه ، حتی با تابش فرودی با شدت بسیار کم نیز مشاهده نشده است.
  
  
• اثر فتو الکتریک توسط الکترونهای تقریبا آزاد صورت می‌گیرد، یعنی الکترونهای لایه‌های داخلی فلز در این اثر دخالت ندارند.

اساس کار فوتو الکتریک

انیشتین تابش را متشکل از مجموعه‌ای از کوانتومهایی با انرژی hv در نظر گرفت که در آن v فرکانس‌ نور و h ثابت پلانک معروف است. جذب تک کوانتوم بوسیله الکترون ، فرآیندی که ممکن است در زمانی کمتر از 10^-9 ثانیه صورت گیرد، انرژی الکترون را به اندازه hv افزایش می‌دهد. مقداری از این انرژی باید صرف جدا کردن الکترون از فلز شود. از طرف دیگر ، گفتیم که هر فلزی دارای یک فرکانس آستانه است که در فرکانسهای پایینتر از آن فتوالکتریک غیر ممکن است.

بنابراین اگر فرکانس‌ آستانه را با v₀ نشان دهیم، در این صورت کمیت w = hv₀ به عنوان تابع کار فلز تعریف می‌شود. بنابراین شرط ایجاد اثر فوتوالکتریک این است که hv (انرژی نور تابشی بر سطح کاتد) بیشتر یا مساوی w باشد. اگر سرعت الکترون گسیل شده از کاتد را با V نشان دهیم، همواره بین فرکانس‌ نور تابشی ، سرعت فتوالکترونها و تابع کار رابطه زیر برقرار است:

mv²/2 = hv - w

رابطه فوق از قانون بقای انرژی حاصل می‌گردد. این رابطه به فرمول انیشتین نیز معروف است. میلیکان آزمایشهای جامعی انجام داد و صحت فرمول انیشتین را تثبیت نمود. آنچه آزمایشهای میلیکان و پیشینیان ثابت کرد این بود که بعضی اوقات نور نظیر مجموعه‌ای از ذرات رفتار می‌کند و این ذرات می‌توانند بطور انفرادی عمل کنند، طوری که می‌توان به موجودیت یک تک فوتون فکر کرد و به دنبال خواص آن بود. (ماهیت ذره‌ای نور) نتیجه جنبی این آزمایشها حاکی از اطلاعاتی در مورد فلزات بود، آشکار شد که تابع کار W از مرتبه چند الکترون ولت است (1ev=1.6x10^-19j) و این می‌توانست با سایر خواص فلزات هم بسته باشد.