برای دیدن ادامه به ادامه ی مطلب بروید.

با انتشار تازه‌ترين نتايج بررسي تابش زمينه كيهاني، پژوهشگران دبليومپ موفق شدند با ارايه دقيق‌ترين تخمين از عمر عالم، از وجود نوع چهارم ذران نوترينو و مشكلات مدل استاندارد كيهان‌شناسي پرده بردارد.

بهنوش خرم‌روز:‌ در مورد جهان،‌ چگونگي پديدايش و زمان آغاز آن تئوري‌هاي متفاوتي وجود داشت، اما اين كه يافته‌هاي به‌دست آمده از 7 سال اطلاعات فضاپيماي دبليومپ ناسا‌ بر برخي از اين نظريه‌ها مهر تاييد بزند، ‌به نظر هيجان‌انگيز مي‌رسد. يافته‌هاي جديد اميد رفع ابهام از بسيار معماهاي كيهاني را به وجود آورده است.

به گزارش وايرد، مطالعات جديد، چشم‌انداز تازه‌اي را از اولين نور جهان منتشر كرده‌اند. به نظر مي‌رسد كه با استفاده از اين تصاوير و تحليل آن‌ها بتوان سن دقيق جهان را تخمين زد. و با شناسايي گاز هليوم اوليه،‌ علامت كليدي انبساط جهان را كه مدل پيشگام در مورد شكل‌گيري جهان است،‌ به دست آورد.

اين نتايج كه بر پايه اطلاعات گردآوري شده كاوشگر ناهمسانگردي ريزموج ويلكينسون ناسا (WMAP) طي هفت سال ‌به دست آمده، شواهد جديدي مبني بر شباهت رازآلود ماهيت انبساط جهان با ثابت كيهاني انيشتين دارد. به علاوه اين اطلاعات جديد نشان مي‌دهد كه دانشمندان مدل درستي براي توضيح گاز داغ اطراف خوشه‌هاي كهكشان‌ها ندارند.

در آغاز قرن بيستم، دانشمندان تصور مي‌كردند جهان حالتي ايستا دارد. اما معادلات نسبيت عام كه آلبرت اينشتين براي توصيف حالت بزرگ‌مقياس عالم ارايه كرده بود، نشان مي‌داد جهاني حالتي پويا دارد و يا در حال انبساط است يا انقباض. از اين‌رو، پارامتري را به نام ثابت كيهاني وارد معادلات خود كرد تا با اثر انبساط يا انقباض عالم مقابله كند. وقتي در دهه 1930، ادوين هابل كشف كرد جهان در حال انبساط است، اينشتين اين پارامتر را حذف كرد و آن‌را بزرگ‌ترين اشتباه زندگي خود ناميد.

سي.ام.بي: تابش زمينه ريزموج كيهاني
تابش زمينه كيهاني، نخستين پرتوهاي نوري است كه پس‌از تولد كيهان منتشر شده است. در آغاز، جهان شلوغ‌تر از آني بود كه پرتوهاي نور بتوانند منتقل شوند، اما چهارصدهزار سال پس‌از مهبانگ، اين نور براي اولين بار در فضا آزاد شد. اين نور قديمي پر از نقاط گرم و سردي است كه نشانه‌هايي از توده‌هاي اوليه‌ تشكيل دهنده كهكشان‌ها هستند.

(براي مشاهده عكس بزرگ، اينجا را كليك كنيد)

دانشمندان بسياري از جمله ويويد اشپرگل از دانشگاه پرينستون و چارلز بنت از دانشگاه جان هاپكينز، اندازه اين نقاط سرد و گرم امروزي را با اندازه آن‌ها در اولين انتشارات نور به فضا مقايسه كرده‌اند تا سن جهان را به دقت محاسبه كنند.

با استفاده از اين اطلاعات و اطلاعات حاصل از مطالعه ابرنواخترهاي دور و ديگر پديده‌هاي كيهان‌شناختي، گروه دانشمندان به اين نتيجه رسيده‌اند كه جهان 13.75 ميليارد سال با 110 ميليون سال كم‌تر يا بيشتر، عمر دارد.

محاسبات قبلي دانشمندان با استفاده از تنها 5 سال اطلاعات مشاهدات ماهواره‌اي، سن جهان را 13.73 ميليارد سال با 120 ميليون سال كم‌تر يا بيشتر نشان داده بود.

مقايسه نقاط سرد و گرم در مدل‌ها و يافته‌هاي جديد
اطلاعات جديد تاييد مي‌كند كه جهان اوليه به سرعت منبسط شده و به عبارت بهتر، متورم شده است. بر اساس نظريه تورمي، جهان در 10 الي 33 ثانيه اول از مقياس زيراتمي به اندازه يك توپ فوتبال رسيده است. طبق اين نظريه كه موفقيت زيادي در توضيح ساختار جهان داشته، نوسان شدت انتشار ريزموج در مقياس‌هاي بزرگ‌تر فضايي بايد به نسبت، بزرگ‌تر از نوسان شدت انتشار اين امواج در مقياس كوچك‌تر باشد. اين الگويي است كه اطلاعات ماهواره جديد آن را تاييد مي‌كند.

مدل استاندارد كيهان‌شناسي پر از انبساط، مواد نامرئي به عنوان ماده تاريك و چيزي به نام انرژي تاريك است كه گفته مي‌شود شتاب‌دهنده انبساط كيهاني است. اما يافته‌هاي ماهواره‌اي جديد به گونه‌اي تازه در مقابل اين مدل در آمده است.

دانشمندان با استفاده از اين يافته‌هاي جديد براي اندازه‌گيري نوسان‌هاي صوتي (معادل كيهاني امواج صوتي) استفاده و تاييد كرده‌اند كه درست همان‌طور كه نظريه انفجار بزرگ مدت‌هاست مي‌گويد، هليوم و هيدروژن را جهان اوليه توليد كرده است. مطالعات قبلي بر پايه ميزان هليوم موجود در قديمي‌ترين ستاره‌هاي كيهان بود و از اندازه‌گيري مستقيم اين گاز در جهان اوليه استفاده نمي‌كرد.

با اين كه شايد اين اطلاعات شگفت‌انگيز و متحيركننده به نظر نرسد،‌ اما به دست آمدن تاييدي براي نظريات موجود،‌ جالب است.

ترديد در نظريات موجود
علاوه بر اين‌ها،‌ دانشمندان از يافته‌هاي اين ماهواره براي تشخيص ذرات خنثاي اوليه به نام نوترينوها در كيهان استفاده كردند. فيزيكدانان 3 نوع نوترينو را مي‌شناسند: نوترينوي الكترون،‌ نوترينوي ميون و نوترينوي تاو. اما يافته‌هاي حاضر، وجود 3 يا 4 نوع را تاييد مي‌كنند و به گفته پژوهشگران، ممكن است دو سال مشاهده بيشتر وجود نوع چهارمي را هم تاييد نمايد.

در يافته‌هايي جداگانه، فراواني فوتون‌هاي تابش زمينه كيهاني در مجاورت خوشه‌هاي كهكشان شناسايي شد. در اين مورد اما يافته‌هاي ماهواره با نظريه موجود در تناقض است. گفته مي‌شود كه الكترون‌هاي پرانرژي مرتبط با خوشه‌هاي كهكشان با برخي از فوتون‌هاي تابش زمينه كيهاني مرتبطند، به صورتي كه اين فوتون‌ها را به سطوح بالاتري از انرژي مي‌فرستند كه كاوشگر قادر به تشخيص آن نيست. در نتيجه كاوشگر، فوتون‌هاي كم انرژي‌تري را در مجاورت خوشه‌ها تشخيص مي‌دهد.

در واقع كاوشگر يك نقص را ضبط مي‌كند،‌ اما اين تنها نيمي از ميزاني است كه نظريه خوشه كهكشان پيش‌بيني كرده است. تلسكوپ قطب جنوب، يك آزمايش زميني است كه تابش زمينه كيهاني را مطالعه مي‌كند و آن هم نقصاني كم‌تر از حد انتظار را نشان داده است. اين عدم هماهنگي با نظريه بدين معناست كه نظريه‌پردازان بايد در فهم خود از خوشه‌هاي كهكشان تجديد نظر نمايند.

منبع : خبر آنلاين

با اندازه‌گيري تفاوت بسيار اندك دو ساعت كوانتومي با فاصله 0.1 ميلي‌متر از يكديگر، مشخص شد پيش‌بيني نظريه نسبيت عام درمورد كند شدن زمان در اثر ميدان گرانشي، درست‌تر از آني است كه پيش از اين تصور مي‌شد.

مجيد جويا: با اندازه‌گيري يك تفاوت بسيار اندك در دو ساعت كوانتومي، فيزيكدان‌ها ثابت كردند كه يكي از پايه‌هاي نظريه گرانش آلبرت اينشتين محكم‌تر از آني است كه پيش از اين تصور مي‌شد.

اين آزمايش، تازه‌ترين نمونه از سري آزمايش‌هايي است كه دانشمندان براي موشكافي يكي از پيش‌بيني‌هاي اينشتين انجام داده‌اند، اين‌كه ساعت‌ها در ميدان‌هاي جاذبه‌اي قوي‌تر، آهسته‌تر كار مي‌كنند.

به گزارش نيچر، براي چندين دهه دانشمندان ساعت‌ها را در ارتفاعات بالاتري كه جاذبه زمين در آنها كمتر است، قرار مي‌دادند و تغييرات متعاقب آن را اندازه‌گيري مي‌كردند. از يك ساعت در يك برج دانشگاه هاروارد در دهه 1960، تا ساعت‌هايي كه در دهه 1970 در هواپيماها قرار مي‌گرفتند، تا ساعتي كه در سال 1980 در يك راكت قرار گرفت و هزاران كيلومتر دورتر از سطح زمين به فضا ارسال شد؛ دانشمندان هر چه تلاش كردند، نتوانستند نشان دهند كه نظريه اينشتين اشتباه بوده است.

اكنون، گروهي كه توسط هولگر مولر از دانشگاه بركلي كاليفرنيا هدايت مي‌شوند، تاثير جاذبه را بر تغيير زمان ده‌هزار بار دقيق‌تر از هر آزمايشي كه تا پيش از اين انجام شده بود، اندازه‌گيري كرده‌اند. آنها نشان دادند كه تاثير جاذبه بر زمان با دقت7 قسمت در ميليارد قابل پيش‌بيني است.

نكته جالب توجه اين آزمايش در اين بود كه آنها اين كار را تنها با استفاده از دو ساعت آزمايشگاهي انجام دادند كه بيش‌از يك دهم ميلي‌متر اختلاف ارتفاع نداشتند؛ و اين يعني انجام آزمايشي بر روي يك نظريه بسيار پيچيده با استفاده از مجموعه‌اي كه در دنياي امروز آزمايش‌هاي بزرگ و پيچيده فيزيكي، بي‌اندازه ابتدايي به نظر مي‌رسد.

«انجام آزمايش‌هاي بسيار دقيق روي ميز آزمايشگاه چيزي نيست كه تنها مربوط به گذشته باشد»، اين عقيده مولر است. تيم تحقيقاتي وي نيز شامل آكيم پيترز از دانشگاه هومبولت برلين و استيون چو، شخص وزير انرژي ايالات متحده بود.

ساعت اتمي، كاربردهاي ديگري هم دارد
بسياري از ساعت‌هاي اتمي از پالس‌هاي بي‌نهايت منظم اتم‌ها استفاده مي‌كنند كه بين حالت‌هاي تحريك شده انرژي تغيير حالت مي‌دهند. ولي آزمايش مولر بر فركانس بنيادين كوانتوم اتم سزيوم با انرژي حالت عدم تحريك اتم اتكا داشت. اين فركانس به‌قدري بزرگ است كه فيزيكدان‌ها هيچ‌گاه گمان نمي‌كردند كه روزي بتوان از آن به عنوان ساعت استفاده كرد. ولي يك تداخل‌سنج ويژه مي‌تواند تفاوت بين دو ساعت اين چنيني را كه تحت تاثير نيروهاي متفاوت جاذبه قرار دارند، اندازه‌گيري كند.

يون يي، متخصص ساعت‌هاي اتمي از مركز مشترك اخترفيزيك آزمايشگاهي در بولدر كلرادو مي‌گويد:‌ «چيزي كه در مورد كار آنها جالب توجه است، اين است كه آنها از كل اتم به عنوان يك ساعت استفاده مي‌كنند».

مولر و گروهش، اتم‌هاي سزيوم را به يك قوس در طول يك فاصله خلا پرتاب كردند و آن‌ها را تا نزديكي صفر مطلق سرد كردند. در ميانه مسير، فوتون‌هايي از يك ليزر اتم‌ها را به دو حالت متناوب مكانيك كوانتوم تقسيم كرد. در يكي از آن دو، يك اتم يك فوتون را جذب كرد و قوس حركتي آن به ميزان اندكي بالاتر رفت، و به اين ترتيب از ميزان جاذبه براي آن اندكي كاسته شد و زمان هم كمي سرعت گرفت. در ديگري اما، اتم در قوس پاييني ماند، جايي كه جاذبه قوي‌تر بود و زمان هم اندكي آهسته‌تر بود. يك تفاوت فاز در فركانس بنيادين اين دو اتم، كه توسط تداخل‌سنج اندازه‌گيري شد، نشان دهنده يك تفاوت اندك در زمان بود.

تله‌هاي ليزري
اين آزمايش از يك تله ليزري اتم بهره مي‌برد كه استيون چو آن را اختراع كرد و برنده جايزه نوبل در سال 1997 / 1376 شد. داده‌ها براي تحقيق كنوني كوتاه زماني بعد از آن گردآوري شدند، هنگامي كه چو در حال استفاده از اين مجموعه براي اندازه‌گيري يك ثابت متفاوت بود، شتاب جاذبه.

ولي مولر مي‌گويد كه در اكتبر 2008 / مهر 1387، گويي به او الهام شد كه مي‌توان از داده‌هاي مشابهي براي نشان دادن ثابت بودن تاثير جاذبه بر زمان استفاده كرد. او ابتدا اي‌ميلي براي چو فرستاد، و سپس اي‌ميل ديگري براي مدير آزمايشگاه ملي لاورنس بركلي در كاليفرنيا، كه سه روز بعد به او پاسخ داد و از ايده وي استقبال كرد.

چو نيز در پاسخ به اي‌ميل خبرنگار نيچر، گفت كه او زمان كار بر روي تحقيق كنوني را در طول شب‌ها، آخر هفته‌ها و در جريان سفرهاي هوايي به دست آورده بود (بعد از انجام 70 تا 80 ساعت كار هفتگي به عنوان وزير انرژي! ايالات متحده)

نتايج اين آزمايش مي‌توانست يك روز كاربردهاي عملي داشته باشد. اگر تاثير جابجايي زمان جاذبه ثابت نباشد، آن‌گاه پژوهشگران شايد مجبور شوند در مورد ميزان دقت ساعت‌هاي اتمي جديد كه با ماهواره‌هاي سيستم موقعيت‌ياب جهاني به مدار زمين فرستاده مي‌شوند، دوباره فكر كنند. ولي مولر نشان داد كه اين تاثير به طور غير عادي با نتايج آزمايش سازگاري دارد. او مي‌گويد: «اكنون ما مي‌دانيم كه فيزيك درست است».

اين آزمايش همچنين بر مجموعه ساعت اتمي در فضا (ACES) فشار وارد مي‌آورد، آزمايشي كه توسط سازمان فضايي اروپا در حال انجام است و قرار است كه تا سال 2013 / 1392به ايستگاه فضايي بين المللي بپيوندد. تحقيق كنوني در عين حال اندازه‌گيري‌هاي كنوني ACES از تاثير جابجايي زماني جاذبه را تا سه رقم اعشار بهبود مي‌بخشد.

كريستوف سالومون پژوهشگر ارشد ACESمي‌گويد كه اين ماموريت تقريبا 100 ميليون يورو هزينه در بر خواهد داشت، كه هزينه پرتاب آن را نيز بايد به آن اضافه كرد. در مقابل، به گفته مولر، آزمايش مولر بر روي ميز آزمايشگاه، در مجموع چيزي كمتر از يك ميليون دلار هزينه داشته است. سالومون مي‌گويد كهACES هنوز معتبر است چرا كه دو آزمايش بنيادين ديگر را در زمينه فيزيك انجام خواهد داد، و همچنين به پژوهشگران كمك خواهد كرد تا هماهنگي ساعت‌هاي اتمي زميني را نيز بهتر كنند.

كليفورد ويل، ازفيزيكدانان دانشگاه واشينگتن در سنت لوئيز ميسوري، مي‌گويد كه نتيجه آزمايش مولر پنجره‌اي را كه اكنون براي نظريه‌هاي جايگزين در مورد جاذبه وجود دارد و برخي از نظريه پردازان در حال كار بر روي آنها هستند، باريك‌تر خواهد كرد.

ويل همچنين از اين كه چو وقتي براي همكاري با اين تحقيق پيدا كرده بود، شگفت‌زده شده بود. او مي‌گويد: «آخرين باري كه يك عضو كابينه رئيس‌جمور، مقاله‌اي را در مجله نيچر در مورد فيزيك بنيادين منتشر كرده بود، چه زماني بود؟».

منبع : خبرآنلاين

برای دانلود روی لینک زیر کلیک کنید.(حجم:5مگابایت)

www.4shared.com/file/YIGPHsmK/khod_amooz_fizik.html