thephysicsth.jpgnnn

<h1 class=" _5wj- _5wj_"><span dir="rtl" data-ft="{&quot;tn&quot;:&quot;K&quot;}"><span class="UFICommentBody">كيف توقف رصاصة؟
نفس الفيزياء التي نتبعها لتوفير الوقود في السيارة</span></span></h1>
<div class=" _5wj- _5wj_">

<hr />

<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>

لست مضطرا للوقوف في وجه بندقية لتشهد فيزياء المقاومة أمام عينيك. يمكنك رؤيتها وأنت تمارس عاداتك اليومية مثل ركوب الدراجة أو السيارة، أو في أمورٍ تمارسها بشكل أقل، مثل القيام برحلة ذهابٍ وإيابٍ إلى الفضاء الخارجي مثلًا.

كما أن هذه الظاهرة ذاتها، تنقذ ملايين الحيوات كل يوم، أثناء صد الغلاف الجوي أو حتى تبخيره لمعظم الشهب التي تصطدم به من الفضاء الخارجي.
<h3>كيف توقف رصاصة؟</h3>
في إحدى حلقات برنامج «حياة على المحك - Life on the Line» أطلِق النار على «تود سامبسون - Todd Sampson» من مسافةٍ قريبةٍ باستخدام بندقية من طراز AK-47. أتمنى ألا أكون قد أفسدت عليك التشويق إذا اخبرتك أنه لم يمت وأن المياه التي هي أكثر كثافة من الهواء بألف مرة، يمكنها أن توقف الرصاصة بشكلٍ سريعٍ جدًّا.

يقول عن هذا البروفيسور «جورج تايلور - Geoffrey Taylor» من «جامعة ميلبورن –University of Melbourne» والذي قدم تفسيرًا علميًا لمجريات الحلقة - أن المقاومة يمكن ان توصف بأنها سلسلة من الاصطدامات.

إذ يقول البروفيسور: «أثناء اختراق الرصاصة للماء، فإنها تفقد شيئًا من طاقتها بفعل العديد من الاصطدامات مع مليارات ومليارات الذرات، كل واحدة منها - أي الذرات - تأخذ مقدارًا قليلًا من طاقة الرصاصة».

في كل مرة تصطدم فيها الرصاصة بجزيء من الماء، فإن جزءًا من الطاقة التي تدفع الرصاصة للأمام، تنتقل لهذا الجزيء. وبالتالي فإنه لحظة انتقال كل الطاقة التي تدفع الرصاصة نحو الأمام لجزيئات المياه بفعل الاصطدامات، تتوقف الرصاصة.

أما الاختلاف بين هذه التصادمات والتصادمات التي تحدث بين الرصاصة وجزيئات الهواء، هو أن جزيئات المياه - لأن كثافة المياه أعلى- تكون أقرب لبعضها البعض من جزيئات الهواء، ولذلك فإن عدد التصادمات في المياه سوف يزداد بشكل كبير، وبالتالي سوف تفقد الرصاصة طاقتها بشكلٍ أكثر فاعليةً وتتوقف أسرع كثيرًا.

<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display:inline-block" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>


«نفس الفيزياء المسؤولة عن حقيقة أنه لن يموت بفعل الرصاصة، هي ذاتها التي تساعدنا على زيادة فاعلية السيارات، وهي ذاتها التي تساعد راكبي الدراجات على تحديد الوضعية الأفضل للامتطاء» - بروفيسور «تايلور».

بناءً على أن الحلقة - التي استضافت أيضًا فائزين بميداليات أولمبية، وعالم الرياضيات «كاميرون ماكيفوي - Cameron McEvoy» - توضح التأثير الذي توقعه السوائل المختلفة على المقاومة، يخبرنا البروفيسور «تايلور» أنه علينا أن نأخذ بالحسبان عوامل أخرى، مثل شكل الجسم المتحرك، سرعته، ومقدار الطاقة التي يحملها.
<h3>الشكل - الأملس يغلب الخشن</h3>
شكل الرصاصة مصمم لكي يصطدم - أثناء انتقالها خلال الهواء - بأقل عدد ممكن من جزيئات الهواء، ولتفقد أثناء هذه التصادمات أقل مقدار ممكن من الطاقة التي تمتلكها.

تخيل الآن كرة بلياردو تصطدم بشكل طفيفٍ جدًا بكرة أخرى ساكنة، ولكن الآن تخيل لو أن هذه الكرة صدمت الكرة الساكنة بشكل عنيفٍ جدًا، سوف تحافظ الكرة الاولى على معظم طاقتها الحركية وسرعتها، بينما سيقوم الاصطدام الثاني العنيف بتحطيم الكرة أو إيقافها بشكل كلي.

الأشكال القريبة من شكل الرصاصة تخلق اصطدامات عنيفة أقل مع الجزيئات، بينما تكون معظم اصطداماتها هي من النوع الاول، على عكس الشكل الذي يكون مسطحا باتجاه الحركة، (عكس الشكل الانسيابي أن يكون الشكل مسطحا بالكامل). وبالتالي، فإن الرصاصة تسافر لمسافات أكبر بكثير قبل أن تفقد طاقتها الحركية وتتوقف.

<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display:inline-block" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>

يفيدنا هذا في تصميم السيارات الحديثة والتي تأخذ شكلًا انسيابيًا يشبه شكل الرصاصة، والذي يساعدها على السفر لمسافاتٍ أطول والمحافظة على وقودها قدر الإمكان.

يقول «تايلور»: «إذا نظرت للعلاقة بين فاعلية السيارات وتصاميمها، ستجد أن «الديناميكا الهوائية – Aerodynamics» (التعبير الفيزيائي الذي يوضح تأثير جزيئات الهواء على أي جسم يسير عبره بما في ذلك السيارات، وهي القوى التي تؤدي إلى طيران الطائرات) هي أمر مهم جدًا». في القيادة على الشوارع المفتوحة، يلعب شكل السيارة دورًا مهمًا جدًا في فاعلية وقودها.

ويضيف البروفيسور «تايلور»: «لديك الآن سيارة رياضية، إنها ديناميكيةٌ هوائيًا (أي أن هذه القوة تؤثر عليها بشكل جيد مما يساعدها في الحركة بشكل أفضل) كما أنها أقرب للأرض (أي منخفضة، وهذا يعني أن كمية الهواء المارة أسفلها تكون أقل)، ثم لديك سيارة من صنف SUV (السيارة العائلية)، والتي يمكنها أن تمتلك شكلًا ملائمًا مع الديناميكا الهوائية، ولكنها مرتفعة أكثر عن الارض.

وبالتالي - وإن تساوت بقية العوامل - فإنه لا يمكنك أن تحقق ذات الفاعلية في الوقود لكلا السيارتين. وهذا هو نفس السبب الذي يجعل راكبي الدراجات يتخذون وضعيةً منحنيةً ليقلصوا من مساحة المنطقة المعرضة للرياح».
<h3>السرعة - كلما ازدادت السرعة ازدادت المقاومة</h3>
بالإضافة إلى كونه راكب دراجات متحمس، فإن البروفيسور «تايلور» على دراية كبيرة بتأثير المقاومة على الحركة. وهو يخبرنا أنه وعند السرعات المنخفضة، فإن مقاومة الهواء هي مجرد جزء صغير من القوى التي تؤثر على الراكب، أما الاحتكاك مع الارض، فإنه يعطي تأثيرًا أكبر على الابطاء من سرعة الراكب.

<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display:inline-block" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>

«ولكن، وعلى سرعة 30 كم/ساعة فإن مقاومة الهواء تصبح القوة المسيطرة» حسب البروفيسور.

«إن أي شخص يجيد ركوب الدراجة الهوائية، يعلم أنه وعند نزوله تلةً وهو يجلس مستقيمًا على الدراجة، فإن قوة الهواء التي تؤثر على صدره تكون هائلة».

أما بالنسبة لسائقي الدراجات الهوائية المحترفين، والذين يصلون لسرعات تقارب ال60 كم/ساعة، فإن مقاومة الهواء بالنسبة لهم هي عائق هائل.

فحتى تغير صغير جدًا بالمقاومة يمكن أن يؤدي إلى تغير هائلٍ بالأداء، وبالتالي لارتدائهم ملابس خاصة (تكون ضيقة جدًا على الجسم) وخوذات خاصة يرتديها سائقوا الدراجات الهوائية على المضمار، بالإضافة لوضعيات جلوسهم غير المريحة بالنسبة للناظر.

«من المهم جدًا لهؤلاء الرياضيين أن يمروا عبر ممرات هوائية ويختاروا وضعيات جلوسهم، ثم يعدلوا من ارتفاع كراسيهم لعدة مليميترات، وأن يقوموا بتعديل المقابض أيضًا بنفس القياسات بناء على تجاربهم».
<h3>الطاقة - كل تصادم ينتج عنه حرارة</h3>
كلما زادت سرعة الجسم، يزداد مقدار الطاقة التي يكون امتلكها (أي أن الطاقة الكامنة فيه تكون أعلى لتمكنه من التحرك بشكل أسرع)، وبالتالي يزداد مقدار الطاقة التي عليه أن يفقدها (أو بتعبير أدق أن ينقلها) وذلك لكي يخفف من سرعته، وليس هنالك مثال أفضل على هذا من الشهب.

الشهب هي عبارة عن نيازك تصطدم بالغلاف الجوي للأرض، وهي تسافر بسرعة كبيرة جدًا - تصل غالبا لِـ 10 كم/ثانية، ثم تبدأ الحرارة العالية التي تسببها الاصطدامات الهائلة مع جزيئات الهواء بحرقه، وفي معظم الحالات، فإن هذه الشهب تتبخر قبل أن تصل لسطح الارض.

المركبات الفضائية تواجه نفس الخطر عند عودتها مجددًا للأرض عبر الغلاف الجوي.

«تكون المركبات الفضائية مغطاة ببلاطات من السيراميك، وذلك لأن السرعة الهائلة التي تكتسب فيها جزيئات الهواء الحرارة، ترفع درجة حرارة المركبة بشكل سريعٍ وهائلٍ جدًا. وبالتالي، فأنت تحتاج لبلاطات من السيراميك والتي يمكنها أن تتحمل درجات الحرارة التي يمكن أن تصل للآلاف، إما هذا أو سوف يتم قليك حتمًا!».

<hr />

ترجمة: أسماء الدويري
تدقيق: المهدي الماكي
<a href="https://phys.org/news/2017-03-physics-bullet-car-fuel-efficient.html" target="_blank">المصدر</a>

كيف توقف رصاصة ؟ نفس الفيزياء التي نتبعها لتوفير الوقود في السيارة

download-3-2

<h1 class=" _5wj- _5wj_"><span dir="rtl" data-ft="{&quot;tn&quot;:&quot;K&quot;}"><span class="UFICommentBody">نتائج مؤتمر ناسا الصحفي
أمل جديد نحو الحياة في العوالم المتجمدة من نظامنا الشمسي</span></span></h1>
<div class=" _5wj- _5wj_">

<hr />

</div>
قدمت مهمتين عريقتين لناسا تفاصيلًا جديدة حول الأقمار المتجمدة لكل من زحل والمشتري، توضيحًا لما يعنينا من القطاعات العلمية لهذه العوالم وغيرها من "العوالم المحيطية" في نظامنا الشمسي، نقصد بالعوالم المحيطية تلك الأقمار التي تملك محيطات كبيرة تحت سطوحها المتجمدة، نُشرت هذه الاكتشافات في أوراق علمية الخميس 13أبريل2017 على يد باحثين من مهمة كاسيني في ناسا (المركبة الفضائية المعنية باكتشاف زحل وأقماره) وبمساعدة تيليسكوب هابل.

أعلن الباحثون في أوراقهم المنشورة أن شكلًا من أشكال الطاقة الكيميائية والتي يمكن للكائنات الحية أن تتغذى عليها يبدو أنها تتواجد في قمر كوكب زحل Enceladus)), وتحدث باحثو هابل عن أدلة اضافية تتعلق بأعمدة صاعدة من قمر المشتري Europa)).
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-slot="7083709560" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
يقول Zurbuchen)) المسؤول في الإدارة الرئيسية في واشنطن والمشارك في مهمة ناسا العلمية:

&gt;&gt;هذا أقرب ما وصلنا إليه حتى الآن في تحديد المكان الذي يمكن أن تتواجد فيه المكونات اللازمة لبيئة ملائمة للحياة، وقد قدمت لنا هذه النتائج براهينًا وتوضيحات جديدة حول الترابط بين المهمات العلمية لناسا والتي تقربنا أكثر من الإجابة على إذا ما كنا لوحدنا في هذا الكون أم لا.&lt;&lt;

الورقة العلمية المنشورة من قبل الباحثين في مهمة كاسيني وفي المجلة الشهيرة (Science) تدل على وجود غاز الهيدروجين الذي يتدفق نحو سطح المحيط الخاص بالقمر (Enceladus) نتيجة لنشاط حراري في قاع المحيط ويمكن للهيدروجين غالبًا توفير مصدر للطاقة الكيميائية للحياة.

توافر الهيدروجين بكثرة في المحيط الخاص بهذا القمر يعني أن الميكروبات -إن وجدت- يمكن أن تستخدم هذه الخاصة كي تقوم بإنتاج الطاقة عن طريق دمج الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون المذاب في الماء.

هذا التفاعل الكيميائي، المعروف بتفاعل توليد الميتان (methanogenesis) وذلك لأنه ينتج الميتان كعنصر مرافق للتفاعل، يتواجد في جذور شجرة الحياة هنا على الأرض، ومن المحتمل بأنه كان تفاعلًا حرجًا أو حاسمًا في أصل الحياة على كوكبنا.

الحياة كما نعرفها تتطلب وجود ثلاثة مكونات أساسية:

الماء السائل، مصدر للطاقة من أجل عمليات الأيض والمكونات الكيميائية الصحيحة وأهمها الكربون، الهيدروجين، النيتروجين، الاكسجين، الفسفور والكبريت.

ومع هذا الاكتشاف، أظهرت كاسيني أن (Enceladus) وهو في الحقيقة قمر صغير متجمد يبعد ملايين الأميال عن الشمس بالمقارنة مع أرضنا ويمتلك تقريبًا هذه العناصر كلها.

لم تظهر كاسيني حتى الآن أي وجود للفسفور والكبريت في المحيط على القمر، ولكن العلماء يشتبهون بوجودهما فعلًا، ويُعتقد بأن اللب الصخري للقمر شبيه كيميائيًّا بالنيازك التي تحتوي على هذين العنصرين.
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-slot="7083709560" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
تقول ليندا سبيلكر (Linda Spilker) العاملة في مشروع كاسيني:

&gt;&gt;التأكيد على أن الطاقة الكيميائية للحياة تتواجد فعلًا في محيط القمر الصغير الخاص بكوكب زحل هو اكتشاف مهم جدًّا في أبحاثنا حول البيئات المناسبة للحياة خارج الارض&lt;&lt;.

اكتشفت كاسيني وجود الهيدروجين في أعمدة الغاز والمواد المتجمدة الصادرة من القمر ((Enceladus وذلك خلال أعمق وأحدث توغل لها خلال هذه الاعمدة الصادرة في 28 أكتوبر 2015، وأخذت كاسيني هذه العينات من الأعمدة الصادرة خلال مرورها إلى جانبها سابقًا خلال مهمتها، ومن خلال هذه المشاهدات، قرر العلماء أن ما نسبته 98% من الغازات الصادرة من القمر تتكون من المياه، 1% هيدروجين، أما الباقي فهو عبارة عن خليط من جزيئات أخرى بما في ذلك ثاني أكسيد الكربون، الميثان والأمونيا.

حُددت هذه القياسات عن طريق الجهاز الخاص بكاسيني والذي يقوم بتحليل الكتلة الطبيعية والأيونات والمسمى اختصارًا بINMS))، والذي يستنشق الغازات لتحديد تركيبها الكيميائي، صمم هذا الجهاز لأخذ العينات من الغلاف الجوي العلوي لقمر زحل (Titan).

بعد الاكتشاف المذهل لكاسيني لأعمدة من رذاد متجمد صادرة من شقوق حارة قرب القطب الجنوبي عام 2005، وجهت NASA مستقبلاتها مباشرة نحو القمر الصغير، لكنها لم تصمم لرصد علامات الحياة في الأعمدة الصادرة من هذا القمر لأن العلماء لم يعلموا بوجود هذه الأعمدة اساسًا قبل أن تصل المركبة لزحل

يقول هانتر وايت (Hunter Waite) المؤلف الرئيسي لدراسة كاسيني:

&gt;&gt;مع أننا لا نستطيع رصد الحياة، فقد اكتشفنا وجود مصدر للغذاء هناك من أجلها، هذا يشبه إلى حد كبير مخزنًا للحلوى من أجل الميكروبات.&lt;&lt;

تقدم لنا الاكتشافات الجديدة خيطًا جديدًا من الأدلة على أن النشاط الحراري يوجد فعلًا في محيط القمر Enceladus))، وقد اقترحت نتائج سابقة نشرت في مارس 2015 أن المياه الساخنة تتفاعل فعلًا مع الصخور في قاع البحر، والاكتشافات الجديدة تدعم هذه الاستنتاجات، وتضيف عليها أن المياه الحارة تتفاعل كيميائيًّا مع الصخور لتنتج الهيدروجين.
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-slot="7083709560" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
تقدم ورقة بحثية أخرى نشرت في مجلة(The Astrophisical) العلمية تفاصيلًا عن اكتشافات جديدة لتيليسكوب هابل، حول عمليات رصد للقمر (Europa) منذ عام 2016 تدل على وجود أعمدة محتملة من عناصر مختلفة تصعد من سطح القمر، في المكان نفسه الذي رصد فيه هابل أدلة على هذه الاعمدة عام 2014.

تدعم هذه الصور الأدلة حول أن أعمدة ((Europa يمكن أن تكون ظاهرة حقيقية تصعد بشكل متقطع من المكان نفسه على سطح القمر.

يبلغ ارتفاع الأعمدة المصورة حديثًا (100 كم تقريبًا) عن سطح القمر (Europa)، بينما قدّر ارتفاع الاعمدة المشاهدة مسبقا عام 2014 حتى 50 كم فقط فوق سطح القمر، ولكن كلاهما يجيبان على تواجد أماكن ساخنة بشكل غير معتاد تحتوي على ما يبدو أنه شقوق في القشرة الجليدية للقمر، شوهدت في أواخر التسعينات عن طريق المركبة الفضائية جاليليو التابعة لناسا ايضًا، ويتنبأ الباحثون بأن هذه الأعمدة ومثل Enceladus, يمكن أن تدل على تبخر المياه من داخل القمر.

يقول ويليم سباركس (William Sparks):

&gt;&gt;الأعمدة الصاعدة من Enceladus ترتبط بمناطق أكثر سخونة، ولذلك بعد أن صور هابل الظاهرة الشبيهة بالأعمدة على Europa قمنا بالنظر إلى تلك الأماكن على الخريطة الحرارية الخاصة بجاليليو، وقد اكتشفنا أن الظاهرة المرشحة لتكون أعمدة من المواد المتجمدة أو الغازات في Europa تتواجد فوق مناطق الشذوذ الحراري تمامًا (المناطق شديدة السخونة على الخريطة).

يقول الباحثون:

&gt;&gt;إذا كانت الأعمدة مرتبطة بالمناطق الحرارية، فهذا من الممكن أن يعني أن المياه المتبخرة من المنطقة أسفل القشرة الجليدية للقمر ترفع درجة حرارة المنطقة المحيطة بها&lt;&lt;، فكرة أخرى تقترح أن المياه الصادرة من هذه الأعمدة تغشى السطح مثل الضباب، وبالتالي تقوم بالتغيير من البنية الخاصة بالحبيبات السطحية (المادة المكونة للسطح) مما يمكنها من امتصاص الحرارة والاحتفاظ بها لفترة أطول من المناطق المحيطة بها.

في ملاحظات عامي 2014 و2016، استخدم الباحثون تقنية التصوير الطيفي في تيليسكوب هابل (STIS) لرصد الأعمدة بالأشعة فوق البنفسجية، فعندما يمر Europa أمام المشتري فإن أية خصائص جوية حول أطراف الكوكب تحجب القليل من الضوء الصادر عن الكوكب، وهذا يمكّن STIS من توثيق الخصائص بالرسم البياني.

Sparks وفريقه مستمرون في استخدام هابل لمراقبة Europa من اجل الحصول على أمثلة إضافية لمرشحين محتملين كونهما أعمدة، ويأملون تحديد تواتر ظهورها.

الاستكشافات المستقبلية للعوالم المحيطية سوف تُدعم عن طريق مراقبة هابل لنشاط الأعمدة المفترضة لEuropa بالإضافة لتحقيق كاسيني طويل الأمد حول أعمدة Enceladus، وبشكل خاص فإن كلا البحثين يقدم أساسًا متينًا للعمل من أجل مهمة ناسا لاستكشاف Europa والمسماة Clipper, والمخطط إرسالها في عام 2020 تقريبًا.
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-slot="7083709560" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
يقول جيم جرين ((Jim Green مدير علم الكواكب في المركز الرئيسي لناسا:

&gt;&gt;إذا كانت الأعمدة موجودة حقًّا في Europa كما نتوقع، مع Europa Clipper سنكون مستعدين من أجلها.&lt;&lt;

رصد هابل للمكان الذي يبدو على أنه مكان تواجد نشاط ثابت ودائم لهذه الأعمدة يقدم هدفَا مغريَا للمهمة التي سوف يتم إرسالها الى القمر Europa والمحملة بالعدة العلمية القوية للرصد والاستكشاف.

بالإضافة لهذا، فإن بعض المساعدين لSpark في الدراسات المتعلقة باكتشافات هابل لEuropa يحضرون كاميرا قوية تعمل بتقنية الأشعة فوق البنفسجية لإطلاقها مع Europa Clipper والتي سوف تقوم بقياسات مشابهة لتلك التي قام هابل برصدها، ولكن أقرب بآلاف الكيلومترات، والعديد من أعضاء مهمة كاسيني INMS يطورون نسخة حديثة وفائقة الحساسية من جهازهم ليتمكن ايضًا من الانطلاق مع Europa Clipper.

<hr />

اسماء الدويري

تدقيق داليا المتني
<a href="https://www.nasa.gov/press-release/nasa-missions-provide-new-insights-into-ocean-worlds-in-our-solar-system" target="_blank">المصدر</a>

نتائج مؤتمر ناسا الصحفي أمل جديد نحو الحياة في العوالم المتجمدة من نظامنا الشمسي

AntiMatter-circle_1024

يمكننا القول أن لغز اختفاء المادة المضادة (أي الفرق بين المادة والمادة المضادة في الكون المنظور) هو في الحقيقة لغز عن وجودنا وكل ما نعرف في الكون، ذلك لأن الانفجار العظيم كان لابد أن يشعل الفتيل لانطلاق عملية سوف تقوم بالنهاية بالقضاء على كل المادة.

ولكن نوعا جديدًا من الاشعاع الغريب والذي تنبأ به العلماء ولكن لم يشاهدوه -حتى الآن- يمكن أن يعطينا بعض الوضوح في النهاية حول حقيقة الأمر، والخبر الجيد أن كاشفًا ضخمًا للجزيئات في إيطاليا يمكن أن يرصده أخيرًا -اذا كان موجودا في الاساس-.

يطلق على الاضمحلال الاشعاعي الذي يحاول العلماء اكتشافه اسم "neutrinoless double-beta decay" اسم ينبئنا انه اضمحلال فقير بجسيمات النيوترينو، لكنه يصدر ازدواجا من اشعة بيتا، واذا تم العثور عليه، فانه سوف يعطينا دليلا جديدا بانه، وفي ظروف غريبة يمكن ان يتم انتاج كميات اكبر من المادة مقابل المادة المضادة.

يخبرنا عن هذا Philip Barbeau من جامعة Duke "اذا تم رصد هذا الاضمحلال الاشعاعي فانه سوف يساعد على حل بعض المشاكل."

&nbsp;
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
<div class="custom-ads-5-6"></div>
<div class="custom-ads-5-6"></div>
"سوف يساعد اكتشاف هذا الاضمحلال على حل لغز عدم التناسق في الكميات بين المادة والمادة المضادة في الكون.

سوف يساعد ايضا على تفسير معضلة الصغر الهائل لحجم النيوترينو. بالاضافة الى اننا سوف نأخذ فكرة عن حجم جسيمات النيوترينو، بما أن معدل الاضمحلال الاشعاعي مرتبط بمقياس كتلة النيوتريو."

تظهر مشكلة عدم التوافق بين المادة والمادة المظلمة من النموذج القياسي في الفيزياء، والذي نص على ان الانفجار العظيم انتج مكميات متساوية من المادة والمادة المضادة، والتي -في النهاية- كان عليها ان تلغي بعضها بعضا.

كما هو واضح، فهذا بالطبع لم يحصل، لأن البشر، والشجر، والعصافير، وكل ما نشاهده في كوننا المنظور اليوم هو من المادة التي لم تتحلل.

&nbsp;
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
<div class="custom-ads-5-6"></div>
<div class="custom-ads-5-6"></div>
<h3>اذن، اين ذهبت كل المادة المضادة؟</h3>
يمكن للاجابة ان تكون مع جسيمات النيوترينو والمتعارف عليها باسم -الجسيمات الشبح-، ذلك لاننا لم نستطع ان نعلم كم تزن هذه الجسيمات بعد، كما انها لا تتفاعل عن طريق القوى الالكترومغناطيسية، ما يعني ان هنالك اعدادا هائلة منها تحوم في الكون بدون ان نشعر بها.

كما تم التنبؤ بأن جسمات النيوترينو يمكن ان تكون هي نفسها جسيمات نيوترينو مضادة -كائنات نظرية تسمى جسيمات الـ Majorana، وهذا يمكن ان يكون المفتاح لعدم التناظر في الكون.

ولاكتشاف هذا كله، فان العلماء يستخدمون تجربة الـ GERDA في ايطاليا (مكتشف الجسيمات العظيم)، وذلك لاكتشاف الجسيمات المشعة التي يمكن لها ان تظهر عدم التناظر الطبيعي هذا، مثل جسيمات النيوترينو انفة الذكر.

&nbsp;
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
<div class="custom-ads-5-6"></div>
<div class="custom-ads-5-6"></div>
في عميلة الاضمحلال الاشعاعي الاعتيادية، يتحلل النيوترون المتعادل لينتج بروتونا موجبا، والكترونا سالبا، بالاضافة لجسيم نيوترينو مضاد، في عملية تسمى اضمحلال beta.

ولكن وفي ذرات الجيرمانيوم (عنصر كيميائي) فان عملية الاضمحلال هذه تحدث مرتين، وهذا يمكن ان يظهر جسيمات النيوترينو تقوم بالغاء بعضها بعضا قبل مغادرتها الذرة.

لذلك، فلدينا الان نموذجا للاضمحلال الاشعاعي يدعى neutrinoless double-beta، حيث يتم تحويل جزيئين من النيوترونات الى الى بروتونات داخل الذرة، ما ينتج عنه الكترونين، ولكن بدون اي جزيئات نيوترينو مضادة.

هذا يعني ان المادة انتصرت في النهاية على المادة المضادة.

توضح Sophia Chen:

"يعتقد علماء الفيزياء النظرية بان هذه العملية، ينتج عنها الكترونين ولكن بدون اي مادة مضادة.

جسيمين صغيرين جديدين من المادة ظهرا فجاة في الكون، ويجب على المقتفيات ان تقوم بقياسهما.

واذا حدثت هذه العملية مرات كافية بعد الانفجار العظيم، فربما تقوم بتفسير لغز ضياع المادة المضادة، وبالتالي وجود المادة نفسها بهذه الكميات في الكون."

لسوء الحظ، فان هذه العملية يصعب جدا اكتشافها في الفضاء، وذلك بسبب الضوضاء الكونية التي ترافقها، في الغالب على شكل اشعاعات كونية.

&nbsp;
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
<div class="custom-ads-5-6"></div>
<div class="custom-ads-5-6"></div>
وهذا هو السبب الفعلي لوجود الـ GERDA.

يقوم الان فريق من العلماء برصد 35.6 كغ من عنصر الجيرمانيوم وضع داخل كمية كبيرة من عنصر الارغون، والذي وضع بدوره داخل كمية اكبر من الماء السائل، وذلك لرصده يضمحل.

"لم يرصد العلماء بعد عملية الاضمحلال الجديدة، ولكن تجربتهم لحد الان تجري بشكل جيد جدا" يقول Ryan F.Mandelbaum.

"لا يوجد اي ضوضاء في الخلفية المرافقة، وهذا انجاز هائل."

الان كل ما علينا فعله هو انتظار الجراميوم كي يضمحل، ولكن عندما يفعل، يمكننا وقتها ان نشهد امرا غير مسبوق.

وعندها يمكننا حقا ان نتحمس حول مصير الفيزياء كما نعرفها.

"ان اكتشاف عملية الاضمحلال الاشعاعي مزدوجة اشعاع بيتا التي سبق ذكرها، يمكن ان تقدم لنا فهما بعيدا لفيزياء الجزيئات وعلم الفضاء" بناء على كلام فريق المقتفي GERDA في ورقتهم البحثية.

<hr />

ترجمة: أسماء الدويري
تدقيق: جدل القاسم
تحرير: ياسمين عمر

<span style="color: #0000ff;"><a style="color: #0000ff;" href="http://www.sciencealert.com/this-unseen-form-of-radioactive-decay-could-help-explain-where-all-the-antimatter-is" target="_blank">المصدر</a></span>

هل نحن أمام حل للغز اختفاء المادة المضادة؟

blogger-image-194975234

حسناً، لا أقصد أن أثبط حماسك، ولكن الامانة العلمية تحتم علي إخبارك أن هذا السؤال لا إجابة له، أو على نحو أدق فهو لا يملك إجابة واحدة محددة وصحيحة يمكن اختبارها.
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
السبب بسيط، إذ لا يمكننا أن نسير بسرعة الضوء، وحده الضوء يمكنه أن يسير بسرعة الضوء باعتباره يتكون من جسيمات ندعوها فوتونات ولا تمتلك كتلة، والطريقة الوحيدة التي تمكّنك من السير بسرعة هذه الجسيمات الهائلة هي أن تصبح عديم الكتلة أنت الآخر، أو أن تمتلك طاقة غير محدودة، الأمر الذي يعد مستحيلاً في الوقت الراهن.

ولكنه سؤال نظري، والناس يطرحون أمثال هذه التساؤلات كثيرًا: كيف سيبدو العالم من وجهة نظر الفوتون؟

هل يصبح الفضاء ثنائي الأبعاد عند سرعة الفوتون؟ هل يتوقف الزمن بالنسبة للفوتون؟

في الحقيقة إن محاولاتنا لإيجاد الأجوبة لمثل هذه الأسئلة دائمًا ما توقعنا في مغالطات ومفارقات، لا توجد أي منظورات داخلية يكون فيها الفوتون متوقفاً تماماً لذلك فإنه من غير المجدي أن نتخيل مثل هذا المنظور، كما أن الفوتونات ليس لديها تجارب سابقة.

ولا يوجد منطق من قولنا أن الزمن سيتوقف عندما نسير بسرعة الضوء.

وهذا ليس إخفاقا بالنسبة للنظرية النسبية، ولا توجد أي تناقضات تطرحها هذه الأسئلة أيضاً، ولكنها غير منطقية فقط.

مع كل هذه الاجوبة المحبطة، ولكن لا يجب على أحد أن يحبط فعلاً عندما يقوم بقرائتها، فهي نفس الأسئلة التي كان آينشتاين يطرحها على نفسه منذ أن كان في السادسة عشر من عمره وحتى وضعه لنظريته النسبة بعدها بعشر سنوات.
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
وهذا ما قاله بنفسه:

«إذا قمت باللحاق بشعاع من الضوء يسير بسرعة ثابتة هي (س –C) أي سرعة الضوء في الفراغ، فإنني سأشاهد هذا الشعاع على أنه حقل كهرومغناطيسي يتذبذب مكانياً ومتوقف، ولكن يبدو أنه لا وجود لمثل هذا الأمر، سواء أخذنا بعين الإعتبار التجربة أو معادلات ماكسويل.

منذ البداية، ظهر ذلك لي جلياً عن طريق الحدس، بالنسبة لمراقب من مثل هذه النقطة، فإنه سيخضع لنفس القوانين الفيزيائية التي سيخضع لها مراقب ساكن – بالنسبة للارض - ولكن كيف يمكن للمراقب الأول أن يحدد أنه يتحرك بسرعة عالية جداً وثابتة؟ أحدهم يرى أنه بالنسبة لهذه المفارقة فإن الجرثومة المتعلقة بالنظرية النسبية تم احتوائها بالفعل.

ولكن يعلم الجميع اليوم، أن كل المحاولات لتوضيح هذه المفارقة حكم عليها بالفشل طالما أن طبيعة الزمن هي من المسلمات المزروعة في اللاوعي للأفراد، ومن الواضح أن فهم هذه المسلمة وما يحيط بها من خصائص يمثل الحل لهذه المشكلة».

في عام 1905، أدرك اينشتاين كيف أن الضوء يسير بسرعة ثابتة بغض النظر عن مقدار السرعة التي تسير بها أنت.

الأحداث المتزامنة في إطار مرجعي واحد سوف تحدث في أوقات مختلفة في أطر اخرى تمتلك سرعة متجهة تتناسب مع الاولى.
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
لا يمكن اعتبار المكان والزمان على أنهما أمران ثابتان أو مطلقان، وعلى هذا الأساس طور آينشتاين نظريته النسبية، والتي تم إثباتها بشكل جيد عن طريق التجربة منذ ذلك الوقت.

الأسئلة حول السرعة المتجهة النسبية في النظرية النسبية يمكن الإجابة عنها بالمعادلة التالية:
v = (w − u)/(1 − wu/c2)

أي أنه، إذا كنت تسير بسرعة هي u وهي نسبية بالنسبة لي وقمت بقياس سرعة الضوء في نفس الإتجاه w تساوي c وc هي سرعة الضوء بالنسبة لي، فسوف تعطينا المعادلة قيمة v وهي قيمة سرعة الضوء بالنسبة لك على أنها:

v = (c − u)/(1 − u/c).

ولأي سرعة مقدارها u أقل من c فسوف نحصل على v=c من المعادلة السابقة، وبالتالي فإن سرعة الضوء ستكون هي ذاتها بالنسبة لك.

ولكن إذا كانت u=c فسوف تصبح المعادلة 0 مقسوماً على 0 وهي إجابة بلا معنى.
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
إذا كنت تود أن تعرف ماذا سيحصل إذا كنت تقود سيارتك بسرعة قريبة جداً من سرعة الضوء، فبإمكاننا أن نقدم لك إجابة.

داخل سيارتك لن تلاحظ أي تأثيرات غير طبيعية.

يمكنك أن تنظر لصورتك في المرآة التي تسير مع السيارة ( داخلها) وسيكون شكلك كما هو بلا أي تغيير.

ولكن إن نظرت خارج النافذة، فان الضوء الصادر من مصابيح السيارة الأمامية ستكون سرعته دائما ثابتة ومساوية لسرعة الضوء بالنسبة لك.

سوف يصطدم بأي جسم موضوع في طريقه ثم ينعكس عنه، أي شيء آخر سوف يكون قادما نحوك بسرعة الضوء تقريباً، وبالتالي فإن الضوء المنعكس عنه سيخضع لإزاحة دوبلر لترددات عالية جداً –باتجاه المنطقة فوق البنفسجية أو أكثر.

إذا كنت تمتلك آلة تصوير مناسبة فيمكنك أن تلتقط صورة خاطفة.

الأجسام التي ستمر ستكون أطوالها متقلصة، ولكن وبسبب اختلاف الأوقات التي تمر بها بالنسبة للضوء وتأثير الظهور، فإن الصورة التي التقطتها سوف تظهر الأجسام المارة على أنها دائرية.

<hr />

<ul>
 	<li>ترجمة : أسماء الدويري.</li>
 	<li>تدقيق : أسمى شعبان.</li>
 	<li>تحرير: يمام اليوسف.</li>
 	<li><a href="http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SpeedOfLight/headlights.html" target="_blank" rel="noopener">المصدر</a></li>
</ul>

أسماء الدويري

الأعمال

كيف توقف رصاصة ؟ نفس الفيزياء التي نتبعها لتوفير الوقود في السيارة

نتائج مؤتمر ناسا الصحفي أمل جديد نحو الحياة في العوالم المتجمدة من نظامنا الشمسي

هل نحن أمام حل للغز اختفاء المادة المضادة؟

إذا كانت سيارتك تسير بسرعة الضوء وأضأت المصابيح الأمامية فماذا سيحصل؟