آموزش و تحقيقات
در سال ۲۰۰۰ میلادى گروهى از محققان ایتالیایى كه سرگرم انجام DAMA پروژه اى در رابطه با ماده تاریك) بودند، ادعا كردند كه ماده تاریك را یافته اند.اما نتایج مذكور به سرعت و به طور گسترده دچار بى اعتبارى شد زیرا پژوهشگران دیگر موفق به تایید این یافته ها نشدند و در نتیجه نتوانستند ادعاى گروه مذكور را تایید كنند.در همین اثنا آزمایشات دیگرى در ایالات متحده، ایتالیا، آلمان و ژاپن انجام پذیرفت اما هیچ كدام موفق به یافتن شواهدى كه خالى از ابهام باشد و در عین حال به شواهدى مبنى بر وجود ذرات ماده تاریك (كه تصور مى شد بسیار فراوان باشند) دلالت نماید، نشدند. ۶ _ آیا تمامى باریون ها در درون كهكشان ها شكل گرفته اند؟تنها ده درصد از ماده نرمال و معمول موجود در عالم (منظور مواد باریونیك است كه از پروتون ها، نوترون ها و الكترون ها تشكیل شده اند) در داخل ستارگان قرار دارند.ستاره شناسان درصدد هستند تا باریون هاى بیشترى را در كوازارها بیابند، كوازارها اجرام درخشانى هستند كه در فواصل دوردستى از زمین قرار دارند و نیرو محركه شان توسط سیاهچاله ها تامین مى شود.اگر نور كوازار در راه خود به سوى زمین از میان باریون هاى گازى عبور كند، اتم هاى موجود در گاز، اثر خود را در قالب خطوط جذبى بر طیف كوازار باقى خواهند گذاشت.لكن مسئله اینجاست كه ستاره شناسان تنها كسر كوچكى از آنچه كه انتظارش را مى داشتند، یافتند و اكنون این سئوال مطرح مى شود كه باریون ها كجا رفته اند؟ بیشتر اخترفیزیكدان ها بر این عقیده اند كه باریون هاى مذكور جایى نرفته اند و هنوز در فضا غوطه ور هستند، لكن از میلیاردها سال قبل كه ابرهاى گازى شكل گرفته اند، باریون ها با یكدیگر برخورد كرده و انرژى آزاد كرده اند و به واسطه این انرژى دماى گازها را تا حدود یك میلیون درجه سانتى گراد افزایش داده اند.
چهارشنبه 27/6/1387 - 12:22
آموزش و تحقيقات
اگر ذرات ماده تاریك تنها با مواد عادى واكنش مى دادند (كه فى الواقع همین طور است) آشكار نمودن آنها آسان مى بود.اما این واكنش ها به قدرى ضعیف هستند كه آشكار كردن آنها براى ما امكان ندارد.علاوه بر این، براى بیشتر این ذرات زمانى طولانى تر از عمر عالم هستى لازم است تا اولین برخورد خویش را تجربه كنند.فیزیكدان ها در حال بررسى دو راهكار هستند تا به ماهیت این ذرات ناشناخته پى ببرند.یكى از این راهكارها، بررسى این مورد در مقیاس وسیع است و چنین بیان مى شود كه انهدام ذرات ماده تاریك و پادذره هاى آنها در مركز كهكشان راه شیرى و یا در هسته خورشید لزوماً، مى بایست موجب تشكیل نوترینو بشود. در چنین وضعیتى كه نوترینوها به طور ضعیفى با مواد وارد واكنش مى شوند، مى بایست گاه و بیگاه یكى از این ذرات بنیادى با یك مولكول آب برخورد كند و تشعشعى از نور را آزاد كند.فیزیكدان ها به این امید كه یكى از این پرتوها را آشكار نمایند، در حال تبدیل دریاى مدیترانه، دریاى آدریاتیك (این دریا بخشى از دریاى مدیترانه است كه توسط كشورهاى ایتالیا، كرواسى، اسلونى، بوسنى و مونته نگرو احاطه شده است) و كانون یخى قطب جنوب به یك رصدخانه عظیم و پهناور براى آشكارسازى نوترینوها هستند و این كار را با قرار دادن رشته هاى طویلى در زیر آب و یخ (البته رشته هاى حساس به نور) انجام مى دهند.ایده دیگر در این رابطه بررسى جزیى اما دقیق است. براى مطالعه جزء به جزء این مطلب دو حسگر به نام هاى CDMSI و CDMSII در حال فعالیت هستند كه اولى در دانشگاه استنفورد ساخته شده و در اتاقى حدود ده متر زیرزمین قرار دارد و دیگرى كه در اواخر سال ۲۰۰۳ شروع به كار كرده در یك معدن آهن در مینه سوتا و در حدود ۷۴۰ مترى سطح زمین قرار گرفته است.
چهارشنبه 27/6/1387 - 12:22
آموزش و تحقيقات
مابقى آن متشكل از ماده تاریك سرد و انرژى تاریك است.اگرچه ستاره شناسان قادر به مشاهده مستقیم ماده تاریك نیستند، لكن بر این عقیده اند كه میزان آن به حدود ۲۳ درصد ماده موجود در عالم مى رسد. استدلال آنها در این مورد بر پایه بررسى هایى است كه بر روى نحوه كشیده شدن ستارگان به وسیله ماده تاریك و همین طور پدیده خمش نور است. ماده تاریك سرد در طول خلاء موجود در كیهان، به صورت یك رشته مجتمع شده اند كه طولى در حدود چند صد میلیارد سال نورى را در برمى گیرد.چنین تصویرى به این مورد اشاره مى كند كه ماده تاریك، حركتى كند دارد و به همین دلیل از دماى پایینى برخوردار است.اگر ماده تاریك، گرم و پرسرعت مى بود، در زمان هاى بسیار دور موجب محو شدن جرم جهان مى شد و همین امر از شكل گیرى كهكشان ها جلوگیرى مى كرد. در ضمن واكنش ذرات ماده تاریك سرد با مواد معمول، مى بایست بسیار ضعیف باشد (البته اگر نخواهیم وقوع این امر را به طور كامل نفى كنیم). در غیر این صورت هاله هاى كروى شكل ماده تاریك كه راه شیرى و سایر كهكشان ها را احاطه كرده اند مسطح مى شدند و به شكل صفحات كهكشان مانندى در مى آمدند.
چهارشنبه 27/6/1387 - 12:22
آموزش و تحقيقات
گروهى انگلیسى _ استرالیایى كه مسئولیت تحقیق درباره قرمزگرایى كهكشان df2 را بر عهده دارند، فاصله بیش از دویست و بیست هزار كهكشان را به دست آورده اند و گروهى به نام SDSS نیز انتظار دارند كه تا پایان سال ۲۰۰۵ میلادى كه كاوش مذكور به مرحله مطلوبى برسد نقشه اى سه بعدى از حدود یك میلیون كهكشان را تهیه كنند. لازم به ذكر است كه گروه SDSS تاكنون فواصل بیش از دویست هزار كهكشان را محاسبه كرده اند.دیوید وینبرگ اخترفیزیكدان دانشگاه ایالتى اوهایو مى گوید: «فى الواقع، داده هاى مذكور مى بایست در یافتن روزنى به سوى پاسخ این پرسش كه كهكشان ها چگونه پدید آمده اند به ما كمك شایانى بكند 5_ ماده تاریك سرد چیست؟مى دانیم كه مجموع ستارگان و كهكشان ها جرمى كمتر از ۵/۰ درصد از كل جرم موجود در عالم را تشكیل مى دهند و حتى اگر ابرهاى نامرئى تشكیل شده از اتم ها را (كه برخى عقیده دارند در نقاط دوردست عالم شناور هستند) به این مقدار بیفزاییم، میزان فوق از ۴۰ درصد تجاوز نمى كند.
چهارشنبه 27/6/1387 - 12:22
آموزش و تحقيقات
۴ _ نحوه شكل گیرى كهكشان ها چگونه بوده است؟وایت مى گوید: «ما توصیفى مصور و تصویرگونه از نحوه شكل گیرى كهكشان ها در دست داریم كه وضعیتى كلى را براى ما نمایان مى سازد لكن این مورد از استحكام لازم برخوردار نیست.»توده هاى ماده در عالم نوپا از كجا آمده و چگونه این توده ها در دوران هاى بعدى به وسیله نیروى گرانشى تقویت شده و به كهكشان ها تبدیل شده اند ؟ كیهان شناسان قادر به پاسخگویى به این قبیل پرسش ها نیستند اما بر سر این مطلب توافق دارند كه توده هاى ماده اى كه در سرتاسر عالم نوپا پراكنده شده بودند در اثر گرانش حاصل از وجود خود، فرو ریخته اند و در همین حین پروتون ها و نوترون ها (كه مجموعاً باریون نامیده مى شوند) را در پى خود مى كشند و موجب بالا رفتن دماى آنها مى شوند.باریون هاى پرسرعت با یكدیگر برخورد كرده و انرژى از دست دادند. آن گاه (مانند سنگى در چشمه) در چشمه هاى گرانشى ته نشین گشتند.»با توجه به موارد فوق، اگرچه مدل هاى سه بعدى كهكشانى، مدل حبابى عالم را به طریقى كلى مورد تایید قرار مى دهد لكن جزئیات مربوط به آن بسیار دشوار است و درك آن به آسانى قابل درك نیست.اكنون سئوالى پیش روى ما قرار دارد مبنى بر اینكه آیا برخورد كهكشان هاى مارپیچى موجب ایجاد كهكشان هاى بیضوى مى شود؟اگر پاسخ ما به این پرسش مثبت باشد، مسئله دیگرى كه وجود دارد این است كه چرا این دو نوع كهكشان رد پاى متفاوتى از خود بر جاى مى گذارند؟به این دلیل كه انجام محاسبات براى تعیین فواصل كهكشانى مستلزم صرف زمان زیادى است، پیشرفت هاى صورت گرفته در مسیر حل پرسش هاى فوق به كندى انجام شده است، لكن فعالیت هاى مداومى در این راستا انجام پذیرفته است.
چهارشنبه 27/6/1387 - 12:16
آموزش و تحقيقات
البته اگر مقدار ماده و پادماده دقیقاً به یك میزان مى بود و موجب انهدام طرف مقابل مى شد آن گاه دیگر نظریه پردازى وجود نمى داشت تا این فرضیه ها را ابراز نماید.اكنون این سئوال پیش مى آید كه ماده چگونه توانسته از انهدام، جان سالم به در برد؟ این احتمال وجود دارد كه پاد ماده هنوز در جهان باقى باشد لكن مقیم نقطه اى از عالم است كه آنقدر از ما دور است كه نمى توان آن را مشاهده كرد. جاناتان فنگ فیزیكدان دانشگاه كالیفرنیا (ارواین) اشاره مى كند كه: «مى توان تصور كرد در جایى دیگر مواردى مانند پاد بشر و پاد كهكشان هایى وجود داشته باشد لكن این موضوع پیامدها و نتایجى در برخواهد داشت كه هنوز قابل درك نیست.»احتمال دوم این است كه ما فرض كنیم عالم كاملاً متقارن است اما همین جهان متقارن پس از روى دادن انفجار بزرگ (مهبانگ) از اتفاقى به نام «فاجعه انهدام» احتراز كرده باشد و مى توان براى استدلال چنین بیان كرد كه علت این امر تمایل (اندك) قوانین فیزیك به سمت ماده است..همین اندك رجحان موجود، موجب خلق مقدار اندكى ماده اضافى شده است و جهانى كه امروز مى بینیم توسط همان بقایا ایجاد شده است.در اواسط دهه ۱۹۶۰ جیمز كرونین و وال فیچ دو فیزیكدان آمریكایى در آزمایشات خود به نتایجى دست یافتند كه همكارانشان را حیرت زده كرد. آنان در آزمایشات خود نشان دادند كه در ۲/۰ درصد از مواردى كه منجر به انهدام ذرات بنیادى خاصى مى شود، تقارن مورد انتظار رعایت نمى شود. پس از این آزمایش، كیهان شناسان بلافاصله این مطلب را مطرح كردند كه احتمالاً نتایج به دست آمده از آزمایشات فوق مى تواند توجیهى براى وجود ماده در عالم باشد، لكن هنوز تا نیل به نتیجه قطعى راه درازى در پیش است.
چهارشنبه 27/6/1387 - 12:16
آموزش و تحقيقات
مورد مذكور ساده ترین راه حلى است كه مى توان براى معادله اینشتین ارائه كرد لكن مى تواند جهان را به طور دقیقى توضیح دهد.هیچكس بر این امر وقوف كامل ندارد كه چه چیزى موجبات پیشروى این تورم را فراهم كرده است.فیزیكدان ها لیست طویلى از مدل ها را براى عالم در حال انبساط پیشنهاد كرده اند ولى اغلب این راه حل ها پایه و اساس كاملاً فیزیكى ندارند و براى سهولت كار از یك سرى ملاحظات و حذفیات ریاضى نیز در آنها استفاده شده است.ادوارد راكى كولب، اخترفیزیكدان شتابدهنده فرمى مى گوید: «پس از بررسى تمامى تئورى هاى موجود درباره مبحث تورم و انبساط عالم به این نتیجه مى رسیم كه هنوز نظریه اى كامل در این مورد در اختیار نداریم 3 - دلیل انباشتگى ماده در عالم چیست؟اگر جهان كاملاً متقارن مى بود هیچ سیاره، ذره و یا بشرى وجود نمى داشت، زیرا در چنین حالتى، عالم هستى دقیقاً به یك میزان توسط ذره ها و پادذره ها آكنده مى گشت و آن گاه ذره ها و پادذره ها به سرعت منهدم مى شدند و حاصل آن انتشار پرتو گاما مى بود. چنین جهانى مملو از تشعشعات و فاقد هرگونه اتم مى بود.در هر حال، هیچ پادماده اى واقعاً در جهان حضور ندارد كه البته توضیح چنین مطلبى براى نظریه پردازان مشكل است.انبساط و تورمى كه مدنظر گات است (و پیشتر به آن اشاره شد) مى بایست تامین كننده مقادیر یكسانى از ماده و پادماده باشد.
چهارشنبه 27/6/1387 - 12:15
آموزش و تحقيقات
حالتى كه در آن گویى تمامى اجزاى عالم نوپا به یكدیگر مرتبط و متصل بوده است.حال سئوال اینجاست كه چنین امرى چگونه امكان پذیر است؟آلن گات (۱۹۲۵ م) در حالى كه در اواخر دهه ۷۰ میلادى بر روى مسئله فوق در حال تفكر و بررسى بود به درك حیرت انگیزى نائل شد كه چنین بود: چه مى شد اگر جهانى كه امروز براى ما رویت پذیر است به شكل حباب بسیار كوچك و در عین حال فوق العاده یكنواختى پدیدار شده باشد و به ناگاه با چنان سرعتى منبسط شده كه فرصتى براى تغییر و دگرگونى نیافته است.نظریه تورم گات نه تنها یكنواختى موجود در تابش زمینه كیهانى به میزان یك واحد از صد هزار را توضیح مى دهد بلكه این فرض را مطرح مى كند كه وضعیت توده اى مورد نظر خود برخاسته از نوسانات كوانتومى واقع شده در طول مدت تورم است.كیهان شناسان بر این امر توافق دارند كه نوسانات بسیار كوچك در عالم نوپا به وسیله نیروى گرانشى تقویت شده است تا توده هاى بزرگى را كه امروزه مشاهده مى كنیم تشكیل بدهد، البته هنوز لازم است كه تمامى جزئیات مورد بررسى و تحلیل قرار گیرد.در ضمن نظریه گات پیش بینى قابل آزمایشى را بیان مى دارد كه چنین است: جهانى كه به صورت حبابى متورم شده است، در اصطلاح كیهان شناختى تخت به نظر مى رسد. تخت به این معنى است كه در یك فضاى تخت هرگز دو خط موازى یكدیگر را قطع نمى كنند حتى اگر آن دو تمامى عالم را بپیمایند. در سال هاى اخیر ستاره شناسان با محاسبه اندازه هاى زاویه اى تغییرات تابش زمینه كیهانى كه البته بسیار كم است، بارها (و اكنون در موسسه فناورى ماساچوست) پیش بینى گات را مورد آزمایش قرار داده اند.در هر بار آزمایش، آنان، به نتیجه اى به جز تخت بودن عالم هستى دست نیافتند. مارتین وایت اخترفیزیكدان دانشگاه بركلى (كالیفرنیا) مى گوید: ..... .
چهارشنبه 27/6/1387 - 12:15
آموزش و تحقيقات
امواج صوتى حاصل از پژواك مهبانگ كه در شرف محو شدن بود در درون سیال بى اندازه داغ و چگال جهان، كه هنوز در نخستین دوره رشد خود بود، مانند موج درون یك دریاچه انتشار مى یافت.یك گروه متراكم از الكترون هاى آزاد با بار منفى كه توسط پروتون ها (كه بار مثبت دارند) كشیده مى شدند، با جزر و مد این سیال همراه مى شدند، در این مسیر فوتون ها در برخورد با ذرات باردار مذكور، جمع آورى و محصور مى شوند.در آن هنگام كه جهان سیصد و هشتاد هزار سالگى خویش را پشت سر گذاشته بود به اندازه كافى سرد شده بود كه اتم ها براى شكل گیرى مجال پیدا كنند.این اتفاق موجب شد كه فوتون هاى محصور، آزاد شوند و آنگاه روشنایى جهانى هستى را فرا گرفت.فوتون هاى رها شده حامل اطلاعات در رابطه با نوسانات چگالى و دما در عالم نوپا در قالب الگویى از تغییرات درخشندگى بودند.ستاره شناسان به این تابش باستانى كه از دوران هاى نخستین حیات عالم بر جاى مانده است (كه البته نخستین بار توسط پنزیاس و ویلسون مشاهده گردید)، عبارت ریزموج پس زمینه اى كیهانى اطلاق مى كنند.هنگامى كه ستاره شناسان تلسكوپ هاى ریزموج مانند كاوشگر پس زمینه كیهانى و یا جایگزین آن (كاوشگر ناهمسانگردى موج) به نام ویلكینسون را به جهت خاصى نشانه رفتند و آنگاه دماى كهموج زمینه اى كیهانى را محاسبه كردند، تابشى را مشاهده كردند كه دمایى در حدود ۷/۲ درجه سیلسیوس بالاتر از صفر مطلق داشت (یا به عبارتى ۷/۲ درجه كلوین).هنگامى كه جهت مخالف را بررسى كردند مجدداً ۷/۲ درجه كلوین را به دست آوردند. البته نوساناتى هم وجود داشت كه ناچیز بود و در حالت بیشنیه به حدود یك واحد در صدهزار مى رسد.هر انفجارى كه موجبات یكنواختى كنونى عالم را فراهم آورده باشد كیهان شناسان را شیفته خود مى كند.
چهارشنبه 27/6/1387 - 12:15
آموزش و تحقيقات
آنها چهار نیروى بنیادین فیزیك را در یك مدل یازده بعدى یكپارچه مى سازند، كه در آن، حلقه هاى بسیار كوچك و قطعات ریسمانى، بنیادى ترین ذرات هستند.اما حتى خوش بین ترین نظریه پردازان تئورى ریسمان نیز تردید دارند كه در آینده نزدیك بتوانند این ریسمان ها را مشاهده كنند.نظریه مذكور پیش بینى مى كند كه این ریسمان ها ۱۰۰ میلیون میلیارد برابر كوچكتر از ریزترین ذرات زیراتمى هستند. (منظور ذراتى است كه توسط نیرومندترین شتاب دهنده هاى ذرات ایجاد شده اند.)اما در این بین شواهد دال بر بعد پنجم مى تواند بسیار زودتر به دست ما برسد. راندال و ساندرام پیش بینى مى كنند كه شتابدهنده بزرگ هادرون، واقع در جنوا كه قرار است در سال ۲۰۰۷ شروع به كار كند مى تواند انرژى كافى را براى نفوذ یك گراویتون به دنیاى ما فراهم سازد 2- جهان چگونه شكل گرفتمیان كیهان شناسان بر سر زمان شكل گیرى عالم قابل رویت، این اجماع وجود دارد كه جهانى كه ما مى توانیم ببینیم، زائیده رویدادى است كه بین ۱۳ تا ۱۴ میلیارد سال پیش اتفاق افتاده است.در مدت یك میكرو ثانیه پس از واقعه مذكور، عالم آشامه اى (سوپى) بى اندازه داغ بوده كه حاوى كوارك ها و دیگر ذرات عجیب بوده است.در همان اثنا كه این سوپ داغ در حال خنك تر شدن بود، كوارك ها متراكم شدند و موجبات تشكیل پروتون ها و نوترون ها و همین طور ذراتى از این دست منجمله هادرون ها و مزون ها را فراهم كردند.هنگامى كه جهان هستى در زمانى معادل یك ثانیه به بلوغى خاص رسیده بود، دیگر به جز نوترون ها، پروتون ها، فوتون ها، الكترون ها و نوترینوها چیز دیگرى وجود نداشت.مجموعه اى از واكنش هاى هسته اى در دویست ثانیه بعدى، موجبات تشكیل هسته سه عنصر اولیه را كه كوچكترین عناصر هستند فراهم ساخت.
چهارشنبه 27/6/1387 - 11:57
