Live Chat Software by Ariaphone |
اخبار
|
بهمن ۲۹ |
انیشتینیوم؛ نود و نهمین عنصر جدول تناوبی
ارسال شده توسط روشن ۲۹ بهمن ۱۳۹۹ ۱۰:۵۴ بعد از ظهر
|
|
دانشمندان برای نخستین‌بار پس از دهه‌ها، انیشتینیوم (یکی از فرّارترین و سنگین‌ترین عناصر جدول تناوبی) را با موفقیت مطالعه کردند. این موفقیت، شیمی‌دانان را به کشف مقوله‌ای موسوم به «جزیره ثبات» نزدیک‌تر می‌کند؛ یعنی همانجا که تصور می‌شود برخی از سنگین‌ترین و کم‌عمرترین عناصر در آن زندگی می‌کنند.
به گزارش ایتنا و به نقل از Livescience، گفتنی است نخستین‌بار وزارت انرژی ایالات متحده در سال ۱۹۵۲ و در طی اولین آزمایش بمب هیدروژنی، اینشتینیوم را کشف کرد. این عنصر به‌طور طبیعی روی زمین وجود ندارد و فقط با استفاده از راکتورهای هسته‌ای ویژه می‌توان آنرا در مقیاس میکروسکوپی تولید کرد. دانشمندان می‌گویند مطالعه این عنصر بسیار دشوار است؛ چون جداسازی آن از سایر عناصر نیز دشوار است، بسیار رادیواکتیو است و به سرعت هم دچار فروپاشی می‌شود.
اما محققان آزمایشگاه ملی لارنس برکلی در دانشگاه کالیفرنیا، به‌تازگی نمونه‌ای ۲۳۳ نانوگرمی از اینشتینیوم خالص ایجاد کرده و اولین آزمایش‌ها را بر روی این عنصر انجام داده‌اند. آنها با این کار توانستند برخی از خواص شیمیایی اساسی این عنصر را برای نخستین‌بار کشف کنند.
کوری کارتر (استادیار دانشگاه آیووا و دانشمند سابق در آزمایشگاه برکلی) می‌گوید: «ساخت انیشتینیوم بسیار دشوار است و دلیل آن موقعیت مکانی آن در جدول تناوبی عناصر است».
انیشتینیوم نیز مانند سایر عناصر سری اکتینید (یعنی گروهی متشکل از ۱۵ عنصر فلزی که در پایین جدول تناوبی وجود دارند)، با بمباران عنصر هدف که در این مورد کوریوم است ساخته می‌شود.
با این حال، واکنش مورد نظر برای ساخت کالیفرنیوم طراحی شد؛ عنصری مهم و تجاری مورد استفاده در نیروگاه های هسته‌ای. از اینرو فقط مقدار بسیار کمی از اینشتینیوم به‌عنوان محصول جانبی تولید شد.
گفته می‌شود که استخراج یک نمونه خالص از انیشتینیم از کالیفرنیوم به‌دلیل شباهت این دو عنصر، کاری چالش‌برانگیز است، به‌این معنی که محققان در نهایت فقط یک نمونه کوچک از اینشتینیوم-۲۵۴ بدست آوردند که یکی از پایدارترین ایزوتوپ‌ها از این عنصر است.
ادامه مطلب » | |
|
بهمن ۲۶ |
«دوقلوهای اهریمنی» در نوترون‌ها
ارسال شده توسط روشن ۲۶ بهمن ۱۳۹۹ ۰۶:۲۶ بعد از ظهر
|
|
مطالعه‌ای جدید نشان می‌دهد این امکان وجود دارد که جهان سرشار از ذرات «آینه‌ای» باشد. این ذرات می‌توانند متراکم‌ترین ستاره‌های جهان را منقبض کرده و آنها را به سیاهچاله تبدیل کنند.
به گزارش ایتنا و به نقل از Space، در طبیعت تقارن‌هایی اساسی وجود دارند که منجر به قوانین فیزیک می‌شوند. به‌عنوان مثال، توانایی انجام یک آزمایش در فضا و رسیدن به نتیجه یکسان، منجر به قانون بقای اندازه حرکت می‌شود.
اما یکی از این تقارن‌ها یعنی تقارن بازتابی، همیشه رعایت نمی‌شود. تقارن بازتابی زمانی پدید می‌آید که به تصویر آینه‌ای یک واکنش فیزیکی نگاه می‌کنیم و تقریباً در همه موارد، دقیقاً نتیجه یکسانی می‌گیریم. به‌عنوان مثال، اگر یک توپ را به هوا پرتاب کنیم و آن را بگیریم، در آینه کاملاً یکسان به نظر می‌رسد؛ این یعنی که گرانش به تقارن بازتابی احترام می‌گذارد.
البته همه نیروها به یک شکل عمل نمی‌کنند. ناقض تقارن بازتابی، نیروی هسته‌ای ضعیف است. هر زمان که نیروی ضعیف در برخی از فعل‌وانفعالات ذرات درگیر شود، تصویر آینه‌ای آن تعامل متفاوت به‌نظر می‌رسد. برای اولین بار این اثر در طی یک آزمایش کلاسیک کشف شد مشاهده گردید که وقتی نسخه‌ای رادیواکتیو از کبالت از بین می‌رود، الکترون منتشر شده ترجیح می‌دهد در یک جهت (به‌ویژه، بر خلاف جهت چرخش کبالت) حرکت کند و نه در یک جهت تصادفی. اگر نیروی هسته‌ای ضعیف از تقارن بازتابی پیروی کند، آن الکترون‌ها نمی‌بایست «می‌دانستند» جهت حرکت کدام است.
فیزیکدانان نمی‌دانند که چرا تقارن بازتابی در جهان نقض شده است، بنابراین برخی از آنها، توضیحی بنیادی ارائه داده‌اند: شاید اصلاً نقض نشده باشد و ما به اشتباه به جهان نگاه می‌کنیم.
اگر وجود برخی از ذرات اضافی را قائل شویم، در اینصورت می‌توانیم تقارن بازتابی را دریابیم؛ البته نه صرفاً «برخی» از ذرات، بلکه «بسیاری» از ذرات و عبارتند از کپی آینه‌ای هر ذرهٔ تکی؛ در چنین حالتی، شاهد الکترونهای آینه‌ای، نوترونهای آینه‌ای، فوتونهای آینه‌ای، و بوزونهای آینه‌ای خواهیم بود. البته باید گفت که این مورد، با «ضدماده» تفاوت دارد؛ یعنی همان ماده طبیعی ولی دارای بار الکتریکی مخالف.
نام‌های دیگر ماده آینه‌ای عبارتند از «ماده سایه» و «ماده آلیس». با داشتن ماده آینه‌ای، بازتاب در جهان حفظ می‌شود: ماده عادی فعل‌وانفعالات چپ‌دست را انجام می‌دهد و ماده آینه‌ای فعل‌وانفعالات راست‌دست. بدین‌ترتیب، همه‌چیز مطابق با نظم ریاضی پیش می‌رود.
اما دانشمندان چگونه می‌توانند این ایده بنیادی را آزمایش کنند؟ از آنجا که تنها نیرویی که تقارن بازتابی را نقض می‌کند، نیروی هسته‌ای ضعیف است، پس تنها نیرویی است که می‌تواند یک «کانال» برای ماده عادی به‌منظور برقراری ارتباط با همتایان آینه‌ای خود فراهم کند. همچنین، باید گفت که نیروی ضعیف، واقعاً ضعیف است، بنابراین حتی اگر جهان مملو از ذرات آینه‌ای شود، به‌سختی بتوان آنها را تشخیص داد.
بسیاری از آزمایش‌ها، بر روی ذرات خنثی مانند نوترون‌ها متمرکز شده‌اند، زیرا فعل‌وانفعالات الکترومغناطیسی ندارند و بنابراین انجام آزمایش در چنین حالتی آسان‌تر است. جستجوی نوترونهای آینه‌ای تاکنون بی‌نتیجه بوده؛ اما همچنان در این زمینه امید وجود دارد. این بدان دلیل است که چنین آزمایش‌هایی روی زمین رخ داده‌اند که دارای یک میدان گرانشی فوق‌العاده قوی نیست. اما فیزیکدانان نظری پیش‌بینی می‌کنند که یک میدان جاذبه بسیار قوی، می‌تواند ارتباط بین نوترون‌ها و نوترونهای آینه‌ای را تقویت کند. خوشبختانه، طبیعت قبلاً یک دستگاه آزمایشی بسیار برتر برای شکار مواد آینه‌ای ساخته است: ستاره‌های نوترونی.
ستاره‌های نوترونی هسته‌های باقیمانده از ستاره‌های غول پیکر هستند. آنها فوق‌العاده متراکم‌اند؛ به‌گونه‌ای که جرم یک قاشق چایخوری از ماده تشکیل‌دهنده ستاره نوترونی، حتی از اهرام ثلاثه هم بیشتر است و البته بسیار هم کوچک هستند. ستارگان نوترونی اساساً هسته‌های اتمی در حدواندازه یک شهر معمولی هستند که از نوترونهای منفرد تشکیل شده‌اند که با نیروی زیادی به هم پیوند داده شده‌اند.
با توجه به این فراوانی باورنکردنی نوترون به‌همراه میدان گرانشی شدید (ارتفاع بلندترین «کوه»های موجود در ستاره‌های نوترونی به‌ندرت به یک سانتیمتر می‌رسد)، باید انتظار وقوع اتفاقات عجیب‌وغریبی را داشت. این مطالعه جدید پیشنهاد می‌کند که یکی از این موارد، تبدیل گاه‌به‌گاه نوترون‌ها به نسخه‌های آینه‌ای آنهاست.
وقتی یک نوترون به نوترون آینه‌ای تبدیل می‌شود، چند اتفاق می‌افتد. نوترون آینه‌ای هنوز درون ستاره قرار دارد؛ بنابراین تابع گرانش است و نمی‌تواند جایی برود. اما نوترونهای آینه‌ای در فعل‌وانفعالاتی که دانشمندان در ستاره‌های نوترونی تشخیص می‌دهند مشارکت ندارند، به همین دلیل شیمی درون ستاره نوترونی کمی تغییر می‌کند. این نوترون‌ها با مجموعه‌ای از فعل‌وانفعالات جالب توجه اتمی، در زندگی «ستاره نوترونی آینه‌ای» مشارکت می‌کنند. اما این مشارکت درون ستاره نوترونی، از دید ما پنهان است. با تبدیل تدریجی نوترون‌ها به نوترونهای آینه‌ای، ستاره منقبض و تقریباً ۳۰ درصد کوچکتر می‌گردد.
ستاره‌های نوترونی می‌توانند با یک فرآیند مکانیکی کوانتومی موسوم به «فشار تبهگونی» خود را از وزن خردکننده گرانش مصون نگه دارند. اما این فشار محدود است و هرچه که تعداد نوترونهای معمولی کمتر باشد، این محدودیت هم کاهش می‌یابد. اگر نسبت تبدیل نوترونهای معمولی به نوترونهای آینه‌ای ۱:۱ باشد، در اینصورت بیشترین جرم یک ستاره نوترونی، ۳۰ درصد کمتر از میزان مورد انتظار ما خواهد بود. اگر ستاره از این حد پرجرم‌تر باشد، به سیاهچاله تبدیل خواهد شد.
گفتنی است دانشمندان ستاره‌های نوترونی بزرگتر از این را مشاهده کرده‌اند که ممکن است در نگاه اول به این معنی باشد که مفهوم ماده آینه‌ای با بن‌بست روبرو شده و ما باید در پی یافتن توضیح دیگری برای نقض تقارن آینه‌ای باشیم. اما کار به همین جا ختم نمی‌شود: درست است که جهان قدمت بسیار زیادی دارد؛ یعنی ۱۳٫۸ میلیارد سال، ولی ما نمی‌دانیم که این روند به چه مدت‌زمانی احتیاج دارد. شاید ستاره‌های نوترونی از زمان کافی برای انجام چنین فعل‌وانفعالاتی برخوردار نبوده باشند.
نکته جالب در مورد ستاره‌های نوترونی این است که دانشمندان به‌طور مداوم آنها را نگاه می‌کنند. با یافتن و مشاهده ستارگان نوترونی بیشتر، شاید در برخی از آنها نشانه‌های حاکی از وجود آینه‌ای پنهان پیدا کنند و شاید بتوانیم آن را به‌جرأت بخش «اهریمنی» جهان بنامیم!
ادامه مطلب » | |
|
بهمن ۲۵ |
دانشمندان برآورد دقیق‌تری از «وزن» ماده تاریک پیدا کردند
ارسال شده توسط روشن ۲۵ بهمن ۱۳۹۹ ۱۰:۴۶ بعد از ظهر
|
|
این تحقیق جرم ماده تاریک را از برآورد پیشین یعنی ۱۰ به توان منهای ۲۴ الکترون‌ولت تا ۱۰ به توان ۱۹ گیگا الکترون‌ولت، به ۱۰ به توان منهای ۳ الکترون‌ولت تا ۱۰ به توان ۷ الکترون‌ولت کاهش می‌دهد؛ یعنی هزاران تریلیون بار کوچکتر از تخمین قبلی.
به گزارش ایتنا و به نقل از Livescience، خاویر کالمت (استاد فیزیک و نجوم در دانشگاه ساسکس) می‌گوید: «این یافته‌ها می‌تواند به علاقمندان ماده تاریک کمک کنند تا به‌شکل دقیق‌تری بر روی جرم طیف ذرات متمرکز شوند».
گفتنی است طبق برخی تخمین‌ها، ماده تاریک حدود ۸۳ درصد از کل مواد موجود در جهان را تشکیل می‌دهد و این باور رایج وجود دارد که تنها از طریق گرانش با نور و ماده معمولی تعامل دارد، بدان معنی که فقط از طریق منحنی پرتوهای نور قابل مشاهده است.
ستاره‌شناسان هنگام مشاهده یک خوشه کهکشانی در دهه ۱۹۳۰ میلادی، اولین سرنخ‌های مربوط به ماده تاریک را پیدا کردند و پس از آن بود که نظریه‌های مربوط به درهم‌تنیدگی کهکشان‌ها با هاله‌هایی از ماده تاریک سر بر آوردند.
نامزدهای احتمالی ذرات ماده تاریک شامل ذرات ریزی موسوم به «نوترینو»، ذرات تاریک و سردی با نام «آکسیون» و همچنین ذرات عظیمی با تعامل ضعیف مشهور به WIMP هستند. کالمت می‌گوید برآورد جدید می‌تواند به حذف برخی از این نامزدها کمک کند.
دانشمندان می‌دانند که ماده تاریک فقط از طریق نیروی جاذبه به تعامل می‌پردازد و نه هیچ‌یک از نیروهای بنیادی دیگر. بدین‌جهت بود که محققان برای رسیدن به حدود تخمینی فوق، از نظریه‌های گرانشی استفاده کردند.
نکته مهم این است که آنها از مفاهیم نظریه‌های گرانش کوانتوم استفاده کردند که نسبت به برآوردهای قبلی که فقط از نظریه نسبیت عام انیشتین استفاده می‌کردند، منجر به دامنه محدودتری شد.
کالمت می‌گوید: «ما خیلی ساده به این ایده رسیدیم و برای من جای شگفتی زیادی وجود دارد که پژوهشگران قبلاً به چنین چیزی فکر نکرده بودند».
ادامه مطلب » | |
|
بهمن ۱۹ |
موجودات فضایی می‌توانند از سیاهچاله‌ها انرژی استخراج کنند
ارسال شده توسط روشن ۱۹ بهمن ۱۳۹۹ ۱۰:۱۹ قبل از ظهر
|
|
مطالعه‌ای جدید نشان می‌دهد که فناوری استخراج انرژی می‌تواند درست در خارج از افق رویداد سیاهچاله‌های در حال چرخش، آثاری از خود بر جای بگذارد. این فرایند می‌تواند توصیف‌کننده قسمتی از شراره‌هایی از پلاسما نیز باشد که دانشمندان پیش‌تر آنها را در مجاورت این اشیاء کلان‌جرم کشف کرده‌اند.
به گزارش ایتنا و به نقل از Space، گرچه این پیشنهاد در حال حاضر صرفاً یک ایده علمی-تخیلی است (چون نزدیکترین سیاهچاله به ما بیش از ۱۰۰۰ سال نوری فاصله دارد) ولی اگر اخترفیزیکدانان بتوانند راهی پیدا کنند، در اینصورت سیاهچاله‌های چرخان می‌توانند برای یک تمدن پیشرفته از لحاظ فناوری، به یک منبع انرژی تقریباً بی‌حدوحصر تبدیل شوند.
لوکا کمیسو (نویسنده همکار در این مطالعه از دانشگاه کلمبیا در نیویورک) می‌گوید: «این نظریه به ما زمینی‌ها امکان می‌دهد که به‌طور بالقوه بتوانیم تمدن‌های بیگانه و دوردست را تشخیص دهیم». وی ادامه می‌دهد: «ما در این مقاله فقط به فیزیک نظری پرداخته‌ایم؛ اما من هم‌اکنون با یکی از همکارانم در تلاشیم تا این مورد را در واقعیت هم پیاده‌سازی کنیم، به دنبال تمدن‌ها بگردیم و ببینیم که چه نوع سیگنالی می‌توانیم پیدا کنیم».
گفتنی است این چهارمین بار در طول ۵۰ سال گذشته است که برای مکش انرژی از یک سیاهچالهٔ چرخان، راهی جدید ارائه می‌شود. مشهورترین آنها مطالعه‌ای است که توسط راجر پنروز، فیزیکدان مشهور و در سال ۱۹۶۹ انجام شد و در سال ۲۰۲۰ نیز به‌خاطر انجام کارهای پژوهشی در سیاهچاله‌ها جایزه نوبل فیزیک را از آن خود کرد.
وی سازوکاری را پیشنهاد کرد که به «فرایند پنروز» معروف است. در این سازوکار، ذره‌ای در کنار سیاهچاله‌ای که با سرعت تقریباً دورانی می‌چرخد به دو قسمت شکسته می‌شود. سپس بخشی از این ذره به ارگوسفر (منطقه‌ای آشفته از فضا-زمان درست خارج از افق رویداد سیاهچاله) فرو می‌افتد و درست پس از آن در خود سیاهچاله سقوط می‌کند.
بنابر محاسبات، اجسامی که در ارگوسفر قرار می‌گیرند می‌توانند انرژی منفی داشته باشند که این پدیده در هیچ جای دیگر جهان امکان‌پذیر نیست. کمیسو می‌گوید: «تنها در این منطقه کوچک است که چنین رخدادی می‌تواند اتفاق بیفتد». وی ادامه می‌دهد: «از آنجا که افزودن ذره‌ای با انرژی منفی به سیاهچاله معادل استخراج انرژی از آن است، موجودات فضایی می‌توانند با گرفتن بخشی از ذره‌ای که از گرانش شدید سیاهچاله نجات پیدا کرده، به طور مؤثری از انرژی سیاهچاله استفاده کنند؛ مثل این است که سیاهچاله را با انرژی منفی تغذیه کنید».
با اینکه پنروز در مطالعه اصلی خود تنها یک ذره را در نظر گرفته بود که به دو قسمت تقسیم می‌شود، اما تازه‌ترین تحقیقات پلاسمایی بسیار غول‌پیکر را درنظر می‌گیرند که در دیسک تجمعی و در اطراف سیاهچاله ایجاد شده است. این دیسک غالباً بزرگ و بسیار داغ است و به‌دور اکثر سیاهچاله‌ها می‌چرخد. از آنجا که پلاسماها شامل تعداد زیادی ذره هستند، بنابراین می‌توانند مقادیر زیادی انرژی هم تولید کنند.
از نظر تئوری، سیاهچاله‌ها با گذشت زمان با تابش هاوکینگ «تبخیر» می‌شوند. این نظریه، یک مفهوم در مکانیک کوانتومی است که توسط فیزیکدان مشهور استیون هاوکینگ پیشنهاد شده؛ ولی این فرایند بسیار چالش‌برانگیز است و هنوز دیده نشده است.
کومیسو و همکاران وی پیشنهاد می‌کنند که پلاسماهای لازم برای استخراج انرژی از یک سیاهچاله چرخان درست خارج از افق رویداد و توسط رویدادهای «اتصال مجدد مغناطیسی» ایجاد می‌شوند که به موجب آن، خطوط میدان مغناطیسی شدید درهم تنیده می‌شوند، می‌شکنند و دوباره به هم می‌پیوندند.
کمیسو می‌گوید اتصال مجدد مغناطیسی معمولاً در سطح ستاره‌هایی مانند خورشید دیده می‌شود که پلاسما را که در جهت‌های کاملاً مخالف شلیک می‌کنند و بدین‌ترتیب مقدار زیادی انرژی آزاد می‌شود. گفته می‌شود که در آینده، دانشمندان بر روی ابررایانه‌ها شبیه‌سازی بیشتری ترتیب خواهند داد و می‌توان آنها را با هم مقایسه کرد.
هر تئوری که صحت از آزمون‌ها سرافراز بیرون بیاید، می‌تواند به ستاره‌شناسان کمک کند تا میزان چرخش سیاهچاله‌ها را بهتر تخمین بزنند و انرژی بیرون داده شده توسط جت‌های پلاسما در نزدیکی افق رویداد را تعیین نمایند.
ادامه مطلب » | |
|
بهمن ۱۴ |
بزرگ‌ترین دریاچه قمر اسرارآمیز زحل بیش از ۳۰۰ متر عمق دارد
ارسال شده توسط روشن ۱۴ بهمن ۱۳۹۹ ۰۷:۴۳ بعد از ظهر
|
|
داده‌های یکی از آخرین پروازها بر فراز تیتان نشان می‌دهند که یک دریاچه بزرگ در سطح آن به‌نام Kraken Mare بیش از ۳۰۰ متر عمق دارد. در واقع، این دریاچه آنقدر عمیق است که رادار کاسینی نمی‌توانست آن را به‌طور کامل مورد بررسی قرار دهد.
به گزارش ایتنا و به نقل از Space، اطلاعات اولیه حاصل از این پرواز سریع در سال ۲۰۱۴ حاکی از آن بود که این دریاچه دست‌کم ۳۵ متر عمق دارد؛ اما نتایج تازه منتشر شده نشان می‌دهند که این دریاچه تقریباً ۱۰ برابر عمیق‌تر از برآورد اولیه است.
با درک عمق و ترکیب این دریاچه، به‌تدریج اطلاعات بیشتری درباره ترکیب شیمیایی تیتان که تحت تأثیر اتان و متان است، بدست خواهد آمد. اهمیت این دریاچه به‌دلیل اندازه بسیار زیاد آن است. در واقع اگر این دریاچه بر روی زمین قرار داشت، می‌توانست پنج دریاچه بزرگ در آمریکای شمالی را پوشش دهد.
گفته می‌شود که دریاچه کراکن حاوی حدود ۸۰ درصد مایعات موجود بر سطح این قمر است و دانشمندان امیدوارند پی ببرند که متان مایع در تیتان از کجا نشأت گرفته است.
با اینکه ترکیب شیمیایی تیتان در مقایسه با زمین متفاوت است، اما جغرافیای آن قمر یادآور مناطق باتلاقی یا غنی از دریاچه در سیاره ماست. تیتان همچنین تنها قمر شناخته شده در منظومه شمسی است که جوّی غلیظ دارد که برخلاف جوّ نیتروژن-اکسیژن زمین، متشکل از نیتروژن گازی است.
بدین‌ترتیب تیتان از قمرهای متعدد در منظومه شمسی با اتمسفرهای مرکب یا در برخی از موارد کاملاً بدون جوّ (مانند ماه) و همینطور قمرهای یخی که احتمالاً زیست‌پذیر هم هستند، متمایز است.
گفتنی است اطلاعات مربوط به دریاچه کراکن در حین یکصدوچهارمین پرواز کاسینی بر فراز تیتان و در تاریخ ۲۱ اوت سال ۲۰۱۴ جمع آوری شد؛ یعنی حدود سه سال قبل از اینکه مهندسان عمداً این سفینه فضایی پیر و فرتوت را به درون جوّ زحل بیاندازند تا از آلوده شدن تصادفی سطح این قمر جلوگیری کنند.
ادامه مطلب » | |