تاریخ : 30 مرداد 1396
زمان : 03:25:27
نظر سنجی
  • جای خالی چه مطلب خاصی را در این وبلاگ احساس می کنید؟

مطالب عادی و روزمره
مطالب بسیار بغرنج و ثقیل الدرک

مشاهده نتایج


موضوعات

منوی کاربری

میهمان گرامی خوش آمدید





آمار وبسایت
  • بازدید امروز : 139 بار
  • بازدید دیروز : 815 بار
  • بازدید ماه : 22212 بار
  • بازدید کل : 559276 بار

  • 1 2 3 4
    تبلیغات
    آخرین ارسال های انجمن
    هیچ ارسال جدیدی برای تالار گفتمان وجود ندارد .
    پادماده، از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

    پادماده

    پادماده، مانند ماده از ذراتی به نام ضدذرات تشکیل شده‌است، که با ذرات معمولی فرق دارند. در ضد ماده بار هسته منفی و بار ذرات مداری مثبت است که معکوس ماده‌است.

    محل یافت پادماده

    پادماده به طور طبیعی در زمین یافت نمی‌شود، به غیر از خیلی به ندرت و با عمر بسیار کوتاهی که از نتیجه تباهی هسته‌ای و پرتوهای کیهانی به وجود می‌آیند. زیرا پادماده‌هایی که در زمین و خارج از آزمایشگاه‌های خاصی موجود می‌باشند با برخورد با مواد معمولی، نابود می‌شوند. پادذره‌ها و بعضی از پادماده‌های پایدار (مانند ضدهیدروژن)، می‌توانند به مقدار بسیار اندکی تولید شوند، ولی متاسفانه نه به اندازه‌ای که تمام خواص فیزیک-نظری آنها را مورد آزمایش بتوان قرار داد.

    طول عمر پادماده

    عمر کوتاه پادماده‌ها به این علت است که با برخورد آنها با ماده‌هایی که در اطراف ما وجود دارند، نابود می‌شوند که با این نابودی، انرژی به اندازه E=mc² آزاد می‌شود. در اینجا m، مجموع جرم ماده و جرم ضد ماده نابود شده با همدیگر است. این آزادی انرژی بیشتر به صورت امواج الکترومغناطیسی و پرتو گاما صورت می‌پذیرد. نسبت به فرآیندهای دیگر با مقدار ماده برابر، این فرآیند بیشتر از همه آنها (فرآیندهای شیمیایی یا هسته‌ای) انرژی تولید می‌کند و می‌تواند از لحاض اقتصادی نیز با صرفه باشد، البته اگر انسان دسترسی راحتتری به یک منبع از ضدماده‌ها و ضدذرات را می‌داشت. که بر طبق تخمین‌های امروزی، چنین ذخیره‌ای تا شعاع چندین میلیارد سال نوری از زمین موجود نمی‌باشد.

    هزینه

    با بهای تخمینی ۲۵ میلیارد دلار برای هر گرم پوزیترون و ۶۲٫۵ تریلیون دلار برای هر گرم پادهیدروژن، گفته می‌شود که پادماده پرهزینه ترین مادهٔ موجود می‌باشد.

    پادماده در فرهنگ مردمی

    به عنوان نمونه در فیلم‌ فرشتگان و شیاطین و کتاب آن به موضوع پادماده اشاره شده‌است.

    منابع

        * Tipler, Paul; Ralph Llewellyn (2002). Modern Physics, 4th ed., W. H. Freeman. ISBN 0-7167-4345-0.

        * Dieter B. Herrmann: Antimaterie. Auf der Suche nach der Gegenwelt. 2. Auflage. Beck, München 2004, ISBN 3-406-44504-7

    لینک ثابت
    نویسنده : mojarradat | دسته : چالشهای فیزیک ، ضد ماده
    پاد ماده (ضد ماده)

     

    دید کلی

    ما انسانها و هر آنچه در اطراف ماست از موجودات زنده زمین و سیارات ، خورشید و دیگر ستارگان ، همه از ماده ساخته شده‌ایم. اما با تصور وجود یک جهان دیگر که مانند تصویر آینه‌ای جهان کنونی ما باشد، چه احساسی به شما دست می‌دهد؟ البته وجود چنین جهانی پذیرفته نیست. با این حال جهان ذرات زیر اتمی (الکترون ، پروتون ، نوترون ، ...) چنین همتایی دارد و هر یک از این ذرات برای خود همتایی در آن جهان دارند که به اصطلاح پاد ذره آن ذرات می‌نامند.

    تاریخچه

    دیراک فیزیکدان معروف در 1928 چنین استنباط کرد که همه مواد می‌توانند در دو حالت وجود داشته باشند. وی در آغاز نظریه خود را در مورد الکترون بیان کرد و اظهار داشت که باید ذراتی به نام ضد الکترون هم وجود داشته با شد. این گفته تحقق یافت و فیزیکدان آمریکایی کارل اندرسون در 1932 ضد الکترون و یا پوزیترون را کشف کرد. پس از اکتشاف دیراک و اندرسون ، سرانجام در اکتبر 1955 اییلوگسلر ، فیزیکدان اهل ایتالیا توانست در شتاب دهنده بیوترون در آزمایشگاهی در کالیفورنیا پاد پروتون و یک سال بعد 1956 پاد نوترون را آشکار کند. اما دانشمندان پارا فراتر گذاشته و در پی ساخت پاد اتم و پاد مولکول برآمدند.

    مکانیزم

    اینکه اصلا پاد ذرات چیستند، چه خواصی دارند و در قیاس با همتای ماده‌ای خود چگونه رفتار می‌کنند، مدتی فیزیکدان را به خود مشغول کرد؟ ابتدا این تصور وجود داشت که پاد ماده در واقع تصویری از ماده در آینه است. این بدان مناست که پاذرات ، باید باری مخالف و هم اندازه و جرمی قرینه جرم تصویری خود در دنیای ماده داشته باشند. بحث بار الکتریکی کاملا پذیرفته شده بود. اما جرم منفی بسیار دشوار می‌نماید. ویژگی دیگر پاد ذرات ، ویژگی نابودی در صورت برخورد و تماس با پاد ماده خود است. در این انهدام مشترک هر دو نابود می‌شوند، و به مقدار قابل توجهی انرژی که بیشتر به صورت پرتوهای گاما ظاهر می‌شود، در می‌آیند. البته اگر این انرژی به اندازه کافی زیاد باشد، می‌تواند به جفت ماده و پاد ماده دیگری نیز تبدیل شود که این تصویر خوبی از تبدیل ماده و انرژی به یکدیگر و بیان فرمول معروف انیشتن است.

    پاد ذرات از برخورد شدید ذرات دیگر بوجود می‌آیند. این وظیفه به عهده شتابدهنده‌ها است. در توضیح اینکه چرا ما بیشتر ماده را می‌بینیم تا ضد ماده ، در تاریخ کیهان آمده است. در مرحله دوم از هشت مرحله یا مقطع تاریخ کیهان آمده است که اولین سنگ بناهای ماده (مثلا کوارک و الکترون و پاد ذرات آنها) از برخورد پرتوها ، با یکدیگر بوجود می‌آیند. قسمتی از این سنگ بناها دوباره با یکدیگر برخورد می‌کنند و به صورت تشعشع فرو می‌پاشند. در لحظه‌های بسیار بسیار اولیه ، ذرات فوق سنگین نیز می‌توانسته‌اند بوجود آمده باشند. این ذرات دارای این ویژگی هستند که هنگام فروپاشی ، ماده بیشتری نسبت ضد ماده (مثلا کوارکهای بیشتری نسبت به آنتی کوارکها) ایجاد کنند. ذراتی که فقط در میان اولین اجزای بسیار کوچک ثانیه‌ها وجود داشتند، برای ما میراث مهمی به جا گذاردند که عبارت از فزونی ماده در برابر ضد ماده بود.

    آزمایش ساده

    برای تصور جسم منفی ، ماهی باهوشی را تصور کنید که به سطح آب می‌آید و به قعر آن نمی‌رود. همچنین فرض کنید حباب‌هایی از داخل بطری که در کف اقیانوس قرار دارد به سمت بالا حرکت می‌کنند. ماهی باهوش با مشاهده حباب‌ها شدیدا علاقمند خواهند شد به آن جرمی منفی نسبت دهد. زیرا در خلاف جهت نیروی وارد از سوی جاذبه زمین حرکت می‌کنند. با این تصورات ، فیزیکدانان وجود چنین حالتی را برای پاد ماده غیر تحمل می‌دانند. 

     

    آینده پاد ماده

    نویسندگان داستان غیر علمی ، تخیلی بر این باورند که می‌توان با استفاده از ماده و پاد ماده ، فضاپیماهایی را به جلو راند. یک فضاپیمای مجهز به موتور ماده - پاد ماده در کسری از مدت زمان که امروزه یک فضاپیمای مجهز به موتور هیدروژن مایع لازم دارد تا به ستارگان همسایه خورشید برسد، ما را به آن سوی مرزهای منظومه شمسی (خورشیدی) خواهد برد. سرعت این چنین فضاپیمایی در مقایسه با سرعت شاتلهای فضاهای کنونی هم ، چون سرعت یک یوزپلنگ در مقابل لاک پشت است. این فضاپیما می‌تواند سفر یازده ماهه جستجوگر سیاره بهرام را یک ماهه به انجام رساند. دیگر توانایی پاد ماده در ایجاد سرعتهای بسیار بالا و نزدیک به سرعت نور است. اما این بار به جای سفر در کیهان ، سفر در زمان مورد نظر است. این تصور جدید از زمان ، به ما می‌آموزد که می‌توان با سرعت گرفتن ، نقطه خاصی از فضا- زمان را کمتر منتظر گذاشت و این همان جایی است که پاد ماده به کمک ما می‌شتابد.

    لینک ثابت
    نویسنده : mojarradat | دسته : چالشهای فیزیک ، ضد ماده
    اخترشناسان به منبع ضدماده در کیهان پی بردند

    اخترشناسان از کشف منبع یک ابر بسیار بزرگ ضد ماده در کیهان خبر دادند.

    ضد ماده که به محض تماس با ماده آن را نابود می‌کند پدیده نادری در کیهان به نظر می رسد. برای چندین دهه دانشمندان سرنخ‌هایی از وجود یک ابر بسیار بزرگ ضد ماده که در فضا سرگردان بود در دست داشتند اما نمی دانستند که این ابر از کجا منشاء می‌گیرد.

    اکنون منبع اسرار آمیز این ابر ضد ماده کشف شده است: ستاره‌هایی که توسط سیاهچاله ها و ستاره‌های نوترونی متلاشی می شوند.

    در حالی که سامانه‌های پیش رانش از سوخت ضد ماده تا این زمان فقط موضوعاتی در حد داستان‌های علمی تخیلی هستند اما ضد ماده کاملا واقعی است.

    تمامی ذرات اولیه، ماننده پروتون‌ها و الکترونها، قرینه هایی از ضد ماده از جرم مشابه با بار متضاد دارند. برای مثال، ضد ماده مخالف یک الکترون که پوزیترون نامیده می شود دارای بار مثبت است.

    زمانی که یک ذره با ضد ذره خود برخورد می کند یکدیگر را نابود می کنند و طی این فرایند یک انفجار انرژی مانند پرتوهای گاما آزاد می‌شود. در سال ۱۹۷۸، تجهیزات ردیابی پرتوهای گاما که با استفاده از بالن به آسمان فرستاده شدند یک نوع پرتو گاما را ردگیری کردند که از فضا منشا می گرفت. به نظر می‌رسید که برخورد الکترون‌ها با پوزیترون‌ها باعث انتشار این پرتو می‌شد و این بدان معنی بود که در فضا ضد ماده وجود داشت.

    ظاهرا این پرتوهای گاما از یک ابر ضد ماده که حدود صد هزار سال نوری پهنا داشته و هسته کهکشان راه شیری را احاطه کرده بود منتشر می شده است. این ابر غول آسا با پرتوهای گاما و انرژی برابر صد هزار خورشید می درخشد.

    اینکه دقیقا چه عاملی باعث ایجاد ضد ماده می شد برای چندین دهه یک راز باقی مانده بود. ستارهای در حال انفجار و ماده تاریک از جمله مظنونین بودند.

    اکنون، یک گروه تحقیقاتی بین المللی با چهار سال مطالعه داده های ماهواره بین المللی آزمایشگاه اخترفیزیک پرتو گاما از آژانس فضائی اروپا مظنونان اصلی را به دقت تعیین کرده است. به نوشته پارس اسکای، این یافته های جدید پیشنهاد می کنند که این پوزیترون‌ها اساسا از ستاره‌هایی که توسط سیاهچاله ها بلعیده می‌شوند و همچنین ستاره‌های نوترونی تولید می‌شوند.

    زمانی که یک سیاهچاله یا یک ستاره نوترونی یک ستاره را نابود می کنند مقادیر عظیمی پرتو آزاد می شود. دانشمندان بر این باورند که وقتی الکترونها و پوزیترون‌ها در زمان نابود شدن، پرتوهای گامای آشکار گر را منتشر می کنند، این پرتوهای گاما نیز می توانند با ترکیب شدن، الکترون و پوزیترون تولید کنند تا مکانیسم ایجاد ابر ضد ماده را فراهم کنند.

    بر اساس محاسبه پژوهشگران یک ستاره نسبتا عادی که توسط سیاه‌چاله یا ستاره نوترونی متلاشی می شود قادر است صد هزار بیلیون بیلیون بیلیون بیلیون پوزیترون (عدد یک با چهل و یک صفر) در ثانیه تولید کند.

    لینک ثابت
    نویسنده : mojarradat | دسته : چالشهای فیزیک ، ضد ماده
    ضدماده ها

    فیزیکدانان در هر گوشه ای از دنیا، از ماشین هایی با تکنولوژی پیشرفته جهت تولید ذراتی که ضدماده نامیده می شوند، استفاده می کنند. فیزیکدانان بر این باور هستند که ضدماده در واقع تصویر آینه ای ماده است و تمام دنیای امروز ما فقط از ذرات مادی تشکیل شده است. همانگونه که شما و تصویرتان در آینه کاملا یکسان هستید فقط با این تفاوت که جای چپ و راست عوض شده اند، یک ذره و پادذره اش هم یکسان هستند به استثنای اینکه بار الکتریکی مخالف هم دارند.

    این تحقیق، به احتمال زیاد هیچ چیز موجود را تغییر نخواهد داد و مسلما هیچ شباهتی با کرمچاله (Wormhole) ندارد. کرمچاله می تواند این امکان را برای شما فراهم کند که در یک لحظه از یک قسمت جهان به قسمت دیگر منتقل شوید. با این حال این تحقیق می تواند به دانشمندان کمک کند تا منشأ و ترکیب جهان را بشناسند. البته ذرات ضدماده کاربرد علمی هم پیدا کرده اند به عنوان مثال در تجهیزات پزشکی که برای تصویربرداری از مغز جهت نشان دادن فعالیت ذهنی به کار می رود، ضدذرات نقش مهمی دارند. تا به حال عده کمی از مردم که اغلب آنها را هم فیزیکدانان تشکیل می دهند، توانسته اند ضدماده را مشاهده کنند.

    ما بیشتر با ماده آشنا تر هستیم. آب، هوا، تلویزیون، هر آنچه که می بینیم، لمس می کنیم، می خوریم، می نوشیم و هوایی که تنفس می کنیم، همه از ذرات کوچکی که اتم نامیده می شوند، ساخته شده اند. خود اتم ها هم از ذرات به مراتب کوچکتری به نام الکترون، پروتون و نوترون تشکیل شده اند. الکترون ها بار الکتریکی منفی و پروتون ها بار الکتریکی مثبت دارند و نوترون ها هیچ بار الکتریکی ندارند. یک اتم معمولی از تعداد مساوی الکترون و پروتون تشکیل شده است اما تعداد نوترون ها لزوما با آنها برابر نیست. تعداد پروتون های یک اتم مشخص می کند، که نوع اتم چیست به عنوان مثال اتم هیدروژن یک پروتون و یک الکترون دارد و نوترون ندارد.

    هر نوع از ذره یک پادذره هم دارد. آنتی پروتون درست مانند یک پروتون است با این تفاوت که بار الکتریکی منفی دارد. یک پوزیترون آنتی الکترون از همه لحاظ مانند الکترون است به استثنای اینکه بار الکتریکی مثبت دارد. هر گاه که پروتون و آنتی پروتون به هم برسند یا هنگامی که الکترون و پوزیترون با هم برخورد کنند، همدیگر را نابود می کنند و این نابودی منجر به تولید انرژی می شود.

    رالف لاندائو فیزیکدان در سرن سوئیس می گوید: هنگامی که درباره ضدماده با همکارانم صحبت می کنم آنها خیلی در این باره هیجان زده نمی شوند و معمولا می پرسند که ضدذره جدید کدام است و چگونه رفتار می کند. اما هنگامی که با افرادی غیر از فیزیکدانان صحبت می کنم آنها با چشمانی خیره از تعجب نگاه می کنند و انگار با مسائلی کاملا غیر عادی مواجه شده اند. در آزمایشگاه سرن، لاندائو عضو گروهی است که ATHENA نامیده می شود. این گروه فیزیکدانان برای اولین بار موفق شدند پوزیترون و آنتی پروتون را به هم اتصال دهند. نتیجه این اتصال تولید اتم آنتی هیدروژن بود که همانا ساده ترین آنتی اتم است. اصول نظری ساخت ضد ماده بسیار ساده است اما در عمل تجهیزات لازم، بسیار پیشرفته و البته گران هستند. دانشمندان در سرن از یک نوع ماشین مخصوص، برای تولید ضد ماده استفاده می کنند. معمولا هنگامی که این پاد ذره ها ایجاد می شوند، انرژی زیادی دارند.

    به همین خاطر در داخل ماشین، آنها را در تونل هایی دایره ای به حرکت درمی آورند. در بدو حرکت این پادذره ها در هر ثانیه یک میلیون دور در تونل حرکت می کنند اما با کمک میدان های الکتریکی و مغناطیسی سرعت آنها را کاهش می دهند و هنگامی که ضد ذره ها از حرکت باز ایستادند آنها را حفظ می کنند تا با ضدذره های دیگر ترکیب کنند و آنتی اتم به دست آورند. تا به حال آنتی هیدروژن اولین آنتی اتمی است که توسط انسان خلق شده است. تکه های ضد ماده ساخته شده توسط انسان می تواند پنجره ای رو به سوی لحظه های آغازین زمان باشد. لاندائو می گوید: یکی از بزرگ ترین اسرار جهان این است که هنوز مکانی که شامل ضد ماده باشد پیدا نشده است البته شاید شما هرگز درباره این موضوع شبی را با بی خوابی سپری نکرده باشید اما فیزیکدانان با این قضیه درگیر هستند. یک دلیل را برای لزوم اندیشیدن درباره ضد ماده بیان می کنیم.

    بسیاری از فیزیکدانان بر این باور هستند که اگر جهان از انفجار بزرگ که Big Bang نامیده می شود، به وجود آمده است باید مقدار ماده و ضد ماده در جهان به یک اندازه تولید شده باشد. اما می دانیم که هر گاه ماده و ضد ماده با هم برخورد کنند همدیگر را خنثی می کنند و هر دو نابود می شوند. بنابراین می بایست طی اولین چند میلی ثانیه عمر جهان، پس از انفجار بزرگ این دو نوع ذره به هم می رسیدند و همدیگر را نابود می کردند. اما چنین نشده است شاید به این خاطر که در آغاز پیدایش جهان مقدار ماده اندکی بیشتر از ضدماده بوده است. لذا موقع برخورد این دو نوع ذره، تمام ضدماده نابود شده است و ماده باقی مانده، تمام جهان امروز را تشکیل داده است.

    دانشمندان می خواهند دریابند که چه چیز باعث عدم تعادل ماده و ضدماده در ابتدای پیدایش جهان شده است. برای این منظور آنها آنتی اتم ها را مورد بررسی قرار می دهند و با اتم ها مقایسه می کنند و در جست وجوی تفاوتی ولو کوچک میان آنها هستند. این سئوالات بسیار مهم هستند زیرا اگر هیچ عدم تعادلی میان ماده و ضدماده نبود، ما در حال حاضر وجود نداشتیم. روند پروژه کند است البته به خاطر نارسایی تکنولوژی موجود. محققان ATHENA می توانند در هر ثانیه 100 اتم آنتی هیدروژن بسازند. با این سرعت، ساخت یک گرم آنتی هیدروژن چندین میلیارد سال به طول می انجامد و این زمان بیشتر از عمر جهان است. از طرفی دیگر ذخیره ضدماده نیز بسیار دشوار است زیرا به محض آنکه ضدماده با ماده تماس پیدا کند نابود می شود.

    محققان در این اندیشه هستند که چگونه آنتی اتم های بیشتری بسازند، آنها را به دام بیندازند و برای مدت طولانی نگه دارند. البته این احتمال هم وجود دارد که مقادیر بزرگی از ضدماده در مکان هایی دور دست در فضای بیرون به شکل ضدستاره یا ضدکهکشان وجود داشته باشد. اما کاوش های طولانی هنوز چیزی را نشان نداده است. اما لاندائو هنوز امید خود را در این باره از دست نداده است. این امکان هم وجود دارد که جهان های دیگری وجود داشته باشند که ما قادر به دیدن آنها نباشیم و در آنجا برتری با ضدماده باشد. اما اینکه چرا حداقل یک مورد شبیه آن جهان در این بخش از جهان ما وجود ندارد هنوز یک راز است.

    لینک ثابت
    نویسنده : mojarradat | دسته : چالشهای فیزیک ، ضد ماده
    ضدماده Antimatter

    ماده‌ای که خواص آن شبیه ماده است ولی ویژگیهای کوانتمی ذرات آن بر عکس ماده است، مثلاً بار ذرات آن مخالف بار ذرات ماده است. وقتی ماده و ضد ماده به هم می رسند. Anihilation رخ داده و انرژی آزاد می شود. مفهوم ضد ماده ابتدا از ناکارآمدی تئوری کوانتمی در رفتار موجی الکترونها شکل گرفته است. قوانین کوانتمی بااستفاده از مفاهیم اسپین، ترازهای انرژی ممکن، انرژی منفی برای همه ذرات مادی، ضد ماده تعریف می کند. مثلاً برای الکترون وبرای پروتون ضد پروتون تعریف می کند. جاهایی در فضا بایدوجودداشته باشد که از ضد ماده تشکیل شده باشد. ضدماده به طور طبیعی در پرتوهای کیهانی مشاهده شده در شتاب دهنده‌های پر انرژی وهم در آزمایشگاه‌ها  به طور مصنوعی تولید می شود. بعضی عقیده دارند جاهایی در کیهان وجود داردکه در آنها مقدار ضدماده زیاداست ومی توان توده‌های ضدماده را مشاهده نمود که البته تا کنون مدارکی ارائه ننموده‌اند.

    لینک ثابت
    نویسنده : mojarradat | دسته : چالشهای فیزیک ، ضد ماده
    سفر به مریخ با ده گرم سوخت

    اکثر سفینه هایی که در داستان های علمی تخیلی شگفتی خوانندگان را بر می انگیزند برای سوخت خود از ضد ماده استقاده می کنند دلیل آن هم ساده است:« ضد ماده» قدرتمند ترین سوختی است که تا به حال شناخته شده است در حالی که چندین تن سوخت شیمیایی برای فرستادن کاوشگرها به مریخ نیازاست،تنها ده ها میلی گرم از ضد ماده برای همین منظور کفایت می کند.این مقدار ازضد ماده حدود یک هزارم وزن یک آب نبات کوچک است.اما در واقع این نیروخطرات خاص خود را دارد. برخی از واکنش های ضدماده فوران هایی از پرتوهای پرانرژی گاما تولید می کنند. آنها به درون ماده نفوذ می کنند و مولکولهای موجود درسلول ها را متلاشی می سازند

    بنابر این وجود آنها در محیط باعث خطراتی برای سلامتی می شود.پرتو های پر انرژی گاما همچنین می توانند با متلاشی کردن اتم های مواد موتورها باعث رادیواکتیو شدن آنها(موتورها) شوند.

       اکنون «مؤسسه ایده های پیشرفته»

    (NIAC)

     سازمان ناسا در حال بشتیبانی مالی گروهی از پژوهشگران است که در حال تحقیق و کار بر روی طرحی جدید جهت ساخت یک سفینه با سوخت «ضد ماده »هستند.این سفینه با ایجاد پرتوهای کم انرژی تر خطرات ذکر شده را قابل اجتناب می سازد.

        ضد ماده گاهی وقت ها «تصویر آینه ای» ماده عادی نامیده می شود زیرا در حالی که مانند ماده عادی به نظر می رسد برخی از خواص آن معکوس هستند.برای مثال الکترونهای عادی ذراتی که جریان الکتریکی را در همه چیزاز تلفن های همراه گرفته تا تلویزیون های پلاسمایی انتقال می دهند دارای بار منفی هستندوضد الکترون ها دارای بار مثبت هستند وبه همین دلیل دانشمندان آنها را «پوزیترون» ها نامگذاری کردند.زمانی که ضد ماده با ماده برخورد می کند ،هر دوی آنها با تبدیل شدن به انرژی از بین می روند.همین تبدیل شدن کامل به انرژی است که باعث قدرتمند شدن ضد ماده می شود.در طرح های قبلی برای ساخت سفینه هایی که از سوخت ضد ماده استفاده می کردند،فقط ضد پروتون ها منظور می شدند که در زمان نابود شدن پرتوهای پر انرژی گاما تولید می کردند.طرح جدید از پوزیترون استفاده می کند که پرتو گامای تولیدی آن حدود400 بار کم انرژی تر است.

        پژوهش های صورت گرفته در موسسه

    NIAC

     در واقع بررسی این مسئله است که آیا ایده مورد نظر عملی است یا خیر؟اگر این تحقیق امید بخش باشد و سرمایه لازم نیز برای ایجاد موفقیت آمیز فناوری تأمین شود آنگاه فضا پیماهایی که از پوزیترون به عنوان سوخت استفاده می کنند مزایای زیادی در مقایسه با طرح های موجود برای ماموریت ها ی مریخ خواهند داشت.دکتر «جرالد اسمیت »از بخش تحقیقات پوزیترونی در سان تافه نیومکزیکو می گوید:«مهمترین مزیت این فضا پیما ایمنی بیشتر آن است.» ماموریت های فعلی به مریخ مستلزم وجود رآکتورهای هسته ای است تا فضاپیما را به سوی این سیاره حرکت دهند استفاده از این رآکتورها راهکاری مطلوب است زیرا پیش رانش هسته ای زمان مسافرت به مریخ و همچنین زمانی که فضانوردان در معرض پرتوهای کیهانی قرارمی گیرند را کاهش می دهد که در نتیجه ایمنی آنها افزایش می یابد .

        فضاپیمایی که از سوخت شیمیایی استفاده می کند وزن بسیار زیادی دارد و هزینه های پرتاب آن نیز بسیار زیاد است .رآکتور هسته ای همچنین نیروی کافی برای یک ماموریت سه ساله فراهم می کند اما رآکتورهای هسته ای پیچیده هستند بنابراین ممکن است طی ماموریت برخی حوادث بالقوه ناخوشایند اتفاق بیافتد.اسمیت که محقق ارشد این پروژه است ،می گوید:«رآکتور پوزیترونی تمامی این مزیت ها را دارد با این تفاوت که نسبتا ساده است.»رآکتورهای هسته ای همچنین حتی بعد از اینکه سوخت خود را کاملا مصرف می کنند رادیواکتیو باقی می مانند.در ماموریت های فعلی بعد از اینکه فضاپیما به مریخ می رسد رآکتور به مداری هدایت می شود که حد اقل یک میلیون سال با زمین مواجه نخواهد شد.طی یک میلیون سال تشعشعات پس مانده تا حد بی خطر کاهش می یابد.گروه تحقیقاتی می گوید که در رآکتورهای پوزیترونی زمانی که سوخت به اتمام می رسد هیچ گونه تشعشعی باقی نمی ماند در نتیجه اگر رآکتور پوزیترونی مصرف شده به طور تصادفی مجددا به جو زمین وارد شود هیچ گونه نگرانی برای سلامتی ساکنان زمین ایجاد نمی کند.

       پرتاب فضاپیمای ضد ماده ایمن ترهم خواهد بود.اگر یک راکت که یک رآکتور هسته ای را حمل می کند منفجر شود، مواد رادیواکتیو را به درون جو زمین آزا د می کند.اسمیت می گوید:«فضاپیمای پوزیترونی ما در صورت انفجار،یک لحظه کوتاه پرتوهای گاما رها می کند که این پرتوها طی یک زمان بسیار کوتاه ناپدید می شوند.در نتیجه ذرات رادیواکتیوی وجود نخواهند داشت تا توسط باد جابه جا شوند. این گسیل کوتاه مدت از پرتوهای گامانیز به یک ناحیه نسبتا کوچک محدود خواهد شد.ناحیه خطر فقط یک کیلومتر در گرداگرد فضاپیما است.»یکی دیگر از مزایای برجسته این فضاپیما سرعت آن خواهد بود.فضاپیماهای فعلی مسافران خود را طی 180 روز به مریخ می رسانند .«کربی مایر»که مهندس بخش پوزیترونی است و در این تحقیق شرکت دارد،می گوید:طرح های ما ممکن است این زمان را به نصف و حتی شاید به 45 روز کاهش دهند.»

       هزینه ی تولید پوزیترون بزرگترین چالش فنی است که تبدیل این فضاپیما به واقعیت را مشکل می سازد.ضد ماده به دلیل تاثیر چشم گیری که بر روی ماده عادی می گذارد به مقدار زیاد یافت نمی شود.در فضا ضد ماده در اثر برخوردهای ذرات پرانرژی موسوم به پرتوهای کیهانی تولید می شود.بر روی زمین می باید آن را در شتاب دهنده های ذرات تولید کرد.به گفته اسمیت:«با کمک فناوری ای که هم اکنون در حال ایجاد است برای تولید ده میلی گرم پوزیترون که برای فرستاده انسان به مریخ لازم است حدود 250میلیون دلار هزینه لازم است .این هزینه ممکن است زیاد به نظر برسد اما می باید هزینه اضافی پرتاب یک راکت سنگین تر با سوخت شیمیایی و یا هزینه سوخت وایمن سازی رآکتورهای هسته ای را در نظر گرفت.هزینه های فعلی پرتاب حدود 10هزار دلار برای هر پوند وزن است.براساس تجارب در زمینه فناوری هسته ای انتظار می رود که هزینه تولید پوزیترون با تحقیقات بیشتر کاهش یابد.»

     چالش دیگر ذخیره سازی مقدار کافی پوزیترون است.به دلیل اینکه پوزیترون ها ماده عادی را نابود می کنند نمی توان آنها را در یک بطری قرار داد.در عوض می باید آنها را در میان میدان مغناطیسی و الکتریکی جای داد.اسمیت می گوید :«ما اطمینان داریم که با تحقیقات بیشتر برنامه توسعه ای این چالش ها برطرف خواهند شد.» اگر این ایده ها به حقیقت بپیونند شاید منبع سوخت فضاپیمایی که اولین انسان ها را به سیاره سرخ می رسانند همان منبعی باشد که سفینه های ستاره ای را در عرصه کیهان های رویایی علمی ـ تخیلی ما به حرکت درمی آورند.

    لینک ثابت
    نویسنده : mojarradat | دسته : چالشهای فیزیک ، ضد ماده
    رویای پرواز به دوردست‌ها

    بسیاری از سفینه ها در داستان های علمی- تخیلی از ضد ماده به عنوان سوخت استفاده می کردند. زیرا ضد ماده قوی ترین سوخت شناخته شده در طبیعت است. در حالی که برای سفر از زمین به مریخ چند تن سوخت شیمیایی لازم است، تنها چند میلی گرم از ضد ماده می تواند ما را به مقصد برساند. اما در واقعیت این سوخت معایبی نیز داردبعضی از فعل و انفعالات ضد ماده مقادیر زیادی پرتو گاما ایجاد می کند. این پرتوها در ماده نفوذ کرده و مولکول های سلول های زنده بدن انسان را از هم می پاشند. در نتیجه وجود این پرتوها در محیط بسیار مضر است. پرتوهای پرانرژی گاما همچنین می توانند اتم های مواد سازنده موتور سفینه را بشکافند. مؤسسه مفاهیم پیشرفته ناسا (Nasa Institue For Advanced Concepts)با سرمایه گذاری بر روی تحقیقی جدید، در حال تلاش برای ساخت نوعی سفینه با سوخت ضد ماده است که پرتوهای گاما با انرژی بسیار کم تولید کرده و ضرری برای انسان نداشته باشد.

    با آن که ضد ماده از نظر ظاهر کاملاً شبیه به ماده است، بسیاری از خواص مهم آن با ماده تفاوت دارد. برای مثال، الکترون ها در ماده بار منفی دارند. اما در پاد ماده این ذرات درست بر عکس ماده بوده و بار مثبت دارند. به همین دلیل دانشمندان این ذرات را پوزیترون (Positron) می نامند. هنگامی که ماده و ضد ماده با یکدیگر برخورد کنند، هر دو تبدیل به انرژی می شوند. این تبدیل کامل به انرژی، منشا قدرت بسیار زیاد ضد ماده است. این نوع تبدیل به انرژی در طبیعت بی نظیر است. حتی در واکنش های هسته ای که در بمب های اتمی اتفاق می افتند، تنها سه درصد ماده تبدیل به انرژی می شود. در طرح های گذشته از سفینه هایی با سوخت ضد ماده، برای تولید انرژی از پاد پروتون ها (ذراتی مانند پروتون با بار منفی که در هسته اتم های ضد ماده قرار دارند) استفاده می شد که این ذرات، پرتوهای گاما با انرژی بسیار زیاد تولید می کردند. اما در طرح جدید، با استفاده از تبدیل پوزیترون ها به انرژی، پرتوهای گاما با انرژی معادل ۴۰۰ برابر کمتر از حالت قبل ایجاد می شوند.

    این تحقیق، مطالعه اولیه ای برای آزمایش عملی بودن این طرح است. اگر این طرح عملی باشد و بودجه لازم برای تکمیل پروژه در دست باشد، سفینه ای با سوخت پوزیترون در عملیات سفر انسان به مریخ بر دیگر سفینه ها ، دو برتری بسیار مهم دارد. دکتر جرالد اسمیت، سرپرست گروه تحقیقاتی سفینه ضد ماده، می گوید: «اولین و مهم ترین مزیت، امن تر بودن سفر با سفینه پوزیترون (سفینه ای که با سوخت پوزیترون حرکت می کند) است.» در طرح فعلی سفر انسان به مریخ ، در سفینه فضایی مورد نظر از راکتور هسته ای استفاده می شود که این کار طول سفر و خطرات موجود برای سرنشینان را کاهش می دهد. همچنین سفینه های عادی (با سوخت شیمیایی) هزینه و وزن بیشتری دارند. اما عیب سفینه ای با سوخت هسته ای، پیچیده بودن راکتورهای آن است که باعث می شود احتمال بروز مشکل در طول سفر بسیار بیشتر گردد. اسمیت می گوید: «سفینه با سوخت پاد ماده همان مزایای راکتور هسته ای را داراست علاوه بر این که طرز کار آن بسیار ساده است.» یکی دیگر از معایب سفینه های راکتوری آن است که راکتورهای هسته ای، حتی پس از آن که سوخت آنها تمام می شود، رادیواکتیو بوده و بسیار خطرناکند. به همین دلیل پس از آن که سفینه به مریخ برسد، راکتور باید در مداری به دور مریخ رها گردد به طوری که تا چند میلیون سال آینده (زمانی که اثرات رادیواکتیوی آن تقریباً به طور کامل از بین برود) با زمین برخورد نکند. سفینه ای با سوخت ضد ماده این عیب مهم را ندارد چون راکتور پوزیترونی (دستگاهی که در آن پوزیترون به انرژی تبدیل می شود)، پس از آن که سوخت به اتمام برسد، دیگر تشعشعات مضری تابش نمی کند و در نتیجه نگرانی برای ورود آن به جو زمین وجود ندارد.

    پرتاب سفینه پوزیترونی نیز بسیار بی خطر است. اگر سفینه حامل راکتور هسته ای منفجر شود، ذرات رادیواکتیو آن به جو زمین می رسد. اسمیت می گوید: «اما سفینه پوزیترونی ما پس از انفجار تنها مقادیری پرتو گاما را در فضا پخش خواهد کرد که تا شعاعی در حدود یک کیلومتر می رسند. این منطقه به شعاع یک کیلومتر که منطقه خطر (منطقه ای در اطراف سفینه که در صورت انفجار آن در معرض خطر شدید قرار می گیرد) نامیده می شود ، در سفینه های بزرگ با سوخت شیمیایی نیز در همین اندازه است (کره ای از آتش به دور این نوع سفینه ها تشکیل می شود).»

    مزیت بزرگ دیگر، سرعت این نوع سفینه هاست. یکی از مهندسان پروژه سفینه پوزیترونی می گوید : «طراحی های پیشرفته ما نشان می دهد که سفینه پوزیترونی می تواند به جای ۱۸۰ روز (مدت زمانی که سفینه های فعلی تا مریخ طی می کنند)، در نصف این مدت یا حتی کمتر از آن و در ۴۵ روز به مریخ برسند.» موتورهای پیشرفته، سرعت خود را با گرم شدن موتور افزایش می دهند. این کار باعث می شود تا کارآیی یا تکانه مخصوص (Specific Impulse) آنها افزایش یابد. هر چه تکانه مخصوص بیشتر باشد، سفینه می تواند قبل از آن که سوخت خود را به اتمام برساند، با سرعت بیشتری حرکت کند. بهترین سفینه های با سوخت شیمیایی، تکانه مخصوصی در حدود ۴۵۰ ثانیه دارند.به این معنا که یک پوند (تقریباً نیم کیلوگرم) از سوخت آنها، نیرویی به مدت ۴۵۰ ثانیه به سفینه وارد می کند. تکانه مخصوص هر راکتور هسته ای یا پوزیترونی در حدود ۹۰۰ ثانیه است.

    مهمترین مسئله فنی برای ساخت سفینه پوزیترونی، هزینه تولید پوزیترون هاست. این ذرات به علت واکنش دادن با مواد، در اطراف ما بسیار کمیابند. بر روی زمین، این ذرات باید در شتاب دهنده ها (دستگاه های عظیمی که الکترون ها را به یکدیگر می کوبند) ایجاد شوند. این دستگاه ها غالبا برای کشف نوع رفتار ماده و ضد ماده در مراحل اولیه جهان به کار می روند اما می توان از آنها به عنوان تولیدکننده ضد ماده نیز استفاده کرد. دکتر اسمیت می گوید: «تخمین ما از هزینه تولید ۱۰ میلی گرم پوزیترون که برای رساندن سفینه از زمین به مریخ کفایت کند، چیزی در حدود ۲۵۰ میلیون دلار است.» این مقدار ممکن است در ابتدا زیاد به نظر برسد اما باید آن را با هزینه ساخت و پرتاب سفینه ای با سوخت شیمیایی (به ازای هر پوند وزن۱۰،هزار دلار هزینه) و هزینه تولید سوخت هسته ای و ساخت راکتوری بی خطر برای سفینه های هسته ای مقایسه کرد.

    اسمیت می گوید: «تجربه ما در مورد سفینه های هسته ای نشان می دهد که با تحقیقات بیشتر بر روی طرح جدید، هزینه ساخت سفینه های پوزیترونی به تدریج کاهش خواهد یافت.» مسئله دیگر نگه داشتن مقادیر زیادی پوزیترون در فضایی کوچک است. از آنجا که این ذرات در برخورد با مواد عادی تبدیل به انرژی می شوند، نمی توان مثلاً آنها را در یک بطری نگه داشت. در نتیجه باید از میدان های الکتریکی و مغناطیسی برای محدود کردن و نگه داشتن پوزیترون ها استفاده کرد. دانشمندان امیدوارند که با تحقیقات بیشتر و در برنامه های آینده، این مشکل نیز به راحتی حل شود و ساخت این سفینه امکان پذیر گردد.

    لینک ثابت
    نویسنده : mojarradat | دسته : چالشهای فیزیک ، ضد ماده
    آیا ضد ماده (پاد ماده) وجود دارد ؟

    ضد ماده یا پاد ماده فقط درکتاب های علمی تخیلی نیست که نقش بزرگی را به عهده دارد بلکه واقعاً وجوددارد برای تمام ذراتی که در بخشهای قبلی در مورد آنها صحبت شد پاد ذره یافت شده است . ضد الکترونها که پو ریترون نیز نامیده می شوند مانند الکترونها ی معمولی منفی نیستند ،بلکه دارادی بار مثبت هستند ولی جرم آنها برابر با جرم الکترونهاست ضد پروتونها دارای بار منفی هستند ماده و ضد ماده نمی توانند یکدیگر را تحمل نمایند مثلا هر گاه یک الکترون با یک ضد الکترون برخوردکند هر دو متقابلاَ یکدیگر را منهدم میکنند و به انرژی یا به عبارت دقیق تر به دو ذره تشعشی بدون جرم یا به 2کوانت تبدیل می شوند .

    البته عکس این فرآیندنیز امکان پذیر است به این معنی که دوکوانت می توانند با یکدیگر یک زوج الکترونی - پوزیترونی به وجود آورند .فرآیند اول را فرو پاشی پرتوی و فرایند دوم را جفت سازی می نامند یک بار دیگر در اینجا نیز معادله قدیمی اینشتین تایید می شود البته در فرو پاشی پرتوی ماده و ضد ماده جرم موجود به طور صد در صد به انرژی مر کز خورشید حتی یک در صد سوخت هم به طور کامل مصرف نمی شود . در واقع در این مورد خاکستر به شکل زباله اتمی در را کتور و هلیوم در خورشید باقی می ماند

    در فرو پاشی پرتوی ماده کاملا ناپدید می شود .اگر انسان می توانست نیروگاهها و یا فضا پیماهایی بسازد که در آنها به طور کنترل شده ای ماده و ضد ماده به انرژی تبدیل میگردید این نیرو گاهها و یا فضا پیماها که بیشتر از نیرو گاهای اتمی معمولی وفضا پیماهای فعلی کارآیی داشتند درهر صورت ضد ماده مورد نیاز برای انجام این کار در درسترس نیست زیرا که زمین ومنظومه شمسی از ماده معمولی تشکیل شده اند ولی برخی از دانشمندان این فرضیه را باور دارند که در کهکشان را شیری سیستمهایی از ضد ماده وجود دارند که تا وقتی که با ماده معمولی برخورد نکره اند دقیقا َ مانند جهان ما پایدار هستند البته این فرضیه به تازگی شدیداَ مورد شک و تردیدد قرار گرفته است بر روی زمین همواره می توان پاد ذره ها را البته برای مدت زمان بسیارکوتاه در آزمایشگاهها ایجاد کرد . احتمال ماندگاری این پاد ذره ها بر روی سیاره ما بسیار کم است زیر ا که همه جابا ماده برخورد می کنند و منهدم می شوند.

     

    دانشمندان می گویند موفق به تولید انبوه "ضدماده" (antimatter) در آزمایشگاه شده اند. این گام مهمی است که به مطالعه دقیق خواص ضدماده و حل یکی از بزرگ ترین معماهای جهان کمک خواهد کرد.

    "ضدهیدروژن" (antihydrogen) در گذشته به تعداد کم و در نوبت های مختلف آزمایشگاهی تولید شده بود.

    اکنون دانشمندان می گویند با استفاده از دستگاه شتاب دهنده ذرات در مرکز "سرن" در شهر ژنو سوییس بیش از 50 هزار اتم ضدهیدروژن تولید کرده اند. سرن سازمان اروپایی برای مطالعات هسته‌ای است.

    ضدماده تصویر آیینه ای ماده معمولی است و دانشمندان تصور می کنند به هنگام خلق جهان هر دو آنها به مقدار یکسان تولید شده اند. به این ترتیب این سوال پیش می آید که چرا ماده معمولی بر جهان حاکم است.

    آزمایش ها ادامه دارد

    پروفسور مایکل چارلتون از دانشگاه ولز در سوانسی گفت: "این گامی مهم و روشن کننده افقی تازه است که دانشمندان را قادر می کند تقارن در طبیعت را مطالعه و قوانین اساسی فیزیک را که بر جهان حاکم است کشف کنند."

    پژوهشگران در آخرین آزمایش ها، از شتاب دهنده سرن برای ایجاد "ضدپروتون" استفاده کرده و آنها را در یک محفظه خلا، به دام انداختند.

    در همین حال برای تولید "پوزیترون" از یک منبع رادیواکتیو استفاده شد که آن نیز در چنین محفظه ای به دام انداخته شد. با تزریق ضدپروتون به ظرف پوزیترون ها، "ضدهیدروژن" تولید شد.

    البته حیات ضدماده کوتاه بود و بلافاصله پس از برخورد با ماده معمولی نابود شد. دستگاه های ویژه، تشعشع منحصر به فرد ناشی از نابودی ضدماده را ردیابی کردند.

    محققان سال ها است که برای تولید انبوه ضدماده تلاش می کنند تا "مدل استاندارد" که ذرات بنیادی و کنش و واکنش آنها را شرح می دهد، آزمایش کنند.

    چنین آزمایشی مهم است چون به گفته "جفری هنگست" از موسسه سرن، اگر ضدهیدروژن مانند هیدروژن رفتار نکند "باید کتاب های درسی را بازنویسی کرد."

    ماده و ضدماده در اثر اصابت با یکدیگر، ضمن انفجاری نابود شده و به تشعشع بدل می شوند. دانشمندان معتقدند این فرآیند در نخستین مراحل جهان میلیاردها سال قبل نقش اساسی داشته است.

    در حال حاضر، ماده بر جهان غالب است، اما دانشمندان علت آن را نمی دانند.

    تمجید و تردید

    دیوید کریستین از موسسه "فرمیلب" در آمریکا دستاورد سرن را مورد تمجید قرار داد. وی گفت: "هنوز گام های بزرگ زیادی هست که باید برداشته شود، اما این قدمی مهم است." با این حال برخی گروه ها هنوز نسبت به این آزمایش که جزییات آن در نشریه "نیچر" (طبیعت) به چاپ رسیده است، قانع نشده اند. جرالد گابریلسی از دانشگاه هاروارد گفت: "تجربیات طولانی ما با این آزمایش های دشوار نشان می دهد که احتمال دارد ضدهیدروژن واقعا تولید نشده باشد." وی افزود که مقالات گروه او که قرار است به زودی منتشر شود "نشان خواهد داد چگونه ممکن است محققان فریب بخورند." هرگونه ایده ای برای استفاده از ضدماده برای نیرو دادن به سفینه های فضایی یا برای تولید سلاح هنوز متعلق به عالم داستان های علمی تخیلی است.

    لینک ثابت
    نویسنده : mojarradat | دسته : چالشهای فیزیک ، ضد ماده
    ضد ماده در میانه نبرد شیاطین و فرشتگان

     

    این روزها جهان شاهد اکران نمایش فیلم شیاطین و فرشتگان با نویسندگی دن براون است؛ داستانی که بار دیگر رابرت لنگدان با بازی تام هنکس درگیر معمایی می‌شود که او را از آمریکا به سوئیس و از آنجا به قلب واتیکان راهنمایی می‌کند و باعث می‌شود تا نه‌تنها راهی باستانی در میان شهر رم را کشف کند که در جلسه سری انتخاب پاپ نیز مشارکت کند و با افشاگری خود روند انتخاب پاپ را تغییر دهد.

    این بار هم فیلم ران هوارد با بحث‌های زیادی همراه شده است، اما یکی از کلیدی‌ترین بخش‌های این داستان به مرکزی مربوط می‌شود که از آن به معبد علم یاد می‌کنند؛ سرن و یافته‌ای که عامل نبرد میان شیاطین و فرشتگان می‌شود، ‌ضد ماده.

    دان براون، نویسنده نام آشنایی در جهان به شمار می‌رود. هر 4 کتابی که از او تاکنون به چاپ رسیده توانسته در صدر فهرست پرفروش‌ترین کتاب‌های سال جهان قرار گیرد و آخرین کتاب او به نام آخرین نماد که قرار است ماه آینده منتشر شود، در چاپ نخست خود در 5 میلیون نسخه منتشر می‌شود. کتاب راز داوینچی، ‌شاید یکی از جنجال‌برانگیزترین داستان‌های عصر ما به حساب آید که با اقبال غیرقابل تصوری در جهان مواجه شد. براون در این کتاب، استاد تاریخ هنری به نام رابرت لنگدان را محور داستان هیجان‌انگیز خود قرار داده بود که وارد بررسی پرونده قتل رئیس موزه لوور می‌شود و در تلاش برای اثبات بی‌گناهی خود و یافتن قاتل واقعی از رازهای یکی از انجمن‌های سری کهن پرده می‌گشاید و در نهایت یکی از چالش‌برانگیزترین ادعاهای تاریخ مسیحیت را دوباره مطرح می‌کند.

    یکی از ویژگی‌های مهم این اثر و دیگر آثار او چون دژ دیجیتال، نقطه فریب و شیاطین و فرشتگان، استفاده مستندگونه از داده‌های واقعی و ترکیب آنها با با فت داستان است، به طوری که گاه تشخیص واقعیت و خیال در اثر ناممکن می‌شود. به دلیل همین استفاده از انبوهی اشارات مستند بود که راز داوینچی مورد خشم جدی کلیسای کاتولیک و واتیکان قرار گرفت و زمانی که فیلم آن (که سناریوی تعدیل شده‌تری داشت)‌ به کارگردانی ران هوارد و بازی تام هنکس اکران شد گروه‌های مسیحی تلاش زیادی برای بایکوت آن انجام دادند.

    داستان شیاطین و فرشتگان با دعوت رئیس تشکیلات علمی سرن از رابرت لنگدان، استاد تاریخ هنر دانشگاه هاروارد به این مجموعه برای کشف راز نشانه‌ای آغاز می‌شود که پس از قتل یکی از دانشمندان این مرکز علمی بر سینه او داغ شده است. نام داغ شده اشراقیون بر سینه دانشمندی به نام وترا نشان از آغاز نبردی خصمانه میان گروهی که خود را به جای انجمن اشراقیون معرفی کرده‌اند و واتیکان دارد. وترا فیزیکدانی است که به کمک دخترش و استفاده از شتاب‌دهنده سرن مقادیر زیادی از ضد ماده را کشف و آنها را در جایی انبار کرده است. او قصد دارد با معرفی دستاوردهای خود به نبرد تاریخی کلیسای کاتولیک و علم پایان دهد؛ اما تروریستی که خود را در خدمت اشراقیون می‌داند با سرقت این کشف علمی و کار گذاشتن آن در زیر بنای واتیکان قصد دارد این کلیسا را که در آن زمان میزبان جلسه محرمانه انتخاب پاپ جدید بود، نابود کند. رابرت لنگدان و ویتوریا وترا  دختر فیزیکدان مقتول  در طی چند ساعت باید جلوی این فاجعه را بگیرند.

    این خط داستانی شیاطین و فرشتگان است که بنا بر روند داستان‌های دان براون مملو از اشارات به بناها، اشخاص و واقعیت‌های حقیقی است. یکی از مهم‌ترین اشارات کتاب نیز به تجهیزات سرن و موجودی به نام ضد ماده است.

    سرن کجاست؟

    مرکز اروپایی تحقیقات فیزیک ذرات یکی از مهم‌ترین و اثر گذارترین مراکز علمی در جهان است. این مرکز سال گذشته با به کار انداختن شتاب‌دهنده عظیم خود به نامLHC نام خود را برای چندمین بار در صدر توجهات جهانی قرار داد. این ماشین که راه‌اندازی کامل آن به سال جاری موکول شده است اتفاقا ابزاری است که در این داستان و فیلم نیز به آن اشاره می شود. این شتاب‌دهنده بسیار بزرگ که زیر زمین و در مرز 2 کشور فرانسه و سوئیس قرار دارد پس از راه‌اندازی به بسیاری از سوال‌های مهم در زمینه فیزیک ذرات و کیهان‌شناسی پاسخ خواهد داد، اما سرن که قدمتی 50 ساله دارد تنها به دلیل در اختیار داشتن این بزرگ‌ترین ماشین علمی جهان نیست که معروف است، بلکه بسیاری از تحول‌های اساسی در علم و فناوری در این مرکز آغاز شده است. طرحی‌ مانند گراید یا تور که توان محاسبه رایانه‌های جهان را با هم به اشتراک خواهد گذاشت و همچنین نقش موثر آن در همگانی کردن اینترنت نمونه‌هایی از این موارد است، اگرچه در کتاب عنوان می شود که سرن جایی است که اینترنت در آن متولد شد، اما باید این جمله را تا حد زیادی اصلاح کرد. اینترنت در ابتدا به عنوان طرحی نظامی و بعد دانشگاهی در ایالات متحده آغاز شد، ولی سرن با ابداع پروتکل فرامتن (HTTP) باعث شد اینترنت عمومی شده و به جایگاه کنونی خود دست یابد.

    ضد ماده

    ضد ماده که محور اصلی این داستان است یکی از بحث‌های جذاب در جهان علم به شمار می‌رود. ماده معمولی که جهان ما از آن ساخته شده، بر مبنای اتم های عناصر مختلف است که این اتم‌ها از ذرات بنیادی‌تری به نام الکترون با بار الکتریکی منفی، نوترون بدون بار الکتریکی و پروتون با بار الکتریکی مثبت ساخته شده است. حال فرض کنید ماده‌ای داشته باشیم که در آن عناصر سازنده آن از نظر جرم یکسان است، اما از نظر بار الکتریکی مخالف بار الکتریکی ذرات عادی باشد. یعنی از موجوداتی به نام‌های پوزیترون (ذره‌ای با جرم الکترون اما بار مثبت) ضد پروتون (ذره‌ای با جرم هم اندازه پروتون اما بار منفی) و نوترون‌ها ساخته شده باشد. چنین ماده‌ای را ضد ماده می‌نامند. نخستین بار در سال 1928 پاول دیراک هنگام حل معادله‌ای درباره ذرات به جوابی رسید که وجود چنین موادی را پیش‌بینی می‌کرد. طی سال‌های بعد آزمایش‌های فراوانی در این خصوص انجام شد و سرانجام به کمک شتاب‌دهنده‌های ذرات، دانشمندان توانستند این ضد ذرات را برای مدت کوتاهی به وجود آورده و امکان وجود آنها را اثبات کنند.

    داستان شیاطین و فرشتگان در ارتباط با ضد ماده به مرزهای فراسوی دانش امروزی نظر میافکند و موضوعی مهم را پیشروی مخاطبان عام خود می‌گذارد

    ضد ماده اما به دلیل خاصیت الکتریکی متفاوتی که با ماده دارد نمی‌تواند پایدار باشد. به محض آن‌که ضد‌ماده در مجاورت ماده معمولی قرار بگیرد، با آن واکنش نشان می‌دهد و تبدیل به انرژی می‌شود. کیهان‌شناسان معتقدند هنگام آغاز کیهان و در جریان رویداد انفجار بزرگ (Big Bang) مقادیر ماده و ضد ماده همزمان ایجاد شدند و در نهایت به دلیل به وجود آمدن عدم تقارنی در عالم اولیه ماده بر ضد ماده غلبه یافت و جهان امروز ما  حداقل در جهان پیرامون ما  ماده معمولی تبدیل به سنگ بنای عالم شد.

    در فیلم از همین خاصیت واکنش ماده با ضد ماده به عنوان قدرتی نام برده می‌شود که هم می‌تواند در تولید انرژی نقش بازی کند و هم از آن به عنوان سلاحی مرگبار استفاده شود. کافی است مقادیری ضد ماده را در محیطی بگذارید که در زمان خاصی با ماده معمولی در تماس قرار گیرد و نتیجه آن انفجاری درخشان و مرگبار خواهد شد. در شیاطین و فرشتگان دانشمندان توانسته‌اند یک‌چهارم گرم ضد ماده را تولید و انبار کنند و ادعا می‌شود واکنش آن با ماده معمولی می‌تواند انفجاری به قدرت 5 هزار تن تی‌ان‌تی ایجاد کند که همه چیز را در شعاعی بزرگ تبدیل به خاکستر خواهد کرد. بوریس کیسر، فیزیکدان مرکز تحقیقات اتمی فرمی درباره این ادعا می‌گوید: از نظر تئوری این اعداد درست است و اگر شما بتوانید یک‌چهارم گرم ضد ماده تولید و انبار کنید، واکنش آن با ماده معمولی می‌تواند چنین اثری داشته باشد، اما مشکل کوچکی وجود دارد. با کمک فناوری امروزین برای تولید این مقدار ضد ماده چند میلیارد سال زمان نیاز دارید.

    در عین حال امکان ذخیره ضد ماده از نظر علمی هنوز امکان‌پذیر نیست. ایده استفاده از خلا برای نگهداری آن هم چندان کارایی ندارد، چرا که حتی بهترین خلا‡ قابل دستیابی در زمین با خلا کامل بسیار فاصله داشته و مملو از ذرات ماده است.

    امکان کنترل انرژی حاصل از برخورد ماده و ضد ماده نیز موضوعی است که هنوز فراسوی مرزهای دانش قرار دارد.

    بدین ترتیب نباید چندان نگران به وقوع پیوستن تهدیدی از سوی ضد ماده بود. داستان شیاطین و فرشتگان در ارتباط با ضد ماده اگرچه به مرزهای فراسوی دانش امروزی نظر می‌افکند، اما این حسن را دارد که موضوعی مهم در جهان علم را پیش روی مخاطبان عام خود می‌گذارد و این کنجکاوی را در میان ایشان به وجود می‌آورد که بیشتر درباره ماهیت این ذرات شگفت‌انگیز اطلاعات به دست آورند.

    در ضمن این‌که به مخاطب خود این فرصت را می‌دهد تا ضمن مطالعه رمانی جذاب یا دیدن فیلمی پرحادثه اطلاعات عمومی خود در زمینه تاریخ هنر، ذرات بنیادی و واتیکان و سرن را افزایش دهد. بدین ترتیب فارغ از بحث‌های ایجاد شده درباره این فیلم و کتاب باید آنها را عاملی موثر در جلب توجه مردم به موضوعاتی نو و کهنه قلمداد کرد.

    استفاده‌ای اینچنین از مفاهیم علمی و تاریخی همچنین می‌تواند الگویی برای شناسایی مفاهیم علمی و تاریخی به خوانندگان جوانی باشد که شاید به طور مستقیم دلیلی برای دنبال کردن این موضوعات ندارند.

    خصوصیات ضد ذرات

    اصول نسبیت و مکانیک کوانتومی وجود ضد ذره‌ای برای هر ذره که دارای همان جرم و اسپین باشد ، نتیجه می‌شود. سایر اعداد کوانتومی ، «بارالکتریکی ، ایزو اسپین ، شگفتی ، عدد بار یونی ، عدد لپتونی) دارای همان اندازه‌ای هستند که ذرات معمولی دارند ولی با علامت معکوس ، رابطه ذرات و ضد ذرات همواره به قوانین بقای فیزیک منجر می‌شود.

    از ضد ذرات تا ضد ماده

    نامگذاری الکترونها ، پروتونها و نوترونها تحت عنوان ذره کاملا اختیاری است ، در عین حال طبیعی به نظر می‌آید که خود شما و محیط اطرافتان ترکیبی از ماده تلقی شود تا ضد ماده. برای درک بیشتر ، ماده‌ای که جهان کنونی را تشکیل داده خودش از ذرات شکل گرفته است. بنابراین در مقابل ماده ، ضد ماده‌ای متشکل از ضد ذرات قابل تصور است.

    برهمکنش ذرات و ضد ذرات

    قوانین بقا در برهمکنش ذرات و ضد ذرات معتبر است. برای مثال ، در برهمکنش پروتون با پروتون قانون بقای بار الکتریکی ، قانون بقای جرم ، قانون بقای بار باریونی ، قانون بقای اندازه ،قانون بقای اندازه حرکت زاویه‌ای ، برآیند اسپین سیستم و ... به قوت خود باقی است. البته وقتی صحبت از ضد ماده می‌شود باید دو فرایند زیر لحاظ شود. پدیده تولید جفت و پدیده نابودی جفت. بدین معنی که ذره و ضد ذره‌اش در برخورد متقابل نابود می‌شوند و انرژی آنها به فوتون یا مزون مبدل می‌شود. در فرایند معکوس فوتون پرانرژی نابود می‌شود و تولید جفت ذره و ضد ذره می‌کند.

    چشمه تولید ذرات و ضد ذرات

    پاد ذرات در شتابدهنده‌های بزرگ ذرات و به طور کلی در هر جا که نشانی از ذرات پرانرژی یافت می‌شود ، بعنوان مثال ، ذرات اشعه کیهانی در جو زمین یا اشعه کیهانی در فضای بین ستاره‌ها و غیره، تولید می‌شوند. اما هنوز کسی نمی‌داند که آیا ضد ماده به مقدار زیاد در جهان وجود دارد یا نه؟ البته فوتونی که از ماده منتشر می‌شود دقیقا همان فوتونی است که از ضد ماده منتشر می‌یابد ، از اینرو تنها با مشاهده تابش الکترومغناطیسی ستاره‌ای نمی‌توان تعیین کرد که از ماده ساخته شده‌است یا از ضد ماده.

    خاصیت شگفت انگیز نوترینو

    برای تشخیص ماده از ضد ماده ، شناسایی نوترینو ، موثر است. ستارگان ساخته شده از ماده معمولی باید سرچشمه نوترینوها باشند در حالی که پادستارگان سرچشمه پاد نوترینوها هستند. اما حساسیت آشکار سازهای نوترینویی کنونی از لحاظ اندازه ، چند مرتبه کمتر از حدی است که بتوان مشخص کرد آیا ضد ماده به مقدار آنقدر بزرگ ، در آن حد که برای ساختمان و تکامل جهان دارای اهمیت باشد ، وجود دارد یا نه.

    ناگفته‌های ذرات و ضد ذرات

        * این احتمال وجود دارد در فاز اولیه تاریخ جهان ، پاد ذره‌های بسیاری وجود داشته‌اند. اما هنوز معلوم نیست که تعداد ذرات با تعداد پاد ذرات مساوی بوده ، و یا نا متقارنی اندکی به سود ذرات وجود داشته‌است.

        * ضد ماده ، ممکن است نقش مهمی را در جهان ایفا کرده باشد ، زیرا نابودی آن در اثر رویارویی با ماده معمولی ، موثرترین مکانیزم برای استخراج انرژی سکون از اجسام مادی است.

    لینک ثابت
    نویسنده : mojarradat | دسته : چالشهای فیزیک ، ضد ماده
    کیهان شناسی ضدماده

    یک مدل کیهان شناسی که توسط دانشمندان سوئدی با نامهای HANNES ALFVEN و Oskar Benjamin Klein به عنوان مدل جانشین برای نظریه بیگ‌بنگ معرفی شده است. در این مدل فرض شده که جهان اولیه به صورت ابری بزرگ و کروی شکل با نام متاکهکشان بوده که به طور یکسان از ماده و ضد ماده تشکیل شده بوده است. هنگامی که این ابر تحت تاثیر گرانش شروع به ریزش وفروریزی کرده است چگالی آن افزایش یافته است تا جائیکه ذرات ماده و ضدماده شروع به برخورد کرده‌اند. در نتیجه این برخوردها انرژی تولید شده و این انرژی جلوی رمبش را گرفته وموجب توسعه این کره شده است. دراین زمان ابرهای ماده و ابرهای ضد ماده موجب ایجاد کهکشان و ضد کهکشان شده‌اند.یکی از ایرادهای که به این مدل گرفته شده این است که تاکنون هیچ آثاری از وجود این همه ضد ماده بدست نیامده است.

    لینک ثابت
    نویسنده : mojarradat | دسته : چالشهای فیزیک ، ضد ماده
    منبع ضد ماده کشف شد

     

    تمامی ذرات اولیه ، ماننده پروتونها و الکترونها ، قرینه هائی از ضد ماده از جرم مشابه اما بار متضاد دارند. برای مثال ، ضد ماده مخالف یک الکترون که پوزیترون نامیده می شود دارای بار مثبت است.

    ضد ماده که به محض تماس با ماده آن را نابود می سازد پدیده نادری در کیهان بنظر می رسد. برای چندین دهه دانشمندان سرنخ هائی از وجود یک ابر بسیار بزرگ ضد ماده که در فضا سرگردان بود در دست داشتند اما نمی دانستند که این ابر از کجا منشا می گیرد.

    ضد ماده چیست؟

    زمانیکه یک ذره با ضد ذره خود برخورد می کند یکدیگر را نابود می کنند و طی این فرایند یک انفجار انرژی مانند پرتوهای گاما آزاد می گردد. در سال 1978 ، تجهیزات ردیابی پرتوهای گاما که با استفاده از بالون به آسمان فرستاده شدند یک نوع پرتو گاما را ردگیری کردند که از فضا منشا می گرفت. بنظر می رسید که برخورد الکترونها با پوزیترونها باعث انتشار این پرتو می شد و این بدان معنی بود که در فضا ضد ماده وجود داشت.

    ظاهرا  این پرتوهای گاما از یک ابر ضد ماده که حدود صد هزار سال نوری پهنا داشته و هسته کهکشان راه شیری را احاطه کرده بود منتشر می شده است. این ابر غول آسا با پرتوهای گاما و انرژی برابر صد هزار خورشید می درخشد.

    اینکه دقیقا چه عاملی باعث ایجاد ضد ماده می شد برای چندین دهه یک راز باقی مانده بود. ستارهای در حال انفجار و ماده تاریک از جمله مظنونین بودند.

    اکنون ، یک گروه تحقیقاتی بین المللی با چهار سال مطالعه داده های ماهواره بین المللی آزمایشگاه اخترفیزیک پرتو گاما از آژانس فضائی اروپا مظنونین اصلی را به دقت تعیین کرده است. این یافته های جدید پیشنهاد می کنند که این پوزیترونها اساسا از ستاره هائی که توسط سیاهچاله ها بلعیده می شوند و همچنین ستاره های نوترونی تولید می شوند.

    زمانیکه یک سیاهچاله یا یک ستاره نوترونی یک ستاره را نابود می کنند مقادیر عظیمی پرتو آزاد می شود. دانشمندان بر این باورند که وقتی الکترونها و پوزیترونها در زمان نابود شدن پرتوهای گاما "آشکار گر" را منتشر می کنند ، این پرتوهای گاما نیز می توانند با ترکیب شدن ، الکترون و پوزیترون تولید کنند تا مکانیسم ایجاد ابر ضد ماده را فراهم نمایند.

    بر اساس محاسبه پژوهشگران یک ستاره نسبتا عادی که توسط سیاهچاله یا ستاره نوترونی متلاشی می شود قادر است صد هزار بیلیون بیلیون بیلیون بیلیون پوزیترون (عدد یک با چهل و یک صفر) در ثانیه تولید کند.

    لینک ثابت
    نویسنده : mojarradat | دسته : چالشهای فیزیک ، ضد ماده
    ضد ماده چیست؟

    تولید انبوه 'ضدماده' در آزمایشگاه

    دانشمندان می گویند موفق به تولید انبوه "ضدماده" (antimatter) در آزمایشگاه شده اند. این گام مهمی است که به مطالعه دقیق خواص ضدماده و حل یکی از بزرگ ترین معماهای جهان کمک خواهد کرد "ضدهیدروژن" (antihydrogen) در گذشته به تعداد کم و در نوبت های مختلف آزمایشگاهی تولید شده بود اکنون دانشمندان می گویند با استفاده از دستگاه شتاب دهنده ذرات در مرکز "سرن" در شهر ژنو سوییس بیش از 50 هزار اتم ضدهیدروژن تولید کرده اند. سرن سازمان اروپایی برای مطالعات هسته ای است.

    ضدماده تصویر آیینه ای ماده معمولی است و دانشمندان تصور می کنند به هنگام خلق جهان هر دو آنها به مقدار یکسان تولید شده اند.

    به این ترتیب این سوال پیش می آید که چرا ماده معمولی بر جهان حاکم است.پروفسور مایکل چارلتون از دانشگاه ولز در سوانسی گفت: "این گامی مهم و روشن کننده افقی تازه است که دانشمندان را قادر می کند تقارن در طبیعت را مطالعه و قوانین اساسی فیزیک را که بر جهان حاکم است کشف کنند پژوهشگران در آخرین آزمایش ها، از شتاب دهنده سرن برای ایجاد "ضدپروتون" استفاده کرده و آنها را در یک محفظه خلا، به دام انداختند.

    در همین حال برای تولید "پوزیترون" از یک منبع رادیواکتیو استفاده شد که آن نیز در چنین محفظه ای به دام انداخته شد. با تزریق ضدپروتون به ظرف پوزیترون ها، "ضدهیدروژن" تولید شد البته حیات ضدماده کوتاه بود و بلافاصله پس از برخورد با ماده معمولی نابود شد. دستگاه های ویژه، تشعشع منحصر به فرد ناشی از نابودی ضدماده را ردیابی کردند محققان سال ها است که برای تولید انبوه ضدماده تلاش می کنند تا "مدل استاندارد" که ذرات بنیادی و کنش و واکنش آنها را شرح می دهد، آزمایش کنند.

    چنین آزمایشی مهم است چون به گفته "جفری هنگست" از موسسه سرن، اگر ضدهیدروژن مانند هیدروژن رفتار نکند "باید کتاب های درسی را بازنویسی کرد

    ماده و ضدماده در اثر اصابت با یکدیگر، ضمن انفجاری نابود شده و به تشعشع بدل می شوند. دانشمندان معتقدند این فرآیند در نخستین مراحل جهان میلیاردها سال قبل نقش اساسی داشته است در حال حاضر، ماده بر جهان غالب است، اما دانشمندان علت آن را نمی دانند.

    لینک ثابت
    نویسنده : mojarradat | دسته : چالشهای فیزیک ، ضد ماده