مدلسازی سیارکهای تروایی در مقیاس اتمی

حققان دانشگاه رایس موفق شده اند با الهام از سامانه خورشیدی و سیارکهای تروایی اتمی را خلق کرده و حرکت الکترونها را در آن کنترل کنند.
به گزارش خبرگزاری مهر، الکترونها می توانند به شیوه ای مشابه حرکت گروهی از سیارکها در مدار خورشید، در مدار هسته اتمی حرکت کنند و مطالعه بر روی این حرکات می تواند سطح کنترل جدید را بر روی واکنشهای شیمیایی به وجود آورد.

بسیاری از افراد اتمها را به شکل سامانه خورشیدی در مقیاس کوچک می بینند که در آن الکترونها در مدار هسته ای مرکزی در حرکتند. اما این دیدگاه شفاف در قرن حاضر به واسطه ابهامهایی که در مکانیک کوانتومی وجود دارد جایگزین شده است. تحت قوانین کوانتومی نمی توان به دقت درک کرد که یک الکترون در زمانی معین کجا قرار گرفته است و تنها می توان مکان آن را حدس زد. در صورتی که بخواهید مکان الکترون به دور هسته را با یک نقطه نمایش دهید، هسته اتم را ابری از نقطه های متراکم در بر خواهد گرفت.

اکنون محققان دانشگاه "رایس" در هیوستون اتمی مشابه سامانه خورشیدی به وجود آورده اند. این محققان ابرهایی از مدارهای الکترونی مشابه با سیارکهای تروایی که در مدار مشتری به دور خورشید در چرخند را به دور یک هسته اتم به وجود آورده اند. به گفته این محققان اکنون آشکار شده است که می توان یک سامانه خورشیدی را درون یک اتم شبیه سازی کرد.

برای انجام این کار محققان از ابراتمهای "ریدبرگ" استفاده کردند. الکترونهای خارجی در این اتمها به اندازه ای پر انرژی هستند که در حدود نیم میلیمتر، فاصله ای بسیار قابل توجه، از هسته اتم فاصله دارند.

محققان این الکترونها را با پالسهای میدانی الکتریکی هدف قرار داده و گزینه های جاگیری الکترون به دور هسته ها را به فضایی باریک و ویرگول مانند در یکی از وجه های هسته ها محدود کردند، شبیه به مسیری که سیارکهای تروایی در آن حرکت می کنند. سپس میدان الکتریکی دیگری الکترونها را مجبور می کند تا به دور هسته ها حرکت کنند.

به گفته محققان، فیزیک کیهانی که برای توضیح سیارکهای تروایی و الکترونها استفاده می شود، مشابه است، به جز یک تفاوت که در مورد سیارکها از میدانهای گرانشی و در مورد الکترونها از میدانهای الکتریکی استفاده می شود.

بر اساس گزارش نیوساینتیست، محققان امیدوارند در نهایت بتوانند الکترون اتمهایی با ابعاد مختلف را کنترل کنند تا به این شکل بتوانند کنترل واکنشهای شیمیایی را برای تولید مواد جدید به دست بگیرند.


منبع: خبرگزاری مهر

موضوعات : اخبار و مطالب كيهاني,

آینده جهان نامرئی

پس از سال 2014، تلسکوپ فضایی ‌هابل به ماموریت خود خاتمه می‌دهد و تلسکوپ فضایی جیمزوب باید برای ماموریت آماده شود. این تلسکوپ عمدتا در محدوده فروسرخ مطالعه می‌کند، یعنی طول‌موج‌هایی بین 500 نانومتر تا 24 میکرومتر را پوشش می‌دهد. هدف اصلی این ماموریت، تهیه تصاویری از سیاراتی به اندازه زمین و آشکارسازی کهکشان‌های اولیه در مرزهای قابل رویت جهان است.

در حوالی سال 2020 تلسکوپ فضایی فروسرخ اروپایی- ژاپنی، به نام SPICA، باید به همراه تلسکوپ‌های اپتیکی و نزدیک فروسرخ غول‌پیکر مستقر بر روی زمین (تلسکوپ بسیار بزرگ اروپایی، تلسکوپ 30 متری و تلسکوپ غول‌پیکر ماژلان) مجهز و پیشرفته شوند. آرایه میلی‌متری بزرگ آلما (ALMA)، طول‌موج‌هایی از 4/0 تا 3 میلی‌متر را پوشش می‌دهد. ساخت آلما باید در سال 2012 در شیلی تکمیل شود. این ابزار، مناطق شکل‌گیری ستاره را در کهکشان ما و دیگر کهکشان‌ها با تفکیک زاویه‌ای و حساسیت بالا بررسی خواهد کرد.

آلما حتی در مقیاس، از تلسکوپ رادیویی بین‌المللی شناخته شده تحت عنوان آرایه کیلومتر مربع (SKA) پیشی خواهد گرفت. SKA  در آفریقای جنوبی یا استرالیا قرار می‌گیرد و مجموعه‌ای از آنتن‌های رادیویی را با ایستگاه‌های گیرنده‌ای که در فاصله بیش از 3 هزار کیلومتر قرار دارند، اتصال می‌دهد. SKA بر روی تکامل تدریجی کیهان مطالعه خواهد کرد و با استفاده از رصدهایی که از گاز هیدروژن موجود در یک میلیارد کهکشان انجام می‌دهد، به بررسی طبیعت ماده تاریک و انرژی تاریک می‌پردازد. همچنین، این ابزار اندازه‌گیری‌های اساسی را برای فهم بیشتر ما از گرانش انجام می‌دهد و به آشکارسازی امواج گرانشی می‌پردازد.

ناسا و سازمان‌های فضایی اروپا و ژاپن، به بررسی امکان تاسیس یک رصدخانه بین‌المللی پرتو ایکس می‌پردازند. بدین‌منظور، IXO از میان غبار و ابرهای تاریک گاز برای کشف سیاه‌چاله‌های ابر پرجرم در دوران اولیه جهان، یعنی زمانی‌که کهکشان‌ها مراحل اولیه شکل‌گیری خود را پشت سر می‌گذاشتند، به آسمان می‌نگرد و تاریخ و تکامل تدریجی ماده و انرژی مرئی و تاریک را بررسی می‌کند. همچنین، این ابزار به بررسی این‌که عناصر در چه زمانی و چگونه آفریده شدند و چگونه در مناطق بین کهکشانی پراکنده شدند، می‌پردازد.

منبع: ماهنامه دانشمند

ادامه مطلب ...