يكي از مهمترين سوالات علمي همواره اين بوده كه كائنات چه شكلي دارد؟ اين بار گروهي از 

دانشمند‌ان اعلام كرده‌اند كه پنج نوع خوردني وجود دارد كه شكل آنها شبيه به شكل كائنات است.

(ايسنا)، فيزيكدانان تصور مي‌كنند كيهان كروي است،‌ اما ممكن است اين تصور نادرست باشد.

اشكال بسياري براي كائنات تصور شده است و برخي از اين اشكال شبيه به خوردني‌ها هستند.

بر اساس يك سفر تحقيقي در دنياي فيزيك تئوريك براساس خوراكي‌ها، پنج خوردني وجود دارد كه شكل آنها ممكن است شبيه شكل كائنات باشد.

اين خوردني‌ها شامل دونات حلقوي، چيپس سيب زميني، بادام زميني، اسنك ذرت معمولي بوگل كه در آمريكا فروخته مي‌شود و سيب هستند.

يكي از بيشترين تصوراتي كه درباره شكل كائنات وجود دارد، شكل دونات حلقوي است.

براي هر يك از اين اشكال تئوري‌هايي از سوي محققان و فيزيكدانان ارائه شده كه هر يك ممكن است به نوبه خود درست باشند.

چندين تئوري بزرگ در فيزيك مانند تئوري زنجيره‌يي، پيش‌بيني مي‌كند كه كائنات داراي ابعادي بيشتر از ابعادي است كه بشر از آنها آگاه است.

ما در چهار بعد از كائنات شامل طول، عرض، ارتفاع و زمان زندگي مي‌كنيم، اما ممكن است بسياري از ابعاد ديگر نيز در عالم هستي وجود داشته باشند كه هر كدام از آنها به قدري براي ما نامحسوس هستند كه قادر به درك آنها نيستيم.

شايد دانش بشري زماني به حدي برسد كه بتواند شكل اصلي كائنات را نظاره كند!

به طور ساده میتوان علت اینکه چرا ماهواره ها در مداری مشخص باقی می مانند را این گونه توجیه کرد که تعادل بین سرعت حرکت ماهواره هنگام جدا شدن از راکت و نیروی جاذبه ی بین زمین و ماهواره برقرار است.به بیانی دیگر تساوی نیروی گریز از مرکز ماهواره و نیروی جاذبه ی زمین سبب حفظ ماهواره در مدار میشود.

یکی از دوستان دیدم پیگیر که شدم از طریق سایت پژوهشگاه دانشهای بنیادی IPM پوستري را ديدم

كه در آن ،زمان ارسال مقالات تا 25 فروردين بود.

تصميم داشتم در اين نشست شركت كنم به همين دليل از ايام فراغت در سال نو نهايت استفاده را بردم

و مقاله اي با عنوان "مراحل تكامل در سرگذشت ستارگان" را يك هفته به اتمام زمان

ارسال به دبيرخانه نشست ارسال كردم. بالاخره از سوي دبير نشست دكتر صابري ميلي را دريافت كردم

مبني بر شركت در همايش و نيز تماس تلفني از سوي دفتر پژوهشگاه!

ارسال مقاله در سه بخش تعيين شده بود:

مقاله و ارائه آن

مقاله و ارائه پوستر

مقاله بدون ارائه

ومن سومين گزينه را انتخاب كرده بودم چون هنوز جسارت ارائه آن را در ميان اساتيد بزرگي چون دكتر

اردلان دكتر راهوار و.............. نداشتم.ضمن آنكه اكثر شركت كنندگان دانشجوي دكتري يا ارشد بودند

وحتي چند تن از آنها از دانشگاههاي شريف علوم پايه زنجان سمنان مقال هايي از انجام تحقيقات خودرا

ارائه كردند.

نشست طي روزهاي چهارشنبه و پنج شنبه 30 و 31 ارديبهشت  از ساعت 9 الي 19برگزار شد كه طي

اين زمان 36 مقاله با موضوعات مختلف فيزيكي ارائه شد.

بيش از 18 پوستر نيز با حضور ارائه دهندگانشان به معرض ديد گذاشته شدند.

در كل سطح برگزاري چه از نظر تبادل و انتقال اطلاعات علمي و چه از نظر اجرايي قابل تقدير بود.

براي ديدن گزارش تصويري اين نشست مراجعه كنيدبه:

گراش تصويري نشست فيزيك

 اخيرا در دنياي فيزيك اريك ليندر و سائول پرل موتر، دو محقق دانشگاه كاليفرنيا در بركلي آشكار كردند كه دانش ما تا چه حد درباره انرژي تاريك اندك و ناچيز است و تشريح كردند كه طي دهه آتي و با انجام مجموعه‌اي از ماموريتهاي فضايي برنامه‌ريزي‌ شده، چه پيشرفت‌هايي را در زمينه‌ كسب اطلاعات بيشتر درباره اين ماده عجيب كيهاني مي‌توان حاصل كرد.

پرل موتر سرپرست يكي از دو گروه جداگانه محققان و دانشمند‌ان رشته اختر فيزيك است كه در مطالعات خود با مشاهده ابر نواخترهاي دور دست به اين نتيجه رسيده‌اند كه همانطور كه پيش از اين تصور مي‌شد، انفجارات كيهاني شدت و شتاب پيدا مي‌كنند و تحت نفوذ جاذبه آرام نمي‌شوند.

هر دو گروه تحقيقاتي با بررسي يافته هاي خود تاييد مي‌كنند كه دانش كنوني انسان درباره كائنات بسيار اندك و محدود است.

كشفيات دو تيم پژوهشي منجر به خلق «مدل تطابقي» از كائنات شد كه بر اساس آن 75 درصد از كائنات ما را انرژي تاريك، 21 درصد آن را ماده تاريك و تنها 4 درصد باقيمانده آن را ماده اي تشكيل مي‌دهد كه ما آن را درك مي‌كنيم.

ماده تاريك نيز يكي ديگر از مواد اسرار آميز كيهاني است كه اطلاعات انسان درباره آن بسيار اندك است.

كهكشانها و پيش زمينه كيهاني سرنخ‌هاي مهمي را درباره اين مواد اسرار آميز و مرموز ارائه مي‌كنند.

همچنين روشهاي مشاهداتي در رصدهاي بيشتر ابر نواخترها در حال گسترش و تقويت هستند كه ارتقاي آنها قطعا به كشفيات بيشتر و افزايش دانش بشر درباره كائنات منجر خواهد شد.

ليندر و پرل موتر در اين پژوهش تاكيد كردند: حوزه انرژي تاريك بسيار جوان است و ما دوره اكتشافي طولاني و البته شگفت انگيزي را در اين حوزه‌ در پيش رو خواهيم داشت.

محققان مي‌گويند: بلندگوهاي معمولي مانند آنهايي كه در تلفن‌هاي همراه استفاده مي‌شوند با فركانس‌هاي پايين كار مي‌كنند، به طوري كه گوش انسان بتواند صدا را بشنود، اما با معكوس كردن اين پروسه و با استفاده از امواج صوتي در فركانس‌هاي بسيار بالا - حدود 100 ميليون بار بيشتر ازشنوايي انسان - محققان توانستند نور توليد كنند.

شرح اين دستاورد پيچيده در مجله «نيچر فيزيك» به چاپ رسيده است.

آزمایشگاه فرمی جرم بوزون W را اندازه گیری کرد.

مدل استاندارد ، واکنش های ذرات بنیادی را نشان می دهد. بوزون W (ذرات زیر اتمی ) حامل نیروی الکتروضعیف ، جرمی دارد که اساسا به بسیاری از پیش بینی ها وابسته است.

دانشمندان در بخش آزمایشگاه شتابدهنده انرژی فرمی به اندازه گیری دقیق جرم بوزونW توسط یک آزمایش ساده دست یافته اند.با بررسی داده های قبلی ؛ درک دقیق تری از جرم بوزون W به دست می آید و محققان را نیز به سنجش جرم ذرات بوزون راهنمایی خواهد کرد.

بوزون هیگز یک ذره ی فرضی است که تاکنون دیده نشده و به نظر می رسد جرم ذرات ناشی از این ذره است.این بوزون 85 بار سنگین تر از پروتون است . 500000 ذره ی بوزون W تحلیل شد و جرم ذره را با دقت 0.05 درصد تعیین کرد.

منبع : universetoday

دید کلی
یونانیان باستان ، عالم را متشکل از چهار عنصر آتش ، خاک ، آب و هوا میدانستند. امروزه دانشمندان بکمک این عناصر ، تمام اجزای تشکیل دهنده جهان را آن طور که هست ، توضیح میدهند. آتش بیانگر انرژی بوده و سه عنصر دیگر نشان دهنده سه حالت از ماده جامد ، مایع و گاز میباشند. بر طبق این تقسیم بندی ، مواد جامد دارای شکل و ابعاد مشخصی بوده و همچنین جرم ، حجم و وزن مشخصی دارند.
مایعات و گازها شاره هستند، یعنی جریان مییابند. این اجسام شکل معینی ندارند و شکل ظرفی را که در آن قرار دارند بخود میگیرند، در حالیکه مقدار معینی دارند. مثلا مقدار آب ، دی اکسید کربن ، هوا ، شیر و غیره جرم قابل اندازه گیری و معینی دارند، اما نمیتوانند همانند جامدات با اعمال نیروی پس زنی کشانی ، در مقابل تغییر شکل ، مقاومت کنند.

بررسی حالات پنج گانه ماده و تحلیلی بر چیستی حالات تازه آن؟؟

تا کنون با سه شکل ماده آشنا شده اید: گاز، مایع و جامد.
ولی اینها تمام حالات ماده نیستند. اشکال ماده به طور کلی عبارتند از : جامد ,مایع ,گاز ,پلاسما و ماده چگال بونز -انیشتین- و حالت تازه کشف شده یعنی ماده چگال فرمیونی.

برای درک چگونگی این موضوع می توان جامدات را اینگونه تعریف کنیم.

مایع
در حالت مایع ، مولکولها بهم نزدیکتر بوده، بطوریکه نیروهای مابینشان قویتر از انرژی جنبشی آنان میباشد. از طرف دیگر ، نیروها آنقدر قوی نیستند که قادر به ممانعت از حرکت مولکولها گردند. از این روست که جریان مایع از ظرفی به ظرف دیگر شدنی است، اما نسبت سرعت جاری شدن آب در مقایسه با مایعات دیگر از قبیل روغنها و گلسیرین بسیار متفاوت است که این تفاوت در سرعت جاری شدن ، میزان مقاومت یک مایع در مقابل جاری شدن ،یعنی ویسکوزیته آن خوانده می شود که خود تابعی از شکل ، اندازه مولکولی ، درجه حرارت و فشار میباشد. بنابراین مایعات حجم معین و شکل نامعینی دارند.
فاصله مولکولها در مایعات در مقایسه با گازها بسیار کم است. در مایعات مولکولها به اطراف خود حرکت میکنند و به سهولت روی هم میلغزند و راحت جریان (شارش) پیدا میکنند. مواد مایع با قابلیت شکل پذیری و جریان یافتن در شبکههای ریز ، کاربردهای زیادی در صنعت پیدا کردهاند.

گاز
به طور کلی می توان گازها را اینگونه تعریف کرد ؛
گاز ها کم چگالند و ساده متراکم می شوند و نه تنها شکل ظرف خود را می گیرند بلکه آنقدر منبسط می شوند تا ظرف را کاملا پر کنند.
اما اگر بخواهیم گازها را بهتر بشناسیم می توانیم بگوییم که ؛
حالت فیزیکی مواد در شرایط فشار و درجه حرارت طبیعی ، بستگی به اندازه مولکولی و نیروهای فیمابین آن دارد. اگر مقدار کمی از یک گاز ، در یک تانک نسبتا بزرگی قرار گیرد، مولکولهای آن با سرعت در سرتاسر تانک پخش میشوند. پخش سریع مولکولهای گاز دلالت بر آن میکند که نیروهای موجود فیمابین مولکولها ، بمراتب ضعیفتر از انرژی جنبشی آن است و از آنجایی که ممکن است مقدار کمی از یک گاز در سرتاسر تانک یافت شود، نشان دهنده آن است که مولکولهای گاز باید نسبتا از هم فاصله گرفته باشند. بنابراین گازها شکل و حجمشان بستگی به ظرفی دارد که در آن جای دارند.
در حالت گازی ، مولکولها آزادانه به اطراف حرکت کرده و با یکدیگر و نیز با دیواره ظرف برخورد میکنند. فاصله مولکولها در حالت گازی در حدود چند ده برابر فاصله آنها در حالت مایع و جامد است. اگر در یک ظرف نوشابه پلاستیکی را بسته و آنرا متراکم کنید و سپس آنرا با آب پر کرده و دوباره سعی کنید که آنرا متراکم کنید، در حالت اول بعلت فاصله زیاد بین مولکولی در گاز ، متراکم کردن سنگینتر و سختتر صورت میگیرد، در صورتی که در حالت دوم چنین نیست.

پلاسما
حالت چهارم ماده پلاسما ,شبیه گاز است و از اتمهایی تشکیل شده است که تمام یا تعدادی از الکترون های خود را از دست داده اند (یونیده شده اند) .
بیشتر مواد جهان در حالت پلاسما هستند مانند خورشید که از پلاسما تشکیل شده است. پلاسما اغلب بسیار گرم است و می توان آن را در میدان مغناطیسی به دام انداخت.
اما در تعریفی کلی از پلاسما باید گفت که ؛ پلاسما حالت چهارمی از ماده است که دانش امروزی نتوانسته آنها را جزو سه حالت دیگر پندارد و مجبور شده آنرا حالت مستقلی به حساب آورد. این ماده با ماهیت محیط یونیزه ، ترکیبی از یونهای مثبت و الکترون با غلظت معین میباشد که مقدار الکترونها و یونهای مثبت در یک محیط پلاسما تقریبا برابر است و حالت پلاسمای مواد ، تقریبا حالت شبه خنثایی دارد. پدیدههای طبیعی زیادی از جمله آتش ، خورشید ، ستارگان و غیره در رده حالت پلاسمایی ماده قرار میگیرند.

پلاسما شبیه به گاز است، ولی مرکب از ذرات باردار متحرکی به نام یون است. یونها بشدت تحت تاثیر نیروهای الکتریکی و مغناطیسی قرار میگیرند. مواد طبیعی در حالت پلاسما عبارتند از انواع شعله ، بخش خارجی جو زمین ، اتمسفر ستارگان ، بسیاری از مواد موجود در فضای سحابی و بخشی از دم ستاره دنبالهدار و شفقهای قطبی شمالی که نمایش خیره کننده ای از حالت پلاسمایی ماده است که در میدان مغناطیسی جریان مییابد
بد نیست بدانید که دانش امروزی حالات دیگری از جمله برهمکنش ضعیف و قوی هستهای را نیز در دستهبندیها بعنوان حالات پنجم و ششم ماده بحساب میآورد که از این حالات در توجیه خواص نکلئونهای هسته ، نیروهای هستهای ، واکنش های هستهای و در کل ((فیزیک ذرات بنیادی)) استفاده میشود.

چگال بوز – اینشتین
حالت پنجم با نام ماده چگال بوز-اینشتین(Booze-Einstein condensate) که در سال ۱۹۹۵ کشف شد، در اثر سرد شدن ذراتی به نام بوزونها (Bosons)تا دماهایی بسیار پایین پدید میآید. بوزونهای سرد در هم فرومیروند و ابر ذرهای که رفتاری بیشتر شبیه یک موج دارد تا ذرههای معمولی ، شکل میگیرد. ماده چگال بوز-اینشتین شکننده است و سرعت عبور نور در آن بسیار کم است.

چگال فرمیونی
حالت تازه هم ماده چگال فرمیونی (Fermionic condensate) است. “دبورا جین” (Deborah Jin) از دانشگاه کلورادو که گروهش در اواخر پاییز ۱۳۸۲ ، موفق به کشف این شکل تازه ماده شده است، میگوید”: وقتی با شکل جدیدی از ماده روبرو میشوید، باید زمانی را صرف شناخت ویژگیهایش کنید. آنها این ماده تازه را با سرد کردن ابری از پانصدهزار اتم پتاسیم با جرم اتمی ۴۰ تا دمایی کمتر از یک میلیونیم درجه بالاتر از صفر مطلق پدیدآوردند. این اتمها در چنین دمایی بدون گرانروی جریان مییابند و این ، نشانه ظهور مادهای جدید بود.
در این حالت اتمهای پتاسیم بدون آنکه چسبندگی میان آنها وجود داشته باشد ، بصورت مایع جریان یافتند . حالت چگالیده فرمیونی تا حدی شبیه چگالش بوز- اینشتین است .
هر دو حالت از اتمهایی تشکیل شده اند که این اتم ها در دمای پایین به هم می پیوندند و جسم واحدی را تشکیل می دهند . در چگالش بوز- اینشتین اتم ها از نوع بوزون هستند در حالیکه در چگالش فرمیونی اتم ها فرمیون هستند.
تفاوت میان بوزون ها و فرمیونها چیست ؟
رفتار بوزون ها به گونه ای است که تمایل دارند با هم پیوند برقرار کنند و به هم متصل شوند . یک اتم در صورتی که حاصل جمع تعداد الکترون ، پروتون و نوترون هایش زوج باشد، بوزون است . بعنوان مثال اتمهای سدیم بوزون هستند زیرا اتمهای سدیم در حالت عادی یازده الکترون ، یازده پروتون و دوازده نوترون دارند که حاصل جمع آنها عدد زوج ۳۴ می شود . بنابراین اتمهای سدیم این قابلیت را دارند که در دماهای پایین به هم متصل شوند و حالت چگالیده بوز- اینشتین را پدید اورند اما از طرف دیگر فرمین ها منزوی هستند . این ذرات طبق اصل طرد پائولی هنگامی که در یک حالت کوانتومی قرار می گیرند همدیگر را دفع می کنند و اگر ذره ای در یک حالت کوانتومی خاص قرار گیرد مانع از آن می شود که ذره دیگری هم بتواند به آن حالت دسترسی یابد .
هر اتم که حاصل جمع تعداد الکترون ، پروتون و نوترون هایش فرد باشد فرمیون است . به عنوان مثال ، اتم های پتاسیم با عدد جرمی ۴۰ فرمیون هستند زیرا دارای ۱۹ الکترون ، ۱۹ پروتون و ۲۱ نوترون هستند و حاصل جمع این سه عدد برابر ۵۹ می شود . دکتر جین و همکارانش بر پایه همین خاصیت انزوا طلبی فرمیونها روشی را پیش گرفتند و از میدانهای مغناطیسی کنترل شونده ای برای انجام آزمایشها استفاده کردند . میدان مغناطیسی باعث می شود که اتمهای منفرد با هم جفت شوند و میزان جفت شدگی اتمها در این حالت با تغییر میدان مغناطیسی قابل کنترل است . انتظار می رفت که اتمهای جفت شده پتاسیم خواص همانند بوزونها داشته باشند اما آزمایشها نشان دادند که در بعضی از اتمها که میزان جفت شدگی ضعیف بود هنوز بعضی از خواص فرمیونی خود را از دست نداده بودند .
در این حالت یک جفت از اتمهای جفت شده می تواند به جفت دیگری متصل شود و این جفت شدگی به همین ترتیب ادامه یابد تا این که سرانجام باعث تشکیل حالت چگالیده فرمیونی شود .
دکتر جین شک داشت که جفت شدگی اتم های مشاهده شده همانند جفت شدگی اتمهای هلیوم مایع باشد که به آن ابر شارگی می گویند . ابرشاره ها نیز بدون اینکه خاصیت چسبندگی بین آنها باشد به راحتی جریان می یابند . وضعیت مشابه دیگر ، حالت ابر رسانایی است . در یک ابر رسانا الکترونهای جفت شده( الکترون ها فرمیون هستند ) به محض آنکه با مقاومت الکتریکی مواجه شوند به راحتی جریان می یابند . علاقه وافری به ابر رساناها وجود دارد زیرا از آنها برای تولید الکتریسیته پاک و ارزان می توان استفاده کرد در صورتی که استفاده از ابر رساناها در تکنولوژی میسر شود قطارهای برقی سریع السیر و کامپیوترهای فوق سریع با قیمت پایین روانه بازار خواهد شد اما متاسفانه استفاده از ابررساناها و حتی تحقیق در باره آنها دشوار است .
بزرگترین مشکل این است که حداقل دمایی که لازم است تا یک ابررسانا ایجاد شود ۱۳۵- درجه سلسیوس است . بنابراین نیتروژن مایع یا دستگاه سرد کننده دیگری لازمست تا سیمهای رابط و هر وسیله جانبی دیگری که الکترونهای جفت شده در ان محیط قرار می گیرند را نگه دارد . این فرایند هزینه زیادی می خواهد و به دستگاههای پر حجمی نیاز دارد . اما اگر ابررسانایی بردمای اتاق شود کار کردن با آن فوق العاده راحت می شود و استفاده ازآن به خاطر مزیت های یاد شده سریعا افزایش می یابد جین می گوید کنترل میزان جفت شدگی اتمهابا استفاده از تغییر میدان مغناطیسی همانند تغییر دما برای یک ابررسانا ست . این روند ما را امیدوار می کند که بتوانیم آموخته های خود از چگالش فرمیونی را به دیگر زمینه ها از جمله ابر رسانایی در دمای اتاق تسری دهیم.
ناسا کاربردهای زیادی را برای ابررساناهادر نظر گرفته است به عنوان مثال استفاده از ابر رساناها باعث خواهد شد که مدار ماهواره های چرخنده به دور زمین با دقت بسیاربالایی کنترل شوند . خاصیت اصلی ابر رساناها به دلیل نداشتن مقاومت الکتریکی امکان انتقال جریان الکتریکی – حجم کوچکی از ابررسانا است . به همین خاطر اگر به جای سیم های مسی از ابر رساناها استفاده شود ،موتورهای فضاپیماها تا ۶ برابر نسبت به موتورهای فعلی سبکتر خواهند شد و باعث می شود که وزن و فضاپیما بسیار کاهش یابد .
از دیگر زمینه هایی که ابررساناها می توانند نقش اساسی در آنها بازی می کنند می توان کاوش های بعدی انسان از فضا را نام برد . ابررساناها بهترین گزینه برای تولید وانتقال بسیارکارآمد انرژی الکتریکی هستند و طی شب های طولانی ماه که دما تا ۱۷۳- درجه سانتی گراد پایین می آید و طی ماه های ژانویه تا مارس دستگاه های MRI ساخته شده ازسیم های ابررسانا ، ابزار تشخیص دقیق و توانمندی در خدمت سلامت خدمه فضاپیما خواهد بود.

منبع :بانک مقالات علمی

در این پست لیست سایتها (( به زبان انگلیسی )) فیزیک قرار داده شده...

iop

physicsworld.com

about.com

 دپارتمان فیزیک دانشگاه آکسفورد

دپارتمان فیزیک ام آی تی

دپارتمان فیزیک کاوندیش (دانشگاه کمبریج )