نوترون در فضا
نوترون در فضا
در سال 1920 رادرفورد اظهار داشت که پروتون درون هسته ممکن است داراي يک الکترون باشد .در چنين صورتي اين الکترون چنان محکم به آن بسته شده است که يک ذره ي خنثي ايجاد کرده است. رادرفورد حتي براي اين ذرهي فرضي نام نوترون (به معناي خنثي) راپيشنهاد کرد . تحقيق در يافتن نوترون تا سال 1932 به دو دليل نامؤفق ماند .اول آنکه دانشمندان نمي توانستند ماده ي طبيعي بيابند که گسيل کننده ي نوترون باشد و ديگر آنکه روش هايي که براي آشکارسازي ذرات اتمي به کار برده مي شد ، همگي به آثار بار الکتريکي ذرات بستگي داشت.
در سال 1930 بث و بکر دريافتند که وقتي نمونه هايي از بور يا بريليم با ذرات آلفا بمباران شوند، تابش هايي از آنها گسيل مي شود که در آن وقت به نظر مي رسيد که از نوع پرتوهاي گاما هستند زيرا اين پرتوها فاقد بار الکتريکي بودند . فردريک ژوليو و ايرن کوري به بررسي جذب تابش مذکور در پارافين پرداختند(پارافين ماده ي غني از هيدروژن است) . آنها دريافتند که تابش حاصل ا زبريليم وقتي به پارافين برخورد مي کند، تعداد بسياري هسته ي هيدروژن (پروتون) از پارافين مي راند .چادويک به مطالعه ي انرژي پروتون هاي رانده شده پرداخت و بر اساس قوانين پايستگي و اندازه حرکت در فيزيک کلاسيک ، اين فرض را بنا نهاد که ماهيت تابش حاصل از بمباران بريليم نوتروني است که بار صفر و جرم برابر يک دارد . به عبارت ديگر وقتي بريليم با ذره ي آلفا بمباران شود ، واکنش هسته اي صورت مي گيرد و نوترون توليد ميشود:
وقتي نوترون ها به درون پارافين راه مي يابند، گاه و بي گاه با هسته هاي هيدروژن برخوردهاي رودرو پيدا مي کنند و به دليل يونشي که ايجاد مي کنند پروتون هايي پس زده مشاهده مي شود . چنين نوترون هايي بنا به فرض چادويک به علت آنکه بار الکتريکي ندارند مي توانند در اجزاي ماده ي متراکمي همچون سرب نفوذ کنند بدون آنکه انرژي خود را از دست بدهند .
از سال 1932 به بعد درباره ي خواص و برهم کنش بين نوترون ها و اتم ها پژوهش هاي بسياري به عمل آمده و شاخه اي به نام فيزيک نوتروني بوجود آمد . فيزيک نوتروني با توليد نوترون ها ، آشکارسازي آنها و برهم کنش آنها با هسته هاي اتمي و با ماده ي توده اي سروکار دارد .اين پژوهش ها در ميان پژوهش هاي ديگر به کشف شکافت هسته اي انجاميد .
واكنش هستهاي از نوع چهارم ! يعني ادغام نوترونها و پايان هستي ( انقلاب دوم ستارگان نوتروني )
اولين واكنش شناخته شده توسط بشر همجوشي ستارگان بود ، دومين آن شكافت هستهها و سومين آن واكنش ذره با پاد ذره يا همان ماده با پاد ماده است .
اما واكنش هستهاي از نوع چهارم در راه است ! يعني ادغام دو نوترون و تبديل آن دو به ماده تاريك ( دخان ) و گسترش تك موج گرانشي كه هستي را ويران خواهد كرد .
انقلاب دوم ستارگان نوتروني
واكنش هستهاي از نوع چهارم چيست و در چه مكانهايي روي خواهد داد ؟
همانطور كه ميدانيم يك ابر نو اختر ( supernova ) بعد از مدتي نور دهي شديد و بعد از طي مراحلي منفجر شده و مقداري از جرم آن به خارج پرتاب ميشود ، ولي بيشتر جرم آن به مركز جاذبه سقوط كرده و الكترونها و پروتونهاي عناصر موجود ، تحت شرايطي ادغام و تبديل به نوترونها ميشوند . از اين رو آنها را ستارگان نوتروني ناميدهاند ، بديهي است كه جرم حجمي ( چگالي ) اين اجرام بسيار زياد است ، در اين حالت بخصوص از ماده ، فضاي داخل اتم و فضاي بين اتمها حذف شده است و نوترونها تقريبا در كنار همديگر به رديف و منظم چيده شدهاند ، يك قاشق چاي خوري ( تقريبا يك سانتي متر مكعب ) از اين ماده ، يك ميليارد تن جرم دارد ، اما نكته حائز اهميت اين است كه جرم اينگونه اجرام سماوي ثابت نميماند ، زيرا آنها به واسطه داشتن نيروي گرانشي بسيار قوي ، شروع به بلعيدن مواد در حوزه جاذبه خود ميكنند و رفته رفته به جرم آنها افزوده ميشود ، ابتدا گازها جذب آنها شده و بعضي از آنها ميتوانند ستارگان را در كام خود فرو برند و سرنوشت مواد جذب شده ، تبديل شدن به نوكلئونها ( پروتونها و نوترونها ) و الحاق به پيكره سياهچاله است . همانطور كه ميدانيم اسم اين اجرام را به اين دليل سياهچاله گذاشتهاند كه نور و بهتر است بگوييم امواج الكترومغناطيس توان خروج و فرار از ميدان گرانشي آنها را ندارند . مسئله مهم ديگر اين است كه سياهچالهها در تراكم جرم در پيكره خود محدوديت دارند ، يعني همانطور كه ستارگان در تراكم گاز در خود محدوديت دارند و جرم اضافي ستارگان باعث كوتاه شدن عمر ، عدم تعادل و در نهايت انفجار آنها ميشود . با افزايش جرم سياهچالهها ، فشار در داخل آنها به بينهايت ميل ميكند و تحمل اين فشار براي نوترونها و ... غير ممكن خواهد بود ، نوترونها مجبورند در هم ادغام شوند ، يعني در هم فرو روند و ذرات جديد را به وجود آورند كه اين تبديلات ذرات اتمي به يكديگر در عالم فيزيكي همواره انرژيزا است و يك نوع واكنش هستهاي محسوب ميشود . جرم بعضي از اين سياهچالهها چند هزار برابر جرم خورشيد ما تخمين زده ميشود .
شكل فوق چينش نوترونها را در حالت هرمي شكل نشان ميدهد ، البته اين شكل صرفا يك مثال هندسي جهت درك چينش نوترونها در داخل يك سياهچاله است و شكل هندسي واقعي يك سياهچاله بسته به سرعت دوران ( سرعت زاويهاي ) از يك كره تا يك تورس ( Torus ) متغير است ، يعني تصوير زير !
علت اختيار شكل تورس براي بعضي از سياهچالهها اين است كه سرعت دوران ( سرعت زاويهاي ) بعضي از آنها آنقدر زياد است كه نيروي گريز از مركز باعث پخ و تو خالي شدن آنها ميشود ، سرعت دوران بعضي از آنها چند هزار دور در ثانيه تخمين زده ميشود و سرعت حركت بعضي از ستارگان نوتروني 4000 كيلومتر بر ثانيه اندازه گيري شده است . طبق تعريف ، يك ستاره نوتروني بعد از افزايش جرم و چند برابر شدن جرمش ، سياهچاله ناميده ميشود كه در كل معني و مفهوم يكساني دارند ، يعني اجرام سماوي كه ماهيت و جنس آنها از نوترونهاست كه ميتوانند در مشخصات فيزيكي بسيار متنوع و گوناگون نيز باشند .
تك موج گرانشي چيست ؟
برسي موج گرانشي از ديدگاه فيزيك كلاسيك ؟
اگر طبق شكل فوق ، مركز جاذبه سنگيني همچون خورشيد را در نقطه C در نظر بگيريم و با دامنهاي كوتاه و فركانسي ( تواتري ) نسبتا زياد در امتداد يك خط مستقيم ( فلشهاي سبز رنگ ) شروع به نوسان كند ، بديهي است كه انرژي اين نوسانات به صورت موجهايي به تمامي اجرام حاضر در ميدان جاذبه خورشيد انتقال مييابد كه انرژي آن بستگي به فاصله آن از خورشيد و ساير پارامترها دارد ، در اين وضعيت ، ميدان گرانش خورشيد زمينه و محيط انتقال يا انتشار موج خواهد بود . اگر ميدان گرانش خورشيد را به صورت بردارهايي فرض كنيم ، بردار عمود بر امتداد نوسانات خورشيد به صورت عرضي ( منحني قرمز رنگ ) و بردار هم سو با امتداد نوسانات ( خطوط آبي رنگ ) به صورت طولي مواج ميشوند . اين امواج را موج گرانشي تعريف ميكنيم و استفاده از اين واژه در اين مبحث قراردادي و اختياري است و در مباحث ديگر ، اين واژه ميتواند تعاريف ديگري و معني خاص خودش را داشته باشد . البته تصور ظهور اين پديده نوسانات خورشيد براي ما كه بر روي سياره زمين مقيم هستيم بسيار هولناك است ، چرا كه سياره زمين در اين نوسانات خورشيد با بالاترين سطح زلزله به لرزه در خواهد آمد و در نهايت تكه تكه و خرد خواهد شد . اين امواج براي اجرام صلب همچون جامدات بسيار خرد كننده و شكننده است ولي گازها انعطاف نسبتا بيشتري در مقابل موج گرانش دارند ، البته با تشديد و تمركز موج گرانش ، ميتواند تاثيرات بسيار مخربي نيز بر گازها داشته باشد .
نظريه و توجيه فعلي براي لكههاي خورشيدي ايراد جدي دارد :
به شكل زير توجه نماييد ؛
با توجه به جهت جريان الكتريسيته ، جهت خطوط ميدان مغناطيسي از قاعده دست راست مشخص ميشود . يعني ذرات مثبت هميشه در جهت خطوط ميدان مغناطيسي آنهم به صورت مارپيچي حركت ميكنند .
در عكس فوق يونهاي مثبت هيدروژن داغ از زير لايه شيد سپهر به بيرون كشيده شده و بعد از طي مسير مارپيچي و قوسي شكل ، از قطب N به قطب S حركت ميكنند . همانطور كه كاملا مشخص است يونها در قطب N داغ بوده ولي با مرور زمان و با پيمودن مسافتي در قطب S سرد ميشوند .
خبر علمي جالب از ماده تاريك توسط خبرگزاري يونايتدپرس اعلام شده است :
" تلسكوپ فضايي هابل " يك حلقه "شبح گونه" از ماده تاريك پيدا كرده است كه مدتها پيش در جريان برخورد عظيم ميان دو خوشه كهكشان راه شيري تشكيل شده است .
به گزارش خبرگزاري يونايتدپرس از بالتيمور ، گفته ميشود اين كشف از جمله محكمترين دلايلي است كه نشان ميدهد ماده تاريك وجود دارد .
با وجود اينكه ستاره شناسان نميدانند ماده تاريك از چه درست شده است اما فرض ميكنند كه يك نوع ذره ابتدايي است كه در كهكشان پخش شده است .
"ام جيمز جي" يك ستاره شناس از "دانشگاه جانز هاپكينز" گفت ، اين اولين باري است كه تشخيص دادهاند ماده تاريك داراي ساختار منحصر به فردي است كه هم با گاز و هم با كهكشانهاي موجود در اين خوشه تفاوت دارد .
جي يكي از اعضاي گروهي است كه اين حلقه ماده تاريك را پيدا كرده است.
اين حلقه كه عرض آن 2.6 ميليون سال نوري است در خوشه CL0024+17 كه پنج ميليارد سال نوري از زمين فاصله دارد ، كشف شده است .
اين تصوير بيانگر اين موضوع جالب است كه ماده تاريك تحت شرايط بخصوصي قابل رويت و رصد است ، همانطور كه ماده تاريك در سطح خورشيد قابل رويت و رصد ميشود ، حال اين شرايط چيست ؟ جواب اين سوال نكات جالبي در مورد ماهيت واقعي ماده تاريك خواهد بود ! اما ما ميتوانيم چنين استنباط كنيم كه در هنگام آتش سوزي در روز روشن در سوختن ناقص مواد ، مقداري كربن خالص به صورت دوده توليد ميشود كه اين دوده به علت جذب نور و مانع شدن از عبور نور ، باعث كدر شدن هوا شده و در كل ، دود آتش سوزي به صورت شبح وار ديده ميشود كه در تصوير فوق همين واقعه روي داده است و ماده تاريك همچون دود در فضا ، حالت مه گونهاي ايجاد كرده است ! و به احتمال بسيار زياد با تودهاي گازي شكل مخلوط و همراه شده است و اينگونه به نظر ميرسد كه نيرو و انرژي عجيبي در حال تبديل ماده تاريك به گاز هيدروژن است و اين نيرو باعث گرد آمدن ماده تاريك به حالت يك حلقه بزرگ در يك منطقه از فضا شده است و اين نيرو يا انرژي به صورت دايرهوار در حال اثر است ! البته اين عكس دست كاري شده عكس زير است :
در واقع اين هاله با چشم غير مسلح قابل شناسايي نيست ، بلكه اين هاله توسط ابزارهاي اپتيكي قوي شناسايي
ارائه تئوري تار عنكبوتهاي كيهاني :
دانشمندان مركز فيزيك نجوم اسميت سونين دانشگاه هاروارد تئوري جديدي را با عنوان « تارهاي كيهاني » (cosmic web) ارائه كردند كه نشان مي دهد ماده تاريك به همان روشي كه تارهاي عنكبوت تشكيل مي شوند ، در جهان پخش مي شود . اين دانشمندان در اين خصوص اظهار داشتند ؛ « ما با روش هاي شبيه سازي توانستيم گستردگي ماده تاريك در جهان نزديك را مورد بررسي قرار دهيم و مشاهده كنيم كه اين ماده به طرف گرمايي كه به سبب تاثيرات جاذبه يي ماده تاريك شكل گرفته است ، جذب مي شود » براساس تئوري هاي موجود ، ۹۵ درصد از كيهان را ماده تاريك تشكيل مي دهد . اين دانشمندان با استفاده از رصدهاي تلسكوپ هاي اشعه ايكس چاندرا و «XMM-Newton» تئوري جديد « تارهاي كيهاني » را مطرح كردند . به گفته اين دانشمندان « اين رشتهها همچنين ميتوانند كليد شناخت بيشتر ماده زنده باشند . ماده زنده بخشي از ماده مرئي كيهان است كه حدود ۵/۲ درصد از ۵ درصد ماده معمولي جهان را تشكيل مي دهد. » به گفته اين دانشمندان ، اين رشتهها مي توانند توسط ماده تاريك و ماده معمولي ساخته شوند .
در حقيقت ماده تاريك واقعي كه در كتاب قرآن از آن دخان نام برده شده است با امواج الكترومغناطيسي يا نور ( حرارت و گرما ) برهمكنش قوي دارد . ميتوانيم چنين تصور كنيم كه چون دخان جاذب نور است هرگز رصد نخواهد شد مگر اينكه سايه آن را رويت كنيم ، ولي چون نور را تبديل به ميدان مغناطيسي ميكند اين ميدان قابل شناسايي ميباشد
