Forwarded from Iota
@physics_ir
.
احتیاط!! کوانتوم تئوری چه بلایی سر موهاتون میاره؟!!!
چپ: قبل از کشف کوانتوم تئوری 1878
راست: بعد از کشف کوانتوم تئوری1901
.
به کانال ما بپیوندید.
@physics_ir
.
.
.
.
#کوانتوم #پلانک #طنز
.
احتیاط!! کوانتوم تئوری چه بلایی سر موهاتون میاره؟!!!
چپ: قبل از کشف کوانتوم تئوری 1878
راست: بعد از کشف کوانتوم تئوری1901
.
به کانال ما بپیوندید.
@physics_ir
.
.
.
.
#کوانتوم #پلانک #طنز
@physics_ir
پژوهش جدیدی نشان میدهد که نور میتواند حرکات لرزشی داشته باشد. این امر میتواند سبب انتقال بهینه دادهها در فیبرهای نوری از طریق رمزگذاری آنها در حالتهای ارتعاشی با استفاده از پالسهای سالیتون گردد.
@physics_ir
پژوهشهای قبلی نشان میدهد که مولکولهای سالیتون میتوانند مانند مولکولهای اتمی ارتعاش کنند. اما اندازهگیری حرکت سالیتونهای منفرد همواره دشوار بوده است.
سالیتون موج پالسی است که میتواند شکل خود را طی حرکت در محیط حفظ نماید.
اکنون پژوهشگرانی از فرانسه با استفاده از روش تبدیل پراکنده فوریه (DFT) بر این مشکل غلبه کردهاند. در این روش سالیتونها از طریق یک فیبر نوری ارسال میگردند که آن، تاخیر فرکانسی را به سیگنال اضافه میکند. سپس اطلاعات در مورد طبیعت حرکت از طریق شکل موج استخراج میگردد.
منبع: Physics World
مرجع: Physical Review Letters
پژوهش جدیدی نشان میدهد که نور میتواند حرکات لرزشی داشته باشد. این امر میتواند سبب انتقال بهینه دادهها در فیبرهای نوری از طریق رمزگذاری آنها در حالتهای ارتعاشی با استفاده از پالسهای سالیتون گردد.
@physics_ir
پژوهشهای قبلی نشان میدهد که مولکولهای سالیتون میتوانند مانند مولکولهای اتمی ارتعاش کنند. اما اندازهگیری حرکت سالیتونهای منفرد همواره دشوار بوده است.
سالیتون موج پالسی است که میتواند شکل خود را طی حرکت در محیط حفظ نماید.
اکنون پژوهشگرانی از فرانسه با استفاده از روش تبدیل پراکنده فوریه (DFT) بر این مشکل غلبه کردهاند. در این روش سالیتونها از طریق یک فیبر نوری ارسال میگردند که آن، تاخیر فرکانسی را به سیگنال اضافه میکند. سپس اطلاعات در مورد طبیعت حرکت از طریق شکل موج استخراج میگردد.
منبع: Physics World
مرجع: Physical Review Letters
@physics_ir
ایجاد مغناطش به شیوهای جدید
.
رفتار چندفروئبک جدیدی شناسائی شده است که به واسطه آن قطبش الکتریکی متغیر با زمان خاصیت مغناطیسی در ماده ایجاد میکند.
@physics_ir
چندفروئیکها موادی هستند که هم ویژگی قطبش الکتریکی پایدار و هم ویژگی مغناطیسی پایدار از خود نشان میدهند. هنگامی که این دو با یکدیگر جفت شوند میتواند ویژگیهای متمایزی را به نمایش گذارد. در پژوهش جدیدی که در یکی از دانشگاههای سوئیس انجام شده است، از جفت شدگی این ویژگیها برای توصیف پدیدههای چندگانه استفاده شده است. این جفت شدگی به واسطه القای مغناطش در ماده از طریق قطبش الکتریکی متغیر با زمان ایجاد میشود.
از این جفت شدگی میتوان برای توضیح پدیدههایی از جمله موجهای مغناطیسی القا شده به واسطه تابش تراهرتز در مادهای به نام فریت اربیوم استفاده نمود.
منبع: physics.aps.org
مرجع: Physical Review Materials
ایجاد مغناطش به شیوهای جدید
.
رفتار چندفروئبک جدیدی شناسائی شده است که به واسطه آن قطبش الکتریکی متغیر با زمان خاصیت مغناطیسی در ماده ایجاد میکند.
@physics_ir
چندفروئیکها موادی هستند که هم ویژگی قطبش الکتریکی پایدار و هم ویژگی مغناطیسی پایدار از خود نشان میدهند. هنگامی که این دو با یکدیگر جفت شوند میتواند ویژگیهای متمایزی را به نمایش گذارد. در پژوهش جدیدی که در یکی از دانشگاههای سوئیس انجام شده است، از جفت شدگی این ویژگیها برای توصیف پدیدههای چندگانه استفاده شده است. این جفت شدگی به واسطه القای مغناطش در ماده از طریق قطبش الکتریکی متغیر با زمان ایجاد میشود.
از این جفت شدگی میتوان برای توضیح پدیدههایی از جمله موجهای مغناطیسی القا شده به واسطه تابش تراهرتز در مادهای به نام فریت اربیوم استفاده نمود.
منبع: physics.aps.org
مرجع: Physical Review Materials
راز هواپیمای بیصدا در بالهای جغد!
@physics_ir
پرواز بیصدای جغدها میتواند به کاهش صدای توربین و هواپیما کمک کند. گروهی از دانشگاه چیبا در ژاپن ویژگیهای منحصر به فرد بال جغدها را که به آنها اجازه میدهد بدون تولید صدا پرواز کنند مطالعه کردهاند.
@physics_ir
بال این موجودات شببیدار، در لبهی جلویی دندانهدار و در لبهی عقبی چینچین بوده و سطح مخملگونهای دارد. هائو لیو Hao Liu و همکارانش مدلهای بالِ الهام گرفته از جغد را با و بدون ویژگی شانه-مانند تحلیل کردهاند تا نقش آنها در کم کردن صدا را بررسی کنند. لیو میگوید «ما میخواستیم بدانیم این ویژگیها چگونه در تولید نیروی آیرودینامیک و کاهش صدا اثر دارند و آیا میتوان از آنها در جای دیگری هم استفاده کرد؟»
@physics_ir
برای مطالعهی جریان هوا در اطراف بالهای جغد، پژوهشگران از شبیهسازیهای محاسباتی، سرعتسنجی تصویر-ذره (PIV) و آزمایشات تونل باد استفاده کردند. آنها متوجه شدند که دندانههای لبهی جلویی به طور انفعالی گذار بین جریانهای هوای ساده و آشفته روی بالها را کنترل میکنند. البته لیو و گروهش همچنین کشف کردند که وقتی زاویه بالها کم است، مبادلهای بین تولید نیرو و کم کردن صدا وجود دارد به طوری که لبهی دندانهدار عملکرد آیرودینامیکی را کاهش میدهد.
تیم تحقیق امیدوار است این کار که در Bioinspiration and Biomimetrics به چاپ رسیده، کاربردهای صنعتی داشته باشد. لیو توضیح میدهد که «این دندانههای لبه-جلویی با الهام از جغد، اگر بر تیغههای توربین بادی، بالهای هواپیما یا ملخک هواپیماهای بی سرنشین اعمال شود میتواند یک طراحی زیست-شباهتی مفید برای کنترل جریان سیال و کاهش صدا باشد. به عنوان مثال در زمانی که مشکل آلودگی صوتی یکی از موانع اصلی در ساختمان توربینهای بادی است، روش آنها در کاهش صدا بسیار خوشایند است».
منبع
Owl wings could hold secret to noiseless aircraft
@physics_ir
پرواز بیصدای جغدها میتواند به کاهش صدای توربین و هواپیما کمک کند. گروهی از دانشگاه چیبا در ژاپن ویژگیهای منحصر به فرد بال جغدها را که به آنها اجازه میدهد بدون تولید صدا پرواز کنند مطالعه کردهاند.
@physics_ir
بال این موجودات شببیدار، در لبهی جلویی دندانهدار و در لبهی عقبی چینچین بوده و سطح مخملگونهای دارد. هائو لیو Hao Liu و همکارانش مدلهای بالِ الهام گرفته از جغد را با و بدون ویژگی شانه-مانند تحلیل کردهاند تا نقش آنها در کم کردن صدا را بررسی کنند. لیو میگوید «ما میخواستیم بدانیم این ویژگیها چگونه در تولید نیروی آیرودینامیک و کاهش صدا اثر دارند و آیا میتوان از آنها در جای دیگری هم استفاده کرد؟»
@physics_ir
برای مطالعهی جریان هوا در اطراف بالهای جغد، پژوهشگران از شبیهسازیهای محاسباتی، سرعتسنجی تصویر-ذره (PIV) و آزمایشات تونل باد استفاده کردند. آنها متوجه شدند که دندانههای لبهی جلویی به طور انفعالی گذار بین جریانهای هوای ساده و آشفته روی بالها را کنترل میکنند. البته لیو و گروهش همچنین کشف کردند که وقتی زاویه بالها کم است، مبادلهای بین تولید نیرو و کم کردن صدا وجود دارد به طوری که لبهی دندانهدار عملکرد آیرودینامیکی را کاهش میدهد.
تیم تحقیق امیدوار است این کار که در Bioinspiration and Biomimetrics به چاپ رسیده، کاربردهای صنعتی داشته باشد. لیو توضیح میدهد که «این دندانههای لبه-جلویی با الهام از جغد، اگر بر تیغههای توربین بادی، بالهای هواپیما یا ملخک هواپیماهای بی سرنشین اعمال شود میتواند یک طراحی زیست-شباهتی مفید برای کنترل جریان سیال و کاهش صدا باشد. به عنوان مثال در زمانی که مشکل آلودگی صوتی یکی از موانع اصلی در ساختمان توربینهای بادی است، روش آنها در کاهش صدا بسیار خوشایند است».
منبع
Owl wings could hold secret to noiseless aircraft
مرگ و زندگی مورچهها به اصطکاک بستگی دارد
.
@Physics_ir
بر طبق آزمایشها، جرم یک جسم تعیین میکند که آیا به درون گودال شنی خواهد لغزید یا خیر. این موضوع میتواند علت اینکه شکارچیان حشرات موسوم به آنتلیونها میتوانند مورچهها را در گودالهای شنی به دام بیاندازند توضیح دهد.
برای گرفتن طعمه، لاروهای آنتلیون- حشراتی شبیه سوسکهای زره پوش با چنگالهای بلندی که از سر آنها خارج شده است- گودالهایی مخروطی در شن حفر میکنند. مورچههای بی دقت به درون این گودالها افتاده و چون نمیتوانند از شیب زیاد دیواره بالا بیایند گیر میافتند. اکنون پژوهشگران به مطالعه چگونگی لغزش اجسامی با جرمهای مختلف به پایین شیبهای شنی پرداختهاند. آنها نشان دادهاند که احتمال لیز خوردن اجسام سبک و سنگین کمتر از جرمهای متوسط است. این نتایج توضیح میدهد که چرا مورچهها نمیتوانند از گودال آنتلیون فرار کنند اما حشرات بزرگتر میتوانند.
برای بررسی رابطهی بین جرم اجسام و تمایل آنها در لغزیدن به پایین یک شیب، جرِمی کراسوس Jerome Crassous و همکارانش در دانشگاه رنه 1 فرانسه، دیسکهای فلزی پوشیده با مقوا را از تپههایی ساخته شده از دانههای شیشهای میلیمتری به پایین انداختند. سپس حرکت دیسکها و هر تغییری در دانهها به علت حضور دیسک را، رصد کردند.
چون گودال آنتلیونها کنارههایی با زاویهی بهمنی دارند (زاویهای که در آن بهمن اتفاق میافتد)، گروه تحقیق تپه دانههایی با شیب نزدیک به این زاویه را بررسی کرد. آنها مشاهده کردند که فقط اجسامی با جرمهای متوسط به پایین خواهند لغزید.
با اندازهگیری فشار و نیروی اصطکاکی که به دیسکها وارد میشد به صورت تابعی از جرم آنها، گروه دریافت که هر دو برای دیسکهای جرم-متوسط کمینه هستند. این کمینگی که برای اجسام لغزنده روی سطوج غیرشنی دیده نمیشود، حاکی از آن است که قوانین اصطکاک روی سطوح شنی نیاز به بازبینی دارند. طبق تحلیل تصاویر گرفته شده از آزمایش، لغزش وقتی اتفاق میافتد که دیسک کمی سطح را تغییر شکل بدهد و وقتی متوقف میشود که به اندازه کافی سنگین باشد تا خودش در شن چالهای ایجاد کند که با ایجاد یک دیواره جسم را سرجایش نگه دارد.
این تحقیق در Physical Review Letters به چاپ رسیده است.
منبع
Friction Means Life or Death for Ants
.
@Physics_ir
بر طبق آزمایشها، جرم یک جسم تعیین میکند که آیا به درون گودال شنی خواهد لغزید یا خیر. این موضوع میتواند علت اینکه شکارچیان حشرات موسوم به آنتلیونها میتوانند مورچهها را در گودالهای شنی به دام بیاندازند توضیح دهد.
برای گرفتن طعمه، لاروهای آنتلیون- حشراتی شبیه سوسکهای زره پوش با چنگالهای بلندی که از سر آنها خارج شده است- گودالهایی مخروطی در شن حفر میکنند. مورچههای بی دقت به درون این گودالها افتاده و چون نمیتوانند از شیب زیاد دیواره بالا بیایند گیر میافتند. اکنون پژوهشگران به مطالعه چگونگی لغزش اجسامی با جرمهای مختلف به پایین شیبهای شنی پرداختهاند. آنها نشان دادهاند که احتمال لیز خوردن اجسام سبک و سنگین کمتر از جرمهای متوسط است. این نتایج توضیح میدهد که چرا مورچهها نمیتوانند از گودال آنتلیون فرار کنند اما حشرات بزرگتر میتوانند.
برای بررسی رابطهی بین جرم اجسام و تمایل آنها در لغزیدن به پایین یک شیب، جرِمی کراسوس Jerome Crassous و همکارانش در دانشگاه رنه 1 فرانسه، دیسکهای فلزی پوشیده با مقوا را از تپههایی ساخته شده از دانههای شیشهای میلیمتری به پایین انداختند. سپس حرکت دیسکها و هر تغییری در دانهها به علت حضور دیسک را، رصد کردند.
چون گودال آنتلیونها کنارههایی با زاویهی بهمنی دارند (زاویهای که در آن بهمن اتفاق میافتد)، گروه تحقیق تپه دانههایی با شیب نزدیک به این زاویه را بررسی کرد. آنها مشاهده کردند که فقط اجسامی با جرمهای متوسط به پایین خواهند لغزید.
با اندازهگیری فشار و نیروی اصطکاکی که به دیسکها وارد میشد به صورت تابعی از جرم آنها، گروه دریافت که هر دو برای دیسکهای جرم-متوسط کمینه هستند. این کمینگی که برای اجسام لغزنده روی سطوج غیرشنی دیده نمیشود، حاکی از آن است که قوانین اصطکاک روی سطوح شنی نیاز به بازبینی دارند. طبق تحلیل تصاویر گرفته شده از آزمایش، لغزش وقتی اتفاق میافتد که دیسک کمی سطح را تغییر شکل بدهد و وقتی متوقف میشود که به اندازه کافی سنگین باشد تا خودش در شن چالهای ایجاد کند که با ایجاد یک دیواره جسم را سرجایش نگه دارد.
این تحقیق در Physical Review Letters به چاپ رسیده است.
منبع
Friction Means Life or Death for Ants
🔴سیاهچالههای چرخان با بیمویی خداحافظی میکنند
.
یک سیاهچالهی چرخان تا ۹ درصد از جرم خود را با رویش «مو» و به شکل برانگیختگی میدانهای ذرهای کمجرم، از دست میدهد.
ویلیام ایست (William East) از موسسهی فیزیک نظری پریمیتر، کانادا، و فرانتس پرتوریس (Frans Pretorius) از دانشگاه پرینستون، نیو جرسی، به تازگی با شبیهسازی دینامیک سیاهچالههای چرخان، به احتمال وجود پدیدهای شگفتانگیز پی بردهاند. اگر در طبیعت بوزونی بسیار سبکوزن (eV/c2 ۱۰-۱۰> وجود داشته باشد، سیاهچالهها «موی بلند»ی به شکل برانگیختگیهای پردامنهی به دام افتاده خواهند رویاند (شکل ۱). بنا بر یافتهها، احتمالا سیاهچالهها به مدت نسبتا زیاد و ورای افق خود مو میرویانند. این نتیجه تصور «بی مو»یی را به چالش کشیده و احتمال آشکارسازی سیاهچالهها، به سبب امواج گرانشیشان، را بالا میبرد. جرقههای نخست این کار از ایدههای جان ویلر (John Wheeler) و راجر پنروز (Roger Penrose) برآمدند. ویلر در ۱۹۷۱ ادعا کرد که سیاهچالهها بیمو هستند؛ در واقع، یک سیاهچاله سریعا به حالتی پایدار که تنها با سه مولفهی جرم، تکانهی زاویهای و بار توصیف میشود، میرسد. تمامی درجات آزادی دیگر –با نام استعاری مو- به سرعت گسیل یا جذب میشوند. در نظریهی کلاسیک، دادههای مربوط به جزییات آن چه که بلعیده شده، در سیاهچاله ذخیره نمیشوند. به تازگی تفکر بیمویی نخستین پشتیبان تجربی خویش را یافته است: لیگو (LIGO)، تداخلسنج لیزری امواج گرانشی. تپ مشاهدهشده در این تداخلسنج، گویای تولد یک سیاهچالهی جدید از ترکیب دو سیاهچاله است؛ این سیاهچالهی جوان پس از یک دورهی کوتاه به تعادل رسیده، چرخش و جرمی متفاوت با اجداد خود خواهد داشت
پنروز (Penrose) بر این باور بود که جرم و چرخش سیاهچاله میتوانند ماشهی فرآیندی پرانرژی را بکشند (مانند جتها و کوازارها). پنروز به سال ۱۹۷۱، آزمایشی ذهنی پیشنهاد داد؛ وی شرایطی را توصیف کرد که در آن سیاهچاله بخشی از انرژی و تکانهی زاویهای خود را به ذرهی پراکنده شده میدهد. امواج الکترومغناطیس بازتابی نیز میتوانند بخشی از انرژی و تکانهی زاویهای را در سازوکاری به نام ابرتابش با خود حمل کنند.
در سال ۱۹۷۲، فرآیند برونرفتی به نام بمب سیاهچالهای پیشنهاد شد. شروع این سازوکار با بازتاب ابرتابشها به سوی سیاهچاله اتفاق میافتد. وجود میدان بوزونی سبکوزن پیرامون یک سیاهچاله نیز میتواند به همین اتفاق بیانجامد؛ مدهایی از این میدان در چاه پتانسیل گرانشی سیاهچاله به دام میافتند و دامنهی مدهای بلند به صورت توانی رشد میکنند. سرانجام میدان بسیار قوی شده و اثرات غیرخطی (مانند انحنای بیشتر فضاـزمان) ظاهر گشته و نقش موثری بازی میکنند. برای آن که این فرآیند در مدت چند سال یا کمتر به انجام برسد، جرم میدان بوزونی باید بسیار اندک باشد؛ به شکلی که طولموج کامپتون میدان که عکس آن با جرم ذره متناسب است، با شعاع افق سیاهچاله قابل قیاس باشد. به عنوان نمونه یک سیاهچالهی همجرم با خورشید باید به ذرهای ۱۷-۱۰ بار سبکتر از الکترون حساس باشد.
این نظریهپردازی را میتوان سنجید. در یک دههی اخیر به سیاهچالههای چرخان به چشم دروازهی فیزیکی تازه نگاه شده است. بهویژه در جستوجوی بوزونهای بسیار سبک (مانند آکسیون در QCD ، آکسیورس در ریسمان، یا ذرات مبهم مادهی تاریک)، چشمها به دنبال بمب سیاهچالهای بودهاند. اما به راستی باید چه چیز را دنبال کرد؟
ایست و پرتوریس در کار تازهی خود به این پرسش اساسی پرداختهاند. این پژوهشگران به صورت عددی رشد یک بمب سیاهچالهای را در شرایطی غیرخطی شبیهسازی نموده و سرنوشت آن را بررسی کردهاند. گمانهزنی میشد که سیاهچاله، میدان را به شکل جریانی انفجاری از جرم و انرژی (به نام بوزونوا) به بیرون رانده [۸] و مسیر رشد را از سر میگیرد. اما بنا بر شبیهسازیهای ایست و پرتوریس، سیاهچاله و میدان به فاز تعادلی شبهپایداری میرسند. این پژوهشگران با در نظر گرفتن میدانی برداری و بوزونی با طولموج کامپتون، در مقایسه با شعاع افق، دریافتند که تنها ۹٪ از جرم سیاهچاله میتواند به مرحلهی خیز از مدهای مقید گرانشی میدان پیرامون برسند. به بیانی دیگر، یک سیاهچالهی چرخان میتواند موی بلند برویاند؛ مویی که هم طول عمر بلندی دارد (دست کم در قیاس با زمان عبور نور از سیاهچاله) و هم تا محدودهی وسیعی پیرامون افق گسترش مییابد.
بنا بر یافتههای ایست و پرتوریس، بمبهای سیاهچالهای منفجر نمیشوند؛ رشد مو، سازوکاری نرم است و فاز برونرفت، بدون هیچ خسارتی به پایان خود میرسد. محصول، یک سیاهچاله در میدانی بوزونی، با جرمی بالا، خواهد بود. این میدان با بسامدی مساوی با بسامد افق سیاهچاله به دور آن میچرخد. این چنین سامانههایی، از خانوادهی سیاهچاله
.
یک سیاهچالهی چرخان تا ۹ درصد از جرم خود را با رویش «مو» و به شکل برانگیختگی میدانهای ذرهای کمجرم، از دست میدهد.
ویلیام ایست (William East) از موسسهی فیزیک نظری پریمیتر، کانادا، و فرانتس پرتوریس (Frans Pretorius) از دانشگاه پرینستون، نیو جرسی، به تازگی با شبیهسازی دینامیک سیاهچالههای چرخان، به احتمال وجود پدیدهای شگفتانگیز پی بردهاند. اگر در طبیعت بوزونی بسیار سبکوزن (eV/c2 ۱۰-۱۰> وجود داشته باشد، سیاهچالهها «موی بلند»ی به شکل برانگیختگیهای پردامنهی به دام افتاده خواهند رویاند (شکل ۱). بنا بر یافتهها، احتمالا سیاهچالهها به مدت نسبتا زیاد و ورای افق خود مو میرویانند. این نتیجه تصور «بی مو»یی را به چالش کشیده و احتمال آشکارسازی سیاهچالهها، به سبب امواج گرانشیشان، را بالا میبرد. جرقههای نخست این کار از ایدههای جان ویلر (John Wheeler) و راجر پنروز (Roger Penrose) برآمدند. ویلر در ۱۹۷۱ ادعا کرد که سیاهچالهها بیمو هستند؛ در واقع، یک سیاهچاله سریعا به حالتی پایدار که تنها با سه مولفهی جرم، تکانهی زاویهای و بار توصیف میشود، میرسد. تمامی درجات آزادی دیگر –با نام استعاری مو- به سرعت گسیل یا جذب میشوند. در نظریهی کلاسیک، دادههای مربوط به جزییات آن چه که بلعیده شده، در سیاهچاله ذخیره نمیشوند. به تازگی تفکر بیمویی نخستین پشتیبان تجربی خویش را یافته است: لیگو (LIGO)، تداخلسنج لیزری امواج گرانشی. تپ مشاهدهشده در این تداخلسنج، گویای تولد یک سیاهچالهی جدید از ترکیب دو سیاهچاله است؛ این سیاهچالهی جوان پس از یک دورهی کوتاه به تعادل رسیده، چرخش و جرمی متفاوت با اجداد خود خواهد داشت
پنروز (Penrose) بر این باور بود که جرم و چرخش سیاهچاله میتوانند ماشهی فرآیندی پرانرژی را بکشند (مانند جتها و کوازارها). پنروز به سال ۱۹۷۱، آزمایشی ذهنی پیشنهاد داد؛ وی شرایطی را توصیف کرد که در آن سیاهچاله بخشی از انرژی و تکانهی زاویهای خود را به ذرهی پراکنده شده میدهد. امواج الکترومغناطیس بازتابی نیز میتوانند بخشی از انرژی و تکانهی زاویهای را در سازوکاری به نام ابرتابش با خود حمل کنند.
در سال ۱۹۷۲، فرآیند برونرفتی به نام بمب سیاهچالهای پیشنهاد شد. شروع این سازوکار با بازتاب ابرتابشها به سوی سیاهچاله اتفاق میافتد. وجود میدان بوزونی سبکوزن پیرامون یک سیاهچاله نیز میتواند به همین اتفاق بیانجامد؛ مدهایی از این میدان در چاه پتانسیل گرانشی سیاهچاله به دام میافتند و دامنهی مدهای بلند به صورت توانی رشد میکنند. سرانجام میدان بسیار قوی شده و اثرات غیرخطی (مانند انحنای بیشتر فضاـزمان) ظاهر گشته و نقش موثری بازی میکنند. برای آن که این فرآیند در مدت چند سال یا کمتر به انجام برسد، جرم میدان بوزونی باید بسیار اندک باشد؛ به شکلی که طولموج کامپتون میدان که عکس آن با جرم ذره متناسب است، با شعاع افق سیاهچاله قابل قیاس باشد. به عنوان نمونه یک سیاهچالهی همجرم با خورشید باید به ذرهای ۱۷-۱۰ بار سبکتر از الکترون حساس باشد.
این نظریهپردازی را میتوان سنجید. در یک دههی اخیر به سیاهچالههای چرخان به چشم دروازهی فیزیکی تازه نگاه شده است. بهویژه در جستوجوی بوزونهای بسیار سبک (مانند آکسیون در QCD ، آکسیورس در ریسمان، یا ذرات مبهم مادهی تاریک)، چشمها به دنبال بمب سیاهچالهای بودهاند. اما به راستی باید چه چیز را دنبال کرد؟
ایست و پرتوریس در کار تازهی خود به این پرسش اساسی پرداختهاند. این پژوهشگران به صورت عددی رشد یک بمب سیاهچالهای را در شرایطی غیرخطی شبیهسازی نموده و سرنوشت آن را بررسی کردهاند. گمانهزنی میشد که سیاهچاله، میدان را به شکل جریانی انفجاری از جرم و انرژی (به نام بوزونوا) به بیرون رانده [۸] و مسیر رشد را از سر میگیرد. اما بنا بر شبیهسازیهای ایست و پرتوریس، سیاهچاله و میدان به فاز تعادلی شبهپایداری میرسند. این پژوهشگران با در نظر گرفتن میدانی برداری و بوزونی با طولموج کامپتون، در مقایسه با شعاع افق، دریافتند که تنها ۹٪ از جرم سیاهچاله میتواند به مرحلهی خیز از مدهای مقید گرانشی میدان پیرامون برسند. به بیانی دیگر، یک سیاهچالهی چرخان میتواند موی بلند برویاند؛ مویی که هم طول عمر بلندی دارد (دست کم در قیاس با زمان عبور نور از سیاهچاله) و هم تا محدودهی وسیعی پیرامون افق گسترش مییابد.
بنا بر یافتههای ایست و پرتوریس، بمبهای سیاهچالهای منفجر نمیشوند؛ رشد مو، سازوکاری نرم است و فاز برونرفت، بدون هیچ خسارتی به پایان خود میرسد. محصول، یک سیاهچاله در میدانی بوزونی، با جرمی بالا، خواهد بود. این میدان با بسامدی مساوی با بسامد افق سیاهچاله به دور آن میچرخد. این چنین سامانههایی، از خانوادهی سیاهچاله
های مودار هردیرو-رادو (Herdeiro-Radu) هستند.
اما چگونه یک سیاهچالهی مودار آشکار میشود؟ یک سیاهچالهی مودار، امواج گرانشی با بسامدی تقریبا هماندازه با بسامد چرخش خود، گسیل میکند. این جریان ثابت از سوی سیاهچالههای چندگانه، پسزمینهای آشوبناک و رویدادهایی تشخیصپذیر ایجاد میکند؛ امکان آشکارسازی چنین پدیدههایی توسط LIGO و LISA (ماموریتی فضایی در پیش رو) وجود دارد. به هر روی با دادههای به دست آمده از امواج گرانشی، برداشت ما از شرایط وجودی میدانهای با جرمهای در بازهی ۱۴-۱۰-۱۱-۱۰ (LIGO) و بازهی ۱۹-۱۰-۱۵-۱۰ (LISA) تغییر خواهد کرد.
در عصری که ساخت شتابدهندههای نسلهای بعدی بسیار هزینهبر است، استفاده از امواج گرانشی برای آشکارسازی بوزونهای بنیادین، آیندهای روشن خواهد داشت.
منبع:
Spinning Black Holes May Grow Hair
مرجع:
Physical Review Letters
اما چگونه یک سیاهچالهی مودار آشکار میشود؟ یک سیاهچالهی مودار، امواج گرانشی با بسامدی تقریبا هماندازه با بسامد چرخش خود، گسیل میکند. این جریان ثابت از سوی سیاهچالههای چندگانه، پسزمینهای آشوبناک و رویدادهایی تشخیصپذیر ایجاد میکند؛ امکان آشکارسازی چنین پدیدههایی توسط LIGO و LISA (ماموریتی فضایی در پیش رو) وجود دارد. به هر روی با دادههای به دست آمده از امواج گرانشی، برداشت ما از شرایط وجودی میدانهای با جرمهای در بازهی ۱۴-۱۰-۱۱-۱۰ (LIGO) و بازهی ۱۹-۱۰-۱۵-۱۰ (LISA) تغییر خواهد کرد.
در عصری که ساخت شتابدهندههای نسلهای بعدی بسیار هزینهبر است، استفاده از امواج گرانشی برای آشکارسازی بوزونهای بنیادین، آیندهای روشن خواهد داشت.
منبع:
Spinning Black Holes May Grow Hair
مرجع:
Physical Review Letters
Forwarded from Iota
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
⚫کوانتوم تئوری در 13 سکانس⚫
@physics_ir
1.بین سال های 1920 الی 1930 کوانتوم مکانیک به واسطه این سه دانشمند افسانه ای، به یک تئوری کامل مبدل شد.
2.دوگانگی موج و ذره ای نور
3.کشف هسته اتم
4.اولین مدل کوانتومی اتم
5.اثر کامپتون . پراکندگی کامپتون
6.فرضیه دوبروی
7.آمار بوز-اینشتن
8.اصل طرد پائولی
9.اصل هوند
10.شروع کوانتوم مکانیک مدرن
11.معادله شرودینگر
12.اصل عدم قطعیت هایزنبرگ
13.معادله دیراک
@physics_ir
@physics_ir
1.بین سال های 1920 الی 1930 کوانتوم مکانیک به واسطه این سه دانشمند افسانه ای، به یک تئوری کامل مبدل شد.
2.دوگانگی موج و ذره ای نور
3.کشف هسته اتم
4.اولین مدل کوانتومی اتم
5.اثر کامپتون . پراکندگی کامپتون
6.فرضیه دوبروی
7.آمار بوز-اینشتن
8.اصل طرد پائولی
9.اصل هوند
10.شروع کوانتوم مکانیک مدرن
11.معادله شرودینگر
12.اصل عدم قطعیت هایزنبرگ
13.معادله دیراک
@physics_ir
@physics_ir
🔵شگرد تشخیص آنیونها
.
از تکنیکهای اسپکتروسکوپی شناخته شدهای مانند پراکندگی نوترونی میتوان جهت شناسایی آنیونها در مواد دو بعدی استفاده کرد.
@physics_ir
ذرات کوانتومی، وابسته به دنیای سه بعدی، در هر حال یا فرمیون هستند و یا بوزون. اگر آنها را به دو بعد محدود کنیم در این صورت به چیزی بین این دو حالت میرسیم که به پیشنهاد Frank Wilczek از دانشگاه MIT و کمبریج، آنیون نام گرفتهاند. با وجود توصیف تئوری سادهای که برای آنها هست، شناسایی تجربیشان مشکل است. اکنون به گزارش گروهی از محققان، شامل خود Wilczek، تکنیکهای اسپکتروسکوپی شناخته شدهای میتواند راه سادهای را فراهم نموده تا به شناسایی آنیونها بپردازیم. پیشنهاد ارائه شده میتواند به کمک فیزیکدانان تجربی که به دنبال سیستمهای مناسب جهت آنیونهای غیر آبلی هستند بیاید. این نوع از آنیونها میتوانند در محاسبات کوانتومی تحمل پذیر در برابر خطا کمک کننده (مفید) باشند.@physics_ir
برای شناسایی آنیونها در یک ماده، پژوهشگران بدنبال تشخیص علائمی مخصوص به آمار کوانتومی آنها هستند که در این حالت چیزی بین آمار بوز-اینشتین برای بوزونها و فرمی-دیراک برای فرمیونهاست. آنها معمولا به کمک تداخل سنجی ذرهای و اندازه گیریهای آنتروپی این کار را انجام میدهند. هر دوی این اندازه گیریها مشکلات خاص خودشان را دارند: تداخل سنجی مجزای مربوط به آنیونها مشکل، و انتروپی وابسته با آنها ناچیز است. Wilczek و همکارانش دریافتند که تکنیکهای شناخته شدهای شبیه پراکندگی نوترونی قادر به انجام این عمل هستند. به کمک این تکنیک آنها فهمیدند که یک نوترون با انرژی خاص در اثر برخورد با یک ماده، آنیونی را تولید خواهد کرد. آنها دریافتند که در انرژیهای نزدیک به انرژی آستانۀ تولید آنیونها، احتمال دریافت علامتی که مشخصه این ذره باشد زیاد است. به طور ویژه، این احتمال از یک قانون نمایی پیروی میکند که نمای آن وابسته به محل آمار آنیونی از نوع بوزونی یا فرمیونی است.
@physics_ir
این تحقیق در مجله PRL به چاپ رسیده است.
@physics_ir
منبع: How to Spot Anions
🔵شگرد تشخیص آنیونها
.
از تکنیکهای اسپکتروسکوپی شناخته شدهای مانند پراکندگی نوترونی میتوان جهت شناسایی آنیونها در مواد دو بعدی استفاده کرد.
@physics_ir
ذرات کوانتومی، وابسته به دنیای سه بعدی، در هر حال یا فرمیون هستند و یا بوزون. اگر آنها را به دو بعد محدود کنیم در این صورت به چیزی بین این دو حالت میرسیم که به پیشنهاد Frank Wilczek از دانشگاه MIT و کمبریج، آنیون نام گرفتهاند. با وجود توصیف تئوری سادهای که برای آنها هست، شناسایی تجربیشان مشکل است. اکنون به گزارش گروهی از محققان، شامل خود Wilczek، تکنیکهای اسپکتروسکوپی شناخته شدهای میتواند راه سادهای را فراهم نموده تا به شناسایی آنیونها بپردازیم. پیشنهاد ارائه شده میتواند به کمک فیزیکدانان تجربی که به دنبال سیستمهای مناسب جهت آنیونهای غیر آبلی هستند بیاید. این نوع از آنیونها میتوانند در محاسبات کوانتومی تحمل پذیر در برابر خطا کمک کننده (مفید) باشند.@physics_ir
برای شناسایی آنیونها در یک ماده، پژوهشگران بدنبال تشخیص علائمی مخصوص به آمار کوانتومی آنها هستند که در این حالت چیزی بین آمار بوز-اینشتین برای بوزونها و فرمی-دیراک برای فرمیونهاست. آنها معمولا به کمک تداخل سنجی ذرهای و اندازه گیریهای آنتروپی این کار را انجام میدهند. هر دوی این اندازه گیریها مشکلات خاص خودشان را دارند: تداخل سنجی مجزای مربوط به آنیونها مشکل، و انتروپی وابسته با آنها ناچیز است. Wilczek و همکارانش دریافتند که تکنیکهای شناخته شدهای شبیه پراکندگی نوترونی قادر به انجام این عمل هستند. به کمک این تکنیک آنها فهمیدند که یک نوترون با انرژی خاص در اثر برخورد با یک ماده، آنیونی را تولید خواهد کرد. آنها دریافتند که در انرژیهای نزدیک به انرژی آستانۀ تولید آنیونها، احتمال دریافت علامتی که مشخصه این ذره باشد زیاد است. به طور ویژه، این احتمال از یک قانون نمایی پیروی میکند که نمای آن وابسته به محل آمار آنیونی از نوع بوزونی یا فرمیونی است.
@physics_ir
این تحقیق در مجله PRL به چاپ رسیده است.
@physics_ir
منبع: How to Spot Anions
🔴دوربینی با ترکیب گرافن و نقاط کوانتومی!
@physics_ir
پژوهشگرانی از اسپانیا موفق به ساخت دوربینی شدهاند که از ترکیبی از گرافن و پردازش نیمرسانای صنعتی ایجاد شده است. قطعهای که آنان ساختهاند به طیف گستردهای از نور بیشتر از هر دوربین تجاری دیگری حساس است و به گفتهی این تیم پژوهشی، از فرآیند جدیدی که آنها معرفی کردهاند، میتوان برای ایجاد اتصالات اپتیکیِ سرعتبالا در شبکههای ارتباطی نیز استفاده کرد.
@physics_ir
گرافن ورقهای از کربن به ضخامت فقط یک اتم است و این «مادهی حیرتانگیز» تعدادی ویژگیهای الکترونی بسیار مفید همانند تحرک الکترونی فوقالعاده زیاد دارد. در نتیجه از آن در ساخت نمایشگرها، اسپیکرها، صفحات لمسی و دیگر قطعات الکترونی استفاده شده است. با این حال بسیاری از این کاربردها در مراحل اولیهی توسعه قرار داشته و محققان و شرکتها هنوز بر روی تجمیع گرافن در درون فرآیندهای ساخت در مقیاس صنعتی کار میکنند.
صنعت الکترونیک امروزی تحت سلطهی فرآیند نیمرسانای اکسیدفلزی مکمل (CMOS) قرار دارد که در آن سیلیکون با فلزات و عایقها بر روی تک ویفرهایی ترکیب میشود که شامل میلیاردها ترانزیستور است. با این وجود تجمیع دیگر نیمرساناها همچون گرافن در درون CMOS با مشکلی روبروست و آن عدم انطباق شبکهای بین مواد مختلف است که معمولاً رشد لایههایی با کیفیت بالا از نیمرساناها را بر روی سیلیکون غیرممکن میسازد. در واقع وقتی قطعات الکترونی گرافنی ایجاد شده بودند در درون مدارهای CMOS تجمیع نشده بودند.
گسترهی محدود
تجمیعسازی دیگر نیمرساناها محدودیتهایی را بر عملکرد دوربینهای CMOS اعمال میکند. آنطور که فرانک کوپنز از موسسهی علوم فوتونی در بارسلونا توضیح میدهد: «دوربین در تلفن هوشمند شما تنها میتواند نور مرئی را ببیند، چنانکه سیلیکون تنها نور مرئی را جذب میکند. اگر بخواهید نور فروسرخ را آشکارسازی کنید مثلا باید یک دوربین ایندیوم گالیوم آرسناید خریداری کنید». این دوربینها حدود ۴۰۰۰۰ یا ۵۰۰۰۰ دلار برای شما هزینه خواهد داشت، چون ایندیوم گالیوم آرسناید بصورت یکنواخت با CMOS تجمیع نمیشود بنابراین فرآیند بسیار پیچیدهتری برای تجمیع مدار بازخوانی با آشکارسازهای نوری وجود دارد.»
@physics_ir
در سال ۲۰۱۱ کوپنز و همکارانش یک آشکارساز نوری هم برای طولموجهای فروسرخ و هم مرئی با حساسیت بالا تولید کردند. آنان این کار را با بهم چسباندن دو الکترود به یک صفحهی گرافنی پوشیده شده با نقاط کوانتومی سولفید سرب انجام دادهاند. فوتونهایی که در نقاط کوانتومی جذب میشوند جفتهای الکترون-حفره ایجاد میکنند. الکترونها در نقاط کوانتومی نگه داشته شده در حالیکه حفرهها به سمت گرافن بسمت پایین حرکت کرده و به شکل چشمگیری رسانایی الکتریکی آن را افزایش میدهند بنابراین افزایش بزرگی در جریان تولید میشود. به بیان کوپنز: «میتوانید یک آشکارساز نوری را تنها به یک برد الکترونیکی متصل کنید. یک دوربین نیاز خواهد بود تا یک میلیون آشکارساز نوری را در آن واحد بخواند. بنابراین به یک مدار میکروالکترونیک نیاز دارید».
@physics_ir
در این پژوهش جدید تیم کوپنز گرافن را به شکل همبافته (اپیتاکسیک) بر روی فویل مسی رشد دادهاند که بر روی سطح یک تراشهی CMOS سیلیکونی قرار دارد. این تراشه در مداری تعبیه شده است تا هر پیکسل را به شکل مجزا بخواند. سپس گرافن را برای تعریف هر پیکسل الگوبندی کرده و لایهای از نقاط کوانتومی را بر روی آن نهشته کردهاند. دوربین حاصل میتواند طولموجهایی از ۳۰۰ نانومتر (فرابنفش نزدیک) تا ۲۰۰۰ نانومتر (فروسرخ موجکوتاه) را آشکارسازی کند. هرچند گرافن برای جذب نور استفاده نشده است اما تحرک الکترونی فوقالعاده بالای آن سیگنال قوی را تولید میکند که آشکارسازی نور فروسرخ بالای نوفه را ممکن میسازد؛ چیزی که قطعات دیگر قادر به انجام آن نیستند. این پژوهشگران بر این باورند که این قطعه میتواند استفادههایی در تلفنهای هوشمند، سیستمهای امنیتی، وسایل نقلیه و سیستم های بازرسی مواد غذایی و دارویی داشته باشد. مهمتر آنکه تولید CMOS تجمیع یافته از دوربینهای تلفنهای هوشمند امروزی، گرانتر نخواهد بود.
سرعتهای بیسابقه
@physics_ir
این محققان بر روی تولید اتصالات اپتیکی بر پایهی گرافن نیز کار میکنند که ظرفیت شبکههای ارتباطی اپتیکی را ارتقاء میدهد و حتی به رایانههای اپتیکی میانجامد. اگرچه در طرح جاری، نقاط کوانتومی سرعت دوربین را محدود میسازد اما خودِ گرافن میتواند نور را با سرعتهای بیسابقهای جذب کند (هرچند خیلی کمتر). به بیان کوپنز: «برای ارتباطات دادهای به گرافن تجمیعیافته با فوتونیک سیلیکونی نیاز دارید. همان فناوری بر پایهی CMOS».
@physics_ir
آندرا فراری (Andrea Ferrari ) از دانشگاه کمبریج در انگلستان به فیزیک ورد میگوید: «مهمتر
@physics_ir
پژوهشگرانی از اسپانیا موفق به ساخت دوربینی شدهاند که از ترکیبی از گرافن و پردازش نیمرسانای صنعتی ایجاد شده است. قطعهای که آنان ساختهاند به طیف گستردهای از نور بیشتر از هر دوربین تجاری دیگری حساس است و به گفتهی این تیم پژوهشی، از فرآیند جدیدی که آنها معرفی کردهاند، میتوان برای ایجاد اتصالات اپتیکیِ سرعتبالا در شبکههای ارتباطی نیز استفاده کرد.
@physics_ir
گرافن ورقهای از کربن به ضخامت فقط یک اتم است و این «مادهی حیرتانگیز» تعدادی ویژگیهای الکترونی بسیار مفید همانند تحرک الکترونی فوقالعاده زیاد دارد. در نتیجه از آن در ساخت نمایشگرها، اسپیکرها، صفحات لمسی و دیگر قطعات الکترونی استفاده شده است. با این حال بسیاری از این کاربردها در مراحل اولیهی توسعه قرار داشته و محققان و شرکتها هنوز بر روی تجمیع گرافن در درون فرآیندهای ساخت در مقیاس صنعتی کار میکنند.
صنعت الکترونیک امروزی تحت سلطهی فرآیند نیمرسانای اکسیدفلزی مکمل (CMOS) قرار دارد که در آن سیلیکون با فلزات و عایقها بر روی تک ویفرهایی ترکیب میشود که شامل میلیاردها ترانزیستور است. با این وجود تجمیع دیگر نیمرساناها همچون گرافن در درون CMOS با مشکلی روبروست و آن عدم انطباق شبکهای بین مواد مختلف است که معمولاً رشد لایههایی با کیفیت بالا از نیمرساناها را بر روی سیلیکون غیرممکن میسازد. در واقع وقتی قطعات الکترونی گرافنی ایجاد شده بودند در درون مدارهای CMOS تجمیع نشده بودند.
گسترهی محدود
تجمیعسازی دیگر نیمرساناها محدودیتهایی را بر عملکرد دوربینهای CMOS اعمال میکند. آنطور که فرانک کوپنز از موسسهی علوم فوتونی در بارسلونا توضیح میدهد: «دوربین در تلفن هوشمند شما تنها میتواند نور مرئی را ببیند، چنانکه سیلیکون تنها نور مرئی را جذب میکند. اگر بخواهید نور فروسرخ را آشکارسازی کنید مثلا باید یک دوربین ایندیوم گالیوم آرسناید خریداری کنید». این دوربینها حدود ۴۰۰۰۰ یا ۵۰۰۰۰ دلار برای شما هزینه خواهد داشت، چون ایندیوم گالیوم آرسناید بصورت یکنواخت با CMOS تجمیع نمیشود بنابراین فرآیند بسیار پیچیدهتری برای تجمیع مدار بازخوانی با آشکارسازهای نوری وجود دارد.»
@physics_ir
در سال ۲۰۱۱ کوپنز و همکارانش یک آشکارساز نوری هم برای طولموجهای فروسرخ و هم مرئی با حساسیت بالا تولید کردند. آنان این کار را با بهم چسباندن دو الکترود به یک صفحهی گرافنی پوشیده شده با نقاط کوانتومی سولفید سرب انجام دادهاند. فوتونهایی که در نقاط کوانتومی جذب میشوند جفتهای الکترون-حفره ایجاد میکنند. الکترونها در نقاط کوانتومی نگه داشته شده در حالیکه حفرهها به سمت گرافن بسمت پایین حرکت کرده و به شکل چشمگیری رسانایی الکتریکی آن را افزایش میدهند بنابراین افزایش بزرگی در جریان تولید میشود. به بیان کوپنز: «میتوانید یک آشکارساز نوری را تنها به یک برد الکترونیکی متصل کنید. یک دوربین نیاز خواهد بود تا یک میلیون آشکارساز نوری را در آن واحد بخواند. بنابراین به یک مدار میکروالکترونیک نیاز دارید».
@physics_ir
در این پژوهش جدید تیم کوپنز گرافن را به شکل همبافته (اپیتاکسیک) بر روی فویل مسی رشد دادهاند که بر روی سطح یک تراشهی CMOS سیلیکونی قرار دارد. این تراشه در مداری تعبیه شده است تا هر پیکسل را به شکل مجزا بخواند. سپس گرافن را برای تعریف هر پیکسل الگوبندی کرده و لایهای از نقاط کوانتومی را بر روی آن نهشته کردهاند. دوربین حاصل میتواند طولموجهایی از ۳۰۰ نانومتر (فرابنفش نزدیک) تا ۲۰۰۰ نانومتر (فروسرخ موجکوتاه) را آشکارسازی کند. هرچند گرافن برای جذب نور استفاده نشده است اما تحرک الکترونی فوقالعاده بالای آن سیگنال قوی را تولید میکند که آشکارسازی نور فروسرخ بالای نوفه را ممکن میسازد؛ چیزی که قطعات دیگر قادر به انجام آن نیستند. این پژوهشگران بر این باورند که این قطعه میتواند استفادههایی در تلفنهای هوشمند، سیستمهای امنیتی، وسایل نقلیه و سیستم های بازرسی مواد غذایی و دارویی داشته باشد. مهمتر آنکه تولید CMOS تجمیع یافته از دوربینهای تلفنهای هوشمند امروزی، گرانتر نخواهد بود.
سرعتهای بیسابقه
@physics_ir
این محققان بر روی تولید اتصالات اپتیکی بر پایهی گرافن نیز کار میکنند که ظرفیت شبکههای ارتباطی اپتیکی را ارتقاء میدهد و حتی به رایانههای اپتیکی میانجامد. اگرچه در طرح جاری، نقاط کوانتومی سرعت دوربین را محدود میسازد اما خودِ گرافن میتواند نور را با سرعتهای بیسابقهای جذب کند (هرچند خیلی کمتر). به بیان کوپنز: «برای ارتباطات دادهای به گرافن تجمیعیافته با فوتونیک سیلیکونی نیاز دارید. همان فناوری بر پایهی CMOS».
@physics_ir
آندرا فراری (Andrea Ferrari ) از دانشگاه کمبریج در انگلستان به فیزیک ورد میگوید: «مهمتر