Quantum Physics

#فــیزیـک_کــوانــتوم

شبیه‌سازی سفر در زمان کوانتومی اثر پروانه‌ای را رد می‌کند

محققان با استفاده از یک کامپیوتر کوانتومی برای شبیه‌سازی سفر در زمان نشان دادند که در قلمرو کوانتومی هیچ اثر پروانه‌ای وجود ندارد در این پژوهش اطلاعات کیوبیت یا بیت‌های کوانتومی به گذشته‌ی شبیه‌سازی شده سفر کردند یکی از آن‌ها به شدت آسیب می‌بیندمانند پروانه‌ای که له شده، با کمال تعجب وقتی همه کیوبیت‌ها به زمان حال باز می‌گردند عمدتا بی‌تغییر به نظر می‌رسند گویی واقعیت خود را بهبود بخشیده است.

نیکولای سینیتسیس فیزیکدان نظری در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس و یکی از نویسنده مقاله گفت در کامپیوتر کوانتومی مشکلی برای شبیه‌سازی تکامل زمان در جهت معکوس یا شبیه‌سازی اجرای فرایندی وارونه وجود ندارددر حقیقت ما می‌توانیم ببینیم که اگر در زمان به گذشته سفر کنیم خسارت کمی وارد کنیم و برگردیم چه اتفاقی برای یک جهان کوانتومی پیچیده رخ می‌دهدما فهمیدیم که جهان ما زنده می‌ماند به این معنی که هیچ اثر پروانه‌ای در مکانیک کوانتومی وجود ندارددر داستان علمی تخیلی ری بردبری در سال ۱۹۵۲ بنام آوای تندر شخصی با استفاده از ماشین زمان به گذشتۀ دور سفر می‌کندجایی که پا بر روی یک پروانه می‌گذارد و آن را له می‌کند. با بازگشت به زمان حال دنیای متفاوتی می‌بینداین داستان اغلب به اصطلاح اثر پروانه‌ای معروف است که به حساسیت فوق‌العاده بالای یک سیستم پیچیده و پویا نسبت به شرایط اولیه‌اش اشاره دارددر چنین سیستمی، عوامل اولیه و کوچک به شدت تحت تأثیر تحول کل سیستم قرار می‌گیرنددر عوض محققان دریافتند که در شبیه‌سازی بازگشت به گذشته ایجاد آسیب محلی کوچک در یک سیستم کوانتومی فقط منجر به آسیب محلی ناچیز و کوچک در زمان حال می‌شوداین اثر کاربردهای بالقوه‌ای در سخت افزارهای مخفی کننده اطلاعات و آزمایش دستگاه‌های اطلاعاتی کوانتومی دارد با تبدیل حالت اولیه به حالت کاملا درهم تنیده اطلاعات توسط کامپیوتر مخفی می‌شوند.

بین یان یکی دیگر از محققان گفت ما دریافتیم که حتی اگر یک مزاحم در یک حالت کاملا درهم تنیده اندازه‌گیری‌های مخرب را انجام دهدما هنوز هم می‌توانیم به راحتی اطلاعات مفید را بازیابی کنیم زیرا این آسیب با فرآیند رمزگشایی تقویت نمی‌شود این صحبت در مورد ایجاد سخت افزار کوانتومی است برای پنهان کردن اطلاعات استفاده خواهد شداین یافتۀ جدید همچنین می‌تواند برای آزمون اینکه آیا پردازنده کوانتومی در واقع با اصول کوانتومی کار می‌کند، استفاده شوداز آنجا که اثر جدید بدون پروانه کاملاً کوانتومی است اگر پردازنده‌ای سیستم یان و سینیتیسین را اجرا کند و این اثر را نشان دهد، پس باید پردازنده کوانتومی باشد.
برای آزمایش اثر پروانه در سیستم‌های کوانتومی محققان از تئوری و شبیه‌سازی‌هایی با پردازندۀ کوانتومی IBM-Q استفاده کردند تا نشان دهند چگونه یک مدار می‌تواند با استفاده از گیت‌های کوانتومی یک سیستم پیچیده را تکامل بخشددر این آزمایش تیمی الیس عامل محبوب مورد استفاده برای آزمایش‌های فکری کوانتومی یکی از کیوبیت‌های خود را در زمان حال آماده کرده و از طریق کامپیوتر کوانتومی به صورت معکوس اجرا می‌کند در گذشته‌های دوریک عامل مخرب باب کیوبیت آلیس را اندازه‌گیری می‌کنداین عمل کیوبیت را آشفته می‌کند و تمام همبستگی‌های کوانتومی آن را با سایر جهان از بین می‌بردسپس سیستم به زمان حال منتقل می‌شودبه گفته ری بردبری آسیب کوچک باب به حالت و تمام آن همبستگی‌های گذشته باید به سرعت در طی تکامل پیچیده و رو به جلو زمان تقویت شود از این رودر پایان آلیس قادر به بازیابی اطلاعات خود نیست اما در این ازمایش این اتفاق روی نداد.
محققان دریافتند که بیشتر اطلاعات محلی فعلی به صورت همبستگی‌های کوانتومی در گذشته دور پنهان بوده است که با دستکاری جزئی نمی‌تواند آسیب ببیند آنها نشان دادند که اطلاعات با وجود دخالت باب بدون آسیب زیادی به کیوبیت آلیس باز می‌گردند به طور غیرقانونی برای سفرهای عمیق‌تر به گذشته و برای جهان‌های بزرگتر اطلاعات نهایی آلیس با آسیب کمتری به او باز می‌گردد سینیتسین گفت ماد دریافتیم که مفهوم هرج و مرج در فیزیک کلاسیک و در مکانیک کوانتوم باید متفاوت درک شود.

#مـتـرجــم_ســاکـار
#گـرداوری_آریــوس_راد

https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.040605
https://scitechdaily.com/butterfly-effect-in-quantum-realm-disproven-by-simulating-quantum-time-travel/

🆔@Physics3p

#فــیزیـک_کــوانــتوم

فضانوردان ماموریت های آپولو، یادگاری‌های زیادی در ماه به جا گذاشتند. مثلا پر شاهینی که دیوید اسکات در ماموریت Apollo ۱۵ در ماه گذاشت یا اسکناس دو دلاری که دیوید اسکات و جیمز اروین در ماه جا گذاشتندعکس خانوادگی که چارلز دوک در ماموریت Apollo ۱۶ یا دو توپ گلف را که آلن شپارد در ماموریت Apollo ۱۴ در آنجا گذاشت. شپارد اولین انسانی است که در ماه گلف بازی کرد و اسکات هم همان فضانوردی است که در مقابل دوربین روی سطح ماه، یک پر شاهین و یک چکش را همزمان رها کرد و به نوعی درستی آزمایش گالیله را در ماه نمایش داد.

#عرفان_کسرایی

🆔@Physics3p

#فــیزیـک_کــوانــتوم

@Physics3p
محققان می‌گویند ابرنواخترها احتمالا اتم‌های کربن حیات بخش را سریع‌تر از آنچه تصور می‌شود تولید و پخش می‌کنند.
به گفته محققان یک ابررایانه نشان داده که ستاره‌های در حال انفجارتولید کربن را در اعماق خود افزایش می‌دهند.

محققان دانشگاه ایالتی میشیگان دریافته‌اند که ستاره‌های در حال انفجار بسیار سریع‌تر از آنچه تصور می‌کردنداتم‌های کربن حیات‌بخش را ایجاد می‌کنند با این حال این کشف رمز و راز دیگری ایجاد کرده است که می‌تواند نظریه‌های فعلی ایجاد عناصر را به چالش بکشد و به پیدایش علوم جدیدی در زمینه نجوم و همجوشی کمک کندکربن یکی از فراوان‌ترین عناصر روی کره زمین است که با انفجار ستاره‌های ابرنواختر در واکنش همجوشی سه گانه آلفا ایجاد شده است منظور از اصطلاح آلفا یک هسته اتم هلیوم است که از دو پروتون و دو نوترون تشکیل شده است. وقتی سه تا از آنها با هم ذوب شوند، کربن با مجموع شش پروتون، شش نوترون و شش الکترون به دست می‌آید.

این واکنش همجوشی بسیار ناکارآمد است مگر اینکه چیزی به آن کمک کندمحققان با استفاده از مدل‌های توسعه یافته توسط ابر رایانه دریافتند که پروتون‌های اضافی در قسمت داخلی یک ابرنواختر می‌توانند واکنش‌های همجوشی سه گانه آلفا را تسریع کرده و ۱۰ برابر بیشتر از حد انتظار اتم کربن تولید کننداین ممکن است وجود کربن اضافی موجود در کیهان را توضیح دهد، اما رمز و راز دیگری را نیز ایجاد می‌کنددانشمندان تاکنون فکر می‌کردند که این پروتون‌های اضافی مسئول ایجاد ایزوتوپ‌های سنگین‌تر روتنیوم و مولیبدن هستند که به وفور شگفت‌آوری در زمین یافت می‌شودلوک اف رابرتزاستاد دانشگاه میشیگان و محقق این مطالعه می‌گوید این عناصر را در جاهای دیگری جز ابرنواخترها نمی‌بینید.

این بدان معناست که این ایزوتوپ‌ها ممکن است به روش‌های دیگری تولید شده باشنداما محققان از چگونگی آن اطمینان ندارندهندریک شاتزمحقق این مطالعه گفت یافتن گزینه‌های جایگزین آسان نیست با این حال اگرچه ممکن است این تحقیق نظریه مورد علاقه ما را از بین ببرد اما این یک علم جدید و جالب است سم آستین مدیر این پروژه و مدیر سابق آزمایشگاه ملی ابررسانای سیکلوترون می گویدپیشرفت وقتی حاصل می‌شود که تناقضی وجود داشته باشد.

#مـتـرجــم_ســاکـار
https://www.newscientist.com/article/dn27570-supernova-space-bullets-could-have-seeded-earths-iron-core/

http://arxiv.org/abs/1505.02034v1
https://www.engadget.com/supernovae-may-generate-lifegiving-carbon-atoms-faster-than-we-thought-083606627.html?guccounter=1&guce_referrer=aHR0cHM6Ly9iaWdiYW5ncGFnZS5jb20vYXN0cm9ub215LyVkOCVhNyVkOCVhOCVkOCViMSVkOSU4NiVkOSU4OCVkOCVhNyVkOCVhZSVkOCVhYSVkOCViMSVkOSU4NyVkOCVhNy0lZGElODYlZGElYWYlZDklODglZDklODYlZDklODctJWQ4JWE4JWQ4JWIwJWQ4JWIxLSVkOCVhZCVkYiU4YyVkOCVhNyVkOCVhYS0lZDglYjElZDglYTctJWQ5JWJlJWQ4JWFlJWQ4JWI0LSVkOSU4NSVkYiU4YyVlMiU4MCU4Yy8&guce_referrer_sig=AQAAAJnWzBY-xE5p_a4-Wb1bT8fGApTAOScyut9D0h5Sqc6odjVCeGtyUmhs3JGvWOZUZWDN5KHG-a5PsRWx51KDW0v4SXCGR9fbb1MfacSFUawe637Yn---V8Tzl_GM4zw-ZrlU-ClRVeJHMT9b8dRSUB590Aj80qRyBz7L_1QcceUm


🆔@Physics3p

⭕️ بابک فردوسی مهندس نخبه ایرانی‌تبار سازمان هوانوردی و فضایی ملی آمریکا و فارغ التحصیل دانشگاه واشنگتن و موسسه فن آوری پرآوازه ماساچوست (MIT) است وی مهندس سیستم در آزمایشگاه پیشرانش جت (JPL) ناسا در کالیفرنیا، و یکی از طراحان سامانه پیشنهادی کوئپر اروپا است. این مهندس ایرانی همچنین بر روی مأموریت کاوشگر کنجکاوی مریخ نیز کار کرده است.
در ادامه مصاحبه وی را تماشا کنید.

🌐منابع : ویکی پدیا، بیگ بنگ

@Physics3p

#فــیزیـک_کــوانــتوم


صداهایی که از اعماق کهکشان لایتناهی به گوش می‌رسد

ناسا با انتشار ویدیویی جدید، داده‌های اجرام آسمانی را به اصوات تبدیل کرده و به شنونده این امکان را می‌دهد که آهنگ های موسیقی ناشی از ساختار کیهان را بشنود.



🆔@Physics3p

#فــیزیـک_کــوانــتوم

ویدئو / از انتشار سمفونی کیهان تا شباهت زندگی انسان و زنبور
در این شماره از بستۀ اخبار علم و فناوری ایسنا خبرهایی از توسعۀ شیوه درمانی آسان و ارزان‌قیمت برای مارگزیدگی، فراهم شدن امکان گوش سپردن به سمفونی کیهان، کشف شباهت میان زندگی اجتماعی انسان و زنبور عسل، پیش‌بینی آلزایمر با هوش مصنوعی و دو خبر در حوزۀ فضا را مرور می‌کنیم.

#ایــسنا

🆔@Physics3p

#فــیزیـک_کــوانــتوم
توضیح گرانش بدون نظریه‌ ریسمان

ده‌ها سال است که فیزیکدانان زیادی معتقدند نظریه ریسمان در حقیقت همان حلقه‌ی مفقوده‌ای است که می‌تواند میان دو نظریه‌ی آشتی‌ناپذیر صلح برقرار کندنظریه‌ نسبیت عام اینشتین که قوانین طبیعت را در بزرگ‌ترین مقیاس توصیف می‌کند و مکانیک کوانتومی که همین قوانین را در کوچک‌ترین مقیاس تبیین می‌کند
با وجود این گروهی بین‌المللی به سرپرستی محققان دانشگاه رادبوندشواهد قانع‌کننده‌ای را ارائه کرده‌اند که نشان می‌دهد نظریه‌ای که می‌تواند مکانیک کوانتومی را با نسبیت عام آشتی دهد تنها محدود به نظریه ریسمان نمی‌شودآن‌ها نشان دادند که بدون ریسمان‌ها هم می‌توان یک نظریه‌ی گرانش کوانتومی ابداع کرد که از تمام قوانین بنیادین فیزیک پیروی کند.
هنگامی که عملکرد گرانش را در کیهان مشاهده می‌کنیم برای مثال حرکت سیارات یا عبور نور از نزدیکی سیاهچاله به نظر می‌رسد همه چیز با همان قوانینی که اینشتین در نظریه نسبیت عام خود بیان کرده همخوانی دارد از طرف دیگر مکانیک کوانتومی نظریه‌ای است که خواص فیزیکی طبیعت را در کوچک‌ترین مقیاس اتمی و زیراتمی آن تبیین می‌کند با وجود اینکه این دو نظریه توصیف هر پدیده‌ی فیزیکی بنیادینی را که مشاهده می‌کنیم برای‌مان امکان‌پذیر کرده‌اند امّا این دو نظریه با هم ناسازگارند فیزیکدانان سخت در تلاش‌اند تا برای تبیین و توضیح گرانش در هر دو جهانِ بزرگ مقیاس و کوچک مقیاس این دو نظریه را با هم آشتی بدهند اما تا به امروز ناکام مانده‌اند
در دهه‌ی ۱۹۷۰فیزیکدانان با بسط قوانین حاکم بر نظریه نسبیت عام اصول فیزیکی نوینی را ارائه دادند تا بر این مشکل غلبه کنندبر اساس این اصول نوین که نظریه ریسمان خوانده می‌شودهر آنچه در اطراف‌مان می‌بینیم به جای آنکه از ذرات نقطه‌ای تشکیل شده باشند در حقیقت از ریسمان‌های یک بُعدی مرتعش ساخته شده‌اندنظریه‌ ریسمان از بدو پیدایش تاکنون شایع‌ترین چارچوب نظری را برای فیزیکدانان فراهم کردتا شاید بتوانند با بسط نظریه نسبیت عام اینشتین به یک نظریه گرانش کوانتومی برسند.
با این وجودپژوهش نوینی که از سوی فیزیکدانان نظری در دانشگاه رادبوند ارائه شده اکنون نشان می‌دهد که نظریه ریسمان تنها راه رسیدن به این هدف نیست. فرانک سوئرسیک فیزیکدان نظری می‌گویدما نشان دادیم که تبیین گرانش با مکانیک کوانتومی حتی بدون استفاده از قوانین نظریه ریسمان هم امکان‌پذیر است نتایج پژوهش نشان داد این ایده که هر چیزی از ذرات نقطه‌ای تشکیل شده است هنوز هم می‌تواند بدون نیاز به ریسمان‌ها با گرانش کوانتومی سازگار باشد. لذا این چارچوبِ فیزیک ذرات توسط آزمایشی مثل برخوردهنده هادرونی بزرگLHC در سرن نیز تأیید شده است.
به گفته محققان کاربرد این نظریه‌ی جایگزین توجه دانشمندان را به خود جلب کرده است چون آزمودن نظریه ریسمان فوق‌العاده دشوار بوده است ایدۀ ما از آن دسته اصول فیزیکی پیروی می‌کند که قبلاً از آزمون سربلند بیرون آمده‌اند به عبارت دیگرکسی تاکنون ریسمان‌ها را در آزمایشگاه مشاهده نکرده اما ذرات چیزهایی هستند که دانشمندان قطعاً آن‌ها را در آزمون‌های LHC می‌بیننداین ایده به ما این توانایی را می‌بخشد تا بتوانیم میان پیش‌بینی‌های نظری و آزمون‌ها آسان‌تر پل ارتباطی برقرار کنیم.
این گروه پژوهشی بین‌المللی پس از آنکه نشان دادند ایده‌ی آن‌ها می‌تواند مشکلات دیرباز فیزیک ذرات را حل کند، اخیراً در تلاشند تا پیامدهای بکارگیری آن را در سطح سیاهچاله‌ها بررسی کنندروی‌هم‌رفته تنها یک دسته از قوانین طبیعت در کیهان حاکم‌اند و این قوانین باید بتوانند برای تبیین هر نوع پرسشی به کار روندبرای مثال وقتی ذرات در انرژی‌های فوق‌العاده زیاد به هم کوبیده می‌شوند یا وقتی درون سیاهچاله سقوط می‌کند چه روی می‌دهد جالب خواهد بود که نشان دهیم این پرسش‌های به ظاهر نامربوط عملاً با هم در ارتباطند و درک این ارتباط می‌تواند برای حل معماهای هر دو جهانِ بزرگ ‌مقیاس و کوچک ‌مقیاس مفید باشد.

#گـرداوری_آریــوس_راد

#مـتـرجــم_ســاکـار

https://fa.wikipedia.org/wiki/%DA%AF%D8%B1%D8%A7%D9%86%D8%B4_%DA%A9%D9%88%D8%A7%D9%86%D8%AA%D9%88%D9%85%DB%8C
https://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%86%D8%B3%D8%A8%DB%8C%D8%AA_%D8%B9%D8%A7%D9%85

https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.181301

🆔@Physics3p

#فــیزیـک_کــوانــتوم

کشف ماده نهایی گمشده برای حیات در یک دنباله‌دار


محققان با کشف فسفر در دنباله‌دار چوریوموف سرانجام ماده نهایی گمشده برای ایجاد حیات را در یک دنباله‌دار یافتند.
@Physics3p
ما مدت‌هاست در پی آن هستیم که دریابیم حیات چگونه در سیاره دوست داشتنی ما شکل گرفته است و آنچه تاکنون می‌دانیم این است که تمام مولکول‌های بیولوژیکی روی زمین از شش عنصر شیمیایی به نام‌های کربن هیدروژن و نیتروژن اکسیژن وفسفر و گوگردCHNOPSتشکیل شده است در گذشته اغلب این عناصر را در دنباله‌دارها یافته‌ایم.

چهار مورد از این عناصر یعنی کربن، هیدروژن نیتروژن و اکسیژن از ترکیبات اصلی سیارک‌های کربنی هستند در حالی که مورد پنجم یعنی گوگردsulfurدر تجزیه و تحلیل شیمیایی دنباله‌دار چوریوموف کشف شداکنون محققان در همین دنباله‌دار موفق به کشف ششمین و آخرین عنصر گمشده‌ی حیات یعنی فسفر شده‌اند.

محققان دانشگاه تورکو در بیانیه مطبوعاتی در مورد این یافته اظهار داشتند این اولین‌بار است که این شش عنصرCHNOPSضروری برای زندگی در مواد جامد دنباله‌دارها یافت می‌شودکربن هیدروژن ونیتروژن واکسیژن و گوگرد در مطالعات قبلی توسط تیم تجزیه و تحلیل توده یونی ثانویهCOSIMA یافت شده بود و اکنون فسفر کشف شده در این دنباله‌دار آخرین مورد از عناصر CHNOPSاست کشف فسفر نشان دهنده تحویل عناصر لازم برای شکل‌گیری حیات بر روی کره زمین جوان توسط دنباله‌دارها است.

این یافته ممکن است سرانجام فاش کند که واقعاً دنباله‌دارها بوده‌اند که میلیاردها سال پیش حیات را برای کره زمین به ارمغان آورده‌اندCOSIMAابزاری است که روی فضاپیمای روزتا متعلق به آژانس فضایی اروپا قرار دارداین فضاپیما، این دنباله‌دار و ذرات گرد و غبار دنبال آن را بین سپتامبر ۲۰۱۴ تا سپتامبر ۲۰۱۶ ردیابی کرد که منجر به یافتن فسفر در مجاورت این دنباله‌دار شدشش سال و نیم سال طول می‌کشد این دنباله‌دار به دور خورشید بچرخدلازم به ذکر است که عنصر فلورین نیز در این دنباله‌دار شناسایی شده است اگرچه اهمیت و نقش آن هنوز مشخص نشده است


#مـتـرجــم_ســاکـار

https://academic.oup.com/mnras/article/499/2/1870/5911597

http://www.sci-news.com/space/science-rosetta-land-67pchuryumov-gerasimenko-02947.html?hcb=1

🆔@Physics3p

▪️شراب 300 سالۀ ریاضیات:
(رابطه‌ی پنهان میان کوانترنیون‌ها و مکانیک ماتریسی هایزنبرگ)
🆔 @Physics3p

نزدیک به 300 سال پس از پیشنهاد اعداد موهومی(مختلط) توسّط کاردانو، یک زبان‌شناس و دائم‌الخمر ایرلندی گام اصلی را برداشت. این دائم‌الخمر ـ که بعدها به بزرگ‌ترین ریاضی دان ایرلند بدل شد ـ ویلیام همیلتون نام داشت.

از نظر جبری می‌دانیم که یک نقطه را می‌توان در صفحۀ کارتزین توسّط یک جفت عدد حقیقی مانند (x,y) ـ که مختصّات آن نقطه نامیده می‌شود ـ نشان داد. بدیهی است که هر نقطه در «صفحۀ مختلط» نیز با یک قسمت حقیقی و یک قسمت موهومی مشخص می‌شود.

در واقع، همیلتون نشان داد که هر عدد مختلط مانند (x+iy) ، «حقیقتاً» چیزی نیست جز جفتی از اعداد حقیقی(x,y).

وی نشان داد که حتّی می‌توان بر روی جفت‌های مختلفی از این اعداد، قواعدی جبری نظیر جمع و ضرب انجام داد. همیلتون قصد داشت تا یک جبر سه بعدی مختلط اختراع کند، زیرا اعداد مختلط روشی قدرتمند برای مطالعۀ مکانیک سیّالات، گرما، گرانش، صوت و تقزیباً هر چیزی که در حوزۀ فیزیک و ریاضی جای می‌گرفت را فراهم می‌آورد. از این رو یک محدودیت وجود داشت: اعداد مختلط که دو جفتی بودند مربوط به فضای دو بعدی بودند نه فضای سه بعدی که ما در آن زندگی می‌کنیم.

همیلتون به دنبال حلّ این مشکل بود. وی ابتدا عملیات جبری را روی سه‌تایی‌های مختلط پیاده کرد و خیلی ساده هم می‌توانست دو یا چند سه‌تایی مختلط را با هم جمع کند. امروزه این نوع جمع را با نام «جمع برداری» می‌شناسند.
مشکل اصلی، ضرب بود. حتّی برای اعداد مختلط هم ضرب کردن به سادگی جمع کردن نیست. در مورد اعداد مختلط هم این‌طور نیست که شما برای به دست آوردن حاصل ضرب دو عدد، اجزای نظیر آن‌ها را در هم ضرب کنید. اگر چنین کاری انجام دهید، درست است که چیزها خیلی ساده می‌شوند، ولی در عوض دو رویداد مهلک و ناخوشایند پیش می‌آید.

اوّلین آن‌ها این است که دیگر در این دستگاه ریشۀ دوّم عدد 1- وجود نخواهد داشت! دوّمی هم این است که امکان دارد که شما دو عدد غیر صفر را در هم ضرب کنید و حاصل آن‌ها صفر شود! چنین مسائلی ـ که به «مقسوم علیه‌های صفر» منتهی می‌شوند ـ برای تمام روش‌های جبری دردسرساز هستند، مخصوصاً در حلّ معادلات.

در مورد اعداد مختلط ما می‌توانیم با پیروی از یک قاعدۀ کم‌تر شناخته شده برای ضرب، بر این مشکل غلبه کنیم ـ و این همان کاری بود که همیلتون انجام داد. ولی زمانی که همین ترفند را برای سه‌تایی‌ها انجام داد، به نتایج تکان‌دهنده‌ای رسید. هر چقدر هم که سعی می‌کرد نمی‌توانست از برخی نقایص مهلک اجتناب کند. او می‌توانست با این سه‌تایی‌ها عمل ضرب را انجام داده و ریشۀ دوّم 1- را هم داشته باشد، ولی فقط در صورتی که مقسوم علیه‌های صفر را در کار خود وارد کند. به نظر می‌رسید هرکاری که می‌کرد، خلاصی از دست مقسوم علیه‌های صفر غیر ممکن بود.
در نهایت که همیلتون متوجّه شد هیچ جبر سه بعدی «معقولی» وجود ندارد، به «چهارتایی»‌ها روی آورد. اعداد مختلط را می‌توان به صورت دوتایی همانند (x,y) یا به صورت (x+iy) نشان داد.

امّا اعدادی که همیلتون در نظر داشت چهارتایی‌هایی به صورت (x,y,z,w) و یا به صورت جبری آن همانند x + iy + jz + kw بودند.
به شکلی که رابطۀ زیر برقرار است:

i2 = j2 = k2 = ijk = -1

همیلتون این چهارتایی‌های زیبا را «کواترنیون» نامید.

کواترنیون‌ها می‌توانستند عملیات ضرب را بدون آن مشکلات پیش‌رو انجام دهند. در واقع گشایشی بود برای بن‌بست‌های پیشین، امّا در خود یک چالۀ «زیبا» داشت: در کواترنیون‌ها ویژگی «جا به جایی‌پذیری» برقرار نبود.

درست همانند ماتریس‌های هایزنبرگ:

Q_1 Q_2 ≠ Q_2 Q_1


▪️نویسنده: سعید گراوندی (زاحل)

🆔 @Physics3p

#فــیزیـک_کــوانــتوم


ماده تاریک با روش جدیدی بررسی شد
@Physics3p
تیم کوچکی از اخترشناسان موفق به یافتن روش تازه‌ای برای مشاهدۀ هاله‌های گریزان ماده تاریک شده‌اند که کهکشان‌ها را احاطه می‌کند آن‌ها در این راستا از تکنیکی استفاده کردند که ۱۰ برابر دقیق‌تر از بهترین روش‌های قبلی است.


دانشمندان در حال حاضر تخمین می‌زنند که تا ۸۵ درصد از جرم موجود در کیهان نامرئی است. امکان مشاهدۀ این ماده تاریک به صورت مستقیم وجود نداردزیرا مثل ماده معمولی با نور برهم‌کنش نداردماده معمولی در تشکیل ستاره‌ها، سیاره‌ها و حیات در زمین نقش دارد پس چطور می‌توان یک چیز نامرئی را مورد اندازه‌گیری قرار داد؟

کلید مسئله این است که اثر گرانشی که ماده تاریک ایجاد می‌کند، اندازه‌گیری شود.

پل گوری دانشجوی دکتری در دانشگاه فناوری سوئین‌ برن که سرپرستی تدوین مقاله را بر عهده داشت گفت مثل این است که به پرچم نگاه کنی تا به میزان وزش باد پی ببری نمی‌توان باد را مشاهده کرد، اما حرکت پرچم به ما نشان می‌دهد که باد با چه شدتی در حال وزیدن است ما در تحقیقات جدیدمان قصد داریم بر روی همگرایی گرانشی ضعیف تمرکز کنیم که یکی از ویژگی‌های نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین است ماده تاریک تصویرِ هر چیزی را که پشت آن قرار داشته باشد به میزان ناچیزی تحریف می‌کنداستادیار ادوارد تیلور بیان کرداین تاثیر تا حدی به خواندن روزنامه از درون پایه لیوان شیشه‌ای شباهت دارد همگرایی گرانشی ضعیف یکی از موفق‌ترین راه‌ها برای ترسیم نقشه‌ محتوای ماده تاریک در کیهان است اکنون یکی از تیم‌های تحقیقات دانشگاه سوئین‌بورن از تلسکوپ ۲.۳ متری در استرالیا استفاده کرده تا آن دسته‌ از کهکشان‌های در حال چرخشی را ترسیم نماید که با همگرایی گرانشی قابل مشاهده و بررسی است از آنجا که می‌دانیم ستاره‌ها و گاز قرار است چگونه درون کهکشان‌ها حرکت نمایند تا حدی می‌دانیم که کهکشان‌ها چه شکل و شمایل و ویژگی‌هایی خواهد داشت با اندازه‌گیری میزان تحریف تصاویر کهکشان واقعی می‌توان به این نتیجه رسید که چه مقدار ماده تاریک می‌تواند مشاهدات‌مان را تبیین کند

تحقیقات جدید نشان می‌دهد که این اطلاعات مربوط به سرعت چه نقش موثری در اندازه‌گیری دقیق‌ترِ اثر همگرایی گرانشی داردگوری در پایان افزودبا این روش جدید برای مشاهدۀ ماده تاریک امیدواریم بتوانیم تصویر شفاف‌تری از محل ماده تاریک بدست آوریم و ببینیم چه نقشی در شکل‌گیری کهکشان‌ها داردماموریت‌های فضایی آتی ناسا از قبیل تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن و تلسکوپ فضایی اقلیدس آژانس فضایی اروپا نیز با هدف اندازه‌گیری خاصی طراحی شده‌اند که شکل صدها میلیون‌ کهکشان‌ در آنها منظور شده است. تاریخ نشان داده که این اقدامات علمی همیشه ثمربخش بوده است

#گـرداوری_آریــوس_راد

#مـتـرجــم_ســاکـار

https://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%85%D8%A7%D8%AF%D9%87_%D8%AA%D8%A7%D8%B1%DB%8C%DA%A9

https://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%87%D9%85%DA%AF%D8%B1%D8%A7%DB%8C%DB%8C_%DA%AF%D8%B1%D8%A7%D9%86%D8%B4%DB%8C

https://dx.doi.org/10.1093/mnras/staa2893

https://home.cern/news/series/lhc-physics-ten/breaking-new-ground-search-dark-matter

🆔@Physics3p

▪️روایتی از یک‌پارچگی در لحظۀ «صفر»:
(5)
🆔 @Physics3p

ابتدا فیزیک‌دان‌ها براین باور بودند که این ابعاد اضافی چنان کوچک (کوچک‌تر از ابعاد اتمی) و درهم پیچیده هستند که به هیچ عنوان قابل مشاهده و آشکارسازی نیستند که در نهایت در سال 1985 عدّه‌ای از فیزیک‌دان‌ها استدلال کردند که مناسب‌ترین شکل برای این فضاهای اضافی چیزی است که مانیفُلد کالابی ـ یائو نامیده می‌شود. این ساختار فضایی کالابی ـ یائو چنان است که در هر نقطۀ فوق میکروسکوپی از ابعاد سه‌گانۀ ملموس می‌توان به آن ابعاد اضافی دست یافت.این‌که نظریه ابعادی اضافی را می‌طلبد به کنار، سر در‌گم‌تر از آن، تعداد ابعاد اضافی نظریه است. در حقیقت، نظریه خودش ابعاد خودش را تعیین می‌کند: فقط 10 بُعد، همین و بس.

به جز همۀ این‌ها قرار بود نظریۀ ریسمانی نماینده‌ای برای میدان‌های یک‌پارچه و متقارن باشد امّا در سال 1990 دانشمندان به یک مشکل اساسی برخوردند. فیزیک‌دان‌ها متوجّه شدند که نظریۀ اَبَرریسمان‌ها در پنج رده قرار می‌گیرد که هر کدام تقریباً ـ و نه کاملاً ـ با جهان مطابقت داشتند. این خیلی ناخوشایند بود. نظریه‌ای که خنیاگر میدان یک‌پارچه بود در پنج دستۀ «خود ـ سازگار» موجودیت داشت.

در سال 1994 اوضاع به نفع نظریه‌های ریسمانی تغییر کرد. ادوارد ویتن و پل تاوسِند از دانشگاه کمبریج توانستند تغییری اساسی در نظریه ایجاد کنند. آنان در ایده‌ای جسورانه از نظر ریاضی نشان دادند که هر نظریۀ ده بعدی ریسمانی در واقع تقریبی از یک نظریۀ بزرگ‌تر یازده بعدی است که ویتن آن‌را «نظریۀ M» نامید ـ که هنوز گمانه‌زنی‌هایی در مورد نام‌گذاری آن برقرار است. نظریۀ M ـ که از ماهیتی دمُکراتیک برخوردار بود ـ در کنار ریسمان‌های تک بعدی قادر به معرّفی عناصری گسترده با ابعادی متنوّع بود. این عناصر چندبعدی «غشا» یا «پوسته» نام گرفتند. نظریۀ M نشان می‌داد که هر پنج نظریۀ مختلف ابرریسمان‌ها شکل‌هایی مختلف از یک نظریۀ 11 بعدی هستند. به نوعی، اگر یک بُعد (همان بعد تازه شناخته شدۀ یازدهم) را لوله کنیم، آن‌گاه در 10 بُعد باقی‌مانده یک پوسته به یک ریسمان شکسته می‌شود ـ که توسّط یکی از پنج نظریۀ ابرریسمان‌ها توصیف می‌شود.
یک سال پس از حدس ویتن، جو پُلشینسکی از دانشگاه کالیفرنیا در مورد چگونگی غشاها به نتایجی کلیدی دست یافت. پُلشینسکی به این نتیجه رسید که نقاط انتهایی ریسمان‌ها در شرایطی خاص آزادانه قادر به حرکت کامل نیستند ـ چنان‌چه دانه‌های تسبیح ضمن داشتن آزادی حرکت در امتداد نخ، مجبور به تبعیت از مسیر نخ هستند. به نوعی، پُلشینسکی دریافته بود که ریسمان‌ها می‌بایست به چیزی در فضا مقیّد شده باشند. وی بدین منظور «غشاهای نوع دی» را معرّفی کرد. می‌توان گفت که ریسمان‌ها به «دی ـ غشا»ها گره خورده‌اند و به همین جهت است که محدودیت حرکتی دارند.

✍نویسنده: سعید گراوندی (زاحل)

🆔 @Physics3p

▪️روایتی از یک‌پارچگی در لحظۀ «صفر»:
(4)
🆔 @Physics3p


طبق نظریه اَبَرتقارن، بوزون‌ها و فرمیون‌هایی که به هم مربوط شده‌اند هرکدام دارای یک ذرّۀ «اَبَرشریک» هستند. به عبارتی، برای تمامی ذرّات مدل استاندارد یک اَبَرشریک داریم و هر اَبَرشریک را یک «اِس ذرّه» می‌نامیم. از آن‌جا که هیچ کدام از ذرّات شناخته شدۀ موجود «اِس ذرّه» نیستند، می‌بایست دو برابر تعداد ذرّاتی که در حال حاضر می‌شناسیم ذرّه وجود داشته باشد. نام‌گذاری اَبَرشریک فرمیون‌ها، با گذاشتن «اِس» ابتدای نام هر ذرّه صورت می گیرد. برای نمونه، اَبَرشریک الکترون را «سلکترون» و اَبَرشریک کوارک را «اس کوارک» می‌نامند. نام‌گذاری اَبَرشریک بوزون‌ها چنین است که نام ذرّه به «اینو(ino)» ختم می‌شود. یعنی اَبَرشریک فوتون «فوتونیو» یا مثلاً گراویتون، «گراویتینو» نامیده می‌شود.
با این وجود، امروزه در جهان کم‌انرژی ما اَبَرتقارن و یا اَبَرشریکی وجود ندارد. این بدان معنی است که جایی می‌بایست اَبَرتقارن شکسته شده باشد. از دیدگاه فیزیک، بهترین لحظه برای شکستن اَبَرتقارن و آن یک‌پارچگی آرمانی فیزیک‌دان‌ها، درست «لحظۀ صفر» آفرینش است. در مدل استاندارد و مدل تورّمی، تقارن در لحظۀ پس از صفر بر پایۀ مکانیزم هیگز شکسته شده بود. امّا در نظریۀ اَبَریسمان‌ها هنوز هیچ مکانیزم معتبری برای شکسته شدن اَبَرتقارن معرّفی نشده است.
در مدل استاندارد فیزیک ذرّات، شش کوارک و شش لپتون ذرّات بنیادین جهان را تشکیل می‌دهند. کوارک‌ها با نام‌های بالا، پایین، شگفت، افسون، تَه و سَر . لپتون‌ها نیز الکترون، میون، تاو، الکترون نوترینو، میون نوترینو، تاو نوترینو . از اجتماع کوارک‌ها هادرون‌ها (باریون‌ها و مزون‌ها) پدید می‌آیند. از تجمّع سه کوارک، باریون‌ها (مثل پروتون و نوترون‌ها) شکل گرفته و با کنار هم قرار گرفتن یک کوارک و یک آنتی‌کوارک، مزون‌ها پدید می‌آیند. همۀ این ذرّات را «فرمیون» می‌نامند. به علاوۀ این گوناگونی فرمیون‌ها، در مدل استاندارد، بوزون‌ها نیز موجودند که به جز بوزون هیگز ـ که عامل جرم‌دار کردن ذرّات است ـ همگی حامل نیروهای بنیادی جهان هستند. گلوئون‌ها حامل نیروی هسته‌ای قوی، فوتون‌ها حامل نیروی الکترومغناطیسی و بوزون‌های W و Z حامل نیروی هسته‌ای ضعیف هستند. توجّه کنید که گراویتون‌ها (ذرّات حامل نیروی گرانش) در مدل استاندارد پیش‌بینی نشده‌اند.

این همه پراکندگی، گوناگونی، دسته‌ها و ویژگی‌های متفاوت، فیزیک‌دان‌ها را کلافه کرده بود. فیزیک‌دان‌ها عاشق سادگی و زیبایی هستند و آن را در تقارن و یک‌پارچگی می‌بینند. با این حال، نظریۀ اَبَرریسمان‌ها می‌توانست همۀ این مشکلات را حل کرده و حتّی گراویتون‌ها را هم در دل خود جای دهد. از دیدگاه نظریۀ اَبَرریسمان‌ها تنها یک جزء بنیادین و آن هم «ریسمان»ها هستند که وجود دارند. در واقع هر یک اعضای مجموعۀ ذرّات مدل استاندارد صرفاً الگوی ارتعاشی متفاوتی از ریسمان‌ها هستند. همان گونه که تارهای یک ویلُن می‌توانند نغمه‌های گوناگونی تولید کنند، این ریسمان‌های مطرح شده نیز طبق الگوهای ارتعاشی خاصّی می‌توانند ذرّات ـ چه بوزون و چه فرمیون ـ متنوّعی را پدید آورند. به نوعی، در نظریۀ اَبَرریسمان‌ها تمامی گونه‌های مادّه و انواع نیروها، همگی از یک چیز ساخته شده‌اند: ریسمان‌های مرتعش انرژی. این ریسمان‌ها چنان کوچکند که مشاهدۀ مستقیم آن‌ها به منزلۀ آن است که بخواهیم متن روی این صفحه را از فاصلۀ یک سال نوری مطالعه کنیم. در نظریۀ اَبَرریسمان‌ها گوناگونیِ جرم ذرّات، تفاوت اسپین و بار الکتریکی آن‌ها و دیگر مشخّصات ذرّه همگی به شدّتِ ارتعاش ریسمان‌ها بستگی دارند (هرچه ارتعاش سریع‌تر و شدیدتر باشد، به معنای انرژی بیش‌تر بوده و انرژی بیش‌تر هم طبق معادلۀ انیشتین به معنای جرم بیش‌تر است). به همین منوال ذرّۀ سبک‌تر، ذرّه‌ای است که ارتعاش ریسمانی‌اش شدّت کم‌تری داشته باشد.
با این وجود، نظریۀ اَبَرریسمان‌ها هنوز مشکلات فراوانی داشت. بارزترین مشکل نظریۀ ریسمانی ـ که پیش‌تر نیز با آن آشنا شدید ـ ابعاد اضافی آن است. برای درک ویژگی آن ابعاد اضافی گمانه‌زنی‌های زیادی شده است. که در ادمه مطلب به آن خواهیم پرداخت.

✍نویسنده: سعید گراوندی (زاحل)

🆔 @Physics3p

▪️روایتی از یک‌پارچگی در لحظۀ «صفر»:
(3)
🆔 @Physics3p

ضربۀ دیگر را محدودیت‌های ریاضیات بر نظریه ریسمان وارد آورد (فراموش نشود که این نظریه از دل ریاضی بیرون آمده بود). از این رو ریاضیاتِ نظریه، محدودیت‌هایی برای مدل ریسمان‌ها در نظر گرفته بود. این محدودیت را نخستین بار کلاود لاولس تشخیص داده بود. وی متوجّه شد که ایدۀ ونتزیانو هنگامی درست کار می‌کند که فضا ـ زمانِ نظریه را دارای 26 بُعد (25 بعد فضایی و یک بعد مربوط به زمان) در نظر بگیریم.
با وجود این مسائل، باز کسانی بودند که به نظریۀ ریسمان‌ها توجّه خاصّی داشتند. جان شوارتز از مؤسّسۀ فناوری کالیفرنیا یکی از طرف‌داران دو‌آتشۀ نظریۀ ریسمانی بود. در سال 1974 شوارتز همراه دوست دیرینه‌اش، جوال شرک ، در نظریۀ ریسمانی متوجّه الگویی خاص شدند که در آن ذرّه‌ای (بوزونی) متفاوت با جرم صفر و اسپین 2 پیش‌بینی می‌شد. معادلات کوانتومی مربوط به نظریۀ ریسمان‌ها ایجاب می‌کرد که ضمن برخورد ذرّات پرانرژی در شتاب‌دهنده‌ها، تعداد بسیار زیادی از این ذرّات متفاوت تولید شود. این ذرّات می‌بایست همانند فوتون‌ها بدون جرم باشند، امّا نظریۀ ریسمان‌ها برای آن‌ها اسپینی برابر 2 پیش‌بینی می‌کرد ـ این بدان معنا است که سرعت چرخش آن‌ها می‌باید دو برابر فوتون‌ها باشد. این ذرّۀ عجیب ـ که تاکنون در آزمایشگاه‌ها هم مشاهده نشده است ـ گلوی ذرّۀ ریسمان‌ها را فشرده بود. این پیش‌بینی به مانند آن است که کسی بگوید فردا در کویر لوت برف سنگینی می‌بارد! (جز آن، نیز نظریۀ ریسمان‌ها نتوانست ذرّاتی با اسپین نیم‌صحیح که شامل هادرون‌ها می‌شود را پیش‌بینی کند). آن‌ها اگر این ذرّه را از نظریه حذف می‌کردند، می‌بایست تمامی مدل را کنار بگذارند. شواترز و شرک در حدسی جسورانه این ذرّۀ عجیب را بوزون گراویتون معرّفی کردند که فیزیک‌دان‌ها مدّت‌های مدیدی به دنبال آن بودند و گمان می‌رفت که این ذرّه، همان ذرّۀ پیغام‌رسانی است که نیروی گرانش را با خود حمل می‌کند (ذرّه‌ای درست از جنس گرانش که از نسبیت عامّ انیشتین برمی‌آید). وجود این ذرّه (گراویتون) می‌توانست پیوندی فرخنده میان نسبیت عام و مکانیک کوانتومی برقرار نماید. در حقیقت، از این دیدگاه در نظریۀ ریسمانی چنان تعبیه شده بود که گرانش انیشتین را در خود جای می‌داد. به نوعی، اگر گرانش را از نظریۀ ریسمان‌ها حذف می‌کردیم، نظریه از کار می‌افتاد. قدرت دیگر این نظریه آن بود که برای برقراری پیوند میان جهان کوانتومی و جهان نسبیتی، طول ریسمان‌ها را تعیین می‌کرد و مقدار آن برابر با طول پلانک یعنی 10-33m بود.

در این مقطع، «اَبَرتقارن» وارد صحنه می‌شود. در بحث مربوط به مدل تورّمی و مدل استاندارد از فیزیک ذرّات، وجود «تقارن» باعث ایجاد الگویی زیبا از ذرّات زیراتمی می‌گردد. سه نوع کوارک موجود می‌توانند بر طبق تقارن SU(3) در کنار هم قرار گرفته و به راحتی با هم تعویض شوند. در نظریۀ GUT نیز می‌توان پنج نوع کوارک و لپتون را بر طبق تقارن SU(5) در کنار هم قرار داد. امّا اَبَرتقارن چنان بود که اگر تمامی ذرّات زیراتمی را با یک‌دیگر جا به جا کنیم، باز معادلات به همان صورت باقی می‌مانند. در این نظریه حتّی فرمیون‌ها به بوزون‌ها و بوزون‌ها به فرمیون‌ها نیز تبدیل می‌شدند. این توصیف صحیح از تقارن را «نظریۀ اَبَرریسمان» می‌نامند ـ چنین اَبَرتقارنی می‌توانست تمام ذرّات جهان را با یک‌دیگر به صورت یک کلّ یک‌پارچه و به هم پیوسته تبیین کند.

برخلاف نظریۀ ریسمان‌ها ـ که فقط بوزون‌ها را شامل می‌شد ـ اَبَرریسمان‌ها هم فرمیون‌ها و هم بوزون‌ها را توصیف می‌کرد و با تقارن خاصّ نظریه می‌توانستیم آن‌ها را در معادلات با هم جا به جا کنیم. همچنین نظریۀ اَبَرریسمان‌ها می‌توانست به خوبی بسیاری از ویژگی‌های کیفی مدل استاندارد از فیزیک ذرّات را توضیح دهد. امّا ویژگی دیگر اَبَرریسمان‌ها آن بود که این نظریه هنگامی دارای انسجام ریاضی است که در 10 بُعد (9 بعد فضایی و یک بعد زمانی) نوشته شود.

✍نویسنده: سعید گراوندی (زاحل)

🆔 @Physics3p

▪️روایتی از یک‌پارچگی در لحظۀ «صفر»:
(2)
🆔 @Physics3p

در اواخر قرن بیستم فیزیک‌دان‌های زیادی به دنبال کشف ماهیت برهم‌کنش هسته‌ای قوی بودند. برهم‌کنش قوی عامل پراکندگی هادرون‌ها (مثل پروتون‌ها و نوترون‌ها) بودند. از آن‌جا که ذرّات زیراتمی مشاهده‌ناپذیر بودند، فیزیک‌دان‌ها برای درک ماهیت آن‌ها در شتاب‌دهنده‌ها با انرژی‌های بسیار زیاد هادرون‌ها را به هم می‌کوباندند. به این طریق، فیزیک‌دان‌ها توانسته بودند در پی این برخوردها دنباله‌ای از اعداد (موسوم به ماتریس s) را تدوین کنند. چراییِ بودن و چگونگی این ماتریس برای فیزیک‌دان‌ها معمّا شده بود تا این‌که در سال 1968 فیزیک‌دانی به نام گابریل ونتزیانو در شتاب‌دهندۀ سرن به رابطه‌ای عجیب برخورد کرد. ونتزیانو قبل از آن‌که ایده‌ای برای برهم‌کنش‌های قوی در ذهن داشته باشد، توانسته بود در دل کتاب‌های قدیمی رابطه‌ای پیدا کند که ماتریس s را به خوبی توضیح می‌داد. ونتزیانو رابطه‌ای 200 ساله پیدا کرده بود که می‌توانست داده‌های تجربی حاصل از شتاب‌دهنده‌ها را توضیح دهد . این رابطه تابع بتای اویلر بود که توسّط ریاضی‌دانی سوییسی به نام لئونارد اویلر کشف شده بود. درنهایت ونتزیانو مدلی موسوم به «مدل تشدید دوگان» طرّاحی کرد که به نتایج برهم‌کنش‌های قوی تا حدودی نزدیک بود ـ هرچند که نمی‌توانست کاملاً آن‌ها را توضیح دهد. امّا باز این سؤال تداعی می‌شد که چرا تابع اویلر می‌توانست در تعامل هادرون‌ها کاربردی داشته باشد. با شکل‌گیری نظریۀ قدرتمندی در زمینۀ برهم‌کنش‌های قوی به نام «کرومودینامیک کوانتومی» ، مدل تشدید دوگان رفته رفته فراموش شد.
تابع اویلر جمع‌بندی خوبی از بسیاری خصوصیات برهم‌کنش قوی به نمایش می‌گذاشت و کسی دلیل این ارتباط را نمی‌دانست. امّا یک نکتۀ کلیدی در پشت پرده پنهان شده بود. در سال 1970 دانشمندانی چون لئونارد ساسکیند از دانشگاه استنفُرد، هولگر نیلسن از انستیتو نیلز بور و یویچیرو نامبو از دانشگاه شیکاکو پرده از این ارتباط رمزآمیز گشودند.


آنان به تعبیری فیزیکی از مدل تشدید دوگان دست یافته بودند که استعاره‌ای فیثاغورثی را برایمان تداعی می‌کند. آن فیزیک‌دان‌ها نشان دادند که برای تحقّق یافتن فرآیندهای کوانتومیِ مدل تشدید دوگان، می‌بایست برهم‌کنش هسته‌ای قوی میان دو ذرّه را ناشی از وجود «ریسمان» های بسیار نازک و ظریف در نظر بگیریم. این تعبیر نشان می‌داد که ذرّات بنیادی‌ای که آن‌ها را نقطه‌ای می‌پنداشیم، در بطن نهایی خود چیزی جز «ریسمان‌های مرتعش» نیستند. یعنی اگر با یک میکروسکوپ فوق قوی به الکترون نگاه کنیم، در نهایت به ریسمانی تپنده می‌رسیم. زمانی که یک ریسمان با ریسمانی دیگر برخورد می‌کند، الگوی اعداد ماتریس s ایجاد می‌شود ـ که پیش‌تر توسّط ونتزیانو تعریف شده بود. در این تعبیر، ذرّه چیزی نبود جز یک لرزش یا نُتی نواخته شده بر روی یک ریسمان.
با این وجود، نظریۀ ریسمان‌ها محکوم به نابودی بود. اوّل آن‌که این نظریه تنها بوزون‌ها را توضیح می‌داد و برای فرمیون‌ها حرفی برای گفتن نداشت . از سویی دیگر، نظریاتی چون مدل استاندارد ذرّات بنیادی و کرومودینامیک کوانتومی ـ که به خوبی ساختار زیراتمی را توضیح می‌دادند ـ سایه بر روشنی‌های نظریۀ ریسمان‌ها افکنده بودند.

✍نویسنده: سعید گراوندی (زاحل)

🆔 @Physics3p

▪️روایتی از یک‌پارچگی در لحظۀ «صفر»:
(۱)
🆔 @Physics3p

می‌دانیم‌که نظریۀ وحدت بزرگ (GUT)، نظریه‌ای «بزرگ» نیست. زیرا گرانش هنوز از نیروهای دیگر گسسته مانده‌ است، هرچند که گرانش در زمانی موسوم به لحظۀ صفر هنوز از نیروهای بنیادی دیگر جدا نشده بود و چهار نیرو در یک «اَبَر نیرو» تعریف می‌شدند.
تلاش برای یگانه ساختن گرانش با نیروهای دیگر هنوز ادامه دارد ـ هر چند که برخی دانشمندان معتقدند که نظریۀ «ابرریسمان»ها یا نسخۀ تکمیل‌شدۀ آن، نظریۀ M ، بهترین نامزد برای یک «نظریۀ همه چیز» است که بتوان چهار نیروی بنیادی را در غالب یک «اَبَر نیرو» در آن گنجاند امّا هنوز یک نظریۀ مربوط به ریاضیات است که بسیار زیبا، دقیق و پیچیده طرّاحی شده است.

در ابتدای داستان آفرینش، هنگامی که دما به طرز باورنکردنی بالا بود، همۀ نیروها با تقارنی «زیبا» و ناگسسته در یک پیکر وصف ناشدنی توصیف می‌شدند. اگر مفهوم تقارن و زیبایی‌اش را هنوز درک نکرده‌اید، به نیرویی که هنوز تقارنش شکسته نشده بیندیشید: نیروی الکتریکی و نیروی مغناطیسی. این دو نیرو جلوه‌ای از یک نیروی واحد به نام نیروی الکترومغناطیسی هستند. چنان‌چه پیش‌تر گفتیم، تنها با تغییر جهت نیروی الکتریکی می‌توان به نیروی مغناطیسی رسید و بالعکس. امّا می‌بایست در یک دوره‌‌ای چهار نیروی بنیادی هم از چنین تقارنی برخوردار بوده باشند: درست هنگام مِه‌بانگ. با انبساط ـ و همچنین سرد شدن سریع جهان ـ رفته رفته این تقارن شکسته شد و چهار نیرو یکی پس از دیگری از هم پاشیدند و در شکل‌های امروزیشان نمایان شدند.

اگر بخواهیم چگونگی «لحظۀ صفر» را بازسازی کنیم، باید نظریه‌ای داشته باشیم تا این چهار نیرو را یک‌پارچه کنار هم نگهداشته و نیاز به آن داریم که تعارض میان نسبیت عام و مکانیک کوانتومی را رفع کنیم. چراکه در لحظۀ صفر، جهان آغازین ما به هر دو قلمرو نسبیتی و کوانتومی وابسته است. چگالی بی‌نهایت آن، استفاده از نسبیت عام را ایجاب کرده و اندازۀ بسیار کوچک آن نیز ضرورت استفاده از مکانیک کوانتومی را می‌طلبد. نسبیت برای جهان کلان کاربرد داشته و مکانیک کوانتومی برای جهان خُرد به کار گرفته می‌شود. به نوعی، اگر بخواهیم پرده از اسرار منشاء کیهان برداریم، می‌باید قوانینی یکسان برای اجسام بزرگ و اجسام کوچک تدوین کنیم. نظریه‌ای که این کار را برایمان انجام می‌دهد نظریه‌ای است موسوم به «نظریۀ ریسمان»ها است. تکوین و ایدۀ نظریۀ ریسمان‌ها کاملاً متفاوت صورت گرفت. معمولاً در فیزیک هنگام ابداع یک ایده، ابتدا فیزیک‌دان با یک تفکّر شهودی و تصویر ذهنی آغاز کرده، سپس سعی می‌کند با معادلات مناسب، درک ذهنی خود را با زبانی ریاضی‌گونه بیان نماید. امّا این روند برای نظریۀ ریسمان‌ها گویا برعکس صورت گرفت.

✍نویسنده: سعید گراوندی (زاحل)

🆔 @Physics3p

⚫️ دکتر لاله حق وردی فیزیک دان ایرانی و برنده جایزه شرودینگر

وی در تیم پژوهشی انستیتو هلمهولتز آلمان فعالیت می کند. او به همراه سه عضو دیگر تیم موفق به دریافت جایزه ارزشمند شرودینگر بابت تحقیقات خود شدند. این جایزه هر سال به طرحی خلاقانه تعلق می گیرد که در حقیقت پژوهشی بین رشته ای میان ریاضیات، فیزیک و علوم طبیعی است. حق وردی نیز به عنوان یک فیزیکدان در تیمی فعالیت دارد که پژوهش های ژنتیکی روی سلول های بنیادی انجام می دهند. این تیم موفق شده برای اولین بار، حجم عظیمی از اطلاعات بیولوژیک را در دسته های مشخص ارزیابی کند و حق وردی نیز فعالیت های ژنتیکی سلول های مورد پژوهش را تحلیل کرد.

@Physics3p

#فــیزیـک_کــوانــتوم

بر اساس آزمایش کوانتومی واقعیت عینی وجود ندارد!
🆔 @Physics3p


حقایقِ جایگزین همانند ویروس در سراسر جامعه گسترش می‌یابند حال به نظر می‌رسد این حقایق علم را نیز آلوده کرده‌انددستکم این مورد در حوزه کوانتوم مشاهده می‌شود. شاید این امر مغایر با درک شهودی باشد روش‌ علمی بر پایه‌ی مفاهیمِ مشاهداتیِ قابل اطمینان، اندازه‌گیری و تکرارپذیر استوار است واقعیت باید عینی باشد به طوری که همه‌ی ناظران بتوانند با آن موافقت نمایند اما در مقاله‌ای که بتازگی منتشر شده محققان نشان دادند که در جهان ریزمقیاسِ اتم‌ها و ذراتی که قوانین عجیبِ مکانیک کوانتومی بر آن حاکم است دو ناظر حقایق مخصوص به خود را دارند. به عبارت دیگر بر اساس نظریه اجزای سازنده خود طبیعت حقایق می‌توانند ذهنی باشند ناظران بازیگران قدرتمندی در جهان کوانتومی هستند.
بر اساس این نظریه ذرات می‌توانند به طور همزمان در مکان‌ها و جاهای مختلفی حضور داشته باشند. محققان از این پدیده با عنوان برهم‌نهی یاد می‌کنند این تنها موردی است که آنها مشاهده نمی‌شوندبه محض اینکه یک سیستم کوانتومی را مشاهده می‌کنید حالت یا موقعیت خاصی را برمی‌گزیند؛ لذا برهم‌نهی از هم می‌پاشداین نوع رفتار طبیعت بارها و بارها در آزمایشگاه اثبات شده است.

🔺در سال ۱۹۶۱یوجین واگنریک آزمایش فکری خلاقانه‌ای پیشنهاد کردوی این سوال را مطرح کرد که اگر ماشین‌های کوانتومی را برای ناظری به کار بگیریم که خودش را مشاهده می‌کنند چه اتفاقی می‌افتد؟

__فرض کنید یکی از دوستان واگنر یک سکه کوانتومی پرتاب می‌کندبر اساس حالت برهم‌نهی، در داخل آزمایشگاهی بسته سکه هم شیر و هم خط ظاهر می‌شودهر زمان که دوست واگنر سکه را پرتاب می‌کند یک نتیجه قطعی مشاهده می‌کنند. می‌توان گفت که دوست واگنر یک حقیقت را مورد تاکید قرار می‌دهدنتیجه پرتاب سکه قطعاً شیر یا خط است. واگنر از بیرون به این واقعیت دسترسی ندارد.
🆔 @Physics3p

بر اساس مکانیک کوانتومی او باید دوست و سکه در حالت برهم‌نهیِ همه پیشامدهای احتمالی آزمایش توصیف کند. به همین خاطر است که آنها درهم‌تنیده‌اند و به گونه‌ای شبح‌وار به یکدیگر متصل هستند به طوری اگر یکی را دستکاری کنید دیگری را هم دستکاری کرده‌ایدحال واگنر می‌تواند این حالت برهم‌نهی را با استفاده از آزمایش تداخل اثبات کند نوعی اندازه‌گیری کوانتومی که زمینه را برای رونمایی از برهم‌نهیِ کل سیستم فراهم می‌کند بنابراین درهم‌تنیدگیِ دو جسم تایید می‌شود. وقتی واگنر و دوستش یادداشت‌ها را بعداً مقایسه کنند، دوستش بر این نکته اصرار خواهد کرد که پیشامدهای قطعی هر پرتاب سکه را دیده است. با این حال واگنر با وی مخالفت خواهد کرد زیرا دوستش و سکه را در حالت برهم‌نهی مشاهده کرده است.خب اینجا یک معما پیش می‌آید. واقعیت ِ درک شده توسط دوستش با واقعیتی که در بیرون وجود دارد، سازگار نیست واگنر این موضوع را متناقض نمی‌دانست و معتقد بود این پوچ و بی‌معنی است که ناظر هشیار به عنوان شیء کوانتومی در نظر گرفته شود. وی بعدها این دیدگاهش را کنار گذاشت بر اساس کتاب‌های درسی رسمی در حوزه مکانیک کوانتومی، این توصیف کاملاً معتبر است.

🆔 @Physics3p

ادامه دارد...

#گرد_آوری_آریوس_راد

https://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D8%B5%D9%84_%D8%A8%D8%B1%D9%87%D9%85%E2%80%8C%D9%86%D9%87%DB%8C

یک سوزن با سرعت بی‌نهایت نزدیک به سرعت نور به زمین برخورد می‌کندچه عواقبی دارد؟(2)

🆔 @Physics3p

از نظر تئوری وضعیت برخورد این سوزن به زمین را می‌توان تقریباً به سه نوع تقسیم کرد اولین وضعیت این است که این سوزن به دلیل دمای بالا در جو متلاشی می‌شود و انرژی آن در جو آزاد می‌گردد و بخشی از آن منجر به ضربه‌ی مستقیم به زمین می‌شود وضعیت دوم برخورد به سطح زمین است. زمین تمام انرژی آن را تحمل می‌کند و سومین وضعیت عبور مستقیم از زمین است و زمین فقط بخشی از انرژی را تحمل می‌کند.


طبق ِ فرمول اینشتین به وضوح می‌توان دریافت که وقتی سرعت ِ یک جسم بی‌نهایت به سرعت نور نزدیک باشد، انرژی جنبشی آن نیز به طور نامحدودی افزایش می‌یابدبدیهی است که وقتی سوزن به زمین برخورد کند انرژی بی‌نهایتی نیز دارد بنابراین، می‌توان گفت که در هر صورت، این سوزن انرژی بی‌نهایت را به زمین رها می‌کند زیرا انرژی بی‌نهایت هر چقدر هم تقسیم شود همچنان بی‌نهایت است و نتیجه این است که زمین در یک لحظه ناپدید می‌شود.

البته وجود انرژی بی‌نهایت در جهان غیرممکن است بنابراین این وضعیت فقط در تصورات ما می‌تواند وجود داشته باشد. شایان ذکر است که انرژی اتصال گرانشی زمین تقریباً ۳۲^۱۰ × ۲.۲۵ ژول است هنگامی که انرژی خارجی که زمین تحمل می‌کند بیش از این مقدار باشدمواد سازندۀ زمین از هم می‌پاشد و هرگز توسط گرانش متراکم نمی‌شونداگر به این موضوع علاقه‌مند هستید می‌توانید محاسبات را خودتان انجام دهید

چه زمانی سرعت این سوزن می‌تواند به این میزان انرژی برسد؟
🆔 @Physics3p

#گـرداوری_آریــوس_راد

#مـتـرجــم_ســاکـار


https://www.quora.com/What-happens-when-a-needle-hits-the-Earth-at-the-speed-of-light/answer/Amogh-Joshi-23

‍ #فــیزیـک_کــوانــتوم

برخورد یک سوزن با سرعت نور به زمین چه عواقبی دارد؟ (1)
🆔 @Physics3p

جهان مملو از خطرات مختلف است. مستقیم‌ترین تهدید برای زمین برخورد اجرام آسمانی کوچک است.

اما اگر یک سوزن با سرعت نور به زمین برخورد کند، چه پیش می‌آید و چه عواقبی دارد؟

در منظومه شمسی، تعداد زیادی از اجرام آسمانی کوچک وجود دارد که نسبت به زمین نامهربان هستند. اگر به آنها توجه نکنید ممکن است به شدت به زمین برخورد کنند
می‌دانیم که برخورد اجرام آسمانی کوچک به زمین بسیار قدرتمند است برای مثال حدود ۶۶ میلیون سال پیش بعد از برخورد یک سیارک به زمین، دایناسورها مستقیماً از روی زمین محو شدند

چرا سیارک‌ها تا این حد قدرتمند هستند؟

در پاسخ باید گفت که آنها بسیار سریع هستند به طور کلی سرعت این اجرام آسمانی می‌تواند به راحتی به ده‌ها هزار متر بر ثانیه برسد بنابراین همه‌ی آنها انرژی جنبشی عظیمی دارند.

از طریق فرمول انرژی جنبشی Eĸ=۱/۲mv² که در آن m مخفف جرم و v مخفف سرعت است می‌توان دریافت که گرچه جرم و سرعت روی انرژی جنبشی ِ یک جسم تأثیر می‌گذارند اما سرعت بر انرژی جنبشی تأثیر می‌گذارد واضح است که این تأثیر بسیار بیشتر است مردم کنجکاوند که بداند چه می‌شود اگر جسمی با جرم کم و سرعت بسیار زیاد به زمین برخورد کند؟

مشخصأ اگر سوزنی با سرعت نور به زمین برخورد کند چه اتفاقی می‌افتد؟

می‌دانیم که جرم یک سوزن را می‌توان برابر با ۰.۲ گرم تنظیم کرد با توجه به فرمول انرژی جنبشی فوق، می‌توان محاسبه کرد که این سوزن حدود ۹ تریلیون ژول انرژی جنبشی دارد به نظر می‌رسد بسیار قدرتمند است اما در واقع قدرت آن بسیار کمتر از انفجار هسته‌ای است برای مثال، بمب هسته‌ای پسر کوچک حدود ۶۳ تریلیون ژول انرژی آزاد کرد.

همچنین، زمین هنوز از جو محافظت می‌کند. می‌توان تصور کرد که در لحظه‌ی ورود این سوزن با سرعت نور به جو، به دلیل دمای بالاسوزن مانند شهاب سنگ متلاشی شود انرژی جنبشی آن فقط در بالای جو زمین آزاد می‌گرددبه نظر می‌رسد بدین ترتیب می‌توان نتیجه گرفت که حتی اگر سوزنی با سرعت نور به زمین برخورد کند هیچ تاثیری بر روی زمین نخواهد گذاشت.

اما نظریه‌ی تحسین‌برانگیز اینشتین به ما می‌گوید که گمانه‌زنی فوق به دو دلیل اشتباه است اولاً هر ماده‌ای با جرم ساکن نمی‌تواند به سرعت نور برسد بلکه فقط می‌تواند به سرعت نور نزدیک شوددوماً هنگامی که سرعت یک جسم نزدیک به سرعت نور است جرم نسبی آن بسیار بزرگ می‌شودبنابراین برای محاسبه‌ی انرژی جنبشی این جسم باید از فرمول مربوطه استفاده شودهمانطور که در شکل زیر نشان داده شده (عکس زیر متن)، جایی که m0 جرم استاتیک جسم است v سرعت جسم است c سرعت نور است.

از فرمول بالا می‌توان دریافت که وقتی سرعت جسمی دائماً به سرعت نور نزدیک می‌شود، انرژی جنبشی آن به طور تصاعدی افزایش می‌یابد.

لازم به ذکر است که مدت طولانی است که این فرمول با تعداد زیادی از پدیده‌های مشاهده شده توسط دانشمندان تأیید شده است. جالب‌ترین مثال این است که در سال ۱۹۹۱آشکارساز ذرات کیهانی با وضوح بالا از دانشگاه یوتا یک ذره‌ی بسیار سریع احتمالاً یک پروتون را کشف کرد که سرعت آن به ۹۹.۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۵۱% سرعت نور می‌رسد داده‌های تحقیق نشان می‌دهد که انرژی این ذره به اندازۀ ۲۰^۱۰ × ۳۰ الکترون ولت است که معادل با یک توپ بیس بال است که با سرعت ۱۰۰ کیلومتر در ساعت پرواز می‌کند و انرژی جنبشی دارد.

اگر در نظر بگیریم که یک سوزن یک جسم با جرم ساکن است بنابراین سرعت این سوزن فقط می‌تواند بسیار به سرعت نور نزدیک شود و نمی‌تواند با سرعت نور به زمین برخورد کند بنابراین ما فقط می‌توانیم مسئله را به این صورت اصلاح کنیم

یک سوزن با سرعت بی‌نهایت نزدیک به سرعت نور به زمین برخورد می‌کندچه عواقبی دارد؟

🆔 @Physics3p

محققان موفق شده‌اند تصاویر فوق‌العاده‌ای از خرد شدن یک شهاب بر فراز ساحل جنوبی جزیره تاسمانی ثبت کنند. تصویر این خرده جرم سبز روشن از فراز کشتی تحقیقاتی سازمان تحقیقات صنعتی و علمی و آژانس ملی علوم استرالیا (CSIRO) گرفته شده است.

https://twitter.com/indypersian/status/1330123858238697473

تصویری ناب از یک شهاب در جو زمین که در همین هفته گذشته ثبت شد. کشتی تحقیقاتی (CSIRO) در ساحل جنوبی جزیره تاسمانی در حال نقشه‌برداری از کف دریای تاسمان و انجام مطالعات اقیانوس‌شناسی بود که دوربین‌ Livestream اش به صورت کاملا تصادفی این تصویر فوق‌العاده را ثبت کرد.

https://twitter.com/erfan_kasraie/status/1330143637611614208


🆔@Physics3p