ایجاد میدان مغناطیسی هم اندازه سیاه چاله‌ها در زمین
تاریخ انتشار: ۲۱ مهر ۱۳۹۹ | کد خبر: ۲۹۶۱۴۸۹۲
یک مطالعه جدید نشان می‌دهد دانشمندان ممکن است بتوانند میدان‌های مغناطیسی در زمین ایجاد کنند که قدرت آنها با قدرت میدان‌های مغناطیسی که در سیاهچاله‌ها و ستاره‌های نوترونی مشاهده می‌شوند رقابت کند.
به گزارش ایسنا و به نقل از اسپیس، طبق یک مقاله تحقیقاتی جدید که توسط "ماساکاتسو موراکامی" مهندس دانشگاه اوساکا و همکارانش منتشر شده است، چنین میدان‌های مغناطیسی قوی که در اثر انفجار ریزلوله‌ها با لیزر ایجاد می‌شوند، برای انجام تحقیقات فیزیک پایه، علوم مواد و نجوم مهم هستند.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
بیشتر میدان‌های مغناطیسی روی زمین(حتی نوع مصنوعی آنها) از قدرت خاصی برخوردار نیستند. تصویرسازی تشدید مغناطیسی(MRI) که در بیمارستان‌ها استفاده می‌شود، معمولاً میدانی در حدود یک تسلا یا ۱۰ هزار گاوس تولید می‌کند.(برای مقایسه، میدان ژئومغناطیسی که جهت قطب‌نما را به سمت شمال می‌چرخاند بین ۰.۳ تا ۰.۵ گاوس هستند).
اکنون، شبیه سازی‌های جدید نشان می‌دهد که تولید یک میدان مگاتسلا - یعنی میدان یک میلیون تسلا - ممکن است. موراکامی و تیمش با استفاده از شبیه سازی و مدلسازی رایانه‌ای دریافتند که شلیک پالس‌های لیزر بسیار شدید در لوله‌های توخالی با قطر چند میکرون می‌تواند به الکترون‌های دیواره لوله انرژی دهد و باعث چند جهشی به داخل حفره توخالی در مرکز لوله و انفجار آن شود.
فعل و انفعالات این الکترون‌های بسیار داغ و خلا ایجاد شده در اثر انفجار لوله منجر به جریان جریان الکتریکی می‌شود. جریان بارهای الکتریکی همان چیزی است که یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند. محققان دریافتند در این حالت، جریان الکتریکی می‌تواند یک میدان مغناطیسی از پیش موجود با دو تا سه مرتبه قدرت بیشتر ایجاد کند. میدان مغناطیسی مگاتسلا دوام زیادی نخواهد داشت و پس از حدود ۱۰ نانو ثانیه محو می‌شود اما باز هم این زمان برای انجام آزمایش‌های فیزیک مدرن کافی است که اغلب با ذرات و شرایطی کار می‌کنند که در کمتر از یک چشم بر هم زدن از بین می‌روند.
موراکامی و دیگر محققان سپس از شبیه‌سازی ابر رایانه استفاده کردند تا تأیید کنند که این میدان‌های مغناطیسی فوق العاده قوی برای فناوری مدرن در دسترس هستند. آنها محاسبه کردند که ایجاد این میدان‌های مغناطیسی در دنیای واقعی به یک سیستم لیزر با انرژی پالس ۰.۱ تا یک کیلوژول و قدرت کل ۱۰ تا ۱۰۰ پتاوات نیاز دارد.(پتاوات یک میلیون میلیارد وات است.) در حال حاضر لیزرهای ۱۰ پتاواتی به عنوان بخشی از برنامه زیرساخت نور شدید اروپا(European Extreme Light Infrastructure) در حال استفاده هستند و دانشمندان چینی نیز در حال ساخت یک لیزر ۱۰۰ پتاواتی به نام ایستگاه نور شدید(Station of Extreme Light) هستند که خبرش را سال ۲۰۱۸ در مجله Science اعلام کردند.
میدان‌های مغناطیسی فوق العاده قوی کاربردهای مختلفی در فیزیک بنیادی دارند که می‌توان به جستجوی ماده تاریک اشاره کرد. مجله لایو ساینس قبلا گزارش داده بود ، آهن رباهای فوق العاده قوی همچنین می‌توانند پلاسما را در داخل راکتورهای همجوشی هسته‌ای به یک منطقه کوچکتر محدود کنند و زمینه را برای انرژی همجوشی مناسب در آینده فراهم کنند.
یافته‌های این مطالعه در مجله" Scientific Reports "منتشر شده است.
انتهای پیام
منبع: ایسنا
کلیدواژه: سیاهچاله میدان مغناطیسی میدان های مغناطیسی میدان مغناطیسی
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.isna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۲۹۶۱۴۸۹۲ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
دنیای فیزیک در آستانه یافتن تک‌قطبی‌های مغناطیسی؟
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 گزارش خبرآنلاین، 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
برای دسترسی سریع به تازه‌ترین اخبار و تحلیل رویدادهای ایران و جهان اپلیکیشن خبرآنلاین را نصب کنید. کد خبر 1902778
تداوم بارندگی‌ها در کشور / دمای هوا در بعضی مناطق کاهش می‌یابد