ساخت ترازویی که تا ۰.۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۱ گرم را اندازه‌گیری می‌کند!

دانش‌های بنیادی - پژوهشگران انستیتو نانوفناوری کاتالان در بارسلونا موفق شدند با استفاده از نانولوله‌های کربنی، حساس‌ترین ترازوی جهان را ساخته و دقت اندازه‌گیری جرم را تا یک میلیون‌میلیارد‌میلیاردیم گرم افزایش دهند.

به گزارش نیوساینتیست، آدریان باختولد و همکارانش با استفاده از نانولوله‌های کربنی کوتاه و اندازه‌گیری بسامد نوسان آنها که وابستگی شدیدی به جرم ذرات تشکیل‌دهنده آنها دارد، موفق به این کار شدند. آنها برای دست‌یابی به این دقت افسانه‌ای، دمای درون ابزار را به نزدیکی صفر مطلق رساندند و علاوه بر آن شرایط خلأ را درون ابزار فراهم کردند تا تداخل ناشی از دیگر ذرات به حداقل ممکن برسد.
با این حسگر عجیب و غریب، پژوهشگران توانستند وزن یک اتم زنون را تا دقت یک اوکتوگرم (yoctogram) یا 24-10 گرم اندازه‌گیری کنند. با این حساب، این ترازو نخستین ابزاری است که می‌تواند جرم یک ذره پروتون را که حدود 1.7 اوکتوگرم وزن دارد، بسنجد.
تشخیص تفاوت‌های جزئی عناصر و ایزوتوپ‌ها در نمونه‌های شیمیایی و تعیین وضعیت سلامتی بیماران با اندازه‌گیری تفاوت جرم مولکول‌های نشان‌گر بیماری‌ها از جمله کاربردهای این ابزار اندازه‌گیری دقیق خواهد بود.




طبقه بندی: فیزیك، اختراعات،

تاریخ : سه شنبه 4 مهر 1391 | 09:52 ب.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات


  تخمین زده می‌شود 85درصد از ماده موجود در جهان (و نه انرژی) با آن‌چه می‌شناسیم، متفاوت است. تازه‌ترین تحقیقات نشان می‌دهد این ماده که ماده تاریک نام گرفته، از فوتون ساخته نشده است.

علی رنجبران: این که بگوئیم متاسفانه ماده تاریک از نور ساخته نشده است احتمالا بدیهی به نظر می‌رسد! ماده تاریک، ماده‌ای است که فقط اثر گرانشی آن احساس می‌شود و تخمین زده می‌شود که حدود 85 درصد جرم جهان را تشکیل دهد، اما هیچ شناختی از آن نداریم. با این همه تا پیش از این بسیاری از فیزیک‌دان‌ها امیدوار بودند که فوتون‌ها می‌توانند به ما کمک کنند تا ماهیت این ماده مرموز را بهتر بشناسیم. اما حالا ویتور کاردوسو از دانشگاه فنی لیسبون در پرتغال این ایده را نقض کرده است.

بر اساس چند تئوری، فوتون‌های سنگین که نسخه‌های سنگین وزن فوتون‌های معمولی و بدون جرم هستند، ممکن است تشکیل‌دهنده ماده تاریک باشند. بر این اساس فوتون‌های سنگین میزان بسیار کمی جرم دارند و ممکن است حامل نیروی بنیادین ناشناخته‌ای باشند که به آنها اجازه می‌دهد تنها با فوتون‌های معمولی ارتباط داشته باشند؛ ارتباطی که باعث می‌شود این قسمت از ماده از دید ما انسان‌ها پنهان بماند. در این صورت کاردوسو فکر می‌کند این فوتون‌های سنگین باید در هنگام عبور از نزدیک سیاه‌چاله‌ها اثرات واضحی به جای بگذارند.
البته بیشتر ذرات جرم‌دار وقتی از حد مشخصی به یک سیاه‌چاله نزدیک شوند، به درون آن افتاده و هرگز دیده نخواهند شد. فوتون‌های بدون جرم اما می‌توانند از همان منطقه بدون خطر بگذرند،به شرطی که مسیر آنها در خط مستقیم به سمت سیاه‌چاله نباشد. اما یک فوتون با جرم کم می‌تواند به مدار چرخش سیاه‌چاله وارد شده و کمی از تکانه زاویه‌ای آن را بدزدد. اگر این شرایط درست باشد، آن وقت این چرخش آن قدر ادامه پیدا می‌کند تا سیاه‌چاله از چرخش محوری باز بایستد.
بنا بر این کاردوسو و تیمش شروع به محاسبه مقدار فوتون سنگینی کردند که برای باز ایستاندن یک سیاه‌چاله از چرخش کافی است. آنها سپس این داده‌ها را روی سن و سرعت چرخش هشت سیاه‌چاله بسیار سنگین‌وزن آزمایش کردند و به این نتیجه رسیدند که سن پیرترین سیاه‌چاله چرخان بالاتر از حد بالایی است که جرم فوتون‌ها تعیین می کند؛ به عبارت دیگر، این فوتون‌ها باید جرمی در حد 10 الی 20 الکترون ولت داشته باشند که احتمال بسیار بعیدی است.
کاردوسو توضیح می‌دهد:« ما به جای آن که محاسبه کنیم ماده تاریک از چه چیزی ساخته شده، در حال بررسی این هستیم که ماده تاریک از چه چیزی ساخته نشده است.» با این همه آلفرد گلدآبر از دانشگاه استونی‌بروک در نیویورک می‌گوید: «اگر سیاه‌چاله انرژی لازم برای چرخش فوتون‌ها را در اختیار آنها بگذارد، حرکت آهسته فوتون‌ها باعث می‌شود آن‌ها جرم‌دار به نظر برسند و این چیزی است که محاسبات را بر هم می‌زند».
با این همه کاردوسو فکر می‌کند این جرم ظاهری تنها در سطح زیر اتمی تاثیرگذار است و فقط جرم واقعی فوتون های سنگین است که می‌تواند در مقیاس یک سیاه‌چاله تاثیرگذار باشد. بنا بر این محاسبات او نشان می‌دهد چنینی فوتون‌هایی وجود ندارند.

ماده تاریک چیست؟
ماده تاریک قابل قبول‌ترین تئوری در توجیه انحراف موجود در حرکت وضعی کهکشان‌هاست. بر اساس قوانین کپلر، سرعت چرخش ستاره‌ها بر اساس فاصله از مرکز کهکشان باید تغییر کند؛ اما مشاهدات چنین چیزی را نشان نمی‌دهند. برای رفع این مشکل، فیزیک‌دانان فرض را بر این می‌گذارند که توزیع جرم کهکشان‌ها آن طور که در ظاهر دیده می‌شود، در مرکز جمع نشده و بخش بیشتر جرم که نادیدنی است، در هاله اطراف کهکشان توزیع شده است. از آن‌جا که این ماده امواج الکترومغناطیسی منتشر نمی‌کند یا بازتاب نمی‌دهد و قابل دیدن نیست، آن را ماده تاریک می‌نامند.




طبقه بندی: فیزیك، نجوم،

تاریخ : سه شنبه 4 مهر 1391 | 09:46 ب.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات


- بعد از اعلام رسمی انتقال اطلاعات در دوربری کوانتومی اطلاعات در مسافت 150 کیلومتری آن‌هم در جو پرتلاطم جزایر قناری، حالا آن‌ها برای چالش جدی‌تری آماده می‌شوند که نقل و انتقال ذره‌ای بنیادین در فضاست.

علی رنجبران: هر چند مثل مجموعه استار ترک (پیشتازان فضا) نمی‌توان انسان‌ها را به این طریق منتقل کرد، اما نقل و انتقال اطلاعات به صورت رمز گذاری شده و غیر قابل دسترس به صورت کوانتومی امروز از همیشه نزدیک‌تر است. بر اساس اطلاعات منتشر شده در مجله نیچر، آنتوان زیلینگر و همکارانش از موسسه اپتیک و اطلاعات کوانتومی در وین توانسته‌اند یک فوتون را در فاصله 143 کیلومتری بین دو جزیره تنریف و لاپالما از مجمع‌الجزایر قناری دوربری کنند. دوربری کوانتومی (کوانتوم تله‌پورتیشن) روشی است که در آن اطلاعات را بین دو نقطه بدون پیمودن فاصله بین آن دو نقطه جابجا می‌کنند. پیش از این یک تیم چینی گزارش کرده بود که توانسته دوربری کوانتومی یک فوتون را در فاصله 90 کیلومتری انجام دهد. در این اقدام تعدادی فوتون واقعا از نظر فیزیکی بین دو نقطه جابجا شده‌اند، اما این کار فقط با انجام درهم‌تنیدگی منابع انجام می‌شود. اطلاعات نشان می‌دهد که فوتون‌ها باید واقعا منتقل شده باشند، چون قطبیدگی و بقیه مشخصات فوتون‌ها منتقل شده‌اند، یعنی ذره دوربری شده ابتدا در یک مکان بوده و سپس در مکان دیگری پدید آمده آست.

پیوستگی کوانتومی
این اتفاق کاملا امکان‌پذیر است، زیرا فوتون‌ها در یک تجربه دوربری پیوند ناگسستنی با هم پیدا می‌کنند و هر چه برای یکی روی دهد، بدون در نظر گرفتن فاصله آن‌ها برای آن یکی هم روی خواهد داد. این چیزی است که اینشتین آن را کنش شبح‌وار فاصله می‌نامید. این اتفاق چیزی شبیه ارسال فکس است، با این تفاوت که در لحظه انتقال اطلاعات، اصل اطلاعات از بین می‌رود و کپی بدون تفاوتی از آن به وسیله پیچیدگی کوانتومی پدید می‌آید.
روش درهم‌تنیدگی انتخابی هم به ذره‌ای بستگی دارد که قرار است دوربری شود. برای مثال برای دوربری اتم‌های باردار باید از یون‌های درهم‌تنیده استفاده کنید؛ اما برای فوتون‌ها باید فوتون‌های قطبی شده را درهم‌تنیده کنید. روش‌های متفاوتی برای این درهم‌تنیدگی وجود دارد که با هر مطالعه جدید جزئیات بسیار زیاد و پیچیده به آن اضافه می‌شود. با این همه انجام این کار در فواصل طولانی بسیار مشکل است و هر گونه اغتشاش جوی می‌تواند در روند آن اخلال ایجاد کند.
زیلینگر و همکارانش هم اختلال‌های محیطی را از چالش‌های مهم بر سر راه تکنیک‌های حال حاضر دوربری می‌دانند. در آزمایش جزایر قناری زیلینگر و همکارانش از دو مسیر نوری، یکی کلاسیک و دیگری نوری استفاده کردند. هدف آن‌ها هم دوربری فوتون‌های قطبی شده بین دو نقطه بود که معمولا در آزمایش‌های انتقال اطلاعات با نام‌های آلیس و باب شناخته می‌شوند. مسیر کلاسیک می‌تواند دو فوتون را بین دو نقطه جابجا کند، یکی به آلیس و دیگری به باب که برای ایجاد در منبع درهم‌تنیده به کار می‌روند. اما مسیر کوانتومی به آلیس و باب اجازه می‌دهد که اطلاعات قطبش فوتون‌ها را با هم به اشتراک بگذارند. سپس در این فرآیند این فوتون‌ها جابجا می‌شوند. اما فایده این همه دردسر کوانتومی چیست؟
نقل و انتقال امن اطلاعات مهم‌ترین فایده این همه دردسر است. تیم تحقیقات این پروژه می‌گویند در آینده نقل وانتقال کوانتومی بین ماهواره و زمین انجام‌پذیر خواهد بود که امنیت بسیار بالایی دارد. در واقع پیمودن این فاصله بسیار سخت‌تر از طی کردن فاصله بین زمین و ماهواره‌هاست. تنها مشکل در این میان دقت بسیار بالایی است که کنترل سیستم‌های کوانتومی می‌طلبد. مثلا کنترل جابجایی‌های کوانتومی در یک کامپیوتر بسیار آسان‌تر از کنترل آن‌ها در فواصل طولانی با ذرات بزرگ‌تر است. زیلینگر می‌گوید: «برای اشیاء معمولی وماکروسکوپیک درهم‌تنیدگی بسیار پیچیده می‌شود و لحظه‌ای قطع ارتباط، آن را از بین می‌برد.» بنابراین چنین کاری برای ابعاد بزرگ به هیچ عنوان امکان‌پذیر نیست.

 

برهم‌نهی کوانتومی
گربه شرودینگر مثالی از برهم‌نهی کوانتومی کوانتومی است که قابل انطباق بر دو اشعه نور است که به ترتیب می‌توانند به جای گربه مرده و گربه زنده در نظر گرفته شوند. این مثال اشاره می‌کند که یک گربه که در جعبه‌ای در بسته قرار دارد، تاوقتی جعبه بسته بماند، به صورت متناقضی می‌تواند در یک زمان هم زنده و هم مرده باشد. این نمودارها از روی آمار و ارقام به دست آمده در ورودی و خروجی این آزمایش به دست آمده است.





طبقه بندی: کوانتوم، فیزیك،

تاریخ : سه شنبه 4 مهر 1391 | 09:45 ب.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات


محققان مدعی هستند که نسل جدید لامپ‌های ال ای دی هسته‌ای می‌تواند کلید طراحی سیستم احیاکننده زیستی در محیط خارج از جو زمین باشد

به گزارش ایسنا، پس از فرود موفقیت‌آمیز مریخ نورد کنجکاوی بر سطح سیاره مریخ و مطرح شدن ایده ساخت کلونی بر روی این سیاره تا سال 2020 میلادی، نحوه ساخت مستعمرات فضایی و شیوه‌ای مطمئن برای تأمین غذا به چالش جدی پیش روی محققان مبدل شده است.

جو منحصر به فرد زمین و قدرت خورشید، امکان تنفس انسان و رشد گیاهان را فراهم می‌کند، در این شرایط نخستین گام برای احداث مستعمرات فضایی، یافتن شیوه‌ای برای ایجاد جریان ثابت اکسیژن و مواد غذایی برای ساکنان آینده کلونی‌های فضایی است.

ماه فاقد جو بوده و به همین دلیل در معرض دوزهای کشنده اشعه‌های کیهانی و انرژی گدازه‌های تاج خورشیدی قرار دارد؛ همچنین خطر برخورد ریز شهاب سنگ‌ها با قدرت نابودگری بالا را نباید نادیده گرفت.

در چنین شرایطی ساکنان آینده ماه باید مواد غذایی مورد نیاز خود را در گلخانه‌های محافظت شده با چندین متر عایق مخصوص تولید کنند. با این روش اگرچه گیاهان از تهدیدات خارجی محافظت می‌شوند، اما دسترسی به نور خورشید برای رشد گیاهان محدود می‌شود.

عملی‌ترین راه برای فراهم شدن امکان فتوسنتز در گلخانه‌های فضایی استفاده از نسل جدید ژنراتور رادیو ایزوتوپ ترموالکتریک (RTG)‌ است.

کری میچل، گیاه شناس دانشگاه پوردو تأکید می‌کند: لامپ‌های ال ای دی هسته‌ای با حالت جامد و سرد، بیش از 50 هزار ساعت کارآیی داشته و عمری پنج برابری در مقایسه با منابع روشنایی مورد استفاده در گلخانه‌های معمولی خواهند داشت.




طبقه بندی: فیزیك، نجوم، اكتشافات، شیمی،

تاریخ : چهارشنبه 15 شهریور 1391 | 10:16 ق.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات

انیشتن نشان داد که بسته به نقطه نظر شما، هر دو رویدادِ غیر وابسته می‌توانند با هر ترتیب زمانی قرار گیرند. فیزیکدانان در حال حاظر گاه شناسی سه رویداد و بیشتر را کشف کرده‌اند.

نسبیت خاص شیوه‌ی تفکر ما را نسبت به زمان و ترتیب رویدادها دگرگون کرده است. انیشتین نشان داد دو رویداد که ممکن است از دید یک ناظر هم‌زمان در نظر گرفته شوند، می‌توانند از دید ناظر دیگر هم‌زمان نباشد. در حقیقت این امکان وجود دارد که دو رویداد با فاصله‌ی فضایی، به هر ترتیب زمانی قرار گیرند. این امکان از راه گزینش چهارچوب‌های مرجع مختلف وجود دارد.


اما در مورد سه رویداد یا بیشتر چه می‌توان گفت؟ آیا این امکان وجود دارد که تمام ترتیب‌های زمانی ممکن را در هر چهارچوب در نظر گرفت؟ اگر چنین امکانی نیست، چه محدودیتی وجود دارد؟ این پرسشی بود که Alfred Shapere  از دانشگاه کنتاکی در Lexington و Frank Wilczek از MIT در کمبریج  مطرح کردند. امروز آن‌ها پاسخی برای این پرسش یافته‌اند. برهانی که این دو ارایه دادند ساده است. سه رویداد A ، B و C را در نظر بگیرید، شش امکان برای ترتیب زمانی آن‌ها وجود دارد. این رویدادها در جهانی با سه بعد فضایی و یک بعد زمانی روی می‌دهند. این امکان همواره وجود دارد که این سه رویداد را توسط یک مثلث در صفحه دو بعدی توصیف کرد.
 

Shapere و  Wilczek   نشان دادند که اگر صفحه‌ی این مثلث به طور کامل فضاگونه باشد، یا به عبارت دیگر عمود به بعد زمان باشد در این صورت چهارچوب مرجعی وجود دارد که در آن، رویدادها به طور هم‌زمان می‌باشند و با یک تبدیل کوچک می‌توان به هر شش ترتیب زمانی دست یافت. اما اگر صفحه به هر شکلی زمان‌گونه باشد آن‌گاه یک ترتیب مشخص، غیر ممکن است.

آن‌ها به این سو می‌روند که این نتیجه را برای هر تعداد رویداد، در هر بعدی برای فضازمان تخت و خمیده بسط دهند.

آن‌ها در نهایت نشان می‌دهند که چگونه می‌توان این شیوه را وارونه کرد، یعنی چگونه می‌توان با توجه به ویژگی‌های فضازمان داده شده، طبیعت گاه‌شناسی که این فضا زمان مجاز می‌داند را نتیجه گرفت.

این موضع می‌تواند کاربردهای جالبی داشته باشد. گاه‌شناسی رویدادها نقش مهمی در مکانیک کوانتومی بازی می‌کند. به عنوان مثال، سه رویداد A ، B و C را در نظر بگیرید که از هم فاصله‌ی فضایی دارند. ممکن است مشاهده‌گری برای توصیف این رویدادها از تابع موج استفاده کند به گونه‌ای که رویداد A (از نظر زمانی) پیش از B  باشد. در این حالت، اندازه‌گیری در A تابع موج را نابود کرده و موجب می‌شود که این تابع موج برای B قابل دسترس نباشد. این در صورتی است که مشاهده‌گر دیگر تابع موجی را چنان در نظر می‌گیرد که رویداد B پیش از A  باشد. در این حالت نیز اندازه‌گیری در B موجب نابودی تابع موج شده و آن را برای A غیر قابل دسترس می‌کند. بدون هیچ فرضی مبنی بر مقیدبودنِ گاه‌شناسیِ رویدادها، به این نتیجه می‌رسیم که رویداد A  نمی‌تواند هم‌زمان پیش از B و C  باشد.

بنابر گفته‌ی Shapere و Wilczek " با یک وضعیت عجیب و غریب روبه‌رو هستیم، اندازه‌گیری در A  می‌تواند موجب نابودی تابع موج در B  یا C در چهارچوب‌های متفاوت شود، اما این نابودی برای B و C هم‌زمان رخ نمی‌دهد".

این مسئله یک تناقض نیست اما یک تصنع عجیب می‌باشد. آشکار است که کمبود‌هایی در منطق فیزیکدانانی که عادت دارند به مکانیک کوانتومی به این شیوه بیاندیشند، وجود دارد.

Shapere و  Wilczek بیان می‌کنند که آن‌ها به طور خاص، این ره‌یافت را برای گاه‌شناسی گسترش دادند تا باعث روشن شدن منطق کوانتومی شوند.

استفاده از گاه‌شناسیِ نسبیت خاص به عنوان زمینه‌ی آزمایشی برای منطق مکانیک کوانتومی، به نتایج جالبی می‌انجامد. هیجان‌انگیزترینِ آن‌ها ممکن است نوعی از تناقض‌ها باشد که بین دو نظریه با پیش‌بینی‌های متفاوت، به وجود می‌آید. این امر به ما این اجازه را می‌دهد که آزمایش تجربی انجام دهیم.

البته تضادهایی بین نسبیت خاص و مکانیک کوانتومی در قالب درهم‌تنیدگی وجود دارد. درهم‌تنیدگی در واقع یک پدیده‌ی عجیب  کوانتومی است که در آن دو جسم با وجود این‌که از لحاظ فضایی از هم مستقل هستند، تابع موج خود را با یک‌دیگر به اشتراک می‌گذارند.

سرشت درهم‌تنیدگی یکی از بزرگ‌ترین معماهای دانشمندان است. این امکان وجود دارد که ره‌یافت گاه‌شناسی، کمکی برای حل این معما باشد.



طبقه بندی: فیزیك، کوانتوم،

تاریخ : سه شنبه 14 شهریور 1391 | 09:55 ب.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات
.: Weblog Themes By BlackSkin :.

تعداد کل صفحات : 17 :: ... 5 6 7 8 9 10 11 ...

شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Website Traffic | Buy Targeted Website Traffic