به نقل از «خبرگزاری برنا»

نظریه انیشتین تکمیل شد!

تاریخ انتشار: ۸ آذر ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۶۵۰۱۶۲۲

دانشمندان ژاپنی انقباض نسبیتی میدان الکتریکی تولیدشده توسط ذرات باردار پرسرعت را نشان دادند که براساس نظریه اینشتین به پیشرفت تحقیقات درخصوص تابش و فیزیک ذرات کمک می‌کند.

خبرگزاری برنا- گروه علمی و فناوری؛ دانشمندان انقباض نسبیتی میدان الکتریکی تولیدشده توسط ذرات باردار پرسرعت را نشان دادند که براساس نظریه اینشتین به پیشرفت تحقیقات درخصوص تابش و فیزیک ذرات کمک می‌کند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

از بیش از یک قرن پیش، یکی از فیزیکدانان مشهور، آلبرت اینشتین، نظریه پیشگامانه نسبیت خاص را ارائه کرد. تقریباً همه چیز‌هایی که درباره جهان می‌دانیم بر اساس این نظریه است؛ هرچند بخشی از آن تاکنون به صورت تجربی اثبات نشده است.

دانشمندان مؤسسه مهندسی لیزر دانشگاه اوزاکا برای اولین‌بار از اندازه‌گیری‌های الکترواپتیک فوق سریع برای تجسم انقباض میدان الکتریکی اطراف پرتو الکترونی که با سرعت نزدیک به نور حرکت می‌کند استفاده کردند و فرایند تولید را نشان دادند.

طبق نظریه نسبیت خاص اینشتین، برای توصیف دقیق حرکت اجسامی که با سرعت نزدیک به سرعت نور از ناظر عبور می‌کنند، باید از تحول لورِنتس استفاده کرد که مختصات مکان و زمان را ترکیب می‌کند.

اینشتین موفق شد، توضیح دهد که چگونه این تبدیل‌ها به معادلات خودسازگار برای میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی منجر می‌شوند.

تکمیل نظریه اینشتین؛ پیشرفتی در فیزیک ذرات تصویری از فرایند تشکیل انقباض میدان الکتریکی مسطح که همراه با انتشار یک پرتو الکترونی با سرعت نزدیک به نور است (به صورت بیضی در شکل نشان داده شده است).

اثرات مختلف نسبیت، بار‌ها با دقت تجربی زیاد ثابت شده است؛ اما هنوز بخش‌هایی از نسبیت باید با آزمایش‌ها آشکار شود. یکی از آن‌ها انقباض میدان الکتریکی است که به‌عنوان یک پدیده نسبیت خاص در الکترومغناطیس نشان داده می‌شود.

اکنون، برای اولین‌بار، تیم پژوهشی دانشگاه اوزاکا این اثر را به صورت تجربی نشان داده است. آن‌ها این کار مهم را با اندازه‌گیری نیمرخ (profile) میدان کولُنی در فضا و زمان در اطراف یک پرتو الکترونی پرانرژی تولیدشده توسط یک شتاب‌دهنده ذرات خطی انجام دادند. آن‌ها توانستند با استفاده از نمونه‌برداری الکترواپتیک فوق سریع، میدان الکتریکی را با وضوح زمانی بسیار بالا ثبت کنند.

تحولات لورِنتس زمان و مکان و همچنین تحولات انرژی و شتاب (momentum) به‌ترتیب با آزمایش‌های اتساع زمان و آزمایش‌های انرژی جرم نسبیتی نشان داده شده است.

در اینجا، تیم پژوهشی از یک اثر نسبیتی مشابه به نام انقباض میدان الکتریکی کمک گرفت که به تحول پتانسیل‌های الکترومغناطیسی لورنتس مربوط می‌شود.

محققان دانشگاه اوساکا در ژاپن، انقباض نسبیتی میدان الکتریکی تولیدشده توسط ذرات باردار پرسرعت را نشان دادند که براساس نظریه اینشتین به پیشرفت تحقیقات درخصوص تابش و فیزیک ذرات کمک می‌کند.

پروفسور ماکوتو ناکاجیما سرپرست تیم پژوهشی، می‌گوید: ما انقباض میدان الکتریکی را در اطراف یک پرتو الکترونی که نزدیک به سرعت نور منتشر می‌شد، تجسم کردیم؛ علاوه بر این، این تیم فرایند انقباض میدان الکتریکی را درست پس از عبور پرتو الکترونی از یک مرز فلزی مشاهده کرد.

گفته می‌شود اینشتین هنگام طراحی نظریه نسبیت از آزمایش‌های فکری استفاده کرد تا تصور کند سوار شدن بر موج نور چگونه است.

پروفسور ناکاجیما می‌گوید: اثبات اثر نسبیتی میدان‌های الکتریکی بیش از ۱۰۰ سال پس از آنکه اینشتین آن را پیش‌بینی کرد، شاعرانه است. میدان‌های الکتریکی در وهله اول یک عنصر ضروری در شکل‌گیری نظریه نسبیت بودند.

مشاهدات این پژوهش با پیش‌بینی‌های اینشتین درخصوص نسبیت خاص در الکترومغناطیس مطابقت زیادی دارد و به همین دلیل می‌توان از آن به‌عنوان بستری برای اندازه‌گیری پرتو‌های ذرات پرانرژی و آزمایش‌های دیگر در فیزیک انرژی بالا استفاده کرد.

انتهای پیام/

آیا این خبر مفید بود؟ 0 0

نتیجه بر اساس 0 رای موافق و 0 رای مخالف

منبع: خبرگزاری برنا

کلیدواژه: ژاپن علم و فناوری فیزیک تابش نانو ناو انیشتین نظریه میدان الکتریکی ذرات باردار

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.borna.news دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «خبرگزاری برنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۶۵۰۱۶۲۲ 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:

دانشمندان درباره «جهان‌های موازی» چه می‌گویند؟

نظریه جهان‌های فراوان که برخی از آن به جهان‌های موازی، بس‌گیتی یا چندجهانی یاد می‌کنند، شاید همه ویژگی‌های یک نظریه علمی معتبر را نداشته باشد، اما ویژگی‌ها و پیامدهای آن حتی توجه مردم عادی را جلب می‌کند. فیزیک‌دانان در تازه‌ترین پژوهش‌ها گفته‌اند که ابعاد جهان‌های موازی بی‌نهایت نیست، بی‌اندازه بی‌نهایت است!

به گزارش خبرآنلاین، «آلبرت اینشتین» با تمام نبوغ و دانش خود، تفسیر آماری مکانیک کوانتومی را قبول نداشت و این مفهوم را در جمله معروف «خدا تاس نمی‌اندازد» عنوان کرد. «نیلز بوهر» هم که از پایه‌گذاران مکانیک کوانتومی بود، در پاسخ اینشتین گفت: «به خدا نگو چه‌کار کند!».

تحقیقات فیزیک‌دانان طی نیمه دوم قرن بیستم نشان داد که نه‌تنها تعبیر اینشتین در تاس‌بازی اشتباه بود که کازینوی عظیم فیزیک کوانتومی به‌احتمال زیاد دارای اتاق‌هایی بسیار بیشتر از هر آن چیزی است که تاکنون تصور می‌کردیم. حال «ارسلان عادل» و همکارانش در دانشگاه کالیفرنیا در دیویس (UCD)، آزمایشگاه ملی لس‌آلاموس در ایالات متحده و انستیتو فدرال فناوری سوئیس در لوزان می‌گویند که به نظر می‌رسد تعداد این اتاق‌های اضافی، نهایتی ندارد!

این پژوهشگران در مقاله‌ای در آرکایو، نقشه واقعیت بنیادین را دوباره ترسیم کرده‌اند تا نشان دهند که نحوه ارتباط ما با اشیاء در فیزیک، ممکن است مانع از مشاهده چشم‌انداز عظیم عالم شود.

تفسیر آماری عالم

نزدیک به یک قرن است که درک ما از واقعیت، تحت تأثیر نظریه‌ها و مشاهداتی که زیر پرچم مکانیک کوانتومی مطرح شده‌اند، پیچیده شده است. روزگاری که می‌شد اندازه‌گیری‌های دقیقی از اجسام انجام داد و سرنوشت محتوم آن‌ها را با معادلات مکانیک، ترمودینامیک، الکترومغناطیس و نسبیت تعیین کرد، گذشته است.

برای درک تاروپود بنیادینی که عالم را تشکیل داده است، به ریاضیاتی نیاز داریم که بازی احتمالات را به اندازه‌گیری‌های حدودی و غیرقطعی مرتبط کند؛ و این، به دور از دیدگاه شهودی عالم است.

بر اساس تعبیر کپنهاگی مکانیک کوانتومی، به نظر می‌رسد که امواج هر احتمالی همیشه وجود دارند، تا زمانی که آن اتفاق قطعی می‌شود و دیگر احتمالات به ناگاه ناپدید می‌شوند. حتی در حال حاضر هم کاملاً مشخص نیست که درنهایت، چه چیزی سرنوشت گربه شرودینگر را تعیین می‌کند.

نظریه جهان‌های موازی

اما این‌همه ابهام، مانع از آن نشده است که دانشمندان از دیدگاه‌ها و ایده‌های مختلف دست بکشند. «هیو اِوِرِت» (Hugh Everett)، فیزیک‌دان آمریکایی در دهه 1950 (۱۳۳۰) نظریه جهان‌های موازی را پیشنهاد کرد که بر اساس آن، همه اندازه‌گیری‌های محتمل، واقعیت خود را پایه‌گذاری می‌کنند. به بیان ساده‌تر می‌توان این نظریه را چنین توضیح داد که انبوهی از جهان‌های موازی داریم که هر اتفاق امکان‌پذیری در یکی از آن‌ها به شکل تصادفی رخ می‌دهد. آنچه جهان ما را در مقایسه با دیگر جهان‌ها پراهمیت می‌کند، صرفاً آن است که ما در حال مشاهده آن پدیده هستیم.

مدل «جهان‌های متعدد» اِوِرِت را از نظر علمی نمی‌توان «نظریه» دانست (مانند نسبیت یا مکانیک کوانتومی) و نمی‌توان آن را با مکانیک کوانتومی مقایسه کرد که شگفتی‌های مطلق را در پدیده‌ای محسوس به نمایش می‌گذارد؛ بااین‌حال محاسبات فیزیک‌دانان نظریه ریسمان، تعداد حدود ۱۰ به توان ۱۰۰ جهان موازی را محتمل می‌داند؛ یعنی چند ده میلیارد میلیارد میلیارد میلیارد میلیارد میلیارد میلیارد میلیارد میلیارد میلیارد میلیارد عالم!

در مدل چندجهانی (برخی آن را «بس‌گیتی» ترجمه کرده‌اند)، با برداشتی از بی‌نهایت عالم از احتمال‌ها شروع می‌کنیم که به زبان فیزیک‌دانان، همان مجموع همه انرژی‌ها و موقعیت‌های شناخته‌شده تحت عنوان «هملیتونین سراسری» است و سپس، روی هر چیزی که توجه‌مان را جلب کند، تمرکز می‌کنیم. بدین ترتیب احتمال‌های نامتناهی را درون زیرسیستم‌های همیلتونی مشخص‌تر و به‌مراتب مدیریت‌پذیرتر، محدود می‌کنیم.

ذره‌بین فریبنده

حال این سؤال مطرح می‌شود که این تمرکز یا بزرگ‌نمایی، درعین‌حالی که می‌تواند ادراکی از نامتناهی در اختیارمان قرار دهد، آیا می‌تواند مانع مشاهده چشم‌انداز کلی شود؟ آیا این کار، رویکرد کوته‌فکرانه‌ای نیست که از آشنایی ما با برخی از اشیاء ریزمقیاس (میکروسکوپی) برآمده باشد؟

به‌بیان‌دیگر، می‌توان این‌طور توضیح داد که در آزمایش گربه شرودینگر، ما به‌راحتی می‌پرسیم که آیا گربه در داخل جعبه، زنده است یا مرده؛ اما هرگز در نظر نمی‌گیریم که آیا بوی نامطبوعی از جعبه منتشر می‌شود یا اینکه میز زیر جعبه، گرم است یا سرد.

پژوهشگران در تلاش برای تعیین اینکه آیا تمایل ما به حفظ تمرکز بر آنچه در داخل جعبه است، اهمیتی دارد یا نه؛ الگوریتمی را توسعه دادند تا بررسی کنند که آیا ممکن است برخی از احتمالات کوانتومی موسوم به «حالت‌های اشاره‌گر»، کمی سرسختانه‌تر از دیگر احتمال‌ها تنظیم شوند و درنتیجه سبب شوند که برخی از ویژگی‌های حیاتی با احتمال پایین‌تری درهم تنیده شوند.

اگر چنین باشد، جعبه توصیف‌کننده گربه شرودینگر تا حدی ناقص است مگر آنکه ما فهرست طولانی عواملی را در نظر بگیریم که بالقوه در سراسر کیهان پراکنده‌اند.

ارسلان عادل، فیزیکدان UCD در توضیح این ایده می‌گوید: «برای مثال شما می‌توانید بخشی از زمین و کهکشان آندرومدا را در یک زیرسیستم داشته باشید و این زیرسیستم، کاملاً درست است». در تئوری، هیچ محدودیتی برای تعریف زیرسیستم‌ها وجود ندارد و فهرست طولانی از حالت‌های دور و نزدیک را می‌توان در نظر گرفت که هرکدام، واقعیت را با اندکی تغییر پدید می‌آورند.

پژوهشگران با اتخاذ رویکرد جدید در نظریه چندجهانی (جهان‌های متعدد) اِوِرِت، به پاسخی رسیده‌اند که آن را تفسیر «جهان‌های بسیار فراوان‌تر» نامیده‌اند. تفسیر جدید، مجموعه‌ای بی‌شمار از احتمال‌ها را در نظر می‌گیرد و آن را در بازه بی‌نهایتی از واقعیت‌ها ضرب می‌کند که در شرایط معمولی آن‌ها را در نظر نمی‌گیریم.

روش نوین هم با شباهت زیادی به تفسیر اصلی، بیش از آن‌که درباره رفتار عالم توضیحی ارائه دهد، به تلاش ما برای مطالعه گام‌به‌گام آن در هر لحظه اشاره دارد.

پژوهشگران امیدوارند که این الگوریتم بتواند در توسعه راه‌های بهتر برای کاوش سیستم‌های کوانتومی مانند الگوریتم‌های داخل کامپیوتر، کاربرد داشته باشد.