به کارگیری فراماده ها برای مشاهده تغییرات مکان زمان

در مقاله 6 آگوست نشریه فیزیکال ریویو لترز (Physical Review Letters) گروهی از پژوهشگران روشی را برای مشاهده گذار در ساختار زمان-مکان با استفاده از موادی که اصطلاحا فراماده نامیده شده‌اند، پیشنهاد می‌کنند. نویسندگان این مقاله مدعی می‌شوند که شاید به این روش بتوان این پیش‌بینی را که یک تخلیه تابشی می‌تواند ساختار زمان-مکان را دگرگونه کند – همان طور که شاید در هنگام بیگ بنگ چنین شده باشد – به بوته آزمایش گذاشت. فراماده‌ها که در دهه گذشته مورد بررسی فیزیک‌دانان تجربی قرار گرفته‌اند عموما ساختاری متشکل از سیمها، حلقه‌ها یا اشکال دیگر در ابعاد کوچک‌تر از طول موج نور، دارند.

ایگور اسمولیانینوف (Igor Smolyaninov) از دانشگاه مریلند و ییوگِنی ناریمانوف از دانشگاه پِردو در ایندیانا (Evgenii Narimanov) کاربردهای تازه‌ای را بری فراماده‌ها متصور شده‌اند. به طور معمول هنگام عبور نور از ماده، با کوتاه‌تر شدن طول موج نور، فرکانس آن بیشتر می‌شود و این رابطه در هر سه راستا حاکم است. در فراماده‌‌هایی که مورد نظر نگارندگان این مقاله‌اند، رابطه بین فرکانس و طول موج نور کاملا غیر‌ایزوتروپیک است. در این مواد می‌توان طول موج مؤثر نور در یک راستا را افزایش داد و در عین حال فرکانس نور کاهش یابد. مؤلفین نشان می‌دهند چنین رفتاری دقیقا همانی است که با داشتن دو بعد زمانی و دو بعد مکانی رخ می‌دهد. یکی از خواص چنین محیطی آن است که برای هر فرکانس نوری، بی‌شمار آرایش فضایی (مُد) وجود دارد.

ادامه نوشته

استفاده از طرح تداخلی سوراخهای مثلثی برای اندازه گیری تکانه زاویه ای نور

پژوهشگران بریزیلی در شماره 30 جولای نشریه فیزیکال ریویو لترز (لینک به نشریه)، گزارش می دهند که با عبور پرتوی نور از یک سوراخ مثلثی شکل، می توان تکانه زاویه ای اربیتال نور را اندازه گیری کرد.

پرتوهای نور به دو شکل می توانند حاوی تکانه زاویه ای باشند. شکل نخست آن «اسپین» است که متناظر با قطبش چپ گرد یا راست گرد پرتو نور است. بدین معنی که آیا میدان الکتریکی نور با حرکت در فضا به صورت ساعت گرد یا پادساعت گرد می چرخد. شکل دیگر، «تکانه زاویه ای اربیتال» است. این نوع از تکانه زاویه ای تنها در بیست سال اخیر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است و وقتی رخ می دهد که جهت میدان الکتریکی در نقاط مختلف سطح مقطع پرتو متفاوت باشد. به طور مثال تصور کنید که میدان الکتریکی را در پیرامون پرتو اندازه گیری کنیم و میدان در بالای پرتو رو به بالا و در مکان ساعت سه، به سمت راست، در پایین پرتو رو به پایین و در مکان ساعت نه، رو به چپ باشد. چنین پرتویی، یک واحد تکانه زاویه ای اربیتال دارد. میدان الکتریکی پرتویی که دو واحد از این تکانه زاویه ای دارد، دو بار در گردش پیرامون پرتو، چرخش دارد.

پژوهشگران امیدوارند که بتوانند از این خاصیت پرتوهای نور برای کد کردن و فرستادن اطلاعات استفاده کنند. قبلا پژوهشگران موفق شده بودند که به این روش به ملکولهای کوچک گشتاور وارد کنند.

جندیر هیکمن و همکارانش از دانشگاه فدرال آلاگواس در برزیل، پرتوهای حاوی تکانه زاویه ای اربیتال را از سوراخهایی با شکلهای گوناگون عبور دادند و متوجه شدند که سوراخ مثلث متوازی الاضلاع این ویژگی را دارد که از روی طرح تداخلی ایجاد شده، می توان به تکانه زاویه ای پرتو نور پی برد.

کشف یک کوتوله قهوه ای در مجاورت یک ستاره جوان شبیه خورشی

ستاره شناسان آمریکایی موفق شدند یک ستاره کوتوله قهوه ای در ابعاد سیاره مشتری را کشف کنند که در مدار یک ستاره جوان شبیه به خورشید که تنها 12 میلیون سال دارد، می چرخد. این ستاره در واقع نسخه نوزاد خورشید 5/4 میلیارد ساله منظومه شمسی است.

این کوتوله قهوه ای که با شناسه PZ Tel B نامگذاری شده است، تقریبا در اندازه های سیاره مشتری بوده اما جرم آن حدود 36 برابر جرم مشتری است و فاصله آن تا ستاره شبیه خورشید مجاورش تنها معادل فاصله اورانوس تا خورشید است.

این کوتوله قهوه ای بسیار جوان در مدار یک ستاره شبیه خورشید 12 میلیون ساله با شناسه PZ Tel A می چرخد.

به طور معمول، فاصله مدار کوتوله های قهوه ای منظومه های دوتایی حدود 50 برابر فاصله متوسط زمین تا خورشید است این درحالی است که ستاره شناسان دانشگاه آریزونا که به این کشف دست یافته اند معتقدند که فاصله میان ستاره جوان PZ Tel A تا کوتوله قهوه ای مجاور آن (PZ Tel B ) تنها 18 برابر فاصله متوسط زمین تا خورشید است.

این دانشمندان با استفاده از تصاویر دستگاه تصویربرداری کورناگرافیک نزدیک به مادون قرمز (NICI) که بر روی تلسکوپ 8 متری جمینی- ساوث در شیلی قرار دارد دوبار یکی از آوریل 2009 و دیگری در می 2010 این ستاره را رصد کردند و سپس با استفاده از یک مدل رایانه ای، حرکت این کوتوله قهوه ای و ستاره شبیه خورشید مجاور آن را تخمین زدند.

براساس گزارش Astronomy Now Online ، این دانشمندان بر این باورند از آنجا که PZ Tel A یک ستاره جوان شبیه خورشید است می تواند اطلاعات خوبی در خصوص تاریخ منظومه شمسی و تکامل خورشید ارائه کند.

يك پلاسماي معلق در اثر دشارژ الکتریسیته

Image Credit: Caroline J. v. Wurden and Glen A. Wurden, Los Alamos

کامپیوتر کوانتومی چیست؟

کامپیوترهای کوانتومی از نظر ظاهری هیچ تفاوت عمده ای با رایانه های معمولی ندارند، اماکامپیوتر های کوانتومی یک حس کوانتومی دارند که بر اساس ان عمل و پردازش میکنند، و نتیجه نهایی ان از کنار هم قرار گرفتن پردازش ها ، از راهی کاملا متفاوت حاصل میشود. 

در کامپیوترهای معمولی پردازش بر اساس واحد هایی که bit نامیده میشوند انجام میشود. که هر bit در کامپیوترهای معمولی از 0و1تشکیل شده ونه چیز دیگری.وهیچ اهمیتی ندارد که چه مقدار از این bit ها را داشته باشد، هر کامپیوتر در هر وهله ی زمانی میتواند تنها یک ترکیبی از ان هارا جای گذاری و پردازش کند و برای برنامه سازی یک کار استفاده کند.

کامپیوترهای کوانتومی از این نظر متفاوت هستند زیرا انان بر اساس قانونی در مکانیک کوانتومی پایه گذاری شده اند، قانونی به نام اصل بر هم نهی.

اگر کمی درمورد گذشته زمانیکه در دبیرستان دروس فیزیک را می خواندیم فکر کنیم، به یاد میاوریم که اصل برهم نهی را با نگاه کردن به امواج مثل نور و صوت که از یک نقطه به نثطه ای دیگر حرکت میکردند، یاد گرفته ایم. در این کامپیوتر ها از این اصل استفاده شده یعنی علاوه بر قبول داده ها (بیت ) به صورت 0 و 1 هر گونه بر هم نهی این دونیز قابل قبول و محاصبه است .

 

حالا می توانیم به bit ها در کامپیوتر های کوانتومی qubits بگویم . که آنها برای ما امکانات زیادی را هراهم می کنند. حالا ما می توانیم چیز های زیادی را با برهم نهی براورد کنیم این بدین معنا است که هرموقعیت مختلفی را می توان شبیه سازی کرد.

نتیجه نهایی از کامپیوتر های می تواند بسیار کار امد تر از کامپیوتر های سنتی باشد . گرچه کامپیوترهای کوانتومی هنوز در دوران ابتدایی به سر می برند اما با بهبود پیشرفت تکنولوژی ، کامپیوتر هایی که قادر هستند سریع تر از کامپیوتر های امروزی پردازش کنند محقق می شود .

 

لینک منبع

New High-Speed Integrated Circuit for World's Biggest Physics Experiment Is Fastest of Its Kind

This new "link-on-chip" -- or LOC serializer circuit -- was designed by physicists at Southern Methodist University in Dallas as a component for use in a key experiment of the Large Hadron Collider particle accelerator in Europe.

The miniscule SMU LOC serializer was designed for ATLAS, which is the largest particle detector at the Large Hadron Collider.

The LHC, as it's called, is a massive, high-tech tunnel about 100 meters underground. Within the LHC's circular, 17-mile-long tunnel, protons traveling at high energy are smashed together and broken apart so physicists worldwide can analyze the resulting particle shower detailed in a flood of electronic data.

ادامه نوشته