چرا پادماده باعث نابودی جهان هستی نمی‌شود؟

شاید محققان با بررسی رفتار ذرات الکتریکی خنثی به نام نوترینو در نهایت توانسته‌ باشند پاسخ معمایی را بیابند که ذهن فیزیکدانان را برای چندین دهه به خود مشغول کرده است.

ماده و پادماده به عنوان اجزای بنیادین شکل‌گیری جهان هستی در آغاز پیدایش آن بوده‌اند. یکی از پرسش‌های اصلی این است که آیا در آغاز جهان هستی ماده و پادماده به مقدار مساوی وجود داشته‌اند یا خیر. در این گزارش به تشریح آزمایشی در ژاپن پیرامون رفتار متقابل این ذرات می‌پردازیم.

شاید محققان با بررسی رفتار ذرات الکتریکی خنثی به نام نوترینو در نهایت توانسته‌ باشند پاسخ معمایی را بیابند که ذهن فیزیکدانان را برای چندین دهه به خود مشغول کرده است. نتایج جدید آزمایش T2K در ژاپن می‌تواند توضیح دهد که چرا مقدار مساوی از ماده و پادماده در آغاز تولد جهان شکل نگرفته‌اند؛ اتفاقی که در ادامه به نبود تعادل گسترده‌ای انجامیده که ما امروزه هم می‌توانیم آن را مشاهده کنیم.

با توجه به قوانین تعیین شده در مدل استاندارد فیزیک ذرات و همچنین نظریه‌ی نسبیت عام انیشتین، در انفجار بزرگ باید مقدار مساوی از ماده و پادماده تولید شده باشد. اما از آنجا که ماده و پادماده در صورت تعامل، یکدیگر را خنثی می‌سازند و در پی آن چیزی جز انرژی باقی نمی‌گذارند، بنابر این می‌توان دریافت که این حالت نمی‌توانسته در واقعیت رخ دهد. چون ماده و پادماده‌ی برابر به منزله‌ی نبود جهان هستی است.

فیزیکدانان به نبود تعادل بین ماده و پادماده در جهان قابل مشاهده‌ی ما با عنوان «عدم تقارن باریون» اشاره می‌کنند. در اینجا است که نوترینوها وارد صورت مسئله می‌شوند. این ذرات همچنین به عنوان «ذرات شبح‌مانند» نیز شناخته شده‌اند. نوترینوها بسیار به سختی آشکار می‌شوند، چرا که آنها به سختی با سایر اجزای جهان می‌توانند برهم‌کنش داشته باشند. این بدان معنی است که آزمایش‌های طراحی شده برای اندازه‌گیری آنها نیازمند ابزار فوق‌العاده حساس و زمان مشاهده‌ی بسیار زیاد هستند.

علاوه بر نوترینو، همچنین یک پادماده‌ی همتای آن به نام پادنوترینو وجود دارد و هر دو آنها در سه نوع طبقه‌بندی می‌شوند؛ الکترون، میون و تاو. در سال ۲۰۱۳، دانشمندان فعال در پروژه‌ی T2K در ژاپن برای نخستین بار به شواهدی دست یافتند که نشان می‌داد نوترینوها می‌توانند بین این سه فرم یاد شده تغییر یا نوسان داشته باشند.

آزمایش T2K گرد آورنده‌ی بیش از ۵۰۰ دانشمند از سراسر جهان بود و از دو سایت با فاصله‌ی ۳۰۰ کیلومتری از هم جدا برای آزمایش در دو سوی کشور بهره می‌برد. این دو سایت به نام‌های مرکز تحقیقات شتاب دهنده پروتون ژاپن یا جی‌پارک (J-PARC) و رصدخانه‌ی سوپرکامیوکاند (Super-Kamiokande observatory) شناخته می‌شوند که در تصویر بالا بخشی از آن نشان داده شده است.

در حال حاضر، آخرین نتایج آزمایش ادامه‌دار T2K ارایه شده‌اند و این نتایج شواهدی را از تبدیل ۳۲ میون نوترینو به الکترون نوترینو را در خود دارند. این در حالی است که تنها ۴ میون نوترینو در این روند به همتایان پادالکترون خودشان تبدیل شده‌اند.

تیم پژوهشی که در این آزمایش فعالیت می‌کنند، خودشان نیز به طور کامل نمی‌دانند که چه رویدادی در جریان است. اما این نوع از نبود تعادل بین ماده و پادماده چیزی است که دانشمندان در تمام این مدت به دنبال پی بردن به دلیل آن بوده‌اند و این امکان وجود دارد که آنها شواهدی را از وجود نوعی تخطی موسوم به تقارن همسانی بارها (charge-parity (CP) symmetry) ارایه کنند.

بر پایه‌ی گزارش لیزا گراسمن (Lisa Grossman) از نیوساینتیست، تقارن CP تصوری است که بر مبنای آن اگر تمامی ذرات را با پادذره‌های متناظرشان جایگزین کنیم در آن صورت فیزیک کلی آنها تغییر نمی‌کند.

بر پایه‌ی این فرض باید مقدار یکسانی از ماده و پادماده در دوران آغازین جهان بوده باشد و از سویی ما می‌دانیم که چنین نبوده است؛ زیرا ما هم اکنون در این جهان وجود داریم. بنابراین هر چیزی که نشان‌دهنده‌ی هر نوع انحراف از تقارن CP باشد، می‌تواند برای توضیح اختلاف موجود مهم تلقی شود. از جمله‌ی این حدس‌ها می‌توان به عدم تعادل مشاهده شده در نوترینوها توسط پروژه T2K اشاره کرد. فیزیکدان پاتریشیا واله (Patricia Vahle) از آزمایشگاه نوترینو NOVA در ایالات متحده که با پروژه‌ی T2K همکاری نداشته است در گفتگو با گراسمن گفت:

ما می‌دانیم که برای ایجاد ماده‌ی بیشتر نسبت به پادماده در جهان، نیاز به فرایندی است که تقارن یاد شده را نقض کند.

پیش از اینکه ما بیش از حد درباره‌ی این موضوع هیجان‌زده شویم، باید اشاره کنیم که T2K تا کنون تنها در سطح دوم سیگما از ملاک شش سیگما به اثبات رسیده است. از این سطوح به منظور بررسی و صحه‌گذاری اکتشافات در فیزیک ذرات استفاده می‌شوند و یافته‌های آزمایش را مادامی که به سطح ۵ نرسیده‌اند، مورد تایید نهایی قرار نمی‌دهند. بنابراین هنوز در روزهای اولیه‌ی آزمایش‌ها قرار داریم. اما داده‌های اولیه نشان می‌دهد که این مطالعه‌ی جدید به خوبی با یافته‌های سه سال پیش سازگاری دارد.

آزمایش‌های پادنوترینوی بیشتری برای انجام در سال آینده برنامه‌ریزی شده است و تیم‌های پژوهشی مرتبط در حال برنامه‌ریزی برای جمع‌آوری اطلاعات بیشتر برای کمک به تایید فرضیه خود هستند.

حتی پس از تایید فرضیه‌ی اخیر نیز محققان دقیقا نمی‌دانند که نوترینوها و پادنوترینوها چگونه می‌توانند مشکل نبود تقارن باریون را توضیح دهند. اما به هر حال می‌دانند پژوهش‌هایشان را روی کدام زمینه باید متمرکز کنند.

منبع: زومیت

چند دلیل برای وجود زندگی فرازمینی

5 دلیل برای وجود موجودات فرازمینی

اگر اشکال حیات پیشرفته در کهکشان رایج باشد، احتمال شناسایی چنین تمدنی در نزدیکی زمین را افزایش می‌دهد.

اخبار جدید حاکی از آن است که انسان تا 1500 سال آینده حیات فرازمینی را کشف نخواهد کرد. دلایل موجهی برای وجود موجودات بیگانه هوشمند در مناطق دیگر کهکشان وجود دارد و ممکن است محل آن‌ها به زمین نزدیکتر از تصورات پیشین باشد.

اگر اشکال حیات پیشرفته در کهکشان رایج باشد، احتمال شناسایی چنین تمدنی در نزدیکی زمین را افزایش می‌دهد. در اینجا به پنج دلیل اصلی برای باور به اینکه ممکن است انسان بتواند موجودات بیگانه را به زودی شناسایی کند، اشاره شده است.

اول اینکه تعداد سیارات فراخورشیدی شناخته شده بسیار چشمگیر است. فضاپیمای کپلر به تنهایی 2326 سیاره را در اطراف ستارگان دیگر ثبت کرده است. بنظر می‌رسد که ستارگان بیگانه سرشار از سیاره هستند.

علاوه بر آن، آب حداقل به شکلی که روی زمین وجود دارد، معمولا یکی از ملزومات حیات به شمار می‌رود. این ماده که زمانی تصور می‌شد در سیارات دیگر نادر باشد، اکنون در قمر اروپا، سیاره مریخ و قمر انسلادوس کشف شده است. این نشان می‌دهد که این مایع جهانی احتمالا در سیاراتی که دور ستارگان دیگر می‌چرخند، رایج است.

جمله "حیات همیشه راه خود را می‌یابد" تنها یک جمله از مجموعه پارک ژوراسیک نیست، بلکه واقعیتی در مورد انعطاف‌پذیری حیات است. در زمین اشکال مختلف حیات در مناطق بدون نور، اکسیژن و سایر عوامل مورد نیاز برای بیشتر موجودات، تکامل می‌یابند.

بسیاری از پیش‌زمینه های حیات از جمله پروتئین‌ها، چربی‌ها و کربوهیدارت‌ها در دنباله‌دارها، قمرها و سیارات مشاهده شده‌اند. این مولکول‌های پیچیده آلی در جو قمر تیتان تا سحابی اوریون دیده می‌شوند.

در سال 1977، جری اهمان، ستاره‌شناس آمریکایی که بر روی تلسکوپ رادیویی گوش بزرگ کار می‌کرد، به دنبال سیگنال‌هایی از تمدن هوشمند بیگانه می‌گشت. ناگهان یک سیگنال دریافت شد که بسیار شبیه تماس از فضای خارجی بود. این سیگنال 72 ثانیه طول کشید اما هیچگاه تکرار نشد. مطالعات کنونی نشان داده که این خوانش احتمالا در نتیجه عبور یک دنباله‌دار از میان فضا بوده است. این سیگنال هنوز محتمل‌ترین دلیل مشاهده شده برای تماس از سوی موجودات بیگانه است.

برخی محققان مدعی شده‌اند که همه این عوامل ممکن است به ارتباط تمدن‌های بیگانه با انسان برای اولین بار در چند دهه آینده منجر شود. با گذشت زمان، میزان شواهدی که از وجود حیات در جهان دیگر پشتیبانی می‌کنند،‌ بیشتر می‌شود.

الن استفان، دانشمند ارشد ناسا اظهار کرد: من فکر می‌کنم که طی یک دهه آینده نشانه‌های محکمی از حیات در ورای زمین شناسایی شوند و تصور می‌کنم که طی 20 تا 30 سال آینده به شواهد قطعی دست یابیم. ما می‌دانیم کجا را چگونه باید بررسی کنیم. در بیشتر موارد ما از فناوری لازم برخورداریم و در مسیر اجرایی کردن آن هستیم. بنابراین معتقدم که قطعا در مسیر درست قرار داریم.

در سال 2020، ناسا یک کاوشگر جدید را به مریخ ارسال خواهد کرد که بطور خاص برای کشف شواهد حیات در زیر سطح این سیاره طراحی شده است.

معادله دریک که توسط فرانک دریک، ستاره‌شناس آمریکایی ساخته شده، برای تخمین تعداد تمدن‌های موجود در کهکشان راه شیری طراحی شد. اگر تعداد عوامل کافی مانند تعداد سیارات فراخورشیدی و کسری که ممکن است از حیات برخوردار باشند، در این معادله به نفع حیات باشد، احتمالا موجودات بیگانه در نزدیکی ما خواهند بود.

منبع: ایسنا

آب و چهارمین حالت آن

از چهارمین حالت آب چه می دانید؟

نمونه‌های حالت جدید آب در کانال‌های شش‌وجهی بسیار ریز موجود در یاقوت معدنی کشف شده که جواهرات زمرد آبی و زمرد سبز را از آن استخراج می‌کنند. پهنای این کانال‌ها به‌اندازه‌ی پنج اتم است و در عمل، همانند قفسی عمل می‌کنند که یک مولکول آب را حبس می‌کند.

وبسایت وی آر - آب یکی از مواد مایع و فراوان‌ترین مادهٔ مرکب بر روی سطح کره زمین و بستر اولیه حیات به شکلی که امروزه می‌شناسیم، است. بیش از ۷۵٪ وزن یک انسان از آب تشکیل شده‌است و نیز بیش از ۷۰٪ سطح کره زمین را آب پوشانده است (نزدیک به ۳۶۰ میلیون از ۵۱۰ میلیون کیلومتر مربع) با وجود این حجم عظیم آب تنها ۲ درصد از آب‌های کره زمین شیرین و قابل شرب است و باقی آن به علت محلول بودن انواع نمک‌ها خصوصاً نمک خوراکی غیرقابل استفاده است. از همین دو درصد آب شیرین بیش از ۹۰ درصد به صورت منجمد در دو قطب زمین و دور از دسترس بشر واقع شده‌است.

چهارمین حالت آب

پژوهشگران آزمایشگاه ملی «اوک‌ریج» می‌گویند وقتی آب در فضایی کوچک تحت فشاری عظیم قرار می‌گیرد، رفتارهای کوانتومی نشان می‌دهد و در وضعیت «تونل‌زنی» قرار می‌گیرد. این چهارمین حالت آب پس از حالت‌های جامد، مایع و گاز است.

فیزیک کلاسیک می‌گوید اگر توپی را به دیواری شوت کنید، قطعاً از دیوار برمی‌جهد؛ اما بر‌اساس فیزیک کوانتومی علاوه بر بازگشت توپ، احتمال دارد که توپ تونل زده و در آن‌سوی دیوار پدیدار شود‌ یا همزمان در دو سوی دیوار دیده شود، یا جایی درون دیوار به دام بیفتد. این همان چیزی است که پژوهشگران دیده‌اند.

نمونه‌های حالت جدید آب در کانال‌های شش‌وجهی بسیار ریز موجود در یاقوت معدنی کشف شده که جواهرات زمرد آبی و زمرد سبز را از آن استخراج می‌کنند. پهنای این کانال‌ها به‌اندازه‌ی پنج اتم است و در عمل، همانند قفسی عمل می‌کنند که یک مولکول آب را حبس می‌کند.

پژوهشگران با آزمایش پراکندگی نوترون روی یاقوت معدنی متوجه شدند اثرات مربوط به اتم‌های هیدروژن همزمان در شش جهت‌گیری مختلف ظاهر می‌شوند و این به آن معنی است که این اتم‌ها توزیعی حلقوی دارند که از ویژگی‌های تونل‌زنی کوانتومی است.

دانشمندان موفق به کاهش سرعت نور در خلا شدند

با تغییر در نحوه‌ی چرخش پرتوهای نور، دانشمندان انستیتو ملی فیزیک فیلیپین موفق به کاهش سرعت نور در خلا شده‌اند.

این حقیقت که سرعت نور در خلا ثابت است، یکی از پایه‌های مهم علم فیزیک است اما به تازگی دانشمندان فیلیپینی موفق به تغییر سرعت نور در خلا شده‌اند.

با تغییر در نحوه‌ی چرخش پرتوهای نور، دانشمندان انستیتو ملی فیزیک فیلیپین موفق به کاهش سرعت نور در خلا شده‌اند. این دانشمندان از امواج متقارن دایره‌ای استفاده کرده‌اند تا نحوه‌ی چرخش نور به دور خودش را تغییر دهند که در جریان این کار به طور تصادفی متوجه کم شدن سرعت نور شده‌اند.

سال گذشته نیز دانشمندان در گلاسکو توانسته بودند با استفاده از یک ماسک، سرعت نور را پایین بیاورند. با بهره‌گیری از این ماسک امواج صاف به امواج مخروطی تبدیل‌ شده بودند اما در تحقیق جدید با این که محققان روی امواج غیرصاف تمرکز داشتند اما شکل آن‌ها را تغییر نداده‌اند.

هر موج دایره‌ای گشتاور زاویه‌ی خاص خود را دارد که دانشمندان موفق به تغییر این گشتاور بدون دخالت مستقیم در امواج شده‌اند. البته نتایج این تحقیق هیچ قانون فیزیکی را رد نمی‌کنند چرا که هر فوتون با سرعتی مانند گذشته به حرکت خود ادامه می‌دهد اما به دلیل طی کردن مسیر طولانی، مدت زمان بیشتری را برای رسیدن به مقصد نیار دارد. دانشمندان حتی موفق به محاسبه‌ی مقدار تاخیر قبل از انجام عملی آزمایش شده‌اند.

این تحقیق با وجود قرار داشتن در مراحل اولیه می‌تواند در زمینه‌ی فناوری‌های پردازشی و مخابراتی بسیار کاربردی باشد چرا که در این زمینه‌ امواج دایره‌ای متقارن کاربرد بسیاری دارند.

منبع: زومیت

سیاه‌ترین ماده زمین سیاه‌تر شد

ماده " Vantablack" که در سال 2010 توسط شرکت نانوسیستم‌های Surrey به عنوان تیره‌ترین، سیاه‌ترین و خنثی‌ترین ماده بر روی زمین اختراع شده بود، اکنون تیره‌تر شده است.

به گزارش ایسنا، این ماده در آن زمان قادر به جذب 99.96 درصد نور بود. اکنون این شرکت اعلام کرده که ماده مذکور را تیره‌تر ساخته و حتی طیف‌سنج‌ها نیز قادر به سنجش آن نیست.

این ماده با پرورش جنگلی از نانولوله‌های کربنی بر روی سطوح مبتنی بر آلومینیوم ساخته شده است. تا پیش از ظهور Vantablack، سایر تلاش‌ها برای ساخت مواد ابرسیاه نیازمند فرآیندهای پرهزینه و با دمای بسیار بالا بود اما شرکت نانوسیستم‌های سوری توانست آن را با دمای پائین تولید کند.

این مواد دارای کاربری‌های سودمند در زمانهایی است که نور مزاحم می‌تواند ایجاد مشکل کند؛ برای مثال درون تلسکوپی که برای مشاهده ستارگان کم‌نور طراحی شده، پوششی از Vantablack می‌تواند نور مزاحم را حذف کرده و تصویربرداری از ستارگان دوردست را ساده‌تر کند.

حذف نور مزاحم همچنین می‌تواند سیستم‌های طرح‌ریزی لیزر و فناوری انرژی خورشیدی را ارتقا بخشد. همچنین این ماده در حوزه هنر نیز مورد استفاده قرار گرفته و آنیش کاپور، مجسمه‌ساز مشهور حق انحصاری استفاده از این ماده را در هنر خریداری کرده است.