۱ هفته پیش
دنیای فیزیک در آستانه یافتن تک قطبی های مغناطیسی خبرآنلاین
یکی از مهمترین آزمایشهای شتابدهنده LHC (برخورددهنده بزرگ هادرون) در سرن، یافتن تکقطبیهای مغناطیسی است و به نظر میرسد در آستانه گشودن پنجرهای برای حل این معمای ۲۰۰ساله هستیم.
دو پیشمقاله از تیم بزرگی از دانشمندان گزارش داده است که آنها هرچند نتوانستهاند تکقطبیهای مغناطیسی را پیدا کنند (فقط قطب مغناطیسی شمال یا جنوب، بدون وجود دیگری) اما محدوده وجود احتمالی تکقطبیهای مغناطیسی را مشخص کردهاند.
به گزارشخبرآنلاین، این پیشمقالهها که در سرور آرکایو منتشر شدهاند حتی عجیبترین ایدهها را هم موردبررسی قرار دادهاند، مثلا اینکه ممکن است سالها پیش تکقطبیهای مغناطیسی را ساخته باشیم و تصادفا به آنها توجه نکرده باشیم. البته پیشمقالهها هنوز موردبررسی همتایان قرار نگرفته است.
تکقطبی مغناطیسی چیست؟
یکی از اولین درسهای فیزیک دبیرستان آن است که آهنرباها همیشه دو قطب مخالف دارند، یکی شمال و دیگری جنوب. اگر آهنربایی میلهای را به دو قسمت تقسیم کنید، قطبهای جدیدی در نزدیکی شکاف ظاهر میشوند بهطوریکه هر آهنربای کوچکتر همچنان یکی از هر قطب را خواهد داشت. هرقدر که این شکاف را ریز و ریزتر کنید، باز به آهنربای ریزتری میرسید که یک قطب شمال و یک قطب جنوب دارد.
بااینحال، از قرن نوزدهم دانشمندان به این فکر میکردند که آیا راهی وجود دارد که یک قطب مغناطیسی منفرد (تکقطبی مغناطیسی) جدا و منفک از قطب مخالف دیگر وجود داشته باشد. این درحالی است که بارهای الکتریکی مثبت و منفی برای وجود خود، نیازی به وجود بار مخالف ندارند.
جیمز کلرک ماکسول، یکی از بنیانگذاران نظریه الکترومغناطیس فکر میکرد که مشکل تکقطبی مغناطیسی را برای همیشه حل کرده است، اما چند دهه بعد، «پل دیراک» نشان داد که وجود تکقطبی میتواند کوانتیزه بودن بار الکتریکی را توضیح دهد؛ و ازآنجاییکه بار الکتریکی به شکل گسسته وجود دارد، پس بار (تکقطبی) مغناطیسی نیز باید کوانتیزه باشد و از واحدهایی به نام «بار دیراک» ساخته شده باشد که مقدار آن ۶۸٫۵ برابر بار الکترون است. از آن روزگار به بعد، نظریهپردازان به شکل فزایندهای نسبت به این ایده اطمینان پیدا کردهاند اما تجربیگرایان نتوانستهاند نشانهای بر وجود تکقطبی مغناطیسی بیابند.
درواقع، تئوری تکقطبی آنقدر توسعه یافته است که فیزیکدانان در حال حاضر کاملاً موافقند که آن ها احتمالاً وجود دارند؛ اما تأیید تکقطبیهای مغناطیسی زیراتمی هنوز در هالهای از ابهام است.
بیشتر تئوریهای تکقطبی مغناطیسی نیازمند آن است که قوانین تقارن را نقض نکنند. درنتیجه، نمیتوان تعداد مازادی قطب شمال یا جنوب مغناطیسی در عالم داشت؛ تعداد هر دو باید برابر باشد اما برخلاف قطبهای مغناطیسی شناختهشده، نیازی نیست که تکقطبیها به هم اتصال داشته باشند.
چگونه تکقطبی مغناطیسی بسازیم؟
آزمایش «آشکارساز تکقطبی و دیگر پدیدههای غریب» (MoEDAL) از سال ۲۰۱۲ بهعنوان بخشی از آزمایش عظیم «برخورددهنده بزرگ هادرون» به جستوجوی تکقطبیهای مغناطیسی مشغول بوده است.
تکقطبیهای مغناطیسی به روشهای متعددی میتوانند ساخته شوند. مثلا دانشمندان MoEDAL به دنبال نشانههایی از تولید تکقطبی از فوتونهای مجازی هستند. فوتونهای مجازی نیروی الکترومغناطیسی را بین دو حامل بار حمل میکنند، اما بهعنوان ذرات آزاد وجود ندارند.
فوتونهای مجازی را میتوان با کوبیدن ذرات با سرعتهای بسیار بالا به یکدیگر ایجاد کرد. فیزیکدانان نظری دو راه را پیشنهاد کردهاند که از این طریق میتوانند تکقطبیهای مغناطیسی تولید کنند. یکی شامل ادغام دو فوتون مجازی است و دیگری که به فرآیند Drell-Yan معروف است، قادر به تولید یک تکقطبی از یک فوتون مجازی است.
اگرچه ممکن است انتظار داشته باشیم بهترین راه برای یافتن یک تکقطبی مغناطیسی از طریق میدان مغناطیسی آن باشد، لزوماً اینطور نیست. یکی از ویژگیهای اساسی تکقطبیهای نظری آن است که آنها بار زیادی را حمل میکنند. کشف چنین جسمی با بار الکتریکی بالا (HECO) نشاندهنده وجود فیزیک خارج از مدل استاندارد است و بهطور خاص، سرنخ بزرگی برای تکقطبیهای سرگردان باشد، هرچند میتوان اجرام عجیبوغریب دیگری را نیز مانند بقایای ریزسیاهچالههای میکروسکوپی مسؤول چنین پدیدههایی دانست.
پژوهشگران آزمایش MoEDAL محدودیتهای پایینتری را برای جرم یک تکقطبی تعیین میکنند که مینویسند «بهمراتب قویترین موارد منتشرشده تا به امروز» است. با انجام این کار، آنها ادعا میکنند که از آزمایش بسیار بزرگتر ATLAS که از LHC برای همان هدف استفاده میکرد، فراتر رفتهاند.
مکانیسم شوینگر
پیشچاپ دوم، جستوجوی متفاوتی را مبتنی بر مکانیسم نظری شوینگر توصیف میکند. این مکانیسم زمانی رخ میدهد که یونهای عناصر سنگین در طول اولین اجرای LHC به هم برخورد کردند. مکانیسم شوینگر، پیشنها میکند که جریان الکتریکی یا مغناطیسی به اندازه کافی قوی میتواند ذراتی را از خلأ خلق کند. اگر تکقطبیها ذراتی مرکب باشند، مکانیسم شوینگر میتواند نخستین و بهترین راه برای مشاهده آنها باشد.
پژوهشگران در این روش به بررسی این ایده پرداختند که آیا ممکن است تکقطبیها در حین آزمایش سرن، ایجاد شده باشند ولی در جایی از LHC به دام افتاده و نادیده گرفته شده باشند. هرچند نشانهای بر درستی این ایده یافت نشد، اما فیزیکدانان به این نتیجه رسیدند که برای ساختن یک تکقطبی مغناطیسی، انرژی زیادی لازم است؛ بهطوریکه با اطمینان ۹۵ درصد میتوان گفت که جرم آنها باید بیش از ۸۰ میلیارد الکترونولت ( ۸۰GeV) باشد.
صدالبته که این یافتهها، بسیاری از فیزیکدانان نظری را شگفتزده نخواهد کرد. تکقطبیهای مغناطیسی راه را برای دستیابی به نظریههای یکپارچه بزرگ هموار خواهند کرد، نظریاتی که به دنبال سازگار کردن مکانیک کوانتومی با گرانش هستند. بر اساس رهیافتهای نظریه یکپارچه بزرگ، تکقطبیهای مغناطیسی میبایست جرمهای عظیمی از مرتبه هزاران میلیارد الکترونولت داشته باشند و بار آنها دستکم ۲ یا ۳ برابر بار پلانک خواهد بود.
منبع:iflscience
۵۴۵۴
#اخبار_دانش منبع: خبرآنلاین
بیشتر...
تبلیغات
تبلیغات
مطالب مرتبط
محققان دقت MRI را برای تشخیص نارسایی قلبی در زنان بهبود بخشیدند و امکان تشخیص و درمان زودهنگام را فراهم کردند که می تواند به طور قابل توجهی بر روند بهبود بیمار تأثیر بگذارد.
پریروز
کیا قیمت و اطلاعات سورنتو هیبریدی و پلاگین هیبریدی ۲۰۲۵ را بهتازگی اعلام کرد. معمولاً قیمت خودروهای جدید گرانتر از مدلهای قبلی تعیین میشود؛ اما در کمال تعجب، قیمت پایه سورنتو پلاگین هیبریدی جدید کمتر از فیس قبل است!
پریروز
ستارهشناسان، سیارهای از نوع غولهای گازی و مشابه مشتری کشف کردهاند که با وجود ابعادی بسیار بزرگتر از مشتری، غول منظومه شمسی، به طرز شگفتانگیزی سبک است؛ ازاینرو آن را سیاره پشمکی نامیدهاند.
2 روز پیش
کاربران سیستمعامل iOS دیجیکالا، با دریافت پیامکی از سوی این فروشگاه اینترنتی از بازگشت اپلیکیشن دیجیکالا به اپاستور آگاه شدند.
1 روز پیش
براساس مطالعهای که به تازگی در «Scientific Reports» منتشر شده است، ترانههای انگلیسی زبان در ۴۰ سال گذشته تکراری و سادهتر شده است.
2 روز پیش
سونی بهتازگی از ربات جراح پیشرفتهای رونمایی کرده که به سیستم تصویربرداری سهبعدی و هدست واقعیت مجازی مجهز است و با کمترین تأخیر دادهها را جابهجا میکند. این ربات جراح برای جراحیهای بسیار ظریف و دقیق ساخته شده است.
1 روز پیش
یکی از تیونرهای برجسته دنیای خودرو به نام Specialty Vehicle Engineering اخیراً به سراغ شورولت کوروت C۸ رفته و تغییراتی جذاب و استثنایی را برای این خودرو در نظر گرفته است.
2 روز پیش
وانتهای فولسایز یا همان پیکاپها، خودروهای موردعلاقه آمریکاییها هستند و رقابت بین سازندگان برای سرمایهگذاری در این بخش چنان شدید است که حتی «ایلان ماسک» را هم برای ورود به این عرصه وسوسه کرد.
1 روز پیش
خودروساز چینی BYD بالاخره از اولین پیکاپ خود به نام شارک در مکزیک رونمایی کرد. این خودرو یک پیکاپ سایز متوسط جذاب است که دارای پیشرانه پلاگین هیبریدی است.
پریروز
بیشتر...