چهارشنبه ۲۳ خرداد ۱۴۰۳
۱۰:۴۶ - ۱۹ دي ۱۳۹۶ کد خبر: ۹۶۱۰۰۵۱۵۳
اخبار علمی و پژوهشی

دستاوردی بزرگ‌تر از کشف بوزون هیگز و امواج گرانشی

آلبرت اینشتین,اخبار علمی,خبرهای علمی,پژوهش
 دانشمندان آمریکایی و اروپایی موفق شده‌اند در دستاوردی غیرمنتظره، از بعد فضایی چهارم عکس‌برداری کنند. این مهم بر پایه مدل‌های توپولوژیک مواد ابررسانا به دست آمده است که جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۶ (۱۳۹۵) را از آن خود کرد.

به گزارش خبرآنلاین، از زمانی که «آلبرت اینشتین» نظریه نسبیت خاص خود را در سال ۱۹۰۵ (۱۲۸۴) ارائه کرد، مردم و دانشمندان «زمان» را به عنوان بعد چهارم در نظر می‌گرفته‌اند؛ اما اکنون دو گروه پژوهشی در ایالات‌متحده و اروپا توانسته‌اند به شواهدی از وجود چهارمین بعد فضایی دست یابند.

 

میکائیل رشتسمن (Mikael Rechtsman)، فیزیک‌دان دانشگاه ایالتی پن در ایالات‌متحده می‌گوید: «ما هنوز سیستم ۴‌بعدی فضایی نداریم، اما می‌توانیم با استفاده از سیستم سه‌بعدی فعلی (دنیایی که ادراک می‌کنیم) به فیزیک ۴‌بعدی هال کوانتومی (quantum Hall effect) دسترسی پیدا کنیم؛ زیرا ابعاد بالاتر به نحوی در این ساختار پیچیده رمزگذاری شده‌اند.»

 

رشتسمن ادامه می‌دهد: «شاید بتوانیم با ادامه این تحقیقات به فیزیک ابعاد بالاتر دست یابیم و بر اساس آن، ابزارهایی را طراحی کنیم که در ابعاد پایین‌تر از فیزیک ابعاد بالاتر بهره ببرند».

 

برای آن‌که به شهود بهتری از آزمایش پژوهشگران دست پیدا کنید، به این نکته توجه کنید: اجسام ۳‌بعدی سایه‌های ۲‌بعدی ایجاد می‌کنند؛ بنابراین می‌توان انتظار داشت که اجرام ۴‌بعدی سایه‌های ۳‌بعدی ایجاد کنند. به این روش حتی اگر جسم ۴‌بعدی ادراک‌ناپذیر باشد، می‌توان از روی سایه‌اش به وجود آن پی برد.

 

اثر هال کوانتومی چیست؟

پژوهشگران برای یافتن بعد چهارم، آزمایش‌های دوبعدی حیرت‌انگیزی بر اساس پدیده هال کوانتومی ترتیب دادند. پدیده هال کوانتومی حرکت الکترون‌ها را محدود می‌کند و به پژوهشگران امکان می‌دهد تا این ذرات را بسنجند و بررسی کنند.

 

تاکنون سه جایزه نوبل فیزیک برای پژوهش‌های نظری و عملی در مورد پدیده هال کوانتومی اهدا شده است که آخرین آن‌ها، جایزه نوبل فیزیک سال ۲۰۱۶ (۱۳۹۵) بود. برندگان نوبل فیزیک سال گذشته با استفاده از مدل‌های توپولوژیک توانستند ویژگی‌های این پدیده را به خوبی توصیف کنند.

 

اثر هال کوانتومی معمولا در مرز بین دو ماده اتفاق می‌افتد، جایی که الکترون‌ها می‌توانند فقط در ۲بعد حرکت کنند. وقتی میدان مغناطیسی در زاویه ۹۰ درجه نسبت به صفحه ۲‌بعدی حرکت الکترون‌ها اعمال می‌شود، رفتار الکترون‌ها و شارش آن‌ها را تغییر می‌دهد. با کاهش دما و تغییر ولتاژ در آن محیط می‌توان تغییرات بیشتری در رفتار الکترون‌ها ایجاد کرد.

 

نکته مهم آنجاست که هرچه ولتاژ و شدت میدان مغناطیسی بیشتر شود، نقش مکانیک کوانتومی در تعیین رفتار الکترون‌ها اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. میدان مغناطیسی، نیرویی عمود بر جهت حرکت الکترون‌ها ایجاد می‌کند -نیروی لورنتز- که جداسازی الکترون‌ها را به همراه دارد؛ اما در شرایط دمایی نزدیک به صفر کلوین (حدود ۲۷۳ درجه سانتی‌گراد زیر صفر) و تحت میدان‌های مغناطیسی فوق‌العاده شدید، اثراتی کوانتومی پدیدار می‌شوند که سبب می‌شوند ولتاژ نه به‌طور پیوسته که با الگویی گسسته و پله‌پله (کوانتومی) افزایش پیدا کند.

 

پژوهشگران چه کرده‌اند؟

پژوهشگران اروپایی در آزمایش خود، اتم‌ها را تا نزدیکی صفر مطلق (۲۷۳- درجه سانتی‌گراد) سرد کردند و سپس، آن‌ها را درون شبکه‌ای ۲‌بعدی قرار دادند که با استفاده از لیزر ایجاد شده بود. با استفاده از پرتو لیزر سوم، پژوهشگران اتم‌ها را برانگیختند و آن‌ها را مجبور به حرکت کردند.

 

پژوهشگران آمریکایی اما از روش دیگری استفاده کردند. آن‌ها پرتو لیزر را درون قطعه‌ای شیشه‌ای تاباندند تا اثر مشابه تأثیر میدان الکتریکی بر ذرات باردار را شبیه‌سازی کنند.

 

مایکل لوهسه (Michael Lohse) فیزیک‌دان دانشگاه لودویگ-ماکسیمیلیان در آلمان و یکی از اعضای تیم اروپایی می‌گوید: «فکر می‌کنم که این دو آزمایش به شکل زیبایی یکدیگر را تکمیل کرده‌اند».

 

مکانیک کوانتومی و توپولوژی

اثر هال کوانتمی را می‌توان به شکل پدیده‌ای توپولوژیک توصیف کرد. توپولوژی، شاخه‌ای نسبتا نوین از ریاضیات است و به توصیف رویه سطحی اجسام و ویژگی‌هایی می‌پردازد که وقتی آن‌ها را تحت کشش قرار می‌دهیم، می‌پیچانیم یا شکلشان را عوض می‌کنیم،‌ تغییر نمی‌کنند. اجسام توپولوژیک می‌توانند یک حفره داشته باشند، یا دو حفره، یا سه حفره یا ...، اما تعداد حفره‌ها همیشه عددی صحیح (غیر کسری) است.

 

آلبرت اینشتین,اخبار علمی,خبرهای علمی,پژوهش

توضیح عکس: بطری کلاین، رویه داخلی و خارجی ندارد و با ترکیب n نمونه از آن‌ها می‌توان بطریی جدیدی با n حفره ایجاد کرد. بطری کلاین یکی از زیباترین موجودات توپولوژیک به شمار می‌رود.

 

قوانین توپولوژیک در اثر هال کوانتومی نیز حاکمند و سبب می‌شوند الکترون‌ها فقط بتوانند در مسیرهایی حرکت کنند که از نظر توپولوژیک خوش‌تعریف باشند. نزدیک به ۲۰ سال پیش، گروهی از پژوهشگران به شکل نظری نشان دادند که اثرات توپولوژیک قابل‌مقایسه‌ای می‌بایست در ابعاد فضایی چهارتایی نیز اتفاق بیفتد.

 

«اودد زیلبربرگ» (Oded Zilberberg)، استاد انستیتو فیزیک نظری می‌گوید: «در آن زمان، این پیشنهاد را ایده‌ای علمی‌تخیلی می‌پنداشتند؛ اما امروز در آزمایش‌هایمان توانسته‌ایم آن را ببینیم.»

 

کاربردهای عملی

این دستاورد به آن معنی است که فیزیک‌دانان می‌توانند به شکل عملی، پدیده‌هایی را که در بعد چهارم یا ابعاد بالاتر اتفاق می‌افتند، به شکل عملی در دنیای ۳‌بعدی خودمان بررسی کنند. شبه‌بلورهای موجود در آلیاژهای فلزی، نمونه‌ای از این پژوهش‌هاست که در فضای ۳‌بعدی، الگوهای منظمی را به نمایش می‌گذارند.

 

زیلبربرگ اما توجه ما را به این نکته جلب می‌کند: «نباید فراموش کرد که راهی طولانی در پیش است تا بتوانیم از این آزمایش‌های اولیه به کاربردهای مفید برسیم.»

 

 

 

 

  • 14
  • 4
۵۰%
نظر شما چیست؟
انتشار یافته: ۰
در انتظار بررسی:۰
غیر قابل انتشار: ۰
جدیدترین
قدیمی ترین
مشاهده کامنت های بیشتر
هدیه بازوند بیوگرافی هدیه بازوند؛ بازیگر کرد سینما و تلویزیون ایران

تاریخ تولد: ۲۷ مرداد ۱۳۶۶

محل تولد: بندرعباس، ایران

حرفه: بازیگر سینما، تلویزیون و تئاتر

آغاز فعالیت: ۱۳۹۶ تاکنون

تحصیلات: فارغ التحصیل لیسانس رشته مهندسی معماری

ادامه
سانجیو باجاج بیوگرافی سانجیو باجاج میلیارد و کارآفرین موفق هندی

تاریخ تولد: ۲ نوامبر ۱۹۶۹

محل تولد: هندی

ملیت: هندی

حرفه: تاجر، سرمایه گذار و میلیارد 

تحصیلات: دکتری مدیریت از دانشگاه هاروارد

ادامه
محمد مهدی احمدی بیوگرافی محمدمهدی احمدی، داماد محسن رضایی

تاریخ تولد: دهه ۱۳۶۰

محل تولد: تهران

حرفه: مدیرعامل بانک شهر

مدرک تحصیلی: دکترای اقتصاد واحد علوم تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی تهران، کارشناسی ارشد علوم اقتصادی دانشگاه تهران، کارشناسی اقتصاد بازرگانی دانشگاه شهید بهشتی

نسبت خانوادگی: داماد محسن رضایی، برادر عروس قالیباف، برادر داماد رحمانی فضلی

ادامه
علی عسکری بیوگرافی علی عسکری سیاستمدار ایرانی

تاریخ تولد: ۱۳۳۷

محل تولد: دهق، اصفهان

حرفه: سیاستمدار، نظامی، مدیر ارشد اجرایی، مدیر عامل شرکت صنایع پتروشیمی خلیج فارس

آغاز فعالیت: ۱۳۶۲ تاکنون

تحصیلات: کارشناسی مهندسی برق - الکترونیک، کارشناسی ارشد مدیریت، دکتری مهندسی صنایع - سیستم و بهره‌وری

ادامه
ندا قاسمی بیوگرافی ندا قاسمی؛ بازیگر تازه کار و خوش چهره تلویزیون ایران

چکیده بیوگرافی ندا قاسمی

نام کامل: ندا قاسمی

تاریخ تولد: ۳۰ خرداد ۱۳۶۰

محل تولد: کرمانشاه

حرفه: بازیگر سینما، تلویزیون و تئاتر، مجری و صداپیشه

آغاز فعالیت: ۱۳۸۶ تاکنون

تحصیلات: دکترای شیمی آلی

ادامه
غلامعلی حداد عادل بیوگرافی غلامعلی حداد عادل؛ سیاستمدار ایرانی

تاریخ تولد: ۱۹ اردیبهشت ۱۳۲۴

محل تولد: تهران

حرفه: سیاستمدار ایرانی، عضور مجمع تشخیص مصلحت نظام، دانشیار بازنشسته دانشگاه، رئیس فرهنگستان زبان و ادب فارسی و بنیاد سعدی

آغاز فعالیت: ۱۳۵۷ تاکنون

حزب سیاسی: اصولگرا

تحصیلات: لیسانس و فوق لیسانس فیزیک از دانشگاه تهران و شیراز (پهلوی قدیم)، دکتری فلسفه از دانشگاه تهران

ادامه
عبدالله دوم پادشاه اردن بیوگرافی عبدالله دوم پادشاه اردن به همراه عکس های خانواده اش

تاریخ تولد: ۳۰ ژانویه ۱۹۶۲ (۶۲ ساله)

محل تولد: عمان، اردن

سمت: پادشاه اردن (از سال ۱۹۹۹)

تاجگذاری: ۹ ژوئن ۲۰۰۰

ولیعهد: حسین بن عبدالله دوم

همسر: رانیا عبدالله (ازدواج ۱۹۹۳)

ادامه
فرزان عاشورزاده بیوگرافی فرزان عاشورزاده تکواندوکار ایرانی

تاریخ تولد: ۵ آذر ۱۳۷۵

محل تولد: تنبکابن، مازندران

محل زندگی: آمریکا

حرفه: تکواندوکار

لقب جهانی: سونامی تکواندو جهان

ادامه
زندگینامه امامزاده داوود زندگینامه امامزاده داوود در تهران

عنوان شده است که ایشان همراه با برخی از بستگان خود در همراه با امام رضا به ایران می آیند اما در منطقه شمال غربی تهران به شهادت رسیدند. مرقد ایشان در زمان صفویه ساخته شد و سپس در زمان فتحعلی شاه گسترش پیدا کرد. 

دلیل مرگ این امامزاده را به صورت دقیق نمی دانند اما براساس روایات بومیان آن منطقه مشخص می شود که وی همزمان با بستگان خود به همراه امام رضا به ایران می آیند که همزمان با امام ایشان نیز به شهادت رسیدند و سال شهادت را نیز به سال ۴۸۰ هجری قمری نسبت داده اند، البته باز هم باید اشاره کرد که این تاریخ دقیق نیست و تنها براساس شواهد محاسبه شده است. 

براساس آنچه مردم محلی می گویند، امامزاده داوود در آبادی کیگا که در نزدیکی روستای کن قرار دارد، شهید شده، همجنین برخی می گویند وی با همدستی فردی به اسم نجیم گبر و یکی از درویش های روستا به شهادت رسیده است. ز منظر دیگر قاتل این حضرت شخصی به نام محمود فرح‌زادی می باشد.

ادامه
ویژه سرپوش