سلام عیدتون مبارک

سلام عیدتون مبارک

چهل روز گذشت...

در جستجوی اشباح

هم اکنون که در حال خواندن این مطلب هستید،در هر ثانیه،میلیاردها نوترینو درحال عبورازبدن شما هستند.اغلب این ذرات شبح گون که به ما می رسند،در واکنش های گرما هسته ای تولید شده اند که در قلب خورشید انجام می شود. این نوترینوها از خورشید به تمامی جهت های پهنه ی کیهان گسیل می شوند و هیچ چیز جلودار آنها نیست. نوترینوهایی که در مسیر حرکت خود به سیاره ی ما می رسند،از یک طرف وارد کره ی زمین شده و به راحتی از طرف دیگر آن بیرون می روند؛گویی هیچ چیز در مسیر حرکت آنها نبوده است. محاسبه ها نشان می دهند که حتی یک سپر فرضی سربی به ضخامت یک سال نوری هم نمی تواند بیش از نیمی از این نوترینوهای خورشیدی را متوقف کند. وجود نوترینو برای نخستین بار در سال 1930 توسط ولفگانگ پائولی پیش بینی شده بود.

داستان ازاین قرار بود که نتایج آزمایش های انجام شده روی واپاشی بتا، با قوانین مشهور پایستگی انرژی و تکانه جور در نمی آمد.پائولی بر این باور بود که نقض ظاهری این دو قانون به آن علت است که در واپاشی بتا، ذره ای شبح مانند نیز تولید می شود که بدون آنکه با هیچ یک از دستگاه های آشکارساز برهم کنشی داشته باشد، مقداری از انرژی و تکانه ی واکنش را با خود می برد.

رفتار شبح مانند این ذرات، به دام انداختن آنها را برای فیزیک دان ها غیر ممکن کرده بود تا نهایتا 25 سال بعد، دو فیزیک دان به نام های فریدریک راینز(1998-1918)و کلاید کوان(1974-1919)موفق شدند با کمک گروه تحقیقاتی تحت سرپرستی خود، تعدادی از این ذرات گریز پا را صید کنند.دستاورد راینز و کوان ، گام مهمی در شناخت فیزیک نوترینوها به حساب می آمد.

این دستاورد، راه را برای توسعه ی سیستم های آشکارساز نوترینو باز کرد. با توسعه ی چنین سیستم هایی مشخص شد که نوترینوها علاوه بر قلب خورشید و ستارگان ، در انفجارهای عظیم ابرنواختری نیز به میزان بسیار فراوان ایجاد می شوند. درواقع بیش از 99 درصد انرژی خارق العاده ی این انفجارهای کیهانی

توسط نوترینوها حمل می شود.امروزه می دانیم که نوترینو، یکی از فراوانترین ذرات جهان است طوری که به ازای هر پروتون ، چیزی حدود یک میلیارد نوترینو درجهان وجود دارد.

با توجه به اهمیت بسیار زیاد دستاورد راینز و کوان ، جایزه ی نوبل 1995 فیزیک مشترکا به آنها اهدا شد. (البته کوان در آن زمان زنده نبود ولی نام او در فهرست دریافت کنندگان این جایزه ی بزرگ علمی قرار گرفت.) از زمان آشکارسازی اولین نوترینوها تا به امروز، دستگاه های آشکارساز نوترینو، روز به روز پیچیده تر و کامل تر شده اند، تا جایی که امروزه رصد خانه های عظیم نوترینو را حتی زیر یخ های قطبی یا اعماق دریاها نیز نصب می کنند. در سایه تلاشهای این فیزیک دانان، شگفتی های بیشتری از ویژگی های اسرارآمیز نوترینوها بر بشر آشکار شده است. اکنون می دانیم 3 نوع نوترینو درجهان وجود دارد و این که نوترینوها بر خلاف تصور اولیه ، فاقد جرم نیستند بلکه جرم اندکی دارند. تمام این ویژگی ها، ارتباط تنگاتنگی با بنیادی ترین نظریات موجود در مورد ذرات بنیادی و کیهان شناسی دارند.

چرا ما در سه بعد زندگی می کنیم؟

آيا اينكه زمين ما سه بعد دارد، اتفاقي است يا بايد برايش دنبال يك تعبير عميقتر گشت؟ بعضي از تئوريسين‌ها معتقدند كه فضاي به وجودآمده بر اثر انفجار بزرگ، تنها به صورت اتفاقي از سه بعد تشكيل گشت و ممكن است قسمتهاي ديگري از جهان هستي وجود داشته باشند كه ابعادشان متفاوت باشد.
 مثلاً هيچ دليل منطقي نمي‌توان يافت براي پاسخ به اين سوال كه چرا مثلاً جهان هستي فقط دو بعد ندارد. چندصد سال پيش، ادوين آبوت اثري به نام "زمين مسطح" نوشت كه در آن جهاني دوبعدي را تصوير كرد. جهاني كه در آن اجسام و موجودات حيات خود را تنها بر روي "سطح" ادامه مي‌دادند. اما فيزيك جهان دوبعدي با فيزيك جهان ما بسيار متفاوت خواهد بود. براي مثال در فضاي دو بعدي، امواج به شفافيت انتشار در فضاي سه بعدي، پخش نمي‌شوند و باعث ايجاد انواع مشكلات در سيگنال‌رساني و انتقال اطلاعات مي‌گردند. و نيز از آنجايي كه زندگي آگاهانه، به فرآيند انتقال درست و صحيح اطلاعات بستگي دارد، در نتيجه اين تفاوتها كافي خواهند بود براي اينكه مشاهدات ما را تنها در حد مناطقي ناشناخته محدود نگاه دارند. 

تصور كردن فراتر از سه بعد نيز مشكلات مختلفي به همراه خواهد داشت. در چنين حالتي، سيستمهاي نجومي و سياره‌يي غيرممكن مي‌شوند چرا كه عكس قانون جاذبه يعني قانون قدرتهاي افزايشي به وجود خواهد آمد. در نتيجه به نظر مي‌رسد كه جهان سه بعدي تنها جهاني است كه وجود دارد و فيزيكدانها مي‌توانند درباره‌اش بنويسند. اما نكات ريزي وجود دارد كه باعث مي‌شود اين فرضيه با شك و ترديد همراه باشد.
 شايد فضا سه بعدي نيست و تنها اينگونه براي ما نشان داده مي‌شود. شايد فضا ۹ يا ۱۰ بعد دارد و حتي ابعاد بيشتر! برخي از تئوريهايي كه قصد يكپارچه‌سازي نيروهاي طبيعت را دارند مانند فرضيه‌ي فرا-رشته‌يي، امكان وجود تعداد ابعاد بيشتري نسبت به آنچه كه ما مي‌بينيم را رد نمي‌كنند.
 دليلشان نيز اين است كه بسياري از معادلاتي كه براي توصيف وضعيت موجود به كار مي‌روند، با در نظر گرفتن تعداد بيشتر ابعاد، نتايج بهتري مي‌دهند! در نتيجه نمي‌توان آن را كاملاً بي‌معني دانست. ابعاد اضافي فضا، سابقه‌ي حل بسياري از مشكلات و مسايل حل‌ناشدني فيزيك را دارند. براي مثال اينشتين براي توصيف كردن جاذبه، به يك بعد اضافي نياز داشت و آن، زمان بود. و تئودور كالوتزا نيز يك بعد به سه بعد اثبات شده اضافه كرد چرا كه مي‌خواست نظريات جاذبه را با فرضيات ماكس‌ول در مورد الكترومغناطيس، همگون سازد.
 مطمئناً ما نمي‌توانيم بعد چهارم را ببينيم اما اين هم احتمالاً يك دليل دارد. اين بعدهاي اضافه، مي‌توانند بسيار كوچك و فشرده شوند. يك لوله‌ي پليمري آب را از دور در نظر بگيريد. مانند يك خط دراز و معوج به نظر مي‌رسد. از يك بعد نزديكتر آن را نگاه كنيد. به شكل تيوب يا لوله ديده مي‌شود. اما آنچه كه در حقيقت اين لوله را مي‌سازد، يك سطح دايره‌يي شكل كوچك است كه دور محيط لوله چرخيده است. به طور مشابه، بعد چهارم نيز مي‌تواند چنين لوله‌يي باشد كه دور فضاي سه‌بعدي مي‌چرخد اما آنقدر كوچك است كه ديده نمي‌شود. 

در نتيجه تصور كردن ابعاد بسيار زيادتري كه اينگونه در فضا پنهان‌ شده‌اند، به راحتي ممكن است. اما متاسفانه نظريه‌ي فرا-رشته‌يي هنوز دقيقاً سه بعد گشوده‌شده را تاييد نمي‌كند در نتيجه براي تصور ما نسبت به جهان هستي هم تعريف درستي نمي‌توان ارايه داد.
 اما براي تصور كردن يك بعد جديد، راههاي ديگري هم هست. فرض كنيد نيروهاي فيزيكي بتوانند نور و جسم را به يك صفحه‌ي سه‌بعدي مسطح يا ورقي‌شكل تقليل دهند و محدود كنند در حالي كه به برخي پديده‌هاي ديگر فيزيكي اجازه مي‌دهند تا وارد بعد چهارم شوند. ساكن شدن سطوح دو بعدي به جاي اجسام سه‌بعدي در فضاهاي مشخص باعث مي‌شود تا هر جسم و پديده‌يي به شكل طرح و نقشه‌اش نشان داده شود. مثلاً ما يك توپ كره‌يي شكل را به صورت دايره ببينيم! به طريق مشابه، ممكن است ادعا شود كه ما در حال حاضر تنها تصويري سه بعدي از اجسام و مفاهيمي را مي‌بينيم كه در واقع چهاربعدي هستند.
 اما فضاي "سه لايه‌يي" ما مي‌تواند تنها در چهار بعد نيز محدود نشود. لايه‌هاي قابل كشف ديگري نيز مي‌توانند وجود داشته باشند كه در فضاي چهاربعدي حضور دارند. اثبات اين فرضيه، انجام آزمايشهايي تازه را مي‌طلبد كه وجود بعد چهارم را نيز به ما نشان دهد. اما اين نظريه وجود دارد كه برخورد لايه‌هاي چندبعدي در مقياسهاي اين‌چنيني مي‌تواند به تكرار شدن "انفجار بزرگ" منجر گردد در نتيجه حضور ما بر روي كره‌ي زمين شايد اصلاً مويد همين مطلب باشد كه فضا واقعاً سه‌بعدي نيست!

تسلیت