اخبار

[stanly1]

دانشمندان موفق به تولید نور مایع شدند!



فیزیکدانان برای اولین بار توانستند نور مایع را در دمای اتاق تولید کرده و شکل عجیبی از ماده را بسیار ملموس‌تر از قبل بسازند. نتیجه‌ی این پژوهش چند روز پیش در مجله Nature Physics منتشر شد. با دیپ لوک همراه باشید…

نور مایع در واقع، یک ابرشاره (superfluid) و حالتی از چگالش بوز-اینشتین محسوب شده که دارای اصطکاک یا چسبندگی صفر است و اغلب به عنوان حالت پنجم ماده نیز شناخته می‌شود. نور مایع، موجب جریان نور در اطراف و گوشه‌های اشیا می‌شوذ. در حالت معمولی، نور خاصیت موجی داشته و گاهی نیز خاصیت ذره‌ای از خود نشان می‌دهد. نور همواره در یک خط مستقیم سیر می‌کند. علت اینکه چشم ما قادر به دیدن زوایا و گوشه‌های اشیا نیست، نیز به دلیل همین خط سیر مستقیم نور است. تحت شرایط ویژه‌ای نور می‌تواند مانند مایع عمل کرده و در اطراف اشیا جریان یابد.

چگالش بوز-اینشتین برای دانشمندان فیزیک بسیار جذاب است، زیرا در این حالت، قوانین حاکم بر فیزیک از حالت کلاسیک به حالت کوانتومی تغییر یافته و ماده رفتار موجی از خود نشان می‌دهد که تنها در دمای نزدیک به صفر مطلق و برای کسری از ثانیه وجود دارد. حالا دانشمندان در این پژوهش جدید، گزارش داده‌اند که یک ماده‌ی مایع بوز-اینشتین را در دمای اتاق با استفاده از ترکیب نور و ماده ایجاد کرده‌اند. یکی از محققان این پژوهش می‌گوید:

نتیجه‌ی فوق العاده، این است که ما نشان دادیم، ابرمایع نیز می‌تواند در دمای اتاق، تحت شرایط خاص و با استفاده پلاریتون‌ها (شبه ذره‌ای که بخشی از آن ماده و بخش دیگرش نور است) ایجاد شود.
برای ایجاد پلاریتون‌ها به ابزار و تجهیزات ویژه و مهندسی نانو نیاز است. به این منظور، دانشمندان یک لایه‌ از مولکول‌های آلی به ضخامت ۱۳۰ نانومتر را در میان آینه‌های انعکاسی ویژه‌ای قرار دادند. در ادامه، این لایه از مولکول‌های آلی، توسط پالس لیزری ۳۵ فمتو ثانیه‌ای مورد تابش قرار گرفت. به این ترتیب دانشمندان توانستند خواص فوتون‌ها (مانندجرم موثر نور و سرعت بالا) را با برهمکنش‌های قوی میان الکترون‌های درون مولکول‌ها ترکیب کنند. ابرشاره‌ی ایجادشده دارای خواص منحصر به فردی است. در شرایط عادی، جریانی از مایع، موجب ایجاد موج و چرخش می‌شود، اما این حالت در ابرشاره مشاهده نمی‌شود. همانطور که در شکل زیر مشاهده می‌کنید، پلاریتون‌ها در شرایط عادی مانند موج عمل می‌کنند، در صورتی که ابرشاره، چنین رفتاری از خود نشان نمی‌‌دهند.

مقایسه پلاریتون و نور مایع
در یک ابرشاره، آشفتگی ایجادشده در اطراف ذره، سرکوب می‌شود و موجب جریان مایع بدون تغییر در مسیر خود می‌گردد. به باور محققان، کشف نور مایع نه تنها به مطالعات جدیدی در زمینه هیدرودینامیک کوانتومی منجر می‌شود، بلکه می‌تواند به تولید دستگاه‌های پلاریتون در دمای اتاق برای تکنولوژی‌های پیشرفته آینده مانند تولید مواد فوق رسانا برای دستگاه‌هایی مانند LED‌ها، پنل‌های خورشیدی و لیزرها کمک کند. نتایج این پژوهش، بسیاری از تحقیقات آینده را نه تنها برای مطالعه پدیده‌های مربوط به مایع های بوز-اینشتین، بلکه برای طراحی دستگاه های مبتنی بر ابرسیال، متوجه آن می‌کند.

منبع:
http://www.deeplook.ir/تولید-نور-مایع/

 

[stanly1]

بر طبق نظریه کوانتومی شاید آینده بر گذشته تاثیر بگذارد!

یکی از جنبه های عجیب مکانیک کوانتومی با ایده ای عجیب قابل توضیح است؛ یعنی همانطور که عامل رویداد میتواند در زمان به عقب بازگشته، به جلو نیز حرکت کند. آنچه که اینشتین از آن با عنوان “عمل شبح وار” یاد کرد، می تواند شواهدی از علیت بازگشتی باشد؛ برای مثال، شما امروز به دلیل خوردن ناهار فردا دچار شکم درد می شوید.
به گزارش دو نفر از فیزیکدانان آمریکا و کانادا نگاهی نزدیک به برخی فرضیه های اساسی در نظریه کوانتوم انداخته و بررسی کردند که آیا اندازه گیری های مربوط به یک ذره میتواند در زمان گذشته هم انعکاس یابد یا خیر. همه مان می دانیم که مکانیک کوانتومی عجیب و غریب است. قسمتی از این عجیب بودن به این خاطر است که ذرات در سطح پایه به مانند توپ های بیلیارد عمل نمی کنند که روی یک میز حرکت کنند؛ آنها به ابری نا آشکار از احتمالات شبیه اند که در اتاق جابجا می شوند. در هنگام اندازه گیری ذرات، فقط توپ سفیدی را می بینیم که به یک توپ سیاه برخورد کرده و آن را در داخلی حفره می اندازد. هرگز با توپ های سفید بی شماری مواجه نیستیم که با برخورد به توپ های سیاه آنها را به داخل تمامی حفره ها بیندازد.

اختلاف نظری میان فیزیکدانان وجود دارد مبنی بر اینکه آیا آن ابر نمایانگر چیزی واقعی است یا صرفا نمایشی ساده است. فیزیکدانى به نام هاو پرایس در سال ۲۰۱۲ مدعی شد که اگر احتمالات عجیب مرتبط با حالات کوانتومی چیزی واقعی نشان بدهند، و اگر هیچ چیزی زمان را به یک جهت محدود نکند، آن ابر میتواند به لحاظ نظری از حفره خارج شده و به توپ سفید برخورد کند. پرایس با اشاره به افکار بسیاری از فیزیکدانان می نویسد: منتقدان با این مسئله مخالف اند که تقارن زمانی کاملی در فیزیک کلاسیک وجود دارد. چرا دنیای کوانتوم باید متفاوت باشد؟

در آزمایش‌های اصلی بل، فیزیکدانان فرض کردند امکان رخ دادن علیت معکوس وجود ندارد، در نتیجه، آنها برای توضیح مشاهداتشان فرض کردند که ذرات دور از هم، فورا از حالت یکدیگر اطلاع پیدا می‌کنند که اینشتین آن را تاثیر شبح‌وار نامید. این همان درهم تنیدگی کوانتومی است، یعنی ذراتی که حتی با وجود فاصله زیاد، از طریق مکانیسم‌های ناشناخته روی هم تاثیر می‌گذارند. حالا بیایید این پدیده را طور دیگری و با درنظر گرفتن علیت معکوس تصور کنیم. در این حالت، باز هم اندازه‌گیری یک ذره بر رفتار سایر ذرات، اثر می‌گذارد، اما دیگر نیازی به فرض درهم تنیدگی نبوده و علیت معکوس برای توضیح این پدیده، کافی است.

متیو اس لیفر از دانشگاه چپمن در کالیفرنیا و متیو اف پوسى از مؤسسه فیزیک نظری پریمتر در اونتاریو کنجکاو هستند بدانند که وقتی بحث از زمان می شود، دنیای کوانتوم میتواند متفاوت باشد. این دو فیزیکدان با استناد به فرضیات دکتر پرایس، مدل جدید خود در چیزی به نام قضیه بل به کار گرفتند؛ جان استوارت بل گفت که چیزهای عجیبی که در مکانیک کوانتومی اتفاق می افتد با چیزهایی که در نزدیکی رخ می دهند، قابل توضیح نیستند. گویی هیچ عاملی باعث تغییر جهت آن تعداد زیاد از توپ ها نمی شود. در سطح پایه، جهان تصادفی است.

اما درباره کارهایی که در زمان و مکان دیگری روی میدهند، چه رویکردی باید اتخاذ کرد؟ آیا چیزی در دور دست ها میتواند بدون لمس ابر یاد شده بر آن تاثیر بگذارد؟ یعنی به همان شیوه ای که اینشتین از آن با عنوان عمل شبح وار یاد کرده بود. اگر دو ذره در نقطه ای از فضا به یکدیگر بپیوندند، اندازه گیری ویژگی های یکی از آن ذرات مساوی با ویژگی های ذره دیگری است؛ فرقی هم نمی کند که ذره در کدام سمت از جهان حرکت کرده باشد. به پاس قضیه بل، نظریه درهم تنیدگی بارها و بارها مورد آزمایش قرار گرفته است و علی رغم آن چیزی که فاصله بنظر میرسد، راه های نفوذی که شاید نشان دهد ذرات به طریقی با یکدیگر تعامل می کنند، بسته شده است.

آنطور که می شود حدس زد، جهان ظاهرا ماهیتی شبح وار دارد. اما اگر علیت به عقب برگردد، بدان معناست که ذره میتواند عمل اندازه گیری را به هنگام در هم تنیده شدن به عقب بازگرداند که همتایش را تحت تاثیر قرار می دهد. نیازی به پیام هایی سریع از سرعت نور نیست. این فرضیه ای است که لیفر و پوسی مورد تاکید قرار داده بودند. عده کمی از فیزیکدانان و فلاسفه بر این باورند که این ایده ارزش پیگیری و بررسی را دارد. محققان با ایجاد تغییراتی در برخی فرضیه های اساسی، مدلی را بر اساس قضیه بل طراحی کردند که در آن، فضا جایگزین زمان می شود. ما با نوعی تناقض روبرو هستیم، مگر اینکه نشان دهیم چرا زمان باید همیشه رو به جلو حرکت کند. بی تردید، ایدهٔ علیت معکوس دیوانه کننده بنظر می رسد.

لیفر بیان کرد: تا آنجا که دانش من اجازه می دهد، تفسیری از نظریه کوانتوم وجود ندارد که مورد توافق همگان باشد و از ایده علیت معکوس استفاده کند. فیزیکدانان حق دارند. که دیدگاهی شکاکانه به این ایده داشته باشند. ما در حال گردآوری اطلاعات بیشتری درباره این ایده هستیم. فیزیک کنونی به طور کلی از علیت معکوس حمایت نمی‌کند. اگرچه بعضی از نظریه‌ها به ذرات یا اطلاعات اجازه می‌دهند که در زمان به عقب باز گردند. این نظریات توسط دانشمندان برجسته مطرح شده‌اند یا توسط جامعه علمی معنی‌دار در نظر گرفته شده‌اند.

حالا توجه داشته باشید که این نوع سفر به عقب در زمان اجازه سفر به گذشته را به انسان نمی دهد و تاثیری هم بر زمان حال ندارد. ببخشید که خیلی رک حرف می زنیم. دانشمندان آینده نیز قادر به کدگذاری اعداد قرعه کشی در الکترون های درهم تنیده نخواهند بود تا آنها را به نسخه های جوان تر خود ارسال کنند. وقتی بحث از پدیده ای به نام در هم تنیدگى می شود، تقریبا هر توضیحی کاملا دیوانه وار بنظر می رسد. جزئیات بیشتر این مقاله درProceedings of the Royal Society منتشر شد.

منبع: http://bigbangpage.com/science-content/بر-طبق-نظریه-کوانتومی-شاید-آینده-بر-گذش/

 

[hastikhanoom]

جایزه نوبل فیزیک 2018 به پیشروهای فیزیک لیزر اهدا شد

آکادمی نوبل سوئد امروز 2 اکتبر 2018، جایزه نوبل فیزیک را به آرتور اشکین Arthur Ashkin امیکایی جرارد مورو Gérard Mourou فرانسوی و دنا ستریکلند Strickland کانادایی اهدا کرد.

 

[Reihaneh.M]

دانشمندان گربه شرودینگر را گرفتند!
«گربه‌ی شرودینگر» یک آزمایش خیالی است و در واقع تناقضی است که در مفهوم برهم‌نهی در فیزیک کوانتوم و همین‌طور بر روی اجسام اطراف ما کاربرد دارد. ایده‌ی این آزمایش این است که یک گربه با یک منبع رادیواکتیو و یک سَم درون یک جعبه‌ی آب‌بندی‌شده قرار دارد. زمانی که یک اتم از ماده‌ی رادیواکتیو واپاشی می‌کند، سم آزاد می‌شود. فیزیک کوانتوم می‌گوید تا زمانی که یک نفر درب جعبه را باز نکرده گربه هم زنده است و هم مُرده و زمانی که درب جعبه باز شد، حالت کوانتومی تغییر می‌یابد. اکنون گروهی از فیزیکدانان راهی یافته‌اند که بتوانند گربه‌ی شرودینگر را بگیرند و حفظ کنند. آن‌ها این کار را با انتظار برای پریدن گربه و عمل در زمان واقعی جهت حفظ آن از عذاب قریب‌الوقوع آینده، انجام داده‌اند. دانشمندان با کمک این کشف می‌توانند یک سیستم هشدار برای پرش اتم‌های مصنوعی حاوی اطلاعات کوانتومی ایجاد کنند.

برای جسم ریزی مانند یک الکترون، مولکول و یا اتم مصنوعی حاوی اطلاعات کوانتومی، پرش کوانتومی در حقیقت انتقال ناگهانی از یک حالت گسسته‌ی انرژی، به حالت دیگر آن است. پرش‌های کوانتومی یک قرن پیش توسط «نیل بور» تئوریزه شد، ولی تا سال ۱۹۸۰ در اتم‌ها مشاهده نشده بود. در آزمایش‌های جدید، پرش کوانتومی به صورت واقعی برای اولین بار بررسی شده است. نتایج به‌دست آمده کاملاً در تناقض با نظریه‌ی بور است. پرش‌ها نه اختلال ایجاد می‌کنند و نه مانند تصورات دانشمندان تصادفی هستند.

پروفسور «میشل دوورت» از دانشگاه ییل، می‌گوید: «این پرش‌ها هر زمانی که ما اطلاعات کوانتومی را اندازه‌گیری کنیم اتفاق می‌افتند. ما می‌خواهیم بدانیم که آیا می‌توانیم یک سیگنال هشدار پیشرفته داشته باشیم که وقوع پرش‌ها را اطلاع دهند.» دانشمندان از رویکردی ویژه برای پایش غیرمستقیم یک اتم مصنوعی ابررسانا استفاده کرده‌اند. اتم مورد نظر در یک محفظه‌ی سه‌بعدی آلومینیومی قرار داده شده است و توسط سه تولیدکننده‌ی مایکروویو پرتودهی می‌شود.

پروتوهای مایکروویو باعث پرش‌های کوانتومی در اتم می‌شود. سیگنال‌های ریز کوانتومی این پرش‌ها را می‌توان بدون از دست رفتن در دمای اتاق تقویت کرد. در این آزمایش، سیگنال‌ها را می‌توان به صورت همزمان پایش کرد. دکتر «ماینی» از دانشگاه ییل، می‌گوید: «اثر زیبایی که طی این آزمایش مشاهده می‌شود، در واقع افزایش وابستگی در حین پرش است. با این کار نه تنها می‌توان پرش را دید، بلکه می‌تواند آن‌را معکوس کرد.»