مشاهده اولین ناهنجاری گرانشی بر روی زمین

[ad_1]

به گزارش بیگ بنگ به نقل از ایسنا، زمانی که عمر کیهان تنها چند میکروثانیه بود، یک ماده مایع عجیب به نام “QGP” وجود داشته که مجموعه‌ای از اثرات کوانتومی غیرمعمول را نشان می‌دهد. حالا برای اولین بار محققان یک انحراف گرانشی را در مواد زمینی مشاهده کرده‌اند. دنیای فیزیک کلاسیک با قوانین حفاظت تعریف می‌شود و بیان می‌کند که در اندازه‌گیری انرژی یا جرم در یک سیستم، حتی در صورت تغییر شکل هیچگاه مقدار تغییر نمی‌کند. اما مواد عجیب و غریب مثل “QGP” می‌تواند اثراتی کوانتومی بروز دهد که این قوانین را نقض کند.

تصور می‌شد بیگ بنگ یا شتاب دهنده‌های پر انرژی که این مواد عجیب در آنها ذوب شده‌اند، تنها مکان‌هایی باشند که چنین پدیده‌های کوانتومی در آن رخ می‌دهد. اما اکنون دانشمندان آی‌.بی‌.ام یک اثر کوانتومی موسوم به ناهنجاری (انحراف) محوری-گرانشی را در مواد تازه کشف‌ شده که “نیمه رسانای ویل” ( Weyl semimetals) نام دارند، مشاهده کرده‌اند.

الکترون‌ها در این کریستال‌ها با توجه به جهت گردششان به دو دسته تقسیم می‌شوند و به طور معمول تعداد الکترون‌ها از هر نوع، برابر است. اما زمانی که محققان برای شناخت چگونگی انحراف گرانشی، شرایط را در یک میدان گرانشی شبیه‌سازی کردند، دریافتند که انحرافات کوانتومی در تقارن با الکترون‌ها موجب تغییر الکترون‌ها از نوعی به نوع دیگر و بالعکس می‌شود.

این اولین بار است انحرافات گرانشی تحت شرایط طبیعی زمین مشاهده می‌شود. “کارل لند اشتاینر”، یکی از نویسندگان این مقاله می‌گوید: این یک کشف فوق‌العاده هیجان انگیز است. ما می‌توانیم به وضوح نتیجه‌گیری کنیم که همان شکاف در تقارن را می‌توان در هر سیستم فیزیکی یافت؛ چه در ابتدای جهان رخ داده باشد، چه در حال حاضر و درست در همین جا بر روی زمین. “نیمه‌رسانای ویل” به شکل کریستال جامد است.

“یوهانس گوت”، سرپرست نویسندگان این مقاله می‌گوید: برای اولین بار ما به صورت تجربی‌ این انحراف کوانتومی اساسی را بر روی زمین مشاهده کردیم که برای شناخت بیشتر ما از کیهان بسیار مهم است. اکنون ما می‌توانیم دستگاه‌های حالت جامد مبتنی بر این ناهنجاری را ایجاد کنیم که تاکنون مورد توجه قرار نگرفته است تا به طور بالقوه از بعضی از مشکلات موجود در دستگاه‌های الکترونیکی کلاسیک مانند ترانزیستورها جلوگیری شود. این پژوهش در مجله Nature منتشر شده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: newatlas.com

[ad_2]

لینک منبع

دانشمندان امواجی را با تحقیق بر روی سیاهچاله می سازند

[ad_1]

بیگ بنگ: دانشمندان در دانشگاه ناتینگهام جهش بزرگی در درک عملکرد یکی از اسرار جهان کرده اند. آنها به طور موفقیت آمیزی شرایط پیرامون سیاهچاله ها را با استفاده از یک حمام آب ویژه شبیه سازی کرده اند.

به گزارش بیگ بنگ، یافته های آنها اطلاعاتی را درباره فیزیک سیاهچاله ها ارائه داده و شواهد آزمایشگاهی اولیه برای پدیدۀ ابررسانا بدست آمده است؛ ابررسانا با استفاده از آب و یک ژنراتور برای تولید امواج ایجاد می شود. این تحقیق – انتشار ابررسانای چرخشی در جریان گردابی – در مجلۀ فیزیک طبیعت منتشر شده است. این تحقیق را تیم آزمایشگاه گرانش کوانتومی در دانشکدۀ فیزیک و نجوم انجام داده است.

این تیم را سیلک وینفارتنر از دانشکده ی علوم ریاضی رهبری می کند. او با همکاری تیم چند رشته ای «حمام» سیاهچاله و سیستم اندازه گیری را طراحی کرد و ساخت تا شرایط سیاهچاله را شبیه سازی کند. دکتر وینفارتنر گفت: «این تحقیق حیرت آور بوده و تخصصِ فیزیکدانان، مهندسان و تکنسین ها را گرد هم آورده تا به هدف مشترک شبیه سازی شرایط یک سیاهچاله دست پیدا کند و اثبات کند که ابررسانا وجود دارد. معتقدیم که نتایجمان تحقیقات بیشتری را در زمینۀ مشاهده ابررسانا در اخترفیزیک تشویق می کند.

ابررسانا چیست؟

آزمایش ناتینگهام بر اساس این نظریه بود که ناحیۀ خارجی افق رویدادِ یک سیاهچاله ی در حال چرخش – نقطه ی گرانشیِ بدون بازگشت یک سیاهچاله – در اثر چرخش گرد می شود و هر موجی که وارد این ناحیه می شود اما از افق رویداد عبور نمی کند باید منعکس شود و با انرژی بیشتری از چیزی که در سر راهش حمل می کند منتشر شود – اثری که ابررسانا نام دارد. ابررسانا – استخراج انرژی از یک سیاهچالۀ در حال چرخش – مکانیزم پنروز نیز نامیده می شود و پیش ماده تابش هاوکینگ است – نسخه کوانتومی ابررسانای سیاهچاله.

چه چیزی در آزمایشگاه سیاهچاله وجود دارد؟

دکتر وینفارتنر گفت: «مطالعه ی مستقیم برخی از پدیده های عجیب و غریب سیاهچاله دشوار است، البته اگر غیرممکن نباشد. این امر بدین معنا است که احتمالات آزمایشگاهی بسیار محدودی وجود دارد. بنابراین، این تحقیق یک دستاورد است.» حمام با طول ۳ متر، عرض ۱٫۵ متر و عمق ۵۰ سانتیمتر همراه با یک سوراخ در مرکز طراحی شده است.

آب در یک مدار نزدیک پمپاژ می شود تا جریان زهکشی چرخشی را ایجاد کند. در عمق مورد نظر، امواج در فرکانس های متفاوت تولید می شوند تا اثر انتشار ابررسانا ایجاد و با استفاده از حسگر رابط مایع هوای سه بعدی ثبت گردد. نقاط کوچکی از کاغذ سفید که با چرخ خیاطی مخصوص پانچ شده اند برای اندازه گیری میدان جریان بکار رفتند – سرعت جریان مایع در اطراف سیاهچاله ی آنالوگ.

فقط یک آغاز ساده داشته

این تحقیق سال های سال در حال انجام بوده است. ایده اولیه ی تشکیل اثرِ ابررسانا با آب فقط با یک سطل و حوض بیضی شکل آغاز شد. دکتر وینفارتنر گفت: «این تحقیق یک آغاز ساده داشته است. ایده اولیۀ آزمایشِ مبتنی بر آب را زمانی ارائه دادم که در مدرسه بین المللیِ مطالعات پیشرفت(SISSA) در ایتالیا بودم و آزمایشی را با یک سطل و حوض بیضی شکل ترتیب دادم. هر چند، وقتی سیل ایجاد کرد، فورأ یک آزمایشگاه پیدا کردم تا در آن کار کنم!»

دکتر وینفارتنر پس از اتمام مقطع فوق دکتری با بیل اونروح، فیزیکدان کانادایی که تلاش هایی را برای درک گرانش، سیاهچاله ها، کیهان شناسی، میدان های کوانتومی در فضاهای منحتی شکل و مبانی مکانیک کوانتوم از جمله کشف اثر اونروح را انجام داده مشغول به کار شد. رفتن او به دانشگاه ناتینگهام تحقیقات او را تسریع بخشید زیرا می توانست گروه تحقیقاتی خودش را ترتیب دهد و تحت پشتیبانیِ فروشگاه ماشین آلات در دانشکده فیزیک و نجوم قرار گیرد. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Nature Physics منتشر شده است.

ترجمه: سحر الله وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencedaily.com

 

image_pdfimage_print

[ad_2]

لینک منبع