صفحه 1 از 3: 1 2 3 پسین »

مجموعه مقالاتی پیرامون جهان هستی

babak2000

میهمان

#1 Posted: 1 Nov 2010 03:16

ابد، نزدیک است

جهان‌مان حدود ۱۴ میلیارد سال وجود داشته و تا آنجا که می‌دانیم، میلیاردها سال دیگر هم برقرار خواهد ماند. اما مطابق پژوهشی نوین، فرضیه‌ای پیرامون منشأ جهان‌مان وجود دارد که خود، پایان زمان را پنج میلیارد سال دیگر عنوان می‌کند که این، تصادفاً قرین با روزهای مرگ خورشید ما هم هست. این پیش‌بینی، ریشه در فرضیه‌ای موسوم به «تورم ابدی» (Eternal Inflation) دارد؛ فرضیه‌ای که مدعی‌ست جهان‌مان، جزئی از یک «ابرجهان» (Multiverse) است؛ ساختاری کبیر و حیرت‌انگیز که خود از جهان‌های فراوان، که هرکدام‌شان قادر به تولید بی‌نهایت «جهان دختر» هستند؛ ایجاد گشته.
مشکل اینجاست که با این حساب، هرچیزی‌که «می‌تواند» در زمانی و جایی رخ دهد؛ بی‌نهایت دفعه‌ی دیگر هم اتفاق «خواهد افتاد» و همین امر، اندازه‌گیری احتمالاتی مثلاً همچون شانس فراوانی سیاره‌های زمین‌مانند را ظاهراً غیرممکن می‌کند. «کن اولوم» (Ken Olum) از دانشگاه توفت ماساچوست که در این پژوهش نقشی نداشته، می‌گوید: «انگاره‌های معمول احتمال – که مثلاً می‌گویید اتفاق A یک‌بار رخ می‌دهد و اتفاق B چهار بار و نتیجه می‌شود که شانس وقوع B دو برابر است – در اینجا مؤثر واقع نمی‌شوند؛ چراکه به‌جای دو و چهار، با بی‌نهایت طرفید».
البته تعیین احتمالات در یک ابرجهان، فقط در حد مشکلی برای کیهان‌شناسان نیست. فیزیکدان نظری، دکتر «رافائل بوسو» (Raphael Bousso) از دانشگاه کالیفرنیا-برکلی با کمک همکاران‌اش، در مقاله‌ی مرتبط با پژوهش مزبور آورده است: «اگر ناظران فراوانی در سرتاسر جهان، به‌شکلی نامحدود قرعه را ببرند؛ در چه شرایطی یکی می‌تواند همچنان ادعای نامحتمل بودن برد قرعه را بکند؟».
فیزیکدانان این مسأله را با یاری رویکردی ریاضیاتی موسوم به «مقطوعات هندسی» (Geometric Cutoffs) که نشانه‌هایی معدود از ابرجهان را در نظرمی‌گیرد و برپایه‌ی همین نمونه‌ی محدود، اقدام به تعیین احتمالات می‌کند؛ این مسأله را مدنظر قرار داده‌‌اند. گروه بوسو در رساله‌ی جدیدی که نسخه‌ی آنلاین آن در ماه گذشته بر وبسایت arXiv.org، وابسته به دانشگاه کرنل قرار گرفت؛ نتایج حاصل از این تکنیک را غیرعمدی، و فعلاً مشرف بر اوضاع دانسته‌اند.
وی در این‌باره می‌گوید: «نمی‌توانید آن‌ها (مقطوعات هندسی) را صرفاً ابزارهایی ریاضیاتی بدانید که هیچ اثری [در جهان واقع] از خود برجانمی‌نهند. همان مقطوعاتی که منجر به این پیش‌بینی‌های زیبا و احتمالاً دقیق می‌شوند؛ از پایان زمان هم برایمان می‌گویند. به‌عبارتی دیگر، اگر از مقطوعی به‌منظور محاسبه‌ی احتمالات درگیر در [فرضیه‌ی] تورم ابدی بهره برید؛ همان مقطوع – و بنابراین پایان زمان – رخدادی می‌شود که وقوع‌اش محتمل است».

جهان، حبابی در کتری جوشانی‌ست

با وجود این اظهارات عجیب، بوسو و همکاران‌اش معتقدند که «تورم ابدی»، مفهومی متقن و مطمئن است. اغلب انگاره‌های ضمنی این فرضیه – همچون نظریات نسبیت اینشتین – تماماً بی‌ضررند و سخت است که بتوان فرض دیگری را جایگزین‌شان کرد. در حقیقت فیزیکدانان فراوانی معتقدند که مفهوم تورم ابدی، به‌نوعی تمدید طبیعی همان مفهوم «تورم کیهان‌شناختی»‌ست که برخی از مسائل لاینحل پیش‌ روی نظریه‌پردازان «انفجار بزرگ» (بیگ‌بنگ) را سال‌ها پیش حل نمود.
مطابق مدل‌های اولیه‌ی بیگ‌بنگ، تجمعاتی از ماده که هم‌اکنون در دو سوی مخالف مرزهای دوردست جهان‌مان واقع شده‌اند؛ آنقدر از هم دورند که نبایستی با درنظرگرفتن سرعت نور به‌عنوان سریع‌ترین قاصد کیهان، هیچ‌وقتی (حتی همان‌زمان که بیگ‌بنگ رخ داد) در تماس با هم بوده باشند. این بدین‌معناست که جهان نخستین می‌بایسته از اول خوشه‌‌‌ای بوده باشد.
به‌علاوه، با آهنگی که هم‌اکنون جهان در حال انبساط است؛ شکل سراسری‌اش هم می‌بایسته تابه‌حال دچار انحنا شده باشد و سرانجام طبق پیش‌بینی مدل‌های نخستین بیگ‌بنگ؛ این جهان نخستین می‌بایسته پر از ذرات سنگین و پایداری موسوم به «تک‌قطبی‌های مغناطیسی» هم بوده باشد. اما مشاهداتی که در چندین سال گذشته بر روی تنها نور بازمانده از آن دوران کهن صورت پذیرفته؛ کلاً از داستان دیگری می‌گویند: اینکه جهان نخستین، یکدست و همگن است؛ جهان امروز تخت است (یعنی انحنایی ندارد و دو پرتو موازی نور تا ابد موازی خواهند ماند) و نهایتاً این‌که حتی یک تک‌قطبی‌های مغناطیسی هم امروزه در جهان دیده نمی‌شود.
فرض «تورم کیهان‌شناختی» که پیش‌تر بدان اشاره رفت؛ هر سه‌ی این تناقضات را با طرح رخدادی عجیب در همان نخستین لحظات تولد کیهان، حل می‌کند: انبساط نابه‌هنگام جهان، بلافاصله بعد از تولدش از یک نقطه؛ از ابعاد یک اتم تا یک پرتقال، در کسر بی‌نهایت ریزی از یک ثانیه که نهایتاً موجب ایجاد جهانی یکدست و تخت، همچون جهان امروزمان شده است.
تورم ابدی، گام بعدی همان تورم کیهان‌شناختی‌ست که به کیهان‌شناسان امکان حل مسائل بیشتری را هم می‌دهد؛ همچون اینکه پیش از این جهان، چه بوده (پاسخ: جهان‌های دیگر) و چرا جهان‌مان این ویژگی‌هایی که امروزه در آن می‌بینیم را دارد (جواب: هرچیزی ممکن است رخ دهد). دکتر «چارلز لاین‌ویور» (Charles Lineweaver)؛ اخترفیزیکدانی از دانشگاه ملی استرالیا که در این پژوهش، نقشی نداشته می‌گوید: «هرچند که همچنان فرضیه‌ای [در وصف نخستین لحظات زمان] در دست نداریم؛ اما تصورات بسیار قشنگی از این فرضیه داریم ... و ظاهراً در این تصورات، لزوماً نیاز به وجود جهان‌های دیگری حس می‌شود». وی در ادامه می‌افزاید:
«تشبیه خوبی که می‌توان کرد این است که نظریات ما، وجود کتری آب جوشانی را پیش‌بینی می‌کنند که منشأ جهان‌مان، همان تشکیل یکی از حباب‌های کف کتری‌ست. این فرضیه، قویاً از وجود جهان‌های دیگری می‌گوید؛ چراکه وقتی آب را می‌جوشانید، هیچ‌گاه فقط یک حباب نخواهید داشت».
زمان به پرتگاهی می‌رسد؟
ولی طبق مسائلی که در صورت وجود یک ابرجهان، ناخواسته مطرح می‌شوند؛ تورم ابدی، خود آنقدرها ابدی هم نیست. به‌گفته‌ی بوسو، اگر قوانین احتمالات در یک ابرجهان نیز مؤثر واقع افتد؛ بایستی مرزهایی وجود داشته باشد تا که جهان‌های گوناگون را به فرجام‌شان برساند. مثلاً مطابق فرمول‌هایی که برای تعیین این مرزها به کار بسته می‌شوند؛ گروه نتیجه گرفت جهانی که ۱۳.۷ میلیارد سال از تولدش می‌گذرد (مثل جهان ما)، تا حدود ۵ میلیارد سال دیگر به منتهای عمرش خواهد رسید.
برای اغلب مردم، تعمیم یک ابزار ریاضیاتی به یک رخداد حقیقی، شاید عجیب به‌نظر رسد؛ اما سابقاً این پیش‌بینی‌ها را در علم فیزیک هم دیده بودیم. مثلاً اولوم می‌گوید که زمانی فیزیکدانان از تصور تشکیل پروتون از ذرات بنیادین ریزتری طفره می‌رفتند؛ حال‌آنکه امروز می‌دانیم این پروتون‌هایی که حتی خود به چشم‌مان نیامده‌اند؛ از ذراتی موسوم به کوارک تشکیل شده‌اند. کوارک‌ها، از جنبه‌ی ریاضیاتی، به توصیف نیرویی موسوم به «نیروی قوی هسته‌ای» در هسته‌ی اتم‌ها کمک کردند که نمود این‌جهانی‌اش همانا پیش‌بینی ماهیت انبوهی از ذراتی‌ست که حین برخوردهای زیراتمی در شتاب‌دهنده‌های ذرات، آفریده می‌شوند.
وی در ادامه می‌گوید: «مردم می‌گویند این‌ تصور که ذرات موجود در یک پروتون هیچگاه توانایی خروج ندارند و ما هرگز قادر به مشاهده‌‌‌ی حالت منفردشان (منفک از پروتون) نیستیم؛ احمقانه است. زمانی دراز مردم گمان می‌بردند که کوارک‌ها، صرفاً ابزارهایی کارآمد برای محاسبه‌اند؛ اما حقیقتاً به وجودشان باور نداشتند. با این‌حال امروزه هرکس باور دارد که کوارک‌ها، ذراتی بنیادین و حقیقی‌اند».
به‌همین‌‌ترتیب اگر نظریه‌پردازان به تورم ابدی هم باور داشته باشند؛ ناگزیر از باور به این حقیقت‌اند که مقطوعات جهان، صرفاً روش‌هایی موجه آن‌هم برای محاسبه‌ی احتمالات نبوده؛ بلکه پدیده‌هایی حقیقی‌اند و این همانی‌ست که بوسو و همکاران‌اش هم اظهار داشته‌اند. به‌گفته‌ی این تیم، اینکه این مرزها چه‌شکلی خواهد داشت، و در پایان زمان چه رخ خواهد داد، همچنان نامشخص است؛ هرچند اگرکه رخ دهد، احتمالاً ناگهان و نامنتظره رخ خواهد داد و البته اگر انسان توان مشاهده‌ی سقوط از پرتگاه زمان را تا آن‌زمان داشته باشد؛ قطعاً این از روی زمین نخواهد شد.
دانشمندان گمان می‌برند که خورشید ما – که هم‌اکنون ستاره‌ای میانسال با سن تقریبی ۴.۵۷ میلیارد سال است – تا حدود پنج میلیارد سال آینده خواهد مرد. در آن‌وقت این ستاره از سوخت هسته‌ای (یعنی هیدروژن) در هسته‌اش تهی خواهد شد و آرام‌آرام آغاز به رهاسازی لایه‌های گازی بیرونی‌اش به فضا خواهد کرد؛ متورم خواهد شد و در نهایت ایجاد یک سحابی خواهد کرد. سرنوشت قطعی زمین در این بین نامشخص است، اما دانشمندان اندکی به دوام حیات تا آن‌زمان بر این سیاره امید بسته‌اند.

پایان زمان، اجتناب‌ناپذیر است
هرچند که دکتر لاین‌ویور از دانشگاه ملی استرالیا، محاسبه‌ی احتمالات در یک ابرجهان فانی را مسئله‌ساز می‌داند؛ اما پیش‌بینی یک مرز زمانی هم را راه حل مطلوبی قلمداد نمی‌کند. او می‌گوید: «من هیچ چیز را تماماً نقض نمی‌کنم؛ اما چندان هم این [پایان] را جدی نمی‌گیرم. من به استیضاح فرضیات [موجود پیرامون تورم ابدی]، جدی‌تر از گذشته ادامه خواهم داد». اولوم از دانشگاه توفت ماساچوست نیز گمان می‌برد که فیزیکدانان بایستی‌ پایان زمان را به‌عنوان رخداد اجتناب‌ناپذیری بپذیرند.
وی می‌گوید: «هیچ‌کس نمی‌داند چرا [فرضیه‌ی تورم ابدی] باید اشتباه باشد؛ اما هیچ‌کس هم نمی‌داند که چرا زمان اصولاً بایستی به پایان رسد. برای من این‌ها همه از یک پای‌بست است». گذشته از تورم ابدی، فرضیات فراوانی در حوزه‌ی فیزیک وجود دارد که از نحوه‌ی پایان جهان می‌گویند. مثلاً در فرضیه‌ی «مه‌رمبش» (Big Crunch)، جهان انبساط کنونی‌اش را به پایان رسانده؛ می‌ایستد، باز منقبض می‌شود و نهایتاً در یک نقطه‌ فرومی‌رمبد.
فرضیه‌ی دیگری از «مرگ گرمایی» جهان می‌گوید و می‌گوید که جهان آنقدر منبسط خواهد شد تا به تعادل گرمایی برسد و عملاً با رخداد فاجعه‌باری همراه نخواهد بود. «مه‌شکافت» (Big Rip) فرض دیگری‌ست که طبق آن، انبساط شتاب‌گیرنده‌ی کیهان نهایتاً تمامی ماده را اتم‌به‌اتم از هم خواهد گسست. اگر فرضیه‌ی تورم ابدی صحیح باشد؛ آنگاه حتی اگر جهان ما هم از میان رود، جهان‌های دیگری همچنان به بقا خواهند بود. مهم نیست کدامیک‌ از این سناریوها صحت داشته باشد. اولوم می‌گوید: «نیازی نیست آذوقه‌تان را بفروشید؛ چراکه جهان پنج میلیارد سال دیگر به پایان خواهد رسید و به‌هرحال هنوز وقت زیادی برای اصلاح این قصه داریم».

babak2000

میهمان

#2 Posted: 1 Nov 2010 03:23

کشف پاسخی نو به چیستان «بودن»

فیزیکدانان آزمایشگاه ملی شتاب‌دهنده‌ی فرمی از کشف مدرکی جدید در حل یکی از گسترده‌ترین رازهای دیرپای فیزیک و کیهان‌شناسی خبر دادند: این‌که چرا جهان از ماده و نه از خواهر شیطان‌صفت‌اش، پادماده، تشکیل شده است؟ اگرچنانچه کشف مزبور، از زیر ذره‌بین تیزبین آزمایشات این حوزه از فیزیک نیز بگذرد، نه‌تنها نوید روشنی بر آینده‌ی کشفیات شگرف و بنیادین ابرتصادم‌گر هادرونی (LHC) خواهد بود، که تفسیری جدید از دلیل «بودن»مان را نیز ارائه خواهد داد.
در جهانی که تقارن اشباع‌اش‌ کرده باشد و بتوان از دیدگاه ریاضی کامل‌اش خواند، اصلاً «وجود»مان هیچ‌گونه توجیهی ندارد. بر اساس فرضیه‌‌ای که هم‌اکنون به‌عنوان پذیرفته‌ترین تفسیر پیدایش هستی مطرح است و محصول هم‌دستی نسبیت اینشتین و مکانیک کوانتومی (در عین آشتی‌ناپذیری‌شان) است، از همان نخستین ثانیه‌های پس از پیدایش هرآنچه در جهان روانه شد، انبوهی از ماده و پادماده – چون نفت و پنبه – با توزیعی شدیداً متقارن بود که در آتش‌بازی کیهانی ناگزیر و بی‌نظیری به‌هم‌آمیختند و آنچه به‌جا ماند (که نباید می‌ماند)، تخم پاک و امنی از ماده بود که ستارگان، کهکشان‌ها، ما و هر آنچه هست از آن سربرآوردند و امروزه فیزیکدانان درصددند که چرا؟
گروهی موسوم به «اتحاد D0»، با بررسی داده‌های حاصل از برخوردهای پروتون-آنتی‌پروتونی صورت‌پذیرفته در قلب تصادم‌گر تواترون (Tevatron) آزمایشگاه فرمی‌لب واقع در ایالت ایلیونز، که تا زمستان گذشته قدرتمندترین شتاب‌دهنده‌ی جهان بود، دریافتند آمار برخوردهایی که به خلق جفتی از ذراتی موسوم به «موئون» انجامیده، اندکی بیشتر از آن‌هایی است که جفت‌ذره‌های پادموئونی را شکل داده‌اند. از این‌رو جهان ریز شتاب‌دهنده در اندک زمانی، از شرایط خنثی و برابر، به برتری یک درصدی ماده بر پادماده تغییر حالت داد.
دکتر «گنادی بوریسوف»، یکی از سرپرستان پژوهش مزبور از دانشگاه لنکستر انگلستان، در گفت‌وگویی با نیویورک‌تایمز آورده است: «این نتایج، نقطه‌ی آغاز مهمی در تفسیر علت تسلط ماده در جهان ماست». طی هفته‌ای که گذشت، این خبر به‌سرعت در جامعه‌ی فیزیکدانان انتشار یافت. دکتر «ماریا اسپیروپولو» از مرکز تحقیقات هسته‌ای اروپا (CERN) و مؤسسه‌ی فناوری کالیفرنیا (CalTech)، این نتایج را «برانگیزاننده و غیرقابل‌ توصیف» قلمداد کرده است.
فیزیکدان روس، «آندره ساخاروف» نخستین کسی بود که دستورالعمل نحوه‌ی استیلای ماده بر پادماده در جهان نخستین را مطرح ساخت. از جمله شرایطی که در این دستورالعمل او لحاظ کرد، اختلاف اندکی مابین ویژگی‌های ذرات و پادذرات بنیادین بود که اصطلاحاً به «نقض سی‌پی» (CP Violation) مشهور است. طبق این اصل، ذرات مادی عملاً پس از تغییر بار و اسپین (جهت چرخش به دور خود) و در نتیجه تبدیل به پادماده‌شان، رفتارهای اندک‌متفاوتی از خود بروز می‌دهند.
فیزیکدانان طی سالیان متوالی موفق به تشخیص ‌اندک‌نمونه‌هایی از نقض سی‌پی در برهم‌کنش‌های نادری شده‌اند که طی آن در اوضاع مشابه، ذرات مادیِ زیراتمی نسبت به همتایان پاد‌ماده‌شان انحراف محوری اندکی را نشان می‌دادند، اما به‌گفته‌ی دکتر «گوستاف بروجیمانس» از دانشگاه کلمبیا و از اعضای D0، این «برای توجیه «بودن» ما کافی نیست.»
کشفیات جدید، متکی بر رفتار ذرات بنیادین نامتعارفی موسوم به «B-مزون خنثی» است که به ناپایداری‌شان شُهره‌اند. این ذرات، هرثانیه تریلیون‌ها بار مابین وضعیت عادی و وضعیت پادماده‌ای‌شان دچار نوسان می‌شوند. حین این نوسانات، به‌نظر می‌رسد سرعت گذار از حالت ماده به پادماده در مزون‌هایی که طی برخوردهای پروتون‌-آنتی‌پروتونی در شتاب‌دهنده تشکیل می‌شوند، در قیاس با فرآیند معکوس‌اش بیشتر است، که همین در نهایت به برتری یک درصدی حالت «مادی» این ذره‌ در حین فروپاشی‌اش به موئون انجامیده خواهد شد.
اینکه آیا صرفاً همین حقیقت برای توضیح وجود ما کافی است، پرسشی است که به‌اعتقاد بروجیمانس تا مشاهده‌ی مستقیم این رفتار رازآلود B-مزون‌ها پاسخ گفته نخواهد شد. برتری دیده‌شده در رفتار «ماده»، ۵۰ برابر از پیش‌بینی‌های مدل استاندارد ذرات بنیادی که زنجیره‌ای از نظریاتی است که به مدت یک نسل حوزه‌ی فیزیک ذرات را در سیطره‌ی خود داشته، بیشتر است، یعنی هر عاملی که B- مزون‌ها را به چنین عدم تقارنی وادارد، همان «فیزیک جدید»ی است که فیزیکدانان مدت‌ها آرزویش را داشته‌اند.
بروجیمانس می‌گوید محتمل‌ترین توجیهات، نوع جدیدی از برهم‌کنش‌های ذره‌ای، یا وجود ذرات بنیادین جدیدی است که مدل استاندارد آن‌ها را پیش‌بینی نکرده. خوشبختانه وی در ادامه می‌افزاید: «این چیزی است که باید بتوان در ابرتصادم‌گر هادرونی از آن سر در آورد». دکتر «نیل وینر» از دانشگاه نیویورک می‌گوید: «اگر چنین رخ دهد، LHC نتایج خارق‌العاده‌ای را خلق خواهد کرد». به‌هر ترتیب، فیزیکدانان نفَس‌شان را تا تأیید این یافته‌ها با دیگر آزمایشات، نگه داشته‌اند. دکتر «جو لیکن»، از نظریه‌پردازان فرمی‌لب می‌گوید: «نمی‌گویم این خبر هم‌تراز با دیدن چهره‌ی خداست3، اما شاید آن را بتوان [تماشای] انگشت خدا دانست!»
D0، آزمایشی بین‌المللی با همکاری بیش از ۵۰۰ فیزیکدان از ۸۶ مؤسسه‌ در ۱۶ کشور دنیاست که توسط وزارت انرژی ایالات متحده، بنیاد ملی علوم و شماری دیگر از سازمان‌های بین‌المللی پشتیبانی می‌شود.

babak2000

میهمان

#3 Posted: 10 Nov 2010 12:44

بازسازی انفجار بزرگ در مقیاس کوچک

دانشمندان در مرکز تحقیقاتی سرن در سوئیس که روی طرح "برخورد دهنده بزرگ هادرون" کار می کنند، می گویند که "بیگ بنگ" یا "انفجار بزرگ" را در مقیاسی بسیار کوچک بازسازی کرده اند.

بیست سال است که دانشمندان تلاش می کنند با این طرح به راز خلقت پی ببرند. برخورد دهنده بزرگ هادرون، که بزرگترین، گرانقیمت ترین و پیچیده ترین وسیله علمی ساخت بشر است، سال گذشته با مشکلات فنی زیادی مواجه شد.

اما آزمایش تازه نمونه ای کوچکتر است که با موفقیت به پایان رسیده است.

جهان تقریبا چهارده میلیارد سال پیش بر اثر واقعه ای که کیهان‌شناسان به آن "انفجار بزرگ" می گویند، به وجود آمد.

حالا و با استفاده از برخورد دهنده بزرگ هادورن، شاید بتوان فهمید که جهان در نخستین لحظات پس از خلقت، چه شکلی داشته است.

نتیجه کار برخورد دهنده هادرون، تصویری است از برخورد ریزترین و در عین حال سنگین ترین ذرات بنیادین تشکیل دهنده ماده که می توانند نمونه کوچکی از "انفجار بزرگ" باشد.

بولک ویسلوچ، یکی از محققان مرکز تحقیقاتی سرن می گوید: "این، به معنی آغاز عصری تازه است، عصری تازه برای فیزیک. هرگز در شرایط آزمایشگاهی، این میزان انرژی آزاد نشده بود و هیچ آزمایشگاهی به چنین دمای زیادی نرسیده بود. ما امیدواریم که نتایج و اطلاعات فوق العاده جالبی درباره چگونگی جهان، درست بلافاصله پس از خلقتش، بدست آوریم."
ر

babak2000

میهمان

#4 Posted: 22 Nov 2010 02:18

جهان در ابتدا مایع بوده است

دانشمندان در بزرگ‌ترین برخورد دهنده جهان دریافته‌اند لحظاتی پس از متولد شدن جهان هستی مایعی عجیب با حرارتی بیش از 10 تریلیون درجه سیلسیوس به نام کوارک-گلوئن به‌وجود آمده که رفتاری مانند رفتار مایعات داشته است.

این مایع داغ محیطی مناسب را برای شکل‌گیری اولین اتم و ذره در جهان به‌وجود آورده است که در نهایت این اتم و ذره به شکل‌گیری ستاره‌ها و کهک‌شان‌هایی که امروز ما را فرا گرفته‌اند، منجر شده‌اند.

این یافته باعث شگفتی فیزیکدانان شده است زیرا با دیدگاه پذیرفته شده آنها از آنچه بلافاصله پس از خلقت جهان هستی رخ داده است، در تناقض است، دیدگاهی که بر اساس آن انفجار بزرگ توده‌ای از گازهای پر حرارت را به وجود آورده که ماده از متراکم شدن آنها به‌وجود آمده است.

به گفته «دیوید اوانز» فیزیکدان ذره‌ای دانشگاه بیرمنگام، در اولین لحظه تولد، جهان رفتاری مانند یک مایع بسیار متراکم داشته است، نتایج مطالعات جدید اطلاعات ارزشمندی را درباره روند تکاملی جهان اولیه در اختیار انسان قرار می‌دهد، پدیده‌ای که بر روی چهره امروزی جهان تاثیری اجتناب‌ناپذیر دارد.

این نتایج از آزمایش برخورد دو یون سرب با هدف خلق انفجارهای کوچکی مشابه آنچه در ابتدای جهان رخ داده و بازسازی شرایطی که در آن زمان در جهان حاکم بوده، در آشکار ساز «آلیس» به دست آمده‌اند این نتایج اولین نتایج منتشر شده از آزمایشی هستند که گروهی متشکل از 1000دانشمند و فیزیکدان از دو هفته پیش در برخورد دهنده بزرگ‌هادرون آغاز کرده‌اند.

این انفجارهای کوچک درون تونل 27 کیلومتری شتاب دهنده انجام گرفته و حرارات آن برای کسری از ثانیه به 10 تریلیون درجه رسید در چنین حرارتی اتم‌ها و ذرات دو ذره به بخش‌های سازنده اصلی به نام‌های کوارک و گلوئن‌ها تجزیه شدند.

فیزیکدانان بر این باور بودند که در چنین حرارتی که پس از انفجار بزرگ به‌وجود آمده است، نیروهایی که کوارک‌ها و گلوئن‌ها را به هم متصل نگه می‌دارند تا اندازه قابل توجهی ضعیف شده و در نتیجه باید ماده‌ای با رفتاری گاز مانند به‌وجود بیاید. در آزمایش‌هایی که 5 سال پیش در برخورد‌دهنده یون‌های سنگین «آپتون» انجام گرفت، حرارت به 4 تریلیون درجه رسید و نتایج نشان داد در این درجه حرارت پلاسمای کوارک - گلوئن بیشتر به مایع شباهت دارد اما بسیاری بر این باور بودند در صورت افزایش حرارت این ویژگی به گاز تغییر حالت خواهد داد.

با این همه یافته‌های اخیر «سرن» نشان می‌دهند پلاسمای کوارک- گلوئن آنطور که انتظار می‌رفت رفتار نمی‌کنند، به گفته اوانز نظریه‌های مختلف بیانگر این نکته هستند که نیروهای نگه‌دارنده کوارک‌ها و گلوئن‌ها با بالا رفتن حرارت شروع به ضعیف‌تر شدن می‌کنند و سپس کوارک‌ها آزادانه و مانند گازها حرکت می‌کنند.

نتایج آزمایش اخیر نشان می‌دهد نیروهای قدرتمندی که کوارک و گلوئن را به یکدیگر متصل نگه می‌دارد در چنین حرارت بالایی نیز بخش زیادی از قدرت خود را حفظ کرده و کوارک‌ها بیشتر از آنچه انتظار می‌رفت تعامل با یکدیگر را حفظ می‌کنند.

babak2000

میهمان

#5 Posted: 8 Dec 2010 01:18

سفر به سردتر از صفر مطلق

دمای صفر مطلق همچون سد نفوذناپذیری‌ست که گویا تجربه‌اش ممکن نیست؛ ولی در حقیقت قلمرویی ماورای این صفر، از جنس دماهای منفی‌ ِ خارق‌العاده نیز نه‌فقط در فرضیات، که منطقاً در عمل نیز حقیقت دارند. هفته‌ی پیش، جزئیات روشی پیشرفته به‌منظور دسترسی به‌ چنین دماهایی تبیین گردید، تا که حالاتی جدید از ماده برملا شوند.

دما، بر اساس نحوه‌ی تأثیر افزایش و یا کاهش انرژی بر میزان بی‌نظمی محیط؛ یا «آنتروپی» آن سامانه، تعریف می‌شود. برای سامانه‌هایی با دماهای مثبت و مشابه، افزودن انرژی موجب افزایش بی‌نظمی می‌شود: مثلاً گرمابخشی به یک بلور یخی، آن را ذوب کرده و به حالتِ بی‌نظم‌تر ِ مایع بدل می‌کند. با سلب انرژی از سویی، به صفر مطلق (دمای ۲۷۳.۱۵- درجه‌ی سلسیوس) نزدیک و نزدیک‌تر می‌شوید که در آن نقطه، انرژی‌ و آنتروپی سامانه، هر دو در حداقل‌اند.

سامانه‌هایی که با دماهای منفی سر و کار دارند؛ بالعکس ِ این قضیه رفتار می‌کنند. با افزودن انرژی، آنتروپی و نتیجتاً دما رو به کاهش می‌گذارد. ولی عرفاً آن‌ها را نمی‌توان همچون سامانه‌های دمای مثبت، «سرد» قلمداد کرد و انتظار جریان یافتن گرما به درون‌شان را کشید. در حقیقت سامانه‌های دمای منفی، در پرانرژی‌ترین حالات‌شان، در قیاس با گرم‌ترین دماهای مثبت انرژی بیشتری را درون خود جای داده‌اند و از این‌رو همیشه گرما از آن‌ها به‌سمت سامانه‌هایی با دمای فراتر از صفر مطلق جریان می‌یابد.
در دماهای بالاتر از صفر مطلق، افزون انرژی به‌معنای افزایش آنتروپی‌ست؛ حال آنکه در دماهای منفی، چنین روندی بالعکس است / Shutterstock

به‌هرترتیب، ایجاد سامانه‌های دمای منفی به‌منظور مشاهده‌ی ویژگی‌های این قلمرو مرموز، کار ساده‌ای نیست. یقیناً این‌کار با سردسازی یک جسم تا نقطه‌ی صفر مطلق انجام نمی‌پذیرد؛ حال‌آنکه چنین وضعیتی را می‌توان که با گامی مستقیم و بی‌واسطه از جهان دماهای مثبت، به جهان دماهای منفی برداشت. چنین کاری عملاً در آزمایشات و با قرار دادن هسته‌های اتمی در معرض میدان‌های مغناطیسی که نتیجتاً همچون آهنریاهای ریز، هم‌خط با جریان میدان می‌شوند؛ انجام پذیرفته است. با تغییر جهت ناگهانی ِ میدان، هسته‌ها سریعاً تغییر جهت داده و در کم‌انرژی‌ترین حالت‌شان قرار گرفتند. زمانی‌که هسته‌ها در چنین وضعیتی بودند؛ پیش از آن‌که کاملاً هم‌خط با میدان شوند؛ در زمانی شدیداً اندک، رفتارهایی مشابه با حالت دماهای منفی را از خود بروز دادند.

از آنجایی‌که هسته‌ها تنها در دو حالتِ ممکن (به موازات، و در خلاف جهت میدان)، قادر به آرام گرفتن‌اند؛ بررسی این رفتارها تنها به کسب احتمالات محدودی منجر می‌شود. «آلارد موسک» (Allard Mosk) که هم‌اکنون در دانشگاه توئنت هلند فعال است، در سال ۲۰۰۵ طرحی را جهت انجام آزمایشی که به‌ کمک‌اش می‌توان به جهت‌گیری‌های دیگری از هسته‌ها دست پیدا کرده و بدین‌ترتیب حوزه‌ی دماهای منفی را بررسی نمود؛ ابداع کرد. در این روش، ابتدا از لیزر به‌منظور اتحاد اتم‌ها در حالتی گوی‌سان و محکم که در وضعیتی شدیداً سامان‌یافته (یا با حداقل آنتروپی) قرار دارد؛ استفاده می‌شود. از آن پس پرتوهای لیزری دیگری بر این مجموعه تابیده می‌شوند تا که یک ماتریس نوری موسوم به «شبکه‌ی نوری» را به گِرد گویچه‌ی اتمی تشکیل دهند. این شبکه، خود متشکل از مجموعه‌ای از «فرورفتگی‌های کم‌انرژی»‌ست.

سپس پرتوهای لیزریِ نخستین، چنان تنظیم می‌شوند تا که گویچه را در معرض فروپاشی قرار دهند. این عمل، اتم‌ها را در وضعیتی ناپایدار، همچون حالتی در آستانه‌ی فروغلتیدن از قله‌ی یک کوه قرار می‌دهد. شبکه‌ی نوری در اینجا همچون مجموعه‌ای از گودال‌ها در راستای دامنه‌ی کوه عمل می‌کند که مانع از این فروغلتیدن می‌شود. در چنین حالتی، سلب بخشی از انرژی پتانسیل اتم‌ها، موجب می‌شود که در حین فروپاشی از هم فاصله بگیرند و این، به افزایش بی‌نظمی سامانه می‌انجامد.

به‌بیانی؛ با کاهش انرژی، آنتروپی افزایش می‌یابد و این، خود تعریفی از دمای منفی‌ست.
ایده‌های موسک، هم‌اکنون توسط «آچیم روش» (Achim Rosch) و همکاران‌اش از دانشگاه کلن آلمان، تا حدودی تصفیه شده است. آزمایش پیشنهادی این تیم هم تقریباً مشابه مسیر قبلی‌ست؛ با این تفاوت که محاسبات روش و گروهش، خلق چنین حالتی را شدنی‌تر می‌کند. ضمناً آن‌ها راهی را جهت محک زدن نحوه‌ی ایجاد دماهای منفی در این آزمایش پیشنهاد کرده‌اند: از آنجا که اتم‌های موجود در وضعیت دمای منفی، بالنسبه پرانرژی‌اند؛ بایستی‌که به‌هنگام رها شدن از شبکه‌ی نوری، در قیاس با اتم‌هایی که دمای مثبت دارند؛ سریع‌تر حرکت کنند. موسک که در این پژوهش نقشی نداشته، می‌گوید: «پژوهش جدید، نشان از این می‌دهد که دسترسی به دماهای منفی از این طریق در آزمایشگاه‌ها، واقع‌بینانه‌تر است. [این روش] چیزی‌ست که خودم از تماشایش هیجان‌زده شدم».

با این حال، روش و گروهش صرفاً تئوری‌پردازند و برای تحقق ایده‌هایشان در آزمایشگاه، تجهیز نشده‌اند؛ اما معتقدند که تیمی آزمایشگاهی در خلال یک سال آینده یا کمی بیشتر، این طرح را در معرض آزمایش قرار خواهند داد.

با یاری ترکیبی از پرتوهای لیزر و میدان‌های مغناطیسی، امکان جذب یا دفع اتم‌های یک سامانه در گستره‌ای وسیع از انرژی‌های گوناگون، فراهم آمد. روش می‌گوید: «می‌توان از این [طرح] استفاده جست و حالت‌هایی جدید از ماده را خلق کرد». به‌گفته‌ی وی، این، قلمرویی نامکشوف است که عجایب زیادی را در خود جای داده.

babak2000

میهمان

#6 Posted: 15 Dec 2010 05:41

رد مدارک گذر زمان، در پیش از مهبانگ

آخرین پژوهش‌ها نشان از این می‌دهد که حیات جهان ما تا ابد در چرخه‌های تکرارشونده – آنگونه که تاکنون تصورش می‌رفت – خلاصه نمی‌شود. چشم‌انداز کنونی‌مان از جهان نخستین، احتمالاً پر است از مسیرهای دوار و تکرارشونده؛ ولی این بدین‌معنا نیست که ما از رخدادهای پیش از مهبانگ (بیگ‌بنگ) هم مدارکی در دست داریم. از این‌رو مقالات سه‌گانه‌ای اخیراً ادعا کرده‌اند که حلقه‌های هم‌مرکزی که در زمینه‌ی صاف و یکدست نقشه‌ی دمایی ِ جهان نخستین‌مان به جا مانده؛ شاید در حقیقت امضای سیاهچاله‌های کهنی باشد که در «اعصار» پیش از این جهان ما، به هم برخورد کرده بودند.

این فرضیه، توسط دکتر «واهه گورزادیان» (Vahe Guzadyan) از مؤسسه‌ی فیزیک ایروان در ارمنستان و همچنین فیزیکدان نظری نامدار انگلیسی؛ «راجر پن‌روز» (Roger Penrose) از دانشگاه آکسفورد انگلستان ارائه گردید. گورزادیان و پن‌روز، در مقاله‌ی جدیدی که نسخه‌ی پیش‌نشر آن بر وب‌سایت arXiv به نمایش در آمده؛ ادعا کرده‌اند که برخوردهای مابین ابرسیاهچاله‌های پراکنده در جهانِ پیش از مهبانگ؛ امواجِ ِ گرانشی ِ دوار و هم‌مرکزی را به‌وجود آورده که عملاً الگوهای حلقه‌مانند و مشخصی را در زمینه‌ی «تابش ریزموج کیهانی» (نخستین نور منتشره در جهان پس از مهبانگ)، بر جا نهاده است.
نقشه‌ی سراسری آسمان از نوسانات دمایی تابش پس‌زمینه‌ی کیهانی. دمای متوسط این تابش، در حدود ۲.۷۲۵ کلوین یا -۲۷۰.۴۲۵ درجه‌ی سلسیوس است. رنگ قرمز، معرف نواحی گرم‌تر و رنگ آبی معرف نواحی سردتر از این دماست؛ نوساناتی که حداکثر به ۰.۰۰۰۲ درجه‌ی سانتی‌گراد می‌رسد! همین نوسانات دمایی ناچیز بود که با گذشت زمان، توزیع ماده را تحت کنترل درآورده و نهایتاً جهان امروز را با الگوی کنونی‌اش شکل دادند / گروه علمی WMAP / ناسا

گورزادیان به‌منظور ارزیابی این ادعا، دست به بررسی داده‌های هفت‌ساله‌ی کاوشگر «ناهمسانگردی ریزموج ویلکینسون» (WMAP) که اخیراً به کار نقشه‌برداریِ خود پایان داد؛ زد و تغییرات دمایی ِ موجود در حلقه‌های گرداگردِ بالغ بر ده‌هزار نقطه در نقشه‌ی ریزموج (میکروویو) آسمان را محاسبه کرد. او در این بین، موفق به کشف چندین نقطه در داده‌های WMAP شد که دمای‌شان به‌طرز برجسته‌ای کمتر از میانگین آسمان پیرامون‌شان بود.

حلقه‌های کیهانی

اکثر کیهان‌شناسان معتقدند که کیهان و در کنار آن، فضا و زمان؛ حدوداً ۱۳.7 میلیارد سال پیش و در جریان رخدادی موسوم به مهبانگ، پدید آمد و از آن‌ زمان آغاز به انبساط کرد. از تعیین‌کننده‌ترین اجزای این مدل استاندارد کیهان‌شناختی؛ که ‌به جهتِ توضیح ِ دلیل یکنواختی ِ جهان امروز مطرح می‌شود این است که جهان می‌بایسته در کسر کوچکی از ثانیه پس از مهبانگ؛ انبساطی شدیداً سریع و مختصر را موسوم به «تورم کیهانی»، تجربه کرده باشد. تورم، در حقیقت به اوج‌گیری روند انبساط معمول جهان در کسری از ثانیه و بازگشت مجددش به حالت اولیه تعبیر می‌شود.

با این حال، پن‌روز گمان می‌بَرد که منشأ این یکنواختی ِ هنگفتِ جهانِ ما را در حقیقت در پیش از مهبانگ و در عقبه‌ی دورانی بایستی جُست که جهان تا پیش از وقوع این رخداد، به‌اندازه‌ی کافی بزرگ و یکدست شده بود. این یکنواختی نیز خود میراث دوران کهن‌تری بوده است و بدین‌ترتیب این چرخه با تکرار بی‌نهایتش؛ حلقه‌ی تاریخی ِ بی‌کرانی را شکل می‌دهد که نه آغاز و نه حتی پایانی را می‌توان برایش متصور شد.

حال، ایده‌ی گورزادیان و پن‌روز؛ خود در برابر سه پژوهش مستقل دیگری قرار گرفته که هر سه در روزهای اخیر توسط Ingunn Wehus و Hans Kristian Eriksen از دانشگاه اسلو؛ Adam Moss، Douglas Scott و James Zibin از دانشگاه بریتیش‌کلمبیای کانادا و نیز «امیر حاجیان» از مؤسسه‌ی کانادایی اخترفیزیک نظری در تورنتو، بر وب‌سایت arXiv قرار گرفته‌اند. تمامی این سه گروه، آنالیزهای گورزادیان از داده‌های WMAP را بازسازی نموده و همگی بر این نکته توافق کرده‌اند که داده‌ها، نشان از وجود حلقه‌های کم‌پشت و پراکنده در زمینه‌ی ریزموج کیهانی می‌دهد. فصل مشترک این پژوهش‌ها با کار گورزادیان؛ اهمیتی‌ست که آنان نیز برای این حلقه‌ها قائل شده‌اند.

حلقه‌های پرمعنی

گورزادیان، به‌منظور ارزیابی این اهمیت، حلقه‌های دیده‌شده را با بازسازی نوسانات دمایی ِ تابش ریزموج کیهانی؛ این‌بار با مقیاس کاملاً غیرمتنوع (بدین‌معنا که توزیع دمایی، کاملاً مستقل از ابعاد نوسانات باشد)؛ با هم قیاس کرد. در حین این عمل، او دریافت اصولاً نبایستی‌ الگویی در این میان تشکیل شود. اما منتقدین به پژوهش وی معتقدند که تابش ریزموج کیهانی، اصلاً آنچنان‌که گورزادیان بازسازی کرده رفتار نمی‌کند.

آنان بدین نکته اشاره می‌کنند که داده‌های WMAP، به‌روشنی نشان از وجود تعداد بسیار بیشتری از نوسانات دمایی در مقیاس‌های کوچکتر می‌دهند و از این‌رو فرض بر این‌که آسمان، در طول موج ریزموج (میکروویو) ایزوتروپ است (یعنی محاسبات از هر نقطه‌ای در آسمان، نتایج یکسانی را به دست می‌دهد)؛ اشتباه خواهد بود. هر سه گروه نام‌برده، با در نظرگیری ویژگی‌های بنیادین جهانِ حاصله از تورم کیهانی، و نیز فرض براین‌که تمامی حلقه‌های یافت‌شده در شبیه‌سازی‌ها، شدیداً مشابه با نمونه‌های دیده‌شده در داده‌های WMAP است؛ اقدام به جستجوی الگوهای پراکندگی ِ دوار در زمینه‌ی ریزموج کیهانی نمودند.

Moss و همکاران‌اش حتی با تغییر اندک روش پژوهشی‌شان متوجه شدند که هم داده‌های رصدی و هم شبیه‌سازی‌های مدل تورمی؛ نشان از وجود نواحی کم‌پشت و هم‌مرکزی به‌شکل مثلث‌های متساوی‌الاضلاع، در زمینه‌ی نوسانات دمایی می‌دهند. Zibin در این‌باره می‌گوید: «نتایجی که گورزادیان و پن‌روز به‌دست‌ آورده‌اند؛ به هیچ‌وجه اثبات‌کننده‌ی مدل «جهان‌های تکرار‌شونده‌»ی پن‌روز در برابر مدل استاندارد تورمی نیست».

گورزادیان با این حال، آنالیزهای انتقادی را به «مطلقاً جزئی» تعبیر می‌کند و در پاسخ به مقالات سه‌گانه‌ی مزبور؛ مدعی‌ست که حد و حدودی در توافق مابین مدل استاندارد کیهان‌شناختی و داده‌های WMAP، «به‌میزانی از اطمینان» وجود دارد؛ اما مدلی کاملاً متفاوت همچون آنچه‌که پن‌روز ارائه داده؛ شاید «حتی بهتر» با داده‌های رصدی جور درآید. با این‌حال او هم‌اکنون آمادگی اظهار این نکته که الگوهای دایره‌شکل، برای تأیید مدل پن‌روز ایجاد مدرک می‌کنند را ندارد و می‌گوید: «ما نشانه‌هایی را یافته‌ایم که بر صحت ویژگی‌های پیش‌بینی‌شده توسط این مدل (یعنی مدل پن‌روز) صحه می‌گذارد».

babak2000

میهمان

#7 Posted: 8 Feb 2011 22:31

کشف سوپی سرد از جنس نوترونِ ابرسیال

ترجمه احسان سنایی ـ هسته‌ی فوق‌فشرده‌ی ستاره‌ی مرده‌ای در این نزدیکی‌ها، که چگالشی ناگهانی را تجربه کرده، نخستین مدرک از قابلیت چنین ستار‌ه‌هایی را برای تولید ماده‌ی ابرسیالی از جنس نوترون‌، به‌دست داده است؛ حالتی مرموز از ماده که در آزمایشگاه‌های زمینی نیز حتی نمی‌توان آن را تولید نمود.

ستاره‌های نوترونی، لاشه‌ی ستارگان سنگین‌وزن‌اند. هسته‌شان چنان چگال است که هسته‌‌‌های اتم‌های سازنده‌‌شان، در هم حل گردیده؛ الکترون‌ها و پروتون‌هایشان به‌هم می‌پیوندند و نهایتاً ایجاد سوپ جوشانی از جنس نوترونِ خالص می‌کنند. اگرچنانچه شرایطش فراهم آمده باشد؛ این نوترون‌ها، توان ایجاد پیوندِ متقابل از برای تولید ماده‌‌ای ابرسیال را دارند؛ ماده‌ای با خواص کوانتومی، بدین‌معنا که با اصطکاک صفر، جریان می‌یابد. ابرسیالهایی که در آزمایشگاه‌های زمینی ایجاد می‌شوند؛ ویژگی‌هایی شگفت، نظیر بالا خزیدن از دیواره‌ی فنجان، یا ثابت ایستادن در هنگام چرخش ظرف محتوی‌شان را از خود بروز می‌دهند.
مدت‌ها تصور می‌شد که نوترونِ موجود در هسته‌ی ستارگان نوترونی، حالتی ابرسیال دارد؛ اما هیچ مدرکی که مستقیماً بر این گفته دلالت کند، وجود نداشت. تا سال ۲۰۱۰ که اخترفیزیکدانانی به نام‌های «کریگ هینک» (Craig Heinke) و «وین هو» (Wayne Ho)؛ محاسبات صورت‌پذیرفته توسط رصدخانه‌ی مداری پرتو ایکس «چاندرا» (متعلق به ناسا) از ستاره‌ی نوترونی ٍ ۳۳۰ساله‌ای واقع در قلب بقایای ابر غبارآلود «ذات‌الکرسی A» را به‌کار بستند.

این محاسبات، نشان از این می‌داد که ستاره‌ از زمان کشف‌اش در سال ۱۹۹۹، تا حدود ۲۰درصد از درخشندگی‌اش کاسته شده بود و این؛ معادل کاهشی ۴درصدی در دمای سطحی‌اش بود. «دنی پیچ» (Dany Page) از دانشگاه ملی مستقل مکزیک در شهر مکزیکوسیتی، می‌گوید: «این سرمایش، فوق‌العاده سریع رخ داده». حال، طبق محاسبات پیچ و همکاران‌اش، این سرمایش ِ سریع را می‌توان با فرض تبدیل بخشی از نوترون‌های این ستاره به حالت ابرسیال، توجیه نمود. زمانی‌که نوترون‌ها برای تولید ماده‌ای ابرسیال، به‌هم پیوند می‌خورند؛ ذراتی موسوم به «نوترینو» از خود گسیل می‌دارند که به‌واسطه‌ی جثه‌ی فوق‌العاده ریزشان، به‌سهولت از میان لایه‌های درونی ِ ستاره‌ رد شده، و مقادیر قابل توجهی از انرژی را به‌همراه خود از قلب ستاره خارج می‌کنند. این مسأله موجب می‌شود که ستاره، سرمایشی ناگهانی را تجربه کند. گروه دومی از پژوهش‌گران که متشکل از هینک و هو می‌باشد نیز افت دمای این ستاره را به شروع فرآیند ابرسیالیت نوترون در هسته‌اش نسبت داده‌اند.

«کول میلر» (Cole Miller)، از دانشگاه مریلند؛ در کالج‌پارک ایالات متحده دریافته که این توجیه، پذیرفتنی‌ست؛ اما نشانگر این است که هر دو گروه از ستاره‌شناسان، بر پایه‌ی مدل‌هایی پیچیده‌ دست به برآورد دمای یک ستاره‌ از طریق درخشندگی‌اش زده‌اند؛ به جای اینکه بیایند و دمایش را مستقیماً استنتاج کنند. او می‌گوید: «هرچند که من شخصاً شرط می‌بندم که این دو گروه، تفاسیر درستی ارائه داده‌‌اند؛ اما ما به‌اندازه‌ی کافی اطلاعات، برای یقین حاصل کردن از این گفته‌ها در دست نداریم».
ستاره‌شناسان، قادر به جمع‌آوریِ مدارک استوارتری جهت کسب اطمینان از وجود ابرسیالیت در ستاره‌های نوترونی؛ از طریق اِعمال نظارت بر ستاره‌، طی چندین دهه هستند. مادامی‌که کسر بیشتری از ستاره ابرسیال می‌شود؛ نرخ سرمایش آن نیز اصولاً بایستی آهسته‌تر گردد.

شانس کمی برای تولید سوپ ابرسیالی از نوترون‌ها بر روی زمین وجود دارد. هرچند که شتابدهنده‌های ذرات، قادر به ایجاد گویچه‌های آتشینی از ماده هستند؛ اما دمای این گویچه‌ها، بالاتر از آنی‌ست که بتوانند هسته‌ی ستارگان نوترونی را بازسازی کنند. ابرسیالاتی که در آزمایشگاه‌ها تولید می‌شوند؛ معمولاً از اتم‌های چگال هلیوم تشکیل گشته‌اند.

babak2000

میهمان

#8 Posted: 24 Mar 2011 18:50

CERN در جستجوی منشأ کیهان

رابرت اوانس- دانشمندانِ مستقر در «ابرتصادم‌گر هادرونی» (LHC) درصدد آماده‌سازیِ نخستین برخوردهای سهمگین ِ ذره‌ای (برخورد ذرات با سرعتی نزدیک به سرعت نور) طی سالِ مبلادیِ جاری‌اند تا با معطوف‌سازیِ توجه‌شان به مقیاس‌های ریز حوزه‌ی این برخوردها؛ خبر از نخستین و سهمگین‌ترین انفجار کیهان و یا همان «بیگ‌بنگ» بگیرند.

«جیمز گیلیس»؛ سخنگوی «سازمان اروپایی ِ پژوهش‌های هسته‌ای» (CERN)، می‌گوید: «[کارها] به‌خوبی، با کمک اشعه‌ی پایداری [از ذرات] آغاز شده. ما حتی پس از گذشت استراحتِ زمستانی ِ آزمایشگاه، کمی از برنامه‌ها پیش افتاده‌ایم».

«الیور بوچمولر» از فیزیکدانان ارشد پروژه‌ی ۱۰میلیارد دلاری LHC می‌گوید که اولویت نخست پژوهش‌ها در سال‌های ۲۰۱۱و ۲۰۱۲، کشف مدارکی دال بر وجود «ابرتقارن»، «ابعاد اضافی»، «ماده‌ی تاریک»، «ایجاد سیاهچاله‌ها» و ذره‌ی گریزان «هیگز» خواهد بود. این مفاهیم و نام‌های نامأنوس، آخرین مرزهای پژوهش‌های فیزیکی ِ امروز را شکل داده‌اند که روزگاری در قلمرو قصه‌های علمی-تخیلی جای می‌گرفتند و حال انگیزه‌ی جدیدی جهت نظریه‌پردازی‌های کیهان‌شناختی ِ حاکی از وجود جهان‌های دیگرند.

کیهان‌شناسانی نظیر «استیون هاوکینگ» و فیزیکدان و ریاضیدان آمریکایی؛ «برایان گریس»، چشم‌شان را به LHC دوخته‌اند تا دست‌کم شواهد محکمی دال بر وجود جهانی پیش از بیگ‌بنگ و یا حضور جهان‌های موازی در زمان حال، به‌دست آورند.

سازمان ۲۱ملیتی ِ CERN در شهر ژنو و واقع در مرز سوئیس-فرانسه، هم‌اکنون دست به آغاز آزمایش‌هایی در اعماق زمین و در تونل‌های پیچ‌درپیچ LHC زده که در حوزه‌ی «فیزیک جدید» جای می‌گیرند و انتظار می‌رود این آزمایش‌ها تا یک دهه‌ی آتی همچنان برقرار و شگفتی‌آفرین باشند. LHC، پس از انجام هشت ماه عملیات دشوار، در ماه دسامبر سال گذشته جهت سرویس و اِعمال تعمیراتی در تجهیزات پیچیده‌اش از کار بازایستاد. در تونل ِ تقریباً دایره‌مانند و ۲۷کیلومتریِ این آزمایشگاهِ سترگ، ذراتِ ظریف زیراتمی با انرژی‌های سرسام‌آوری به‌هم می‌خورند و میلیاردها انفجار ریز همچون آنچه که ۱۳.۷ میلیارد سال پیش حین بیگ‌بینگ رخ داد و به تشکیل جهان‌مان و هرچه در آن است انجامید؛ ایجاد می‌کنند.

این انفجارها، تک‌به‌تک زیر ذره‌بین قرار گرفته و توسط چهار تیم ِ علمی ِ مستقر در CERN و با ‌سرپرستی دانشمندانی از سرتاسر جهان، که درصدد کسب داده‌های جدیدی از عصر آفرینش ِ نخستین ِ ذراتِ کیهانی برآمده‌اند؛ مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرند. با توجه به تعطیلی ِ پیش ِ روی شتاب‌دهنده‌ی مشابه اما کوچکتر ِ «تواترون»، در آزمایشگاه فرمی‌لب ایالات متحده واقع در ایالت ایلیونز؛ CERN تنها مؤسسه‌ای خواهد ماند که پژوهش‌های جهانی ِ فیزیکدانان را معطوف به این حوزه می‌کند.

در ابتدا هر دو شتاب‌دهنده تلاش خود را متمرکز بر کشف ذره‌ای موسوم به «هیگز بوزون»؛ که وجودش در حدود۳۵ سال پیش، پیش‌بینی شده بود؛ کرده بودند؛ ذره‌ای که با تبدیل انرژی به ماده و نهایتاً ایجاد نخستین بلوک‌های سازنده‌ی کیهان نظیر ستارگان و کهکشان‌ها؛ نقش محوریِ شکل بخشیدن به جهان را در آن نخستین ثانیه‌‌های تولدِ کیهان، ایفا کرده بود. هرچند ذره‌ی هیگز هنوز از اهداف کلیدیِ CERN محسوب می‌شود؛ اما با توجه به خاموشی ِ یک‌ساله‌ی LHC در سال ۲۰۱۳، دانشمندانِ این مؤسسه، نکاپوی کشف‌اش را به اواسط دهه‌ی جاریِ میلادی موکول کرده‌اند و تا آن زمان، نام هیگز بوزون را بایستی در لابلای کتب علمی-تخیلی یافت.

بوچمولر، درصدد کشف شواهدی از ابرتقارن – و یا به‌اختصار SUSY – است که صحت‌ داشتن‌اش، متضمن وجود دوقلوی ناپیدایی برای هر ذره‌ی موجود در کیهان است و این، می‌تواند از نامزدهای ماهیت ماده‌ی تاریک، که در حدود یک‌چهارم از ظرفیتِ جهان‌مان را به‌خود اختصاص داده تلقی شود. با این‌حال اگر موجودیت SUSY نیز به اثبات رسد، می‌توان آن را جانشین خلفی برای فرضیات مجادله‌برانگیز تئوری ریسمان نیز پنداشت؛ نظریه‌ای که به وجود دست‌کم شش بُعد اضافی، افزون بر همان چهار بعد متعارف جهان‌مان – طول، عرض، ارتفاع و زمان – اشاره دارد. طرفداران این نظریه همچون گریس، که اخیراً کتابی موسوم به «حقیقت پنهان» را هم منتشر کرده؛ مدعی‌اند این کشف، موجبات وجود چندین جهان را فراهم می‌آورَد.

babak2000

میهمان

#9 Posted: 24 Mar 2011 18:51

اینشتین اشتباه کرده بود؟

شاید هرگز نام کهکشان NGC 6264 را نشنیده باشید و شکی هم نیست که فکرتان را معطوف به اهمیت‌اش نکرده باشید! اما همین توده‌ی دور و شلوغ از ستارگان، راهی نسبتاً هموار را برای درک ماهیت مرموزترین نیروی هستی پیش پای ستاره‌شناسان گشوده است.

برای آشنایی ِ هرچند اندکی با این نیرو، کافی‌ست آخرین باری که توپی را به هوا پرت کرده‌اید از خاطر خود بگذرانید و ببینید آن دفعه هم مثل هر تجربه‌ی مشابه دیگری، همان رخ داده که انتظارش می‌رفت: یعنی نیروی گرانش از سرعت توپ آهسته می‌کاهد و پس از مکثی کوتاه آن را به‌سمت زمین می‌کشد. حال اگر در سیاره‌ی خیالی ِ دیگری می‌بودید و توپ‌تان را به هوا می‌فرستادید؛ می‌شد فرض کرد که سرعت توپ می‌تواند از سرعت گریزِ سیاره‌تان هم بگذرد و اصلاً آن را ترک کند.

ستاره‌شناسان هم برای فهم تاریخ کیهان، مدت‌هاست که کهکشان‌ها را توپ‌های درخشان و غول‌پیکری فرض می‌کرده‌اند که از ۱۳میلیارد سال پیش و در جریان رویداد تعیین‌کننده‌ای موسوم به «انفجار بزرگ» (یا همان بیگ‌بنگ) از هم می‌گریزند و این، دقیقاً همان چیزی‌ست که نام «انبساط جهان» را بر آن نهاده‌اند.

اما اینکه این تو‌پ‌ها آیا روزی هم از حرکت باز خواهند ایستاد و تحت تأثیر نیروی گرانشی ِ متقابل‌شان به‌سمت هم بر خواهند گشت و یا تا ابد همین‌گونه به پیش خواهند رفت، چیز نامعلومی بود. اما حدود ده سالِ پیش، دو گروهِ کیهان‌شناسی با محاسبه‌ی سرعت گریز کهکشان‌های دوردست و مقایسه‌شان با سرعت کهکشان‌های نزدیک‌تر، تصمیم به روشن‌سازیِ این مسأله گرفتند. واقعیت این است که هرچه با تلسکوپ‌تان اعماق دورتری از فضا را نشانه روید، به فواصل ِ دورتری از زمان هم می‌نگرید و لذا اگر آن‌جا کهکشانی را ببینید که سریع‌تر از هم‌نوعانِ نزدیک‌ترش حرکت می‌کند؛ می‌توان نتیجه گرفت که فرآیند کاهش سرعت کهکشان‌ها با هدف بازگشت مجددشان به سمت همدیگر، آغاز شده است. در غیراینصورت؛ بایستی فرض دوم را پذیرفت که انبساط تا ابد ادامه خواهد داشت.

با این حال در کمالِ شگفتی ِ دانشمندان، نه‌تنها هیچکدام از این دو گزینه صحت نیافت؛ بلکه انبساط جهان در قیاس با چند میلیارد سال پیش حتی سریع‌تر هم شده است! این درست مثل این می‌ماند که توپ‌تان از زمین بگریزد و تنها توجیه معقول چنین واقعه‌ای هم فرض وجود موشک کوچکی‌ست که به توپ بسته شده باشد و سرعت‌اش را به سرعت گریز از سیاره برساند. در خصوص جهان اما چنین فرضی را می‌توان اینگونه بیان نمود که چشمه‌ای مرموز و ناپیدا از انرژی، کهکشان‌ها را مداوماً شتاب می‌بخشد.

این انرژیِ مرموز را «انرژی تاریک» نامیدند و تاکنون نیز کسی نتوانسته پی به ماهیت راستین‌اش ببرد؛ هرچند همه‌ی اخترشناسان بر این گفته متفق‌اند که انرژی تاریک، ظاهراً ۷۰درصد از محتویات هستی را به خود اختصاص داده. بقیه‌اش هم که غالباً به «ماده‌ی تاریک*» برمی‌گردد و می‌ماند 4درصد از جهان، که همان چیزی‌ست که در تمامی ِ طول موج‌های نور، از دور و نزدیک، دیده‌ایم؛ یعنی همه‌ی ستاره‌ها، کهکشان‌ها، سحابی‌ها و ...! فرضیات متفاوتی برای توصیف ماهیت انرژی تاریک ارائه گردیده که یکی‌شان مربوط به دست‌نوشته‌های یکصدساله‌ی آلبرت اینشتین می‌شود که در آن‌ها؛ وی همان مفهوم انرژی تاریک را با نام «ثابت کیهان‌شناختی» (Cosmological Constant) مطرح نموده بود. با وجود اینکه حتی اینشتین نیز توصیف مبهمی از این مؤلفه‌ی مرموز هستی به دست داده؛ ولی همین که نام‌اش را «ثابت» گذاشته نشان از این می‌دهد که قدرت رانشی ِ این نیرو در سرتاسر هستی مشابه است و این، خود حدس خوبی‌ست.

پروفسور «آدام ریس» از «مؤسسه‌ی تحقیقاتی ِ تلسکوپ فضایی» (STScI) در بالتیمور، که سرپرست تیم‌ کاوشی ِ انرژی تاریک بوده در سال ۲۰۰۱ به «تایم» گفت: «یک درخت از فرضیات متفاوت را تکان دهید تا 20 ایده‌ی درخشان از آن فروبریزد» (ضمناً رجوع کنید به مصاحبه‌ی رادیوزمانه با پروفسور آدام ریس: «پایان یک آغاز»). اما به‌هر حال برای تعیین این‌که در این میان حق با کدام فرضیه است؛ ناگزیر باید دقت محاسبات را تا حد زیادی ارتقا بخشید.

از این‌جاست که نتیجه می‌شود مشاهداتِ اخیر صورت‌پذیرفته توسط دانشمندانِ «رصدخانه‌ی ملی نجوم رادیویی» در ویرجینیا تا چه حد حائز اهمیت است. «جیمز براتز» (James Braatz) و «چنگ‌یو کو» (Cheng-Yu Kou)، با اتصال مجازیِ چندین تلکسوپ رادیویی به همدیگر و تولید تلسکوپی غول‌پیکر، موفق به محاسبه‌ی فاصله‌ی کهکشان NGC 6264 با خظای 450میلیون سال نوری؛ یا به‌عبارتی 9درصد شدند.

این پژوهش، حائز اهمیت فراوانی‌ست، چراکه هرچند تعیین سرعت یک کهکشان از طریق مشاهدات طیفی‌اش آنقدرها دشوار نیست؛ اما اطلاع از مکان حقیقی این کهکشان در پهنه‌ی کیهان بسیار ضروری‌ست. فرض کنید اتومبیلی با شتاب به سمت‌تان می‌راند و شما می‌خواهید بدانید کی بهترین وقت فرار است که هم خودتان را نجات داده باشید و هم راننده دیگر نتواند سریعاً مسیرش را به‌سمت‌تان کج کند. شما برای این محاسبه نه‌تنها نیازمند دانستن سرعت و شتاب اتومبیل هستید؛ بلکه باید از فاصله‌اش تا خودتان هم باخبر باشید.

ستاره‌شناسان هم‌اکنون چندین راه برای محاسبه‌ی فاصله تا کهکشان‌ها پیش روی خود دارند؛ اما این روش‌ها خود متکی بر نظام نردبان‌مانندی‌ست که هر پله‌اش به درد محاسبه‌ی فاصله تا شعاع محدودی از زمین می‌خورد. اولین راه، استفاده از همان روش «اختلاف منظر»ی‌ست که ملوانان برای تعیین فاصله تا ساحل استفاده می‌کنند و این برای فواصل محدود تا حداکثر چندصد‌سال نوری جوابگوست. از این‌جا به بعد، هر مرحله وابسته به یک شاخص، همچون خط‌کش است که بایستی برای تعیین فاصله‌ی هر جرم آسمانی در آن محدوده‌ی ویژه، از آن بهره برد. با این‌حال همه‌ی این خط‌کش‌ها اشتباهات خاص خود را دارند و از این‌رو در موارد استثنایی چاره‌ای جز تعیین مستقیم فاصله‌ی کهکشان‌ها نیست.

این همان کاری‌ست که براتز و کو دست به‌ انجام‌اش زده‌اند. آنها رصدهای خود را بر ابرسیاهچاله‌ی واقع در مرکز کهکشان NGC 6264 – و یا به عبارت دقیق‌تر، قرص گازیِ پیرامون این سیاهچاله که مدام در حال سقوط و اضمحلال در آن است – معطوف نمودند. مولکول‌های آبِ موجود در این قرص گازی، نقش «میزر»های طبیعی را ایفا می‌کنند. MASER، اشعه‌ای از نور، همانند لیزر است که به‌جای تابش در نور مرئی، در طول موج‌های میکروویو طیف می‌درخشد. با وجود این میزرها که همانند فانوس دریایی عمل می‌کنند؛ ستاره‌شناسان با یک تلسکوپ رادیویی موفق به تعیین ابعادِ اسمی ِ این قرص گازی شدند و سپس با یاری رادیوتلسکوپ مجازی‌شان ابعاد ظاهری این قرص را (که نسبت به فاصله کوچک‌تر و کوچک‌تر می‌شود)؛ محاسبه نمودند. این کار همانند تعیین ابعاد یک سکه در فاصله‌ی دوری از ما با یاری یک تلسکوپ و تخمین فاصله‌اش تا ما با توجه به ابعاد متعارفِ یک سکه است.

این نخستین باری نیست که براتز و کو چنین روشی را به کار بسته‌اند؛ اما این کهکشان، دورترین هدفی‌ست که تاکنون موفق به تعیین فاصله‌اش شده‌اند. براتز در این‌باره می‌گوید: «ما حدود شش هدف یا بیشتر هم در لیست توانمندی‌هایمان داریم و نهایتاً به 10 هدف و یا حتی بیشتر از این هم خواهیم رسید». ضمناً این دقیق‌ترین محاسبه‌ی صورت‌پذیرفته از فاصله‌ی یک جسم دوردست هم نیست. خطای روش سنتی ِ نردبانی، در حدود 6درصد است؛ اما براتز امید دارد که خطای روش نوین‌اش به 3درصد هم کاهش یابد. با این‌حال او اعتراف می‌کند که «کار سختی‌ست و ضمانتی هم به انجام‌اش نیست».

اگر آن‌ها در کارشان موفق شوند؛ نظریه‌پردازانِ حوزه‌ی کیهان‌شناسی، یک گام به فهم ماهیت انرژی تاریک نزدیک‌تر خواهند شد و حتی شاید آنگاه از گفته‌ی اینشتین هم حمایت کنند. البته شنیدن این قصه‌ هم خالی از لطف نیست که اینشتین در دهه‌ی بیست میلادی و به‌دنبال کشف پدیده‌ی انبساط جهان توسط «ادوین هابل»؛ آگاهانه مفهوم «ثابت کیهان‌شناختی» را از معادلات‌اش حذف کرد؛ چراکه نقش این ثابت، فقط خنثی‌سازیِ حرکت انبساطی‌ای بود که در نتیجه‌ی معادلاتش به جهان نسبت داده می‌شد؛ حال‌آنکه تا آن زمان جهان، ایستا فرض می‌شد و اینشتین این کار خود را پس از کشف هابل، «بزرگ‌ترین اشتباه زندگی‌اش» خواند! با این حال اگر ثابت بودنِ تأثیر انرژی تاریک در جای‌جایِ پهنه‌ی هستی به اثبات رسد، این بزرگ‌ترین اشتباه، شاید به بزرگ‌ترین پیش‌بینی ِ فاتحانه‌ی اینشتین بیانجامد!

babak2000

میهمان

#10 Posted: 24 Mar 2011 18:52

ما، همه فرازمینی هستیم

راز نحوه‌ی هبوط بنیان‌های سازنده‌ی حیات از محیط کیهانی بر سطح زمین گویا نهایتاً حل گردید. این، راز بزرگی در میان اسرار تاریخ علم است. چگونه حیات بر زمین آغازیدن گرفت؟ نه اینکه چگونه فرگشت و تکامل یافت؛ بلکه چگونه اصلاً از اول ریشه دواند؟ به‌عبارتی نخستین جرقه‌ای که آتش فرگشت را شعله‌ور کرد، چه بود؟

«چارلز داروین»، معمای تنوع اعجاب‌آور حیاتِ زمینی را با یاری نظریه‌ی «انتخاب طبیعی»اش حل کرد. اما خودش هم از حل معمای دیگری عاجز ماند: بذر نخستین حیات اصلاً چه بود؟ دانشمندان جهت پاسخ‌گویی به این معما، سرشان را به‌سوی ستارگان و یا دست‌کم پاره‌سنگ‌های سرگردان و سنگ‌بناهای منظومه‌مان؛ یعنی شهابسنگ‌ها و دنباله‌دارهای باقی‌مانده از فرآیند پیدایش منظومه‌ی خورشیدی در حدود 4.5 میلیارد سال پیش، چرخانده‌اند. آنان معتقدند این سنگ‌های آسمانی، قادر به تشریح نحوه‌ی پیدایش حیات بر همین زمین هم هستند.

در حقیقت شواهد علمی ِ فراوانی حکایت از نقش ژرفای فضا، به‌عنوان منبع محتمل تأمین‌کننده‌ی مواد خامی که بنیان حیات زمینی را شکل دادند، اشاره دارند. آخرین بررسی ِ صورت‌پذیرفته که تمرکز اصلی‌اش معطوف به شهابسنگ‌هایی بود که بر یخچال‌های سپید و سردسیر جنوبگان یافت شده بودند؛ حاکی از این فرضیه است که منشاءِ حیات احیاناً فرازمینی بوده.

آنالیز مواد شهابسنگی، نشان از این می‌داد که این سنگ‌های خارا را اگر تحت فشار و دمای شدیدی قرار دهیم؛ قادر به تولید مولکول نیتروژن‌دار «آمونیاک» خواهند شد؛ عنصری بایسته برای تولید نخستین مولکول‌های خودبنیادِ حیاتی که نهایتاً ایجاد مولکول پیچیده‌ی DNA کردند؛ مولکولی که هم‌اکنون در بطن سلول‌های هر ارگان زنده‌ای در این زمین به چشم می‌خورد. پروفسور «ساندرا پیزارلو» (Sandra Pizzarello) از دانشگاه ایالتی آریزونا که سرپرستی پژوهش مزبور را که اخیراً در نشریه‌ی علمیProceedings of the National Academy of Sciences انتشار یافته، عهده‌دار بوده؛ در این‌باره می‌گوید: «این شهابسنگ‌های ویژه، در یخ محافظت شده بودند و در همان شکل نخستین‌شان، دست‌نخورده پیدا شده‌اند. مسأله حائز اهمیت اما کشف مقادیر وافری از آمونیاک [در آن‌ها] است.

نیتروژن، عنصر اجتناب‌ناپذیر حاضر در فرآیند تشکیل بیوپلیمرها (یا مولکول‌های پیچیده‌ و غول‌پیکر حیاتی)، نظیر DNA، RNA و پروتئین‌هاست که حیات علی‌المجموع بدان‌ها وابستگی دارد و هر نظریه‌ای که سعی در تفسیر ریشه‌های حیات کند، بایستی‌که پیدایش آذوقه‌ای کارآمد از عنصر نیتروژن را هم مدنظر قرار دهد. از این‌رو استحصال مستقیم مقادیر نسبتاً زیادی آمونیاک از شهابسنگ‌ها، می‌تواند اشاره به کشف منشأ حیات آغازیانِ زمینی داشته باشد».

آزمایش‌ها همچنین نشان از این داده‌اند که نیتروژنِ موجود در آمونیاکِ ساطع‌گشته از شهابسنگ‌ها، مرکّب از ایزوتوپ‌های نامتعارفی‌ست که خود نشان از منشأ فرازمینی ِ این مولکول‌ها، در عوض آلودگی ِ سنگ به منابع زمینی (حین فرود آمدن بر زمین) می‌دهد. پروفسور پیزارلو و همکاران‌اش معتقدند که شهابسنگ‌های مشابهی که در حدود 4 میلیارد سال پیش بر زمین افتاده‌اند، می‌توانسته‌اند آذوقه‌ای باثبات و تجدیدپذیر از آمونیاک و در نتیجه نیتروژن را با خود آورده باشند که برای تشکیل نخستین مولکول‌های خودبنیاد حیاتی ضروری بوده است.

مطالعاتِ صورت‌پذیرفته‌ی پیشین بر میکروب‌های فسیل‌شده‌ی موجود در سنگ‌های کهن، نشان از این داده بوده که حیات نخستین بایستی دست‌کم در 3.5 میلیارد سال پیش، وجود می‌داشته. با این حال، اطلاعات صرفاً ناچیزی از ماقبل این دوران و به‌هنگام برداشتِ نخستین گام‌های پیدایش حیاتِ زمینی در دست است؛ جزاینکه تنها می‌دانیم این محیط ِ نخستین بی‌تردید آن‌قدرها هم مهمان‌نواز نبوده است. زمین، در آن زمان آماج پرتوهای مهلک فرابنفشی بوده که سریعاً مولکول‌های حیاتی را نابود می‌کرده‌اند و شهابسنگ‌هایی که پیوسته راه را بر رشد و نمو این مولکول‌ها می‌بسته‌اند: زمانی در خلال 4.5 تا 3.8 میلیارد سال پیش، که به «دوران بمباران سنگین» زمین معروف شده است. با این حال این بمب‌های شهابسنگی، اگر حقیقتاً حامل مولکول‌های حساس و بایسته برای آغاز داستان حیاتِ زمینی بوده باشند؛ چندان هم اتفاق بدشگونی را رقم نزدند.

مطالعات اولیه نشان داده بود که شهابسنگ‌ها، حاوی انواع متفاوتی از مولکول‌های حیاتی از قبیل آمینواسید‌هایی هستند که ساختمان پروتئین‌های سازنده‌ی DNA؛ یعنی همان مولکولِ اصلی حاضر در فرآیند انتقال وراثت را شکل داده‌اند. اما «کارولین اسمیت» (Caroline Smith)؛ متصدّی بخش شهابسنگ‌های موزه‌ی ملی تاریخ طبیعی لندن می‌گوید این نخستین باری بوده که قابلیتِ یک شهابسنگ در ایجاد توشه‌ای فراوان از مولکول آمونیاک، به نمایش گذارده شده است. دکتر اسمیت در این‌باره می‌گوید: «زمین ِ نخستین، مکان شدیداً خشنی بوده. داغ و عاری از اکسیژنی که هم‌اکنون داریم و از این‌رو برای حضور مولکول‌های لازم برای حیات آن‌قدرها هم مساعد نبوده است». او در ادامه می‌افزاید: «واضح است که آمونیاک، مؤلفه‌ای حائز اهمیت در این فرضیه است که شهابسنگ‌ها و دیگر مواد تشکیل‌دهنده‌ی دنباله‌دارها، با یاری بنیان‌های [بیوشیمیایی ِ] لازم، به بذرافشانی حیات در زمین کمک کرده‌اند. این مسأله قطعه‌ای دیگر را به این پازل دیرپا می‌افزاید».

دانشمندان تخمین می‌زنند که هرساله در حدود 40 تا 60هزار تن شهابسنگ و دیگر مواد کیهانی بر زمین فرود می‌آید. در حدود 4میلیارد سال پیش و طی عصری که به «دوران بمباران سنگین زمین» معروف شد؛ این مقادیر، از این آمار فراتر هم بوده. دانشمندان، شهابسنگ‌ها را به‌منظور درک فرآیند تکوین منظومه‌ی خورشیدی بررسی می‌کنند؛ اما همین قلنبه‌های کوچک از مواد دست‌نخورده‌ی بین‌سیاره‌ای می‌توانند از منشأ حیات زمینی و یا احیاناً فرازمینی هم برایمان بگویند. در اینجا، به معرفی دو نمونه از شهابسنگ‌های معروفی که دانشمندان مورد بررسی‌شان قرار داده‌اند؛ اشاره می‌کنیم:

شهابسنگ مارکیسون (Murchison)

این شهابسنگ بزرگ، در تاریخ 28 سپتامبر 1969، در نزدیکی ِ شهر مارکیسون در ایالت ویکتوریای استرالیا بر زمین افتاد. این شهابسنگ، در زمره‌ی نمونه‌هایی‌ست که بیشترین پژوهش بر روی‌شان انجام پذیرفته است. ارزش منحصربفرد این سنگ، در کشف سریع‌ آن، بلافاصله پس از سقوط؛ و در نتیجه کاهش ریسک آلودگی‌اش به موادِ زمینی‌ بود که می‌توانست آنالیزهای شیمیایی را دچار سردرگمی سازد. آزمایش‌های جامع ِ صورت‌پذیرفته بر این سنگ نشان از این داده‌اند که نام‌برده، دربردارنده‌ی گستره‌ای وسیع از مولکول‌های ارگانیک همانند آمینواسیدهایی‌ست که سنگ‌ بنای پروتئین‌ها و Nucleobaseهای موجود در مولکول DNA محسوب می‌شوند. دانشمندانِ زیادی معتقدند که این شهابسنگ، مدرکی محکم از منشأ فرازمینی ِ بنیان‌های سازنده‌ی حیات به‌دست می‌دهد.

شهابسنگ ALH 84001

این شهابسنگ، در سال 1984 و در منطقه‌ای از سرزمین جنوبگان موسوم به Allan Hills یافت شد. تقریباً هیچ بحثی بر سر این‌که سنگ مزبور از جانب مریخ آمده و هزاران سال پیش بر زمین سقوط کرده، نیست؛ اما بحثی که در سال 1996 توسط دانشمندان ناسا کلید خورد (که این شهابسنگ حاوی فسیل موجودات زنده‌ای که احتمالاً از مریخ آمده‌اند، هست) همچنان ادامه دارد. این سنگ که ابعادش از یک سیب‌زمینی معمولی هم فراتر نمی‌رود، حاوی تعدادی میکروفسیل است که به ادعای دانشمندانِ ناسا، می‌توانند از میکروب‌های مریخی نشأت گرفته باشند. با این حال دیگران شک دارند این نشانه‌ها، به موجودات زنده اشاره‌ای داشته باشند (ر.ک. «آیا زمین، یگانه زیستگاه مهربان کائنات است؟»).

صفحه 1 از 3: 1 2 3 پسین »

علم و دانش /

مجموعه مقالاتی پیرامون جهان هستی

برای دسترسی به این قسمت میبایست عضو انجمن شوید. درصورتیکه هم اکنون عضو انجمن هستید با استفاده از نام کاربری و کلمه عبور وارد انجمن شوید. در صورتیکه عضو نیستید با استفاده از این قسمت عضو شوید.

↑ بالا