تپ اخترها (Pulsar)‏ یا ستاره های تپنده – ستاره‌های نوترونی چرخانی هستند که با سرعت بسیار زیادی دوران می‌کنند و پالس‌های مداومی از انرژی تابشی به همراه خطوط میدان مغناطیسی قوی را از خود منتشر می‌کنند. برخی از تپ‌اخترها نیز پرتوهای ایکس تابش می‌کنند. ستاره‌های نوترونی در حقیقت بقایای هستهٔ ستارهٔ منفجر شده‌ای هستند که حجم کوچک و چگالی بسیار بالایی دارند. برای نمونه تپ‌اختری به قطر ۲۰ کیلومتر ۱٫۵ برابر جرم خورشید را در خود جای داده‌است. تپ اخترها هنگام تولد دمایی در حدود چند میلیون درجه سلسیوس دارند و بلافاصله شروع به سرد شدن می‌کنند. نحوه و سرعت سرد شدن نیز به مواد تشکیل دهنده و چگالی آن‌ها بستگی دارد.

یك ستاره می‌تپد زیرا در تعادل هیدرواستاتیكی نیست. نیروی گرانی روی جرم خارجی ستاره كه كاملا به وسیله فشار داخلی متعادل نیست، وارد می‌شود. اگر ستاره‌ای در اثر افزایش فشار گاز منبسط شود، چگالی ماده و فشار كاهش می‌یابد تا به نقطه تعادل هیدرواستاتیكی برسد و به سمت بالا پرتاب شود (به دلیل تكانه انبساط). سپس، گرانی حكفرما شده و ستاره شروع به انقباض می‌كند. تكانه مواد در حال سقوط، انبساط را در ورای نقطه تعادل حمل می‌كند. بدین‌ترتیب، دوباره فشار افزایش یافته و چرخه نیز به صورت اول تكرار می‌شود. در خلال چنین تپشی انرژی از بین می‌رود و سرانجام این اتلاف انرژی میرائی تپش‌ها را به دنبال خواهد داشت. عمومیت و نظم ستاره‌های تپنده بر تبدیل انرژی اتلاف شده به طریقی دیگر دلالت می‌كند.

crabnebula__pulsar_tides
سحابی خرچنگ ده سال نوری وسعت دارد. دقیقا در مرکز سحابی یک تپ اختر قرار دارد: یک ستاره نوترونی به سنگینی خورشید اما به اندازه یک شهر کوچک. تپ اختر خرچنگ ثانیه‌ای سی بار به دور خود می‌چرخد.
کشف شده‌است که سحابی خرچنگ با سرعتی حدود ۱۰۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه منبسط می‌شود. انتظار می‌رود که این سحابی ٬درچند هزار سال آینده٬ به تدریج در تمام طول موجها کم فروغتر شده و سرانجام ناپدید گردد.




ادامه مطلب
تاریخ : چهارشنبه 17 مهر 1392 | 10:01 ب.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات

دانشمندان به تازگی مقدار جدیدی را برای ثابت جهانی نیوتن G گزارش داده‌اند که تفاوت فاحشی با مقدار قبلی آن دارد.

به گزارش انجمن فیزیک ایران، G ثابت گرانش نیوتن، یکی از ثابتهای بنیادینِ طبیعت است که نیروی گرانش بین دو جسم جرم‌دار را تعیین می‌کند. اگر چه این ثابت اولین بار حدود 200 سال پیش توسط نویل ماسکلاین(Nevil Maskelyne) اندازه‌گیری شد، اما تعیین ِمقدار دقیق آن همواره یکی از اهداف فیزیکدانانِ تجربی بوده است: گزارش‌های اخیر نشان می‌دهد که مقدار G بیش از 400 میلیونیوم متفاوت است، یعنی 20 برابر بزرگتر از خطای موجود در هر اندازه‌گیری است. برای فهم بهتر این مغایرت، تری کویین (Terry Quinn) به همراه همکارانش در دفتر بین‌المللی وزن‌ها و اندازه‌گیری‌ها در فرانسه، به دنبال خطاهای سیستماتیک موجود در آزمایش، ابزار اندازه‌گیری و آزمایش را مجدد سرهم‌بندی کردند و نتایج بدست آمده را با وسیله‌ای که دوازده سال پیش برای اندازه‌گیری G استفاده شده بود مقایسه کردند.

PhysRevLett

گرانش ضعیف‌ترین نیروی شناخته شده است، و اندازه‌گیری اثرات آن بر روی اجسام در مقیاس آزمایشگاهی واقعا دشوار است. برای تعیین مقدار G، محققان از ابزاری به نام ترازوی چرخشی استفاده می‌کنند که در آن به چیدمانی از چند جرم معلق، گشتاوری ناشی از نیروهای گرانش وارد می‌شود. اگرچه، یکی از مشکلات موجود در این آزمایش تغییرات دما است، که باعث انبساط یا انقباض مولفه‌های مشخصی در ترازو می‌شود. با وجودی که انحرافات اندازه‌گیری شده بسیار کوچک هستند-درحدود یک صدم درجه-اما افت‌وخیزها می‌توانند اثر قابل‌ملاحظه‌ای بر روی نتایج داشته باشند.

در این آزمایش جدید، کویین و همکارانش از یک ترازوی چرخشی با روبانی معلق استفاده کردند که امکان اندازه‌گیری G را از دو طریق ممکن می‌سازد: با استفاده از انحراف زاویه‌ای و نیز از طریق نیروی الکتروستاتیکی لازم برای خنثی کردن اثرات نیروی گرانش. همان‌طور که در Physical Review Letters گزارش شده، مقدار جدیدِ G که توسط این محققان بدست آمده برابر با 10 -11 m3/(kg s2) 6.67545(18) X است. کویین و همکارانش علت این اختلاف زیاد در مقدار G را نمی‌دانند، اما گمان می‌کنند این اختلاف ناشی از خطاهای ناشناخته آزمایشگاهی باشد.




طبقه بندی: فیزیك،

تاریخ : چهارشنبه 17 مهر 1392 | 09:58 ب.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات

ممکن است شواهد وجود جهان های موازی که اساساً با جهان ما متفاوتند، فراتر از دامنه علم قرار گرفته باشد و جهان در حال انبساطی که ما اطراف خود می بینیم تنها جهان موجود نباشد؛ بلکه میلیاردها جهان دیگر نیز وجود داشته باشند.

universe

در این دیدگاه نه تنها جهان ما یکی است در میان انبوهی از سیاره ها، بلکه تمام جهان ما نیز در مقیاس کیهانی ناچیز است و تنها یکی از جهان های بی شماری است که هر یک کار خودشان را انجام می دهند. کلمه «چند جهانی» معانی گوناگونی دارد. اخترشناسان می توانند تا فاصله ای به اندازه 42 میلیارد سال نوری را مشاهده کنند؛ افق دیداری کیهان. ما هیچ دلیلی نداریم که تردید کنیم که جهان در آن جا تمام می شود. فراتر از آن می تواند دامنه های زیاد و حتی بی نهایت زیادی بسیار شبیه به آنچه ما می بینیم، وجود داشته باشد. که هر یک توزیع نخستین متفاوتی از ماده دارد، اما همان قوانین فیزیک در همگی کارگر است.



ادامه مطلب

طبقه بندی: فیزیك،

تاریخ : چهارشنبه 17 مهر 1392 | 09:57 ب.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات

بیگ بنگ: اگر مغز بتواند کامپیوتر یا بازوی مکانیکی را کنترل کند، آیا کامپیوتر می تواند، بدون نصب الکترودهایی درون مغز، اندیشه های آدمی را بخواند؟

از سال 1875 معلوم شد که مغز بر پایه جا به جایی الکتریسته درون نورون ها کار می کند، که سیگنال های ضعیفی را می سازد که می توان آنها را با گذاردن الکترودهایی در اطراف سر آدم اندازه گرفت. با تحلیل کردن پالس های الکتریکی گردآوری شده با این الکترودها، می توان امواج مغزی را ثبت کرد. این را EEG( الکترانسفالوگرافی ) 1 می نامند که قادر به ثبت تغییرات کلی در مغز است، مثلا هنگام خوابیدن ، یا حالت روحی، مثل خشم، نگرانی و غیره. نمودار EEG را می توان روی نمایشگر کامپیوتر نشان داد و سوژه قادر به دیدن آن است. پس از مدتی شخص می تواند مکان نما را با اندیشیدن محض جا به جا کند. تاکنون نیلس بیرباومر ( 2 ) از دانشگاه توبینگن توانسته افراد تقریبا فلج را برای تایپ کردن جمله های ساده به این شیوه آموزش دهد. مزیت EEG آن است که می تواند به سرعت امواج فرکانس های گسیلی از مغز را بدون نیاز به تجهیزات پیچیده و گران قیمت آشگار سازی کند. ولی یک عیب بزرگ آن است که EEG نمی تواند اندیشه ها را به مکان های ویژه ای در مغز منتسب کند.

EEG  EEG یا الکروانسفالوگرافی(نوارمغزی)، ثبت فعالیت الکتریکی مغز است، این تکنیک شامل اخذ سیگنال توسط الکترودهای سطحی، بهبود سیگنال (معمولاً تقویت و حذف نویز)، چاپ سیگنال و آنالیز آن می‌شود.

روش بسیار حساس تر عبارت است از اسکن fMRI ( تصویر برداری با رزونانس مغناطیسی عاملی ) 3. EEG و fMRI تفاوت های مهمی با هم دارند. اسکن EEG وسیله ای است ناپویا که تنها سیگنال های الکتریکی آمده از مغز را می گیرد، پس نمی توانیم خیلی خوب مکان منبع را تعیین کنیم. ماشین fMRI از پژواک های ایجاد شده توسط موج های رادیویی برای نگریستن به درون بافت زنده استفاده می کند. بدین ترتیب می توان به دقت مکان انواع سیگنال ها را تعیین کرد، که به تصاویر سه بعدی خیره کننده از درون مغز می انجامد. ماشین fMRI بسیار گران است و نیازمند آزمایشگاهی پر از تجهیزات سنگین وزن، ولی تاکنون جزئیاتی نفس گیر از چگونگی کارکرد مغز در حال اندیشیدن ارائه کرده است.

جوشوا فریدمن ( 4 ) روانپزشک دانشگاه کالیفرنیا در لس آنجلس می گوید « اوضاع شبیه اخترشناسی در سده ی شانزدهم پس از اختراع تلسکوپ است. برای هزاران سال افراد بسیار هوشمند کوشیدند که از آن چه که در آسمان ها می گذرد سر در آورند، ولی تنها می توانستند درباره آنچه که در ورای چشمان غیر مسلح آدمی قرار دارد به گمانه زنی بپردازند. و بعد، ناگهان، تکنولوژی ، نگریستن مستقیم به آن جا را امکان پذیر ساخت.

120380404_30f72de0c6در  روش fMRI تصاویری متناوب از مغز در حال فعالیت و سپس در حال استراحت گرفته می‌شود و از یکدیگر بطور دیجیتالی تفریق می‌گردند، که حاصل این پردازش عملکرد مغزی در اثر تغییرات جریان خونی در مغز را از لحاظ فیزیولوژیکی نشان میدهد.

راستش اسکن های fMRI حتی می توانند حرکت اندیشه در مغز را با تفکیک پذیری 0.1 میلی متر ، یا کمتر از نوک سوزن ، که متناظر است با کمابیش چند هزار نورون ، نشان دهند. به تازگی دستاوردی از سوی کندریک کی ( 5 ) و گروهش در دانشگاه کالیفرنیا در برکلی رخ داد. آنان از کسانی که به تصاویری از اشیای گوناگون ، مانند خوراک، جانوران، مردم، و چیزهای معمولی با رنگ های گوناگون، می نگریستند اسکن fMRI گرفتند. کی و همکارانش برنامه ای نرم افزاری تهیه کردند که می توانست این اشیا را با الگوهای fMRI متناظر مرتبط کند. سوژه ها هر چه عکس های بیشتری می دیدند، برنامه کامپیوتری در شناسایی این اشیا در اسکن های fMRI بهتر عمل می کرد.

سپس به همان سوژه ها عکس هایی کاملا جدید نشان دادند، و برنامه ی نرم افزاری در اغلب می تواتست به درستی شی را با اسکن fMRI تطبیق دهد. پس از نشان دادن 120 عکس از اشیای جدید، برنامه نرم افزاری الگوی fMRI این اشیا را 90 درصد موارد به درستی شناسایی کرد. هنگامی که به سوژه ها 1000 عکس جدید نشان داده شد، نرخ موفقیت برنامه نرم افزاری 80 درصد شد. به گفته کی « شناسایی این که سوژه در مجموعه ی بزرگی از تصاویر طبیعی کاملا بدیع به کدام تصویر نگریسته امکان پذیر است… چه بسا به زودی بتوان تصویر تجربه ی دیدگانی آدم را با اندازه گیری فعالیت مغز بازسازی کرد. »

هدف این رهیافت ایجاد « واژه نامه اندیشه » است، به گونه ای که هر شی دارای تناظری یک به یک با تصویر fMRI خاصی باشد. پس با خواندن الگوی fMRI ، می توان از شیی که آدم دارد به آن می اندیشد رمزگشایی کرد. سرانجام، کامپیوتر شاید هزاران الگوی fMRI که دارد از مغز در حال اندیشیدن تراوش می کند اسکن کند و راز هر یک را بگشاید. به این شیوه، چه بسا که بتوان قفل جریان آگاهی آدمی را گشود.




طبقه بندی: اكتشافات، پزشکی،

تاریخ : چهارشنبه 17 مهر 1392 | 09:54 ب.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات
مجموعه‌های سببی

چنین ناکامی‌هایی برخی کاشفان را به سوی آن برده‌ است که یک برنامه‌‌ای به نام نظریه‌ی مجموعه‌ی سببی را دنبال کنند. این نظریه که رافائل سورکین فیزیکدانی از موسسه‌ی Perimeter، در Waterloo، در کانادا، معرفی‌اش کرده‌است، اجزای تشکیل‌دهنده‌ی ساختمان فضا-زمان را نقاط ساده‌ی ریاضی فرض می‌کند که با پیوندهایی به یکدیگر مرتبط‌ اند؛ هر پیوند از گذشته به آینده اشاره دارد. چنین پیوندی یک نمایش اساسی از علیت است یعنی یک نقطه‌ زودتر می‌تواند آن بعدی را متاثر کند اما نه برعکس آن را. شبکه‌ی به‌دست‌آمده شبیه به یک درخت است که رشد می‌کند و دست آخر فضا-زمان را می‌سازد. سورکین می‌گوید: «می‌توان فضا را مانند دما که از اتم‌ها گسیل می‌شود، در نظر گرفت که از یک نقطه گسترش می‌یابد.» … «معنی ندارد که بپرسیم دمای یک اتم تنها چقدر است برای آن که این مفهوم منطقی باشد باید یک مجموعه داشته‌باشیم.»

در دهه‌ی ۱۹۸۰، سورکین این چارچوب فکری را به کار بست تا شمار نقاطی که جهان قابل‌مشاهده می‌تواند داشته‌باشد را تخمین بزند، و دلیل آورد که باید به یک انرژی کوچک ذاتی که باعث می‌شود جهان در انبساطش شتاب بگیرد، ارتقا یابند. چند سال بعد، کشف انرژی تاریک حدس او را تایید کرد. جو هنسون، پژوهشگری در زمینه‌ی گرانش کوانتومی در کالج سلطنتی لندن می‌گوید: «عموما تصور می‌شد گرانش کوانتومی نمی‌تواند پیش‌ بینی های قابل آزمایشی کند اما می‌بینیم که توانست.» … «اگر اندازه‌ی انرژی تاریک بزرگتر یا صفر بود، نظریه‌ی مجموعه‌ی سببی نامحتمل می‌شد.»

quantum-gravity-nature--online

4- مثلث‌بندی دینامیکی سببی

آن دلایل، به همراه نظریه‌ی مجموعه‌ی سببی پیش‌بینی‌های دیگری نیز کرده‌اند که می‌توان آن‌ها را آزمود. در این راه برخی فیزیکدان‌ها باور دارند که شبیه‌سازی‌های کامپیوتری می‌توانند مفید‌ باشند. این ایده که به اوایل دهه‌ی ۱۹۹۰ برمی‌گردد این است که اجزای سازنده‌ی بنیادین ناشناخته را با تکه‌های کوچکی از فضا-زمان معمولی که در یک دریای متلاطم از افت‌وخیزهای کوانتومی‌ هستند، تقریب زده و بررسی کرد که چگونه این تکه‌های کوچک ناگهان به یکدیگر چسبیده و ساختاری درشت‌تر می‌سازند.

به گفته‌ی رنت لول، فیزیکدانی از دانشگاه رادبود در Nijmegen، در هلند، نخستین تلاش‌ها ناامیدکننده بودند. واحدهای سازنده‌ی فضا-زمان ابرچهار وجهی‌های –همتای چهاربعدی چهار وجهی‌های سه‌بعدی- ساده‌ای بودند و بنا بر قوانین چسبیدن، در این شبیه‌سازی، آزادانه به یکدیگر می‌چسبیدند. نتیجه مجموعه‌ای از جهان‌های عجیب بود که تعداد زیادی (یا تعداد خیلی کمی) بعد داشتند و بر خودشان پیچ‌خورده یا به قطعه‌های کوچک‌تری می‌شکستند. لول می‌گوید: «آزادی کامل بود که هیچ ربطی به چیزی که پیرامون ماست، نداشت.»

5- مثلث‌بندی دینامیکی سببی

این نسخه‌ی ساده‌ شده از مثلث‌بندی دینامیکی سببی تنها دو بعد را به کار می‌بندد: یکی برای فضا و یکی برای زمان. پویانمایی (ویدئو) موجود، جهان‌های دوبعدی را که از بخش‌هایی از فضا که با توجه به قوانین کوانتومی به یکدیگر پیوسته‌اند، نشان می‌دهد. هر رنگ یک برش از جهان را در زمانی بعد از بیگ بنگ که با یک گلوله‌ی سیاه نمایش داده‌شده‌است، نشان می‌دهد.

اما سورکین، لول و هم‌کاران دریافته‌اند که افزودن علیت همه چیز را تغییر می‌دهد. بنا بر گفته‌ی لول، بعد زمان کاملا شبیه به سه بعد فضا نیست. او می‌گوید: «نمی‌توانیم در زمان به جلو و عقب برویم». بنابراین این گروه شبیه‌سازی‌شان را به گونه‌ای تغییر دادند که معلول‌ها نمی‌توانستند پیش از علت خود ظاهر شوند –و دریافتند که تکه‌های فضا-زمان به صورت خودسازگاری به شکل جهان‌های چهاربعدی با ویژه‌گی‌هایی شبیه به آن خودمان سرهم می‌شوند.

این شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که اندکی پس از بیگ بنگ، جهان یک فاز نوباوه‌گی، با تنها دو بعد –یکی برای فضا و یکی برای زمان- را گذرانده‌است. این را پیش تر دیگرانی که در تلاش اند معادله‌هایی از گرانش کوانتومی به دست آورند، و یا آن‌‌هایی که پیشنهاد می‌دهند وجود ماده‌ی تاریک نشان از آن دارد که جهان ما دارد یک بعد چهارم فضایی به دست می‌آورد، نیز به صورت جداگانه گفته‌بودند. دیگران نشان داده‌اند که یک فاز دوبعدی در جهان ابتدایی می‌تواند الگویی از تابش‌های کیهانی پس‌زمینه که امروز دیده‌می‌شود، درست کند.

6 – هولوگرافی

ون رامسدونک یک ایده‌ی بسیار پیچیده درمورد لزوم گسترش فضا-زمان دارد که بر پایه‌ی اصل هولوگرافیک است. جوان مالداسنا، نظریه‌پرداز ریسمانی از موسسه‌ی مطالعات پیش‌رفته‌ در Princeton ، New Jersey، مدل تاثیرگذار جهان هولوگرافیک را در ۱۹۹۸ نوشته‌است۱۱؛ وی با الهام از روش هولوگرافی سیاه‌چاله‌ها که تمام انتروپی‌شان را روی سطح ذخیره می‌کنند، ریاضیات این مدل را ارائه داده‌است. در آن مدل، سه بعد داخلی جهان ریسمان‌ها و سیاه‌چاله‌هایی دارند که تنها با گرانش گرد هم آمده‌اند؛ و مرز دو بعدی‌اش ذرات بنیادین و میدان‌هایی دارد که قوانین کوانتومی ساده را، بدون گرانش، دنبال می‌کنند.

احتمالا ساکنان سه بعد، هرگز این مرز را نمی‌بینند چراکه بی‌نهایت دور است. اما این، ریاضی را تغییر نمی‌دهد: هر آن چه که در جهان سه‌بعدی روی می‌دهد به خوبی با معادله‌هایی در مرز دوبعدی هم‌ارزند، و البته برعکس. در ۲۰۱۰، ون رامسدونک به مطالعه‌ی معنی «درهم‌تنید‌گی» ذره‌های کوانتومی -اندازه‌گیری روی یکی، ناچار دیگری را نیز متاثر می‌کند۱۲ – در مرز پرداخت . او دریافت که درهم‌تنید‌گی میان هر دو منطقه‌ی جدا در مرز به صفر کاهش یافته و درنتیجه پیوند کوانتومی میان‌شان از میان می‌رود. با تکرار این فرایند، فضای سه‌بعدی مرتبا تقسیم‌بندی‌های ریزتری می‌شود تا آن که تنها مرز دوبعدی متصل می‌ماند. بنابراین، ون رامسدونک نتیجه‌گیری کرد که در عمل، جهان سه‌بعدی با درهم‌تنید‌گی‌‌های کوانتومی روی مرز نگاه داشته‌شده‌است –به نوعی یعنی درهم‌تنید‌گی و فضا-زمان یکی هستند. یا آن طور که مالداسنا فکر می‌کند:‌ «این نشان می‌دهد که کوانتوم بنیادین است و فضا-زمان از آن می‌آیند.»




طبقه بندی: فیزیك،

تاریخ : چهارشنبه 17 مهر 1392 | 09:52 ب.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات
.: Weblog Themes By BlackSkin :.

تعداد کل صفحات : 11 :: ... 4 5 6 7 8 9 10 ...

شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Mobile Traffic | سایت سوالات