عکس رهبر جدید

تازه‌های پژوهش در جهان فیزیک

 ۱۳۹۹/۰۸/۱۴
  فایلهای مرتبط
تازه‌های پژوهش در جهان فیزیک

1. افزایش قدمت تشکیل حلقه‌های کهکشانی

پژوهش‌های اخیر نشان می‌دهد که حلقه‌های کهکشانیِ ناشی از مهبانگ‌ در زمان کوتاه‌تری (نسبت به لحظه انفجار) از آنچه قبلاً فکر می‌شد ایجاد شده‌اند. دانشمندان با استفاده از یک رادیو تلسکوپ قدرتمند و مشاهده طولانی‌مدت یک کهکشان، که دارای یک حلقه چرخان با گاز سرد است، به این نتیجه رسیده‌اند. می‌دانیم کهکشان‌ها، که منابع عظیم جاذبه‌اند، از ستاره‌ها، گازهای قابل مشاهده و ماده تاریک تشکیل شده‌اند. آگاهی ما از چگونگی تشکیل و گسترش کهکشان‌ها برای درک چگونگی ایجاد ماده در ساختار بزرگ ضروری است. طبق درک فعلی ما از کیهان‌شناسی، نخستین ساختارهای بزرگ در جهان هستی، ماده تاریک کروی بوده است که، این ماده تاریک، در اثر نیروی جاذبه خود رمبش کرده و مواد اطراف خود را به درون خود کشیده است. گرچه مسیر حرکت گازها مشخص نیست ولی گازهایی که دمای پایین‌تری داشته‌اند زودتر توانسته‌اند حلقه‌های کهکشانی را تشکیل دهند. به همین دلیل امکان داشته است که این حلقه‌ها یک و نیم میلیارد سال نوری زودتر تشکیل شوند.1


 

2. سیاه‌چاله یا ستاره نوترونی

شیئی در فاصله بسیار دور، که به نظر می‌آید یک سیاه‌‌چاله کوچک یا یک ستاره نوترونی بزرگ باشد، به‌وسیله آشکارساز‌های امواج گرانشی LIGO -VIRGO مشاهده شده است. LIGO و Virgo از سه تداخل‌سنج بزرگ تشکیل شده‌اند که می‌توانند امواج گرانشی ناشی از ادغام سیاه‌چاله‌ها و همچنین ستاره‌های نوترونی را تشخیص دهند. ستارگان نوترونی و سیاه‌چاله‌های ستاره‌ای آخرین مرحله تکامل ستاره‌های بزرگ هستند و سیاه‌چاله‌ها از ستارگان نوترونی عظیم‌ترند. آنچه در مورد این شیء که در اوت 2019 کشف و GW190814 نامیده شد باید بدانیم این است که ما هنوز اطلاع نداریم که آیا این جسم سنگین‌ترین ستاره شناخته شده نوترونی است یا سبک‌ترین سیاه‌چاله شناخته شده؛ اما در هر صورت رکوردهای ثبت شده پیشین را به هم می‌زند. نکته دیگر این است که برخلاف ستاره‌های نوترونی، این شیء هیچ‌گونه تابش مغناطیسی ندارد2.

 


3. ایجاد مغناطیس با تابش نور

مواد مغناطیسی، به دلیل توانایی‌شان در ذخیره‌سازی دائم اطلاعات در حالت مغناطیسی، اصلی‌ترین نقش را در فناوری محاسبات داشته‌اند. فناوری‌های فعلی مبتنی بر فرومغناطیس‌هاست که حالت‌های مغناطیسی آن‌ها را می‌توان به راحتی چرخاند، اما دستگاه‌های نسل بعدی سریع‌تر، متراکم‌‌تر و قوی‌تر هستند و با استفاده از طبقه‌ای متفاوت از مواد، معروف به ضد مغناطیس‌ها3 تولید می‌شوند؛ با این حال، کنترل حالت مغناطیسی آن‌ها بسیار دشوار است. اخیراً یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه آکسفورد موفق شده‌اند، با استفاده از نور تراهرتز، یک ضد فرومغناطیس نمونه اولیه را به ماده‌ای مغناطیس تبدیل کنند. فرومغناطیس‌ها از نظر عملکردی کند عمل می‌کنند و در برابر میدان‌های مغناطیسی مزاحم واکنش نشان می‌دهند. همچنین مستعد خطا هستند و نمی‌توان آن‌ها را خیلی و نزدیک با هم جمع کرد. ضد مغناطیس‌ها جایگزین‌های هیجان‌انگیزی هستند. برخلاف فرومغناطیس‌ها، آن‌ها هیچ خاصیت مغناطیسی ماکروسکوپی ندارند، و از آهن‌رباهای میله‌ای در اندازه اتم تشکیل شده‌اند. همچنین آن‌ها تحت‌تأثیر میدان‌های مغناطیسی قرار نمی‌گیرند، و این باعث می‌شود برای ذخیره‌سازی اطلاعات بسیار مناسب باشند. اکنون چالش محققان یافتن راه‌هایی برای تغییر قابل اعتماد حالت مغناطیسی این ضد مغناطیس‌هاست. در روش‌های جدید، پژوهشگران به جای فشار بر بلور در یک راستای مشخص و ایجاد حالات مغناطیسی در آن، که ممکن بود باعث شکستن بلور هم بشود، از باریکه نور در فرکانس‌ها و قطبش‌های متفاوت استفاده می‌کنند. این تکنیک باعث ایجاد خاصیت مغناطیسی تا 400 برابر بیشتر در ماده می‌شود و سرعت افزایش میدان مغناطیسی را تا 100 پیکو ثانیه کاهش می‌دهد. همچنین با تغییر قطبش نور می‌توان جهت آهن‌ربایی را نیز تغییر داد. تصویر بالا اتم‌های بلور ضد مغناطیسی COF2 را به ‌صورت فلش‌های آبی و قرمز در جهت عکس نشان می‌دهد که تحت یک باریکه نوری تراهرتز قرار گرفته و هم جهت شده و تبدیل به یک ماده فرّو مغناطیس می‌شوند4.

 


4. نیش طبیعی و نیش مصنوعی

بررسی‌ها نشان می‌دهد که نیش گیاهان و جانوران علیرغم تفاوت‌ها و عمل‌کردهای متفاوتشان، شباهت‌های ذاتی زیادی با هم دارند؛ از جمله هر دو آنقدر سخت هستند که می‌توانند بدون خم شدن در محل گزش فرو روند. پژوهشگران دانشگاه دانمارک با بررسی 200 مورد از نیش‌های طبیعی و مصنوعی؛ مثلاً نیش زنبور و خارهای کاکتوس و سوزن‌های سرنگ‌های زیرپوستی و ... توانسته‌اند رابطه بین طول نیش L) و ضخامت نیش (do)) را به دست آورند. تصویر زیر مقایسه بین دو نیش پایدار و ناپایدار را نشان می‌دهد.


 

مقایسه نیش پایدار و ناپایدار

برای نفوذ نیش به یک هدف، نیروی F که به نیش وارد می‌شود تا فرو رود باید از یک طرف به اندازه‌ای باشد که بتواند بر نیروی اصطکاک Ff غلبه کند و از طرف دیگر نباید آن‌قدر زیاد باشد که سبب خم شدن آن شود. کم شدن ضخامت نیش و یا افزایش طول آن باعث خم شدن نیش خواهد شد. بلند شدن طول نیش به مواد بیشتری نیاز دارد و کوتاه شدن آن از دامنه تأثیرش می‌کاهد. همچنین نیروی وارد بر نیش باید در حدود نیروی مقاومت و کمتر از نیروی خم شدن نیش باشد. در ضمن، بررسی‌ها نشان می‌دهد که بین طول نیش و ضخامت آن رابطه خطی وجود دارد که در نمودار زیر این وضعیت نشان داده شده است. در رابطه خطی مذکور ضریب تناسب برابر نیروی اصطکاک بر واحد سطح نیش  و E نیز مدول یانگ5 می‌باشد.

نکته قابل توجه در نمودار مربوط به نیش‌های طبیعی این است که همیشه از الگوی رابطه خطی پیروی نمی‌کنند؛ و این در مواردی است که هنگام نیش زدن، مقداری نیش خم می‌شود و یا در بعضی گیاهان خارها تو خالی هستند6.

 


6. لیزر سرما‌ساز

قاعده کلی این است که تابش لیزر به اجسام باعث بالا رفتن دما و حتی ذوب آن‌ها می‌شود، ولی اخیراً پژوهشگران توانسته‌اند با تاباندن لیزر به اجسام دمای آن‌ها را کاهش دهند. در سال 2015، محققان دانشگاه واشنگتن اعلام کردند که می‌توانند از لیزر برای خنک کردن آب و سایر مایعات استفاده کنند. اکنون همان محققان از یک روش مشابه برای خنک کردن یک نیم‌رسانای جامد استفاده کرده‌اند. آن‌ها با استفاده از یک لیزر مادون قرمز دمای این نیم‌رسانا را 20 درجه سانتی‌گراد کاهش داده‌اند که این کار می‌تواند زمینه‌های متفاوتی را، از تصویر‌برداری زیستی گرفته تا ارتباطات کوانتومی، متحول سازد. یک بلوک سیلیکونی (نیم‌رسانا) به‌طور طبیعی در دمای اتاق دچار نوسانات حرارتی خواهد شد. این نوسانات نیم‌رسانا باعث شده است تا از آن‌ در حسگرهای متفاوتی مانند حسگر شتاب، جرم، دما و ... در گوشی‌های هوشمند استفاده شود. اما اینک با تاباندن نور لیزر مادون قرمز به نیم‌رسانا باعث کاهش ارتعاش‌های آن و در نتیجه خنک شدن آن می‌شوند. فرکانس‌های تابش شده از نیم‌رسانا کاهش دمای نیم‌رسانا را تأیید کند7.


 

7. معرفی ایزوتوپ جدید: Mendelevium-244

گروهی از پژوهشگران آزمایشگاه دانشگاه برکلی شکل جدیدی از عناصر ساخته شده به دست انسان را کشف کرده‌ا ند. ایزوتوپ تازه ایجاد شده. مندلیوم 244 (mendelevium-244)، هفدهمین و سبک‌ترین شکل مندلیوم، یعنی عنصر شماره 101 در جدول تناوبی است.

مندلیوم را اولین بار دانشمندان آزمایشگاه برکلی در سال 1955 ایجاد کردند. در جدید‌ترین کشف، پژوهشگرها به کمک یک شتاب‌دهنده 88 اینچی، که در تصویر بالا مشاهده می‌کنید، ایزوتوپ mendelevium-244 تولید کردند. کشف این ایزوتوپ جدید چالش ‌برانگیز است، زیرا همه ایزوتوپ‌های همسایه مندلیوم دارای خواص تلاشی بسیار مشابه هستند. محققان شواهدی یافته‌اند که نشان می‌دهد مندلیوم 244 دارای دو زنجیره تلاشی جداگانه است که هر یک نیمه عمر متفاوتی دارند، یکی 4، 0 و دیگری 6 ثانیه8.


  

۱۲۰۰
کلیدواژه: رشد آموزش فیزیک,اخبار علمی
نام را وارد کنید
ایمیل را وارد کنید
تعداد کاراکتر باقیمانده: 500
نظر خود را وارد کنید