شمارش فوتون‌ها در پلاسمای کوارک-گلوئونی

مطالعه پلاسمای کوارک-گلوئونی (QGP) کار چندان ساده‌ای نیست. حتی تعیین میزان داغی این نوع پلاسما نیز با دشواری‌هایی همراه است. اما محصول فوتونی به دست آمده از مراحل ابتدایی شکل‌گیری پلاسمای کوارک-گلوئونی، «دماسنج» مناسبی به شمار می‌رود و در سال‌های اخیر نیز اندازه‌گیری‌های دقیقی به طور مشترک توسط آزمایشگاه ملی بروکهاون و شتاب‌دهنده هادرونی بزرگ (LHC) در این رابطه انجام گرفته است. با این حال درک نظری سازوکارهای فیزیکی که منجر به تولید این فوتون‌ها می‌شوند هنوز در پرده‌ای از ابهام قرار دارد.

به تازگی در مقاله‌ای که توسط گوکچه بشار و همکارانش از دانشگاه استونی بروک نیویورک در فیزیکال ریویو لترز (Physical Review Letters) چاپ شده است، سازوکاری برای تولید فوتون‌ها در پلاسمای کوارک-گلوئونی بر اساس یکی از ویژگی‌های شناخته شده کرومودینامیک کوانتومی (QCD) به نام «ناهنجاری همدیس» پیشنهاد شده است. نظریه QCD به عنوان یک سیستم کلاسیک از نوعی تقارن ویژه (ناوردایی همدیس) برخوردار است که این تقارن توسط اثرات کوانتومی در هم شکسته می‌شود. بشار و همکارانش نشان داده‌اند که در هم شکستن غیرعادی این تقارن در حضور میدان‌های مغناطیسی قوی نظیر میدان‌هایی که در پلاسمای کوارک-گلوئونی وجود دارند، می‌تواند منجر به سازوکارهای جدیدی برای تولید فوتون شود. آن‌ها همچنین نشان داده‌اند که تعداد فوتون‌های تولید شده در این سازوکار را می‌توان با استفاده از علائم تجربی شناخته شده تخمین زد. با ین حال تحلیل‌های مفصل بیشتری برای درک نقش سازوکار پیشنهادی در مورد پلاسمای کوارک-گلوئونی نیاز است و ما همچنان مشتاقانه در انتظار انتشار نتایج این تحلیل‌ها هستیم.

لینک منبع مقاله

لینک مقاله ذکر شده در فیزیکال ریویو لترز

کارگاه یک روزه دوره‌ی نتایج جدید CMS با تاکید بر نتایج هیگز

دراین کنفرانس که به تلاش پژوهشگاه دانشهای بنیادی برگزار میشود، نتایج جدید حاصل از تجزیه تحلیل داده های جدید آزمایش CMSبه ویژه نتایج مربوط به بوزون هیگز، مدل های ماورای مدل استاندارد، کوارک تاپ و الکتروضعیف مرور خواهد شد.

علاقه مندان برای کسب اطلاعات بیشتر و ثبت نام میتوانند به آدرس Higgs مراجعه نمایند.

همایش ملی گرانش و کیهان شناسی

انجمن فیزیک ایران با همکاری دانشگاه شهید بهشتی همایش ملی گرانش و کیهان‌شناسی ۱۳۹۱ را در روزهای ۱۱ و۱۲ بهمن‌ماه ۱۳۹۱ در دانشگاه شهید بهشتی برگزار می‌کند.

زمینه‌های مورد بحث
  • ماده و انرژی تاریک
  • تابش زمینه‌ای کیهان
  • تشکیل ساختار کیهانی و کهکشان‌ها
  • گرانش کلاسیک و کوانتومی
  • کیهان اولیه
  • سیارات فراخورشیدی

 

علاقه مندان برای کسب اطلاعات بیشتر و ثبت نام در همایش میتوانند به آدرس NGC 91 مراجعه نمایند.

New formula explains the dynamics of fractal growth over time

A team of researchers in Spain says that it has developed an equation that describes how intricate surface patterns, resembling a cauliflower-like motif, evolve and develop over time. The researchers also show that their theory can be applied to everything from actual cauliflower plants to combustion fronts, all of which obey the same scaling laws. The team says that it is the first time that a theoretical explanation has been provided for the growth of surfaces in systems that are extremely dissimilar, be it their physical nature or the scale at which they grow. The researchers based their study, published in New Journal of Physics, on two central tenets: fractals and universality. A fractal is an object or a quantity that is self-similar, or almost so, on all scales. The object need not exhibit exactly the same structure at all scales, but the same "type" of structures must appear on all scales. With a cauliflower, for example, it is impossible to tell if a close-up image of it is the entire head of the cauliflower or just a single floret. Simply put, a fractal is a system where any one part is similar to the whole.

Similar systems

Universality, on the other hand, refers to any physical systems that "look" extremely similar despite their specific details or the scale at which their effects are felt being very different. And fractals are a great example of universality – everything from a single fern leaf that resembles the entire plant, to clouds, snowflakes, blood vessels and cauliflowers has a similar fractal pattern. But despite the properties of fractals, such as their shapes and sizes, having been studied extensively since the 1970s, the physical mechanics of their formation have remained elusive.

Nanocauliflowers

The new work has been carried out by Mario Castro and colleagues from Comillas Pontifical University, Universidad Carlos III de Madrid, Instituto de Ciencia de Materiales-CSIC, Ecole Polytechnique and Katholieke Universiteit Leuven. Initially, the researchers did not start out looking at fractals, instead they were studying a widely used technique to grow thin films known as chemical vapour deposition (CVD), which allows the thickness and composition of layers to be accurately controlled. The team was looking at the evolution of various films grown in the lab and found that one of the films – an amorphous hydrogenated carbon film – had an extremely recognizable if peculiar pattern, namely that of a cauliflower.

Inside joke

The team initially thought that its cauliflower motif was just that – a random pattern that had caught the eye. "It used to be our private joke almost – we used to call them our nanocauliflowers," says Castro, who adds that although the films resemble cauliflowers, they are much smaller, being just several hundreds of nanometres. "But then we realized that our nanocauliflowers also had the same self-similar fractal features as those of the plant," he adds.  Through experiments on its CVD carbon films, the team studied the cauliflower-like fronts, and developed a statistical formula that explains how these fronts grow over time. It turns out that this equation can also be used to successfully predict the growth of an actual cauliflower plant or even a combustion front – or how a flame grows over time – both of which occur at larger and different scales but obey the same scaling laws. "This proves our theory over seven orders of magnitude in length scales," says Castro.

Ingredient's list

The key finding in this work, according to the team, is the identification of the four ingredients needed for the formation of this kind of random growth. The first is a system that grows in time. This is crucial to the second part, which is "non-locality" or competition – a growing system, such as a plant trying to grow taller to receive more sunlight or even part of a flame expanding in time and trying to reach oxygen to combust. The non-locality plays a part here, as what happens in one part of the system remotely affects other distant parts of the same system. The third ingredient is randomness, which, according to the team, nature provides in abundance. The final ingredient is self-similarity – a fractal pattern, where the parts are similar to the whole. "In spite of the widespread success of fractal geometry to describe natural and artificial fractal shapes, purely geometrical descriptions do not provide insight into the laws that govern the emergence of the shapes in time," Castro told physicsworld.com. "We believe that by knowing the general laws that dictate how these patterns form and grow, it will help to identify the biological and physical mechanisms that are at play." The team hopes its work will inspire other researchers to look into the real-world dynamics of fractals, instead of only their morphology.

روز فیزیک سال نود و یک

ویژه دانش‌آموزان سال‌های آخر دبیرستان و علاقه‌مندان به علم فیزیک

با همکاری دانشگاه‌های: تحصیلات تکمیلی در علوم پایه زنجان، تهران، صنعتی اصفهان، صنعتی شریف، علم و صنعت، فردوسی مشهد، موزه علوم و فناوری
 
 
 
برنامه هماهنگ همه دانشگاه‌ها:
  • سخنرانی کوتاه
  • مسابقه و طرح پرسش
  • بازدید از آزمایشگاه‌های پژوهشی و آموزشی پیشرفته
  • فیزیکسرا

حق شرکت: 20 هزار تومان
مهلت ثبت نام: 10 آذر 1391
پذیرش: ساعت 8 صبح روز 30 آذر
آغاز برنامه 9 صبح
پایان برنامه 17 عصر

علاقه مندان برای ثبت نام میتوانند به آدرس زیر مراجعه نمایند:   Physics Day

پنجمین کارگاه محاسبات سریع و تورین

پژوهشگاه دانشهای بنیادی با همکاری شاخه فیزیک محاسباتی انجمن فیزیک ایران کارگاه محاسبات سریع و تورین را در تاریخ ۲۴ تا ۳۰ بهمن‌ماه ۱۳۹۱ برگزار می‌نماید. در این کارگاه که پنجمین کارگاه در این زمینه است، با محاسبات سریع و محاسبات موازی و نیز محاسبات تورین آشنا خواهید شد. از آنجا که مباحث مطرح شده در این کارگاه بر پایه سیستم عامل لینوکس است لذا شرکت کنندگان باید آشنا به محیط لینوکس باشند و با برنامه نویسی به اندازه کافی آشنا باشند. شرکت کنندگان در این کارگاه صبح ها با مباحث نظری آشنا شده و بعد از ظهرها در کارگاه عملی شرکت خواهند کرد.

 

علاقه مندان برای ثبت نام و کسب اطلاعات بیشتر میتوانند به آدرس زیر مراجعه نمایید:   

  HPC5

باکتری‌ها الکترون‌ها را در فواصل سانتی‌متری هدایت می‌کنند.

به تازگی گونه‌ای باکتری در اعماق دریا کشف شده است که الکترون‌ها را در طی فواصل سانتی‌متری هدایت می‌کند تا بتواند در محیطی با اکسیژن کم، با استفاده از سولفید هیدروژن تغذیه کند. این ادعای دانشمندانی در دانمارک و آمریکاست. آن‌ها نشان داده اند که هزاران میکرو ارگانیسم از یک رشته که یک سر آن‌ها به رسوبات اقیانوس و سر دیگرشان به آب شور می‌رسد، این کار را انجام می‌دهند. فهم این موضوع که این موجود زنده چگونه الکترون‌ها را انتقال می‌دهد، می‌تواند منجر به تکنولوژی جایگزینی برای تولید انرژی شود.

 

زیست شناسان می‌دانستند که خانواده دی‌سولفو‌بولباکی از باکتری‌ها با مصرف ترکیبات سولفور در اقیانوس خود را تقویت می‌کنند. این موجب تولید سولفید هیدروژن می‌شود که در غلظت‌های بالا سمی است. زمانی‌که این باکتری سولفید هیدروژن مصرف می‌کند باید در حضور اکسیژن باشد که طی این واکنش انتقال الکترون صورت گیرد. رسوبات اقیانوس معمولاً سطح اکسیژن خیلی پایینی دارند و مطالعات نشان داده است زمانی که دی‌سولفو‌بولباکی وجود دارد، سطح سولفید به طور یکنواخت و پیوسته افزایش می‌یابد. اما سپس اتفاق پیش‌بینی نشده‌ای می‌افتد. سطح سولفید به سرعت افت پیدا می‌کند انگار که رسوبات یک هجوم ناگهانی از اکسیژن را تجربه کرده‌اند. مسئله اینجاست که این افت به قدری سریع است که با نظريه‌ی پخش مولکول‌های هیدروژن قابل توجیه نیست. در عوض دانشمندان اندیشیده‌اند که نمونه‌های متفاوت بسیاری از این نوع باکتری در رسوبات  وجود دارند و به طریقی الکترون‌ها را از نواحی با اکسیژن پایین به سمت آب شور که میزان اکسیژن موجود در آن زیاد است انتقال می‌دهند.

باکتری‌های منفرد

اکنون تیمی از فیزیک‌دانان دانشگاه کالیفرنیای جنوبی و دانشگاه آرهیوز از جمله محمد الناگر نگاه دقیق‌تری به باکتری‌های موجود در رسوبات داشته‌اند و کشف شگفت‌انگیزی کرده‌اند مبنی بر اینکه انتقال الکترون تنها به وسیله یک گونه از این باکتری‌ها انجام می‌شود. این باکتری‌ها، رشته‌هایی با ابعاد سانتی‌متر به وجود می‌آورند که از هزاران میکرو ارگانیسم به هم پیوسته تشکیل‌ شده‌اند. بعلاوه آزمایش‌هایی روی این رشته‌های کوچک نشان داده است که انتقال الکترون در طول ساختارهایی ریسمان‌‌مانند درون باکتری صورت می‌گیرد. خواص الکتریکی  این رشته‌ها اولین بار با انجام اندازه‌گیری‌های تخلیه منبع مورد مطالعه قرار گرفت. باکتری رشته‌ای روی یک سطح عایق از جنس اکسید سیلیکون حاوی الکترود طلا رسوب داده شده بود. آن‌ها روی رشته‌هایی متمرکز شدند که دو الکترود را به یکدیگر متصل می‌ساختند. به این رشته‌ها ولتاژی اعمال می‌شد و سپس جریان الکترون اندازه گیری می‌شد. اما زمانی که ولتاژ به مقدار 10 ولت افزایش داده شد، هیچ جریان قابل اندازه‌گیری مشاهده نشد. این منجر شد تا گروه به این نتیجه برسد که باکتری‌ها مانند سیم هادی بدون روکش عمل نمی‌کنند بلکه فرآیند رسانش درون ورقه‌ای عایق مانند کابل الکتریکی صورت می‌گیرد.

ظرفیت بسیار بالا

برای فهمیدن این موضوع که کدامیک از بخش‌های درونی باکتری در انتقال الکترون مشارکت دارند، الناگر و همکارانش از میکروسکوپ نیروی الکترواستاتیک استفاده کردند. روش کار به این صورت است که یک الکترود بسیار کوچک در مجاورت سطح یک باکتری قرار داده می‌شود. این وسیله میزان تغییرات ظرفیت را با نوسان الکترود به سمت بالا و پایین اندازه گیری می‌کند. با پویش نوک میکروسکوپ روی سطح، دریافته شد که ساختارهای ریسمان‌مانندی که دقیقاً زیر غشای بیرونی باکتری هستند، ظرفیت بسیار بالایی یرای ذخیره ‌سازی بار الکتریکی دارند و هدف مطالعات آینده نیز هستند. فرآیندی که طی آن رسانش اتفاق می‌افتد هنوز به صورت یک راز است. گروهی معتقدند این رسانش مشابه رسانش نواری در فلزات و نیمه‌رسانا‌هاست. اما الناگر معتقد است تحرک الکترونی مشاهده شده بسیار کمتر از آن است که با این نظریه توضیح داده شود. در عوض او بر این باور است که  الکترون‌ها از مدل پرشی تبعیت می‌کنند که طی آن در باکتری از مکانی به مکان دیگر پرش می‌کنند. او می‌گوید با کشف چگونگی انجام این فرآیند دری برای استفاده از تکنولوژی‌های جدیدی نظیر انرژی‌های تجدید پذیر گشوده می‌شود. این مطالعات در مجله Nature به چاپ رسیده است.

The hue of alien Earths

An international team of researchers claims that the link between the colour of a planet and its surface features can be used to prioritize which newly found exoplanets, especially rocky planets with clear atmospheres, should be studied in-depth for signs of life. The work provides an important link between Earth-based geomicrobiology and observational astronomy. A huge number of exoplanets have been discovered in recent times – just over 800 confirmed examples are known today, with more than 2000 candidates waiting to be confirmed. Of the candidate exoplanets, it is difficult to decide which ones are the most likely to harbour life.

Home sweet home?

"What is now observed is that smaller Neptune-sized planets are, in fact, far more abundant than larger Jupiter-sized ones. This is exciting and one feels that it is only a matter of time before the same can be said for Earth-sized planets around other stars. The question then naturally arises as to how one could characterize these rocky planets to check for their potentially habitability," explains Siddharth Hegde of the Max Planck Institute for Astronomy in Germany. He and colleague Lisa Kaltenegger from the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts, in the US have explored how filter photometry can be used to pinpoint Earth-like exoplanets and study their atmospheric bio-signatures – whether they have aerobic or anaerobic atmospheres. Looking at the diversity of life on Earth, even under extreme conditions, the researchers wonder whether planets around other stars with extreme surroundings could also harbour some form of life.

In astronomy, photometry is a way of measuring the flux of the electromagnetic radiation of an astronomical object. "Filter photometry basically means that you split the collected light [from a celestial object] only into a few wavelength bins that are defined here by the commonly used filters in the visible called 'B, V, I Johnson–Cousins filters' [or blue, green and red colour bins]," explains Hegde. The advantage of this approach is that lots of photons are gathered per bin, meaning a good signal-to-noise ratio is achieved – which, in turn, means that it may be possible to characterize dimmer planets. The researchers use this method to identify planets that have surfaces similar to those on Earth that harbour life. This is done by plotting the blue–green versus blue–red bins using customized filters, creating what is known as a "colour–colour diagram". While the technique does not provide the finer details of a planet, it can very easily be used to put together a follow-up prioritized "target list" of planets that should be studied in detail with spectroscopy.

True colours

A way of looking for these extreme environments is to study the "albedo" of a planet – its reflectivity as a function of wavelength. For example, snow has a high albedo, meaning that it reflects well, while water has a low albedo and so does not reflect as well. A previous study, conducted in 2003, compared the colour–colour diagrams of rocky and Jupiter-like planets in our solar system to see whether they were the same – they were not. That study concluded that a colour–colour diagram can be used to make a first-order basic characterization of a planet's nature. Hegde and Kaltenegger extended this idea to rocky exoplanets based on the assumption that these habitats best determine the environmental limits for harbouring Earth-type extremophiles.

Going to extremes

An extremophile is an organism that exists in physically or geochemically extreme conditions – such as extreme temperature, radiation, pressure, dryness, salinity or pH – that are detrimental to most other life-forms on Earth. "By splitting the light from a hypothetical planet, with a surface covered with a material that can harbour extremophiles on Earth, into the three filter bins, we found that those planets fall into a tight band when plotting a colour–colour diagram," says Hegde.

The method is similar to another already used by exoplanet hunters who look for the "red-edge" – a telltale sign of vegetation – in the spectra of planets. This is a large and abrupt change in the absorption of light by plants that occurs at about 700 nm. At shorter wavelengths, chlorophyll absorbs very strongly and therefore plants reflect little light; above 700 nm, chlorophyll does not absorb light, which means that leaves are able to reflect much more sunlight back into space. Combining such spectral readings with colour–colour diagrams could clearly indicate if a planet has any Earth-like life, or is capable of harbouring it.

In the future, the researchers are keen to study possible changes in a planet's atmosphere caused by different kinds of extremophiles that might inhabit its surface – for the moment, their model assumes the extremophiles do not affect the atmosphere significantly. "Maybe, with the help of biologists who culture such extremophiles in the lab, we can find out if there are gases in the atmosphere that can tell us whether such surfaces really harbour life," muses Hegde.

 

لینک منبع مقاله 

Star seen whizzing around supermassive black hole

Astronomers using the Keck telescope have found a new star orbiting very near to the supermassive black hole believed to be at the centre of the Milky Way. This is only the second star that researchers have observed completing an entire orbit – and its discovery confirms the black hole's presence beyond reasonable doubt. Future observations of both orbiting stars could provide a unique test of general relativity.

The Keck telescope atop Mauna Kea in Hawaii has been used since the mid-1990s to systematically probe the area surrounding the centre of the Milky Way. In doing so, astronomers revealed several stars that appear to be orbiting a central object dubbed Sgr A* ("Sagittarius A Star"). From measurements of the stars' orbital characteristics, it was calculated that Sgr A* must weigh in at around four million times the mass of the Sun. The only known astrophysical object that could be so massive, yet exist in such a small space, is a black hole.

However, only the orbit of one star – S0-2 – had data covering its entire 16.5 year journey around the centre. Data on the rest of the stars cover less than 40% of their orbits – the remainder has been projected using modelling. In order to characterize an orbit, astronomers believe that 50% of a star's orbit needs to be observed. With only S0-2 breaking this threshold, some sceptics questioned whether a central black hole existed at all.

Better adaptive optics

Now, astronomers, including Andrea Ghez at the University of California, Los Angeles, have revealed the discovery of a new star named S0-102. "The orbital period of this star is just 11.5 years – the shortest of any star known to orbit the black hole," Ghez told physicsworld.com. "Improvements in adaptive optics have allowed us to find fainter stars and measure them more acurately," she says. With adaptive optics, the telescope's mirror is not a single surface, rather a tiled surface made up of smaller mirrors. A laser guide is fired into the sky above the telescope and the distortion of the laser due to atmospheric turbulence is measured. The shape of the mirror can then be adapted by moving individual tiles in order to compensate for the distortion.

This technique will also allow the future observation of S0-102 at apoapsis – its furthest distance from the black hole. "This will reduce our uncertainties in parameters like the black hole's mass," says Ghez. Having a second star to observe will also allow astronomers to improve their understanding of S0-2's orbit. In particular, it will help provide a more precise measurement of S0-2's periapsis – its closest approach to the black hole – in 2018. During periapsis, the star experiences a stronger gravitational force, causing an additional redshift in its light. The precise amount of redshift is predicted by Einstein's general theory of relativity. The experiment can be repeated when S0-102 reaches its own periapsis in 2021.

General relativity also predicts the precession of a star's periapsis. "The fact that space is warped by the gravity of the black hole means that orbits overshoot each time. The point of periapsis moves on in the direction that the star is already orbiting," explains Ghez. This is similar to the precession of Mercury's orbit within our own solar system – a puzzle that, when explained by Einstein in 1915, provided an early endorsement of his ideas.

Unknown parameter

However, this particular test of relativity is not possible with a single star. "The situation isn't as simple as two stars orbiting a single black hole," says Ghez. "There are likely to be other things orbiting in there too, such as stellar-mass black holes and neutron stars," she adds. This means that the orbiting stars do not see a symmetrical distribution of mass as they pass through this crowded region. If general relativity is to be tested, it has to be treated as an unknown parameter. If the mass distribution is also unknown, you need two stars to solve the equations. "With future advances in adaptive optics, and the next generation of telescopes, we will now be able to see whether Einstein's relativity stands up in this extreme gravitational environment," Ghez hopes.

"It is pretty spectacular that they've observed the whole orbit of a second star," Nils Andersson, head of the General Relativity Group, at the University of Southampton, UK, says. "It shows there has to be a black hole in the centre, and it helps pinpoint how massive it is," he adds. However, he believes there are stronger tests of general relativity. "I think the best test beyond the solar system is still two pulsars orbiting around each other. That sort of system puts more constraints on Einstein's theory," he explains.

لينك منبع مقاله

...

نظرات "شازده" بعلت عدم رعايت قوانين وبلاگ و با توجه به اينكه محتوي آن خلاف عفت بود؛ كه صرفا بيانگر سطح فرهنگ خانوادگي و درك نويسنده آن و گوياي نوع نگرش ايشان بود حذف شده است.