• Tuesday July 16,2019

قيد العمل

Anonim


مثل بعض التلاميذ الذين يشككون ، يقضي بعض الفلكيين الكثير من وقتهم في البحث عن دليل يد غير مرئي في العمل في الكون. في عام 1933 ، اقترح عالم فلكي سويسري يدعى فريتز زويكي أن بعض الوجود الآخر ، الهائل ولكنه غير المرئي ، يحمل العالم المرئي معا. وقال ، بدونها ، إن كتل المجرات سوف تطير ، حوافها تتدحرج إلى الفضاء مثل الفول السوداني الملقى من دائري. من غير المحتمل كما يبدو أن فرضية زويكي قد أصبحت أكثر إقناعا بمرور الوقت. يعرف علماء الفيزياء الفلكية الآن أن مادة Zwicky المفقودة تختلف جوهريًا عن المادة العادية التي تشكل الكواكب والأشخاص. لا يتفاعل مع الضوء ، على سبيل المثال ، إما عن طريق الإشعاع أو منعه. ولا يمكن أن يكون هناك الكثير من التفاعل مع المادة اليومية سواء ، أو وجودها سيكون أكثر وضوحا بكثير. إنها تخون وجودها فقط بواسطة قوة الجاذبية التي تمارسها على أشكال وحركات المجرات.
اليوم ، تُعرف المسألة المفقودة بالمادة المظلمة الباردة: "البارد " لأن المعايير الفرعية لها بطيئة ، "داكن " لأنه لا يمكن اكتشافها حتى مع التلسكوبات الأكثر تعقيدًا ، و "المادة " لأنها غير موجودة. الطاقة ، وهو الخيار الوحيد الآخر. وتتنبأ أحدث الدراسات حول العناقيد المجرية ونظريات الفيزياء الفلكية بأن المادة المظلمة الباردة تشكل أكثر من 90 في المائة من كل المادة الموجودة هناك. لقد أصبح الخبراء يعتقدون أن إلقاء الضوء على خصائصه يمكن أن يساعد في تفسير تكوين المجرات ، وتوحيد القوى الأساسية للطبيعة ، وربما حتى تحديد مصير الكون. وكما تشير أولى الأحافير إلى أصل الحياة ، قد تكشف جسيمات المادة السوداء البدائية ، التي ولدت في فجر التاريخ ، عن أدلة حول أصل الكون.
"إذا كانت موجودة ،" يقول الفيزيائي في جامعة ستانفورد بلاس كابريرا ، "ستكون أقدم جزيئات ثابتة في الكون. "
البحث عن المادة المظلمة له جائزة نوبل مكتوبة في كل مكان. لذلك ، لم تكن الأمور المدهشة إلا قليلاً في فبراير في ندوة دولية حول المادة المظلمة في مارينا ديل ري ، كاليفورنيا. قدم فريقان من الباحثين نتائج من محاولات رائدة للقبض على الجسيمات النظرية التي يعتقد أنها تشكل الجزء الأكبر من المادة المظلمة. واشتملت التجارب استراتيجيات مشابهة نوعًا ما لاكتشاف الجسيمات ؛ سواء تم العثور على المسألة المفقودة أم لا يعتمد على من تسأل.
المادة المظلمة بالتعريف تتفاعل فقط بشكل ضعيف مع المادة العادية ، بما في ذلك الأدوات المصممة للقبض عليها. وبسبب ذلك ، يجب أن تكون الكواشف محمية من الأشعة الكونية والجسيمات القادمة الأخرى التي من شأنها أن تحجب الإشارات الخافتة من المادة المظلمة. وعندما يحدث ذلك ، فإن الأوساخ والصخور الصخرية تصنعان دروعًا جيدة: فقد وضع كاشف يقع على بعد أكثر من نصف ميل تحت الأرض في منجم للزنك في اليابان نوعًا آخر من جسيمات المادة المظلمة منذ عامين. لكن التجارب اليابانية أظهرت أن تلك الجسيمات ، التي تدعى النيوترينو neutrinos ، ليس لديها كتلة كافية تقريبا لتفسير كل المادة المظلمة التي تنبأت إما بنظريات الفيزيائيين أو ملاحظات الفلكيين. لذا دافع المتحمسين للمادة المظلمة عن آمالهم في العثور على جسيمات أكثر ضخامة. ووفقًا لنظرياتهم ، يمكن الكشف عن WIMPs المفترضة - لـ "الجسيمات الضخمة ذات التفاعل الضعيف " - أثناء التصادمات النادرة مع الذرات ، والتي من شأنها أن تنتج اهتزازات ورشقات من الضوء والحرارة عند ارتداد النواة.
بحثت كلتا المجموعتين اللتين كانتا تقدمان تقارير في مؤتمر كاليفورنيا عن أدلة على الارتداد النووي باستخدام أجهزة الكشف تحت الأرض. لكنهم اختلفوا في كيفية فحص الإشارات الدخيلة التي يمكن أن تخترق حتى الأعماق الجوفية. درس فريق واحد ، يعمل في مختبر غران ساسو الوطني في لاكويلا ، بإيطاليا ، التغيرات الموسمية في عدد الارتدادات الملاحظة في بلورات اليود الصوديوم للتمييز بين تصادمات WIMP المحتملة. بخلاف تدفقات الجسيمات الأخرى ، من المتوقع أن تتباين تدفقات WIMP الأرضية تراوح بين الشتاء والصيف لأن الأرض تدور حول الشمس كل عام ، فهي تغير الاتجاه بالنسبة لدور النظام الشمسي حول مركز المجرة. إذا ، كما يعتقد الفيزيائيون ، فإن مجرة ​​درب التبانة نفسها مغطاة بسحابة ثابتة من شبكات WIMPs ، وبالتالي يجب على المزيد من WIMPs أن تضرب الأرض عندما تتحرك عبر سحابة WIMP في نفس اتجاه بقية النظام الشمسي - تماماً كما المزيد من البق تضرب الزجاج الأمامي عندما تخطو على الغاز. ولكن عندما يتعارض مدار الأرض مع النظام الشمسي ، كما هو الحال في فصل الشتاء ، فإن سرعته من خلال سحابة WIMP تقل ، وبالتالي يجب أن يكون عدد تصادمات WIMP.
قدمت ريتا بيرنابي وزملاؤها من جامعة روما والأكاديمية الصينية في بكين أدلة على أنهم قد وجدوا بالفعل تعديلات موسمية في أحداث الارتداد. ويقولون إن عشرات الآلاف من نكهات التوثيق التي تم توثيقها خلال أربع سنوات بلغت ذروتها في الصيف وانخفضت في فصل الشتاء بنسبة ضئيلة ، واشتمل التعديل على العديد من المعايير الأخرى لتحديد الأحداث الناجمة عن WIMP. "هذه بالتأكيد تقلص [احتمال] التأثيرات الزائفة ،" تدعي المجموعة على موقعها على شبكة الإنترنت.
لكن نتائج جديدة من المكشاف في جامعة ستانفورد تحدى هذا الاستنتاج. واحدة من "التأثيرات الزائفة" الأكثر أهمية والتي قد تظهر في الكشف عن المادة المظلمة تأتي من النيوترونات - جسيمات دون ذرية عادية التي تولدها الأشعة الكونية. يقوم كاشف ستانفورد ، الذي يتكون من أقراص السليكون والجرمانيوم ، بمراقبة خلفية الارتداد النووي الناجم عن النيوترون ، بحيث يمكن طرحها من الإشارة الكلية. "إذا كانت هناك WIMPs بالمعدل المقترح من قبل إشارة [الفريق الإيطالي] ، فعندئذ في كاشفنا كنا سنرى حوالي 20 حدثًا خلال الفترة الزمنية التي جرينا فيها" ، كما يقول Cabrera ، أحد مساعدي فريق بحث المادة المظلمة Cryogenic Dark Matter ، وهو تعاون يضم 10 مؤسسات. وبدلاً من ذلك ، فإن كاشف ستانفورد سجل فقط 13 نكصاً ، كما يقول ، ويمكن أن تنسب جميعها إلى النيوترونات.
أثار هذا التناقض نقاشا حيويا في ندوة كاليفورنيا ولكن لم يدعي أنه قد حاصر الحقيقة. إن خواص المادة المظلمة الباردة غير مفهومة إلى حد بعيد لدرجة أن أي مشاهد مزعجة لـ WIMP تعتبر أفضل استكشافية وليست نهائية. يمكن أن تكون كلتا مجموعتي البيانات صحيحتين ، على سبيل المثال ، إذا كانت WIMPs لديها تفاعلات غير متوقعة تختلف بين الجرمانيوم والسيليكون وأيوديد الصوديوم. وعلى الرغم من فشل تجربة ستانفورد في دعم النتائج الإيطالية ، يشير كابريرا إلى أن هذه النتائج تقع ضمن النطاق الذي تنبأت به النظرية. "من المؤكد أنه من الممكن جدا أن يكون معدل الأحداث حقيقيًا" ، كما يقر.
ستبقى هيئة المحلفين حتى يتم تأكيد أي نتائج مخبرية واحدة بشكل مستقل وبشكل متكرر من قبل الآخرين. لكن الكوسمولوجيين يحيون حتى هذه النتائج الأولية المتناقضة بتوق شديد.
يقول مايكل تيرنر ، عالم الكونيات في جامعة شيكاغو: "إن القصة المهمة ليست أن هاتين التجربتين لا توافقان ، ولكن تم تجاوز عتبة: لدينا الآن أجهزة ذات حساسية كافية للكشف عن [WIMPs]". هذا ، كما يقول ، هو إنجاز كبير بحد ذاته. لدى كل من مجموعة جران ساسو ومجموعات ستانفورد خطط لتوسيع حدود الكشف: يعمل الفريق الإيطالي على مضاعفة حجم كاشفه البلوري ، وفي العام المقبل ستقوم مجموعة ستانفورد بدفن كاشفها على عمق 2600 قدم ، في حاوية حديدية متقطعة منجم خام في مينيسوتا. وفي الوقت نفسه ، هناك ما لا يقل عن ستة أجهزة كشف إضافية للمادة المظلمة تتصاعد في جميع أنحاء العالم. مع الحفاظ على الكثير من النشاط ، يؤكد تيرنر أن الفيزيائيين سيحصلون بالتأكيد على بعض الجسيمات الأولية المراوغة ، سواء أكانت متوقعة أم لا.
وعندما يفعلون ذلك ، يمكنهم اكتشاف أسرار الزمان والمكان على حد سواء. يشارك تيرنر مع العديد من زملائه الأمل في أن يستكمل توضيح المادة المظلمة التطورات الأخيرة في جهود الفلكيين لرسم شكل ومعدل توسع الكون. إذا كانت المادة المظلمة قد انتشرت في الواقع من قبل الكون الناشئ ، فإنها تحمل أدلة للقوى الموجودة في لحظة وقت الحمل. قد تساعد خصائص المادة المظلمة وتوزيعها في تفسير التجمعات الغريبة للمجرات التي نمت من مجال سلس من مادة الرضع. وقد تحدد كثافة المادة المظلمة ما إذا كان الكون يستمر في التوسع إلى الأبد. مهما كان ، فإن المادة المظلمة الباردة من المحتمل أن يكون لها آثار عميقة على أصل الكون وتطوره ومصيره النهائي.
"نحن نكافح منذ 70 عامًا ونحن الآن في طريقنا" يقول تيرنر. "قد نتعرف قريبًا على ما يحمل الكون معًا. " وقد نتعرف قريبًا على المزيد مما يميزنا — العالم الذي نعرفه حتى الآن ، مع ترتيباته الفريدة للذرات والجزيئات والأشخاص والكواكب وال glلوونات و المجرات - جميع اللاعبين في مسرح ضخم لأغلبية غريبة و غامضة. قد تكون المفاجأة الكبرى في ملحمة المادة المظلمة أن "عادي " المادة غير عادية إلى حد بعيد ، بعد كل شيء.


تعرف على المزيد حول البحث عن المادة المظلمة: //cdms.physics.ucsb.edu


مقالات مثيرة للاهتمام

جوائز Ig Nobel تكريم العمل الرائد على Bat Fellatio، Whale Snot & & More

جوائز Ig Nobel تكريم العمل الرائد على Bat Fellatio، Whale Snot & & More

تضم قائمة الاكتشافات العلمية الغامضة من جوائز Ig Nobel التي تم الإعلان عنها الليلة الماضية الفرق التي قطعت أشواطًا في مجالات حيوية مثل الخفافيش وعلاج الأمراض عن طريق ركوب السفينة الدوارة. تُمنح الجوائز كل عام للاكتشافات التي جعلتنا نضحك ونفكر. فيما يلي قائمة كاملة بالفرق والمشاريع الفائزة: الفيزياء: وجدت مجموعة من الباحثين في نيوزيلن

ثاني أكسيد التيتانيوم في الغذاء

ثاني أكسيد التيتانيوم في الغذاء

فيديو ومرسل ضيف من قبل كارولين مايرز وإدجار رودريغيز ثاني أكسيد التيتانيوم ليس شيئًا نطلبه عادةً كقالب دونات من المخبز المحلي. ومع ذلك ، فإن معظم الحلويات التي نتناولها يوميا تحتوي على هذه المادة الكيميائية. ما هو ثاني أكسيد التيتانيوم؟ يحتوي ثاني أكسيد التيتانيوم على بنية بلورية متينة تتراوجرون ، وهو مشتق من ثلاثة معادن طبيعية رئيسية: rulit ، و anatase ، و brookite. من أين

21. الملف الصحي الأكثر تفصيلاً في العالم

21. الملف الصحي الأكثر تفصيلاً في العالم

زينة سوندرز الدم والعرق والدموع: كل باحث يختبرها من وقت لآخر ، لكن بالنسبة لوراث سنايدر من ستانفورد ، فهم في قلب عمله. قبل ثلاث سنوات ، شرع في خلق صورة مجهرية للصحة الشخصية ، فهرست ليس فقط جينات الفرد ولكن أيضا البروتينات والمقتطفات من الحمض النووي الريبي ، والجزيئات الحاسمة الأخرى. كان سنايدر في حاجة إلى موضوع اختبار يعتمد عليه ، حيث لا يمكنه أن يتخلى عن أي معلومات مزعجة قد يكشف عنها المشروع ، لذلك تطوع هو نفسه. خلال الـ 14 شهرًا التالية ، تبرع بـ 20 عينة دم. قام بتسلسل جينومه الخاص ثم قام بتحليل 40000 جز

يمكن تقلص مذهلة الجسيمات النانوية تتسلل إلى أورام وتقتلهم

يمكن تقلص مذهلة الجسيمات النانوية تتسلل إلى أورام وتقتلهم

في وجود ضوء الأشعة فوق البنفسجية ، جسيمات متناهية الصغر ينكمش من 150 إلى 40 نانومتر. بما أن أي شخص لعب مع ليزر قوي أو عانى فقط من حروق الشمس الرديئة يمكن أن يشهد ، فإن الضوء لديه قوة رائعة لتغيير الأشياء جسديا. والآن نعرف أن الضوء يمكن أن يجعل الجسيمات النانوية تتوسع وتتقلص مثل Hoberman Spheres المصغرة. هندسة باحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة هارفارد جسيمات

NCBI ROFL: D  'أوه!  تحليل للرعاية الطبية المقدمة لعائلة هومر جيه سيمبسون.

NCBI ROFL: D 'أوه! تحليل للرعاية الطبية المقدمة لعائلة هومر جيه سيمبسون.

“في مدينة سبرينغفيلد الهادئة ، لاحظت محطة الطاقة النووية دون المستوى والمواطنين غريب الأطوار ، د. جوليوس هيبرت ونيك ريفييرا غالباً ما يكونان على اتصال مع كل شخص في سبرينجفيلد ، هومر جيه سيمبسون ، وعائلته. هوميروس ، الذي يعمل في محطة الطاقة الكهربائية ، معروف بحبه للكعك وبيرة داف. ومثل قوى الخير والشر تقاتل من أجل روح الطب نفسه ، فإن هذين الأطباء هما أضداد قطبية. جوليوس

الكنغر هي الحيوانات المعروفة الوحيدة التي تستخدم ذيلها مثل المحطة الخامسة.

الكنغر هي الحيوانات المعروفة الوحيدة التي تستخدم ذيلها مثل المحطة الخامسة.

ومن المعروف جيدا الكنغر لاستخدام ساقيه الخلفيتين الهائلة للقفز بسرعة عالية ، مع ذيولها عقدت عالية لتحقيق التوازن. لكن هنا شيء ربما لم تفكر به أبداً: كيف يتجول حيوان الكنغر عندما لا يكون في عجلة من أمره؟ ليس من السهل القفز ببطء ، ولكن لا يمشي مع رجليه الخلفيتين العملاقة واثنين من الأسلحة القصيرة. أدخل هؤلاء العلماء ، الذين يستخدمون تحليل الفيديو وقياسات القوة على الكنغر ببطء لتحري كيف يفعلون ذلك. اتضح أن "رووس " في الواقع تستخدم ذيولها كساق خامس عند المشي. في الواقع ، يوفر الذيل "قوة الدفع بقدر ما تجمع بين الأرجل