«فراتر از بوزون هیگز» تحقیق جهانی فیزیکدانان در مورد ابعاد پنهان فضا و زمان

بیگ بنگ: علی رغم کشف بوزون هیگز در ۱۴تیر ۱۳۹۱ (۴ جولای ۲۰۱۲) در برخورد دهنده بزرگ هادرون در ژنو، پرسش های متحیر کننده در مورد ماهیت جهان بدون پاسخ باقی می ماند. مثلأ، خواص اساسی نوترینوها هنوز بصورت یک راز باقی مانده است. و ماده ی تاریک و انرژی تاریک که با یکدیگر ۹۵ درصد از جهان را تشکیل می دهند امروزه هنوز معماهایی حیرت آور هستند.

به گزارش بیگ بنگ، ذره ی هیگز شبیه هیچ ذره ای که تا بحال با آن مواجه شده ایم نیست.چرا این ذره متفاوت است؟ آیا ذرات بیشتری نیز وجود دارد؟ نوترینوها ذراتی بسیار روشن و گریزان (دست نیافتنی) هستند که ضمن حرکت، ماهیتشان تغییر می کند. چگونه آنها را با درکمان از طبیعت انطباق دهیم؟ آیا ابعاد پنهان جدیدی از فضا و زمان وجود دارد؟ ذرات شناخته شده یک ششم از کل ماده در جهان را تشکیل می دهند. مابقی را ماده ی تاریک می نامیم. اما این ماده چیست؟ آیا می توانیم این ذرات را در آزمایشگاه شناسایی کنیم؟ آیا ذرات ناشناخته ی دیگری در طبیعت وجود دارد؟ چهار نیروی شناخته شده در طبیعت وجود دارد. آیا این نیروها جنبه هایی از یک نیروی یکپارچه هستند؟ آیا نیروهای غیر قابل پیشبینی جدیدی نیز وجود دارد؟ هم ماده و هم پادماده در بیگ بنگ به وجود آمدند، اما امروزه جهانمان فقط از ماده تشکیل شده است. چرا؟ چرا انبساط جهان به سرعت پیش می رود؟
دانشمندان در ۶ الی ۱۵ مرداد ۱۳۹۲ (۲۸ جولای الی ۶ آگوست ۲۰۱۳) در دانشگاه مینه سوتا در حین مطالعه ی تابستانی انجمن اسنومس ۲۰۱۳ ( Snowmass 2013) که دستاوردی در میان یک سری از ملاقات های سال گذشته بود، در مورد آن پرسش ها و همچنین پرسش های دیگر بحث کردند. آنها با شناسایی جالب ترین و پویاترین پرسش ها در مورد فیزیک ذرات و با ارائه ی چشم اندازی در مورد کار تحقیقاتی لازم برای پاسخ به آنها، کارشان را به اتمام رساندند. مطالعه ی تابستانی که پاییز امسال منتشر می شود، اهمیت علمی هر پرسش و ابزارات علمی لازم برای جستجوی آنها را با جزئیات توضیح می دهد. جاناتان روزنر (  Jonathan Rosner)، رئیس انجمن فیزیک آمریکا، بخش ذرات و رشته ها بیان کرد: «در رشته ی فیزیک ذرات، انرژی و ایده های زیادی وجود دارد. در طول ۱۲ ماه،  بوزون هیگز را کشف کردیم و به اکتشافات جدیدی در مورد رفتار نوترینوها دست یافتیم. واضح است که چیزهای بیشتری برای اکتشاف وجود دارد. کمتر از ۵ درصد از ماده و انرژی در جهان را درک می کنیم. چه آزمایشاتی می توانند به توسعه ی دانشمان در بیست سال آینده کمک کنند؟»به طور قابل توجهی، گزارش نهایی سامر استادی ( Summer Study )، ایده های نسل بعدی دانشمندانی را بازتاب می دهد که در خدمت فیزیک ذره ای هستند. این گزارش شامل نتایج بررسی دانشجویان فارغ التحصیل، محققان فوق دکتری و دانشمندان جوان در این رشته خواهد بود.

ابرهای آبی رنگ شبح مانند در مرکز خوشه ی کهکشانی آبل ۱۶۸۹ در عکس فوق نشان می دهد که دانشمندان تصور می کنند ماده ی تاریک در کجا قرار دارد. آبل ۱۶۸۹ منزلگاه ۱۰۰۰ کهکشان و تریلیون ها ستاره است. هم کهکشان های قابل مشاهده و هم ماده ی تاریک به کشش گرانشی در یک خوشه اضافه می شوند. این نیروهای کششی مثل یک لنز عمل می کنند و وقتی نور از خوشه ای مثل آبل ۱۶۸۹ عبور می کند، خم می شود (می شکند). (فکر کنید نور وقتی از لیوانی خالی یا استخر آب عبور می کند دچار چه تغییراتی می شود.)

منبع: http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2013/08/beyond-the-higgs-boson

نقشه ی سه بعدی جدید از ساختارهای بزرگ مقیاس جهان

بیگ بنگ: نقشه ی سه بعدی جدید، ساختارهای با مقیاس بزرگ در جهان را در ۹ میلیارد سال پیش نشان می دهد، بخاطر دارم وقتی که فیلم ایمکس سه بعدی هابل را در سال ۲۰۱۰ تماشا کردم و زمانی که دوربین ستاره ها و کهکشانهای دور دست را بزرگنمایی میکرد تا خوشه ها و سوپر خوشه های کهکشان ها را مثل یک تار که ساختار بزرگ مقیاس جهان را تشکیل می داد نشان دهد، نفسم در سینه حبس می شد. در تصویر سه بعدی، ساختار بیشتر شبیه مارپیچ یا رشته ی بلند DNA است.

این تصویر نقشه سه بعدی پروژه FastSound است که ساختار منطقه ای در جهان را در مقیاس بزرگ نشان می دهد، این نقشه ۴٫۷ میلیارد سال پس از بیگ بنگ را نشان می دهد، پوشش این منطقه ۲٫۵ برابر ۳ درجه از آسمان ، با فاصله شعاعی و سرعتی برابر ۱۲ الی۱۴٫۵ میلیارد سال نوری در مقیاس مسافت «comoving» و در حال حرکت سرعتی  برابر ۸الی ۹٫۶ میلیارد سال نوری مسافت حرکت نور نشان می دهد.

ادامه نوشته

شاید کیهان در حال انبساط نباشد!

کیهان‌شناسان با مشاهده‌ی سرخ‌گرایی گسیلی کهکشان‌ها، چنین نتیجه گرفتند که فضازمان در حالِ انبساط بوده و به همین دلیل کهکشان‌هایی که در دلِ فضازمان جای گرفته‌اند نیز در حالِ دور‌شدن از یکدیگر هستند. هم‌چنین میزانِ این سرخ‌گرایی برای کهکشان‌های دورتر، بیش‌تر است. کیهان‌شناسان از این مشاهده نیز چنین برداشت کردند که انبساطِ کیهان به صورت شتاب‌دار است. اما یک کیهان‌شناس به تازگی چنین پیشنهاد کرده که شاید جرمِ متغیرِ ذرات بتواند سرخ‌گراییِ دیده‌شده در کهکشان‌های دوردست را توضیح داده و روشن کند که چرا چنین به نظر می‌رسد که کهکشان‌های دوردست به صورتِ شتاب‌دار از ما دور می‌شوند.

کیهان با انفجاری زاییده شد و تاکنون در حالِ انبساط بوده است. این نمایی رایج است که برای نزدیک به یک قرن، تصویری از کیهانِ پیرامون ما ارائه کرده است. اما یکی از کیهان‌شناسان به تازگی تفسیری اساساً متفاوت از رویدادهای پیرامونِ ما معرفی کرده که در آن، کیهان به هیچ روی در حالِ انبساط نبوده و نیست.

کریستوف وِتریچ (Christof Wetterich) فیزیکدانی نظری از دانشگاهِ هیدل‌برگ در آلمان، در مقاله‌ای که در سروِرِ پیش‌ازچاپِ arXiv منتشر کرده، کیهان‌شناختیِ متفاوتی را ابداع کرده که در آن، کیهان در حالِ انبساط نیست، اما جرمِ همه‌چیز پیوسته در حالِ افزایش است. چنین تفسیری می‌تواند فیزیکدانان را در درکِ بهترِ مطالبِ سخت همچون تکینگیِ شناخته‌شده‌ی بیگ بنگ، یاری کند.

اگرچه هنوز زمان لازم است تا این مقاله به دقت بازبینی شود، اما هیچ‌یک از فیزیکدانانِ متخصص در این زمینه که با مجله‌ی Nature در تماس بوده‌اند اشتباهِ آشکاری در این ایده ندیده و آن را رد نکرده‌اند، حتی برخی پی‌گیریِ این ایده را کاری ارزشمند توصیف کردند. هانگ‌شِنگ زائو (Hongsheng Zhao) کیهانشناسی از دانشگاهِ سنت اندروزِ انگلستان می‌گوید: «پژوهش و کاوش درباره‌ی این تفسیرِ جایگزین، کاری جذاب است. رویکردِ موشکافانه‌ی شخصی که این ایده را پرورده برای سرگرم‌کردنِ یک فیزیکدان، کافی به نظر می‌رسد».

مدلِ رایج در کیهان‌شناختیِ امروز آن است که بیش‌ترِ کهکشان‌ها در حالِ دورشدن از یک‌دیگرند، چون خودِ فضازمان هم‌چون سطحِ یک بالون در حالِ متورم‌شدن است. این دیدگاه می‌تواند توضیح دهد که چرا از دیدِ ناظرانِ قرارگرفته در کهکشانِ ما چنین به نظر می‌رسد که همه‌ی کهکشان‌ها جذبی خود دچارِ سرخ‌گرایی شده‌اند. اما یک کیهان‌شناس به تازگی تفسیری متفاوت از سرخ‌گرایی ارایه کرده است.

ادامه نوشته

یک سالگی “کنجکاوی” در مریخ

صدای سوت حاکی از حیرت زیاد و تحسین زیاد به گوش می رسد. اتاق فرمان ناسا غرق در شادی، بله کنجکاوی موفق شد و روی خاک سیاره سرخ گام نهاد و اولین تصویر را مخابره کرد. تقریبا یک سال از آن پرواز و فرود دلهره آور در ۶ آگوست ۲۰۱۲ روی مریخ می گذرد. مریخ نورد کنجکاوی به یکمین سالگرد فرودش در مریخ رسیده است.

در این نما، کنجکاوی که با افساری به پایۀ فرود فضاپیما وصل است، در حال لمس سطح مریخ دیده می شود.

ادامه نوشته

آیا جهان های موازی الزاماً از ما بسیار دور هستند؟

احتمالاً تاکنون چیزهایی درباره جهان های موازی شنیده اید. بر اساس نظریات مطرح در کیهان شناسی، این جهان ها در واقع حوزه های فضا-زمانی مستقلی از جهان ما هستند. این حوزه های فضا-زمانی مستقل در ابعادی فراتر از چهار بُعد فضا-زمانی جهان ما در پهنه بیکران کائنات شناورند.

شاید تصور کنید که همه این جهان ها از جهان ما بسیار دور هستند و در فواصل فراکیهانی نسبت به جهان ما قرار گرفته اند اما لزوماً چنین نیست. هرچند شاید باور نکنید ولی در واقع برخی از این جهان های موازی ممکن است حتی از فاصله‌ای که شما هم‌اکنون از صفحه مانیتور خود دارید هم به شما نزدیک‌تر باشند! اما ببینیم چگونه؟

راز این معمای شگفت انگیز به حدود دو دهه قبل باز میگردد. در سال ۱۹۹۵ میلادی، دو فیزیکدان به نام‌های ادوارد ویتِن (۱) از موسسه مطالعات پیشرفته پرینستون آمریکا و پائول تاونسند (۲) از دانشگاه کمبریج انگلستان، نسخه‌های مختلف نظریه مشهور اَبَرریسمان را در فیزیک تعمیم داده و با این کار، نظریه جدیدی به نام “نظریه M” را ارائه دادند (M حرف اول واژه “مادر” یا “اسرارآمیز” به زبان انگلیسی است).

بر مبنای نظریه M، کل هستی، یازده بعدی است که ده بعد آن، ابعاد مکانی و یک بعد آن، بعد زمان است (۳). این هستی یازده بعدی مجموعاً حوزه نامتناهی و اسرارآمیزی به نام ابرجهان را تشکیل می‌دهد. براساس نظریه M، جهان ما در واقع یک حباب – یا بهتر بگوییم، یک ابرحباب – چهار بعدی شناور در ابرجهان است. اما برمبنای نظریه M علاوه بر ابرحباب جهان ما، اَبَرحباب ها یا جهان‌های بی‌شمار دیگری نیز در گستره ابعاد بالاتر اَبَرجهان شناورند ولی ازآنجائیکه این جهان‌ها در خارج از ابعاد جهان ما واقعند متوجه حضور آنها نمی‌شویم.

برای درک بهتر این موضوع و با توجه به آنکه ذهن بشر نمی‌تواند بیش از سه بعد مکانی را تجسم کند، مسأله را به یک بعد کمتر تقلیل می‌دهیم تا قابل تجسم باشد. فرض کنید جهان ما بجای سه بعدی، دو بعدی بود (مثلاً مثل سطح یک کُره). در این صورت ما انسان ها نیز موجوداتی دو بعدی بودیم که در این جهان یعنی روی سطح این کُره زندگی می‌کردیم. در این مثال، جهان‌های دیگر همانند کُره‌های دیگری هستند که در عرصه بیکران ابرجهان سه بعدی شناورند. آدم‌های دو بعدی هیچ درک و تصوری از بعد سوم ندارند. به همین دلیل هم حتی اگر برخی از این کُرات – یا همان جهان‌های دیگر – به کُره آنها بسیار نزدیک هم باشند، بازهم آنها متوجه حضورشان نخواهند شد. این آدم‌های دو بعدی ممکن است با تلسکوپ‌هایشان قادر باشند تا دوردست‌های روی سطح کُره (جهان) خودشان را هم ببینند ولی از حضور کُرات دیگری که ممکن است حتی بغل گوششان باشند بی‌خبرند. به همین ترتیب ما هم هرچند با تلسکوپ‌های قدرتمند خود می‌توانیم تا مرزهای افق کیهانی جهان خود را رصد کنیم اما از وجود جهان‌های دیگری که ممکن است فقط یک قدم با ما فاصله داشته باشند بی‌خبریم.

بدین ترتیب برمبنای نظریه M در کیهان شناسی نوین، جهان ما با جهان های ناپیدای بیشماری احاطه شده است. این جهان های اسرارآمیز و ناپیدا در واقع ممکن است همان جهان هایی باشند که فلاسفه، حکما و روشن بینان عصر کهن از دیرباز با مضامینی نظیر جهان های غیبی، هفت آسمان و … به وجود آنها اشاره کرده بودند. برخی از این جهان ها ممکن است از جهان ما بسیار دور باشند و برخی دیگر ممکن است در همین یک قدمی جهان ما باشند.

اما آیا روزی سفر به این جهان‌های موازی محقق خواهد شد؟ آیا می‌توان پیامی را به این جهان‌ها ارسال و یا از آنها دریافت کرد؟ آیا این جهان ها بر روی جهان ما تأثیر می گذارند و از جهان ما تأثیر می پذیرند؟ چند جهان دیگر غیر از جهان ما در پهنه کائنات وجود دارد؟ آیا در سایر جهان ها هم مثل جهان ما موجوداتی زندگی می کنند؟…
اینها برخی از سوالات شگفت انگیزی هستند که همچنان ذهن بشر را به چالش می کشند.

پی نوشت:
۱- Edward Witten
2- Paul Townsend
3- البته بر اساس برخی از نسخه های ارائه شده از این نظریه، حتی زمان هم بیش از یک بُعد دارد

کتاب جدید هاوکینگ: ” تاریخچه مختصر من”

دانشمند مشهور استیون هاوکینگ در صدد است کتاب جدیدش بنام “تاریخچه مختصر من” را که دیدگا‌ه های جالبی را در خصوص زندگی‌اش مطرح می‌کند، منتشر کند.

این دانشمند که از بیماری نورون عصبی رنج می برد، این کتاب را به طور کامل به لطف توسعه فن آوری های جدیدش نوشته است. هاوکینگ یکی از معروف ترین دانشمندان در جهان است و یک نویسنده بسیار موفق است. کتاب تاریخچه مختصر زمان بیش از ۱۰ میلیون نسخه فروش رفته و به ۴۰ زبان ترجمه شده است.

استیون هاوکینگ این بار به جای نوشتن کتاب در مورد کیهان، در حال منتشر کردن کتابی در مورد زندگی اش می باشد.

ناشران کتاب “تاریخچه مختصر من” معتقدند این کتاب به عنوان شخصی ترین کتاب در مورد هاوکینگ میباشد و این موضوع را مطرح می کند که “تاریخچه مختصر زمان” چگونه نوشته شد و موضوعاتی در مورد: جزئیاتی مربوط به کودکی وی در لندن پس از جنگ، سال‌های حضور در هاروارد و کمبریج، گسترش بیماری‌اش، ازدواج‌ها، خانواده و احساسات فکری‌اش ارائه می‌دهد.

سخنگوی مطبوعاتی انتشارات بنتم گفت: پروفسور استیون هاوکینگ در حال کار با فن آوری اینتل برای افزایش ارتباطش میباشد. اگر چه کتاب “تاریخچه مختصر من” با استفاده از این فن آوری جدید نوشته شده ، اما این فناوری هنوز در حالت آزمایشی است. پروفسور هاوکینگ با استفاده از سیستم خود در طی سال های متمادی و به وسیله این فناوری کتاب “تاریخچه مختصر من” را نوشته است. هاوکینگ در طول جنگ جهانی دوم در آکسفورد به دنیا آمد، پدر و مادرش فرانک و ازابل هستند. او به مدت ۳۰ سال، استاد ریاضیات در دانشگاه کمبریج بوده ، و کتاب های پر فروشی در مورد کیهان شناسی نوشته است.

پزشکان تشخیص دادند که او در سن ۲۱ سالگی به بیماری نورون حرکتی ( ALS ) مبتلا شده است.در سال ۱۹۹۵ زمانی که هاوکینگ به پایان ازدواج خود با همسر اولش جین رسید با پرستار خود، الین میسون، ازدواج کرد. داستان بعدی سو استفاده میسون از هاوکینگ را نشان می دهد و …
این کتاب که با تصاویری از زندگی پروفسور هاوکینگ مزین شده در ۱۲ سپتامبر سال ۲۰۱۳ منتشر خواهد شد.