2-worldssmalle

<h1>ممَّ يتكون أصغر راديو في العالم؟</h1>

<hr />

قام باحثون من جامعة هارفارد بقسم الهندسة والعلوم التطبيقية بصناعة أصغر مستلم إشارات راديوية ـ صُنِع من تجمع على مستوى ذري معيب في الألماس الوردي-.

هذا الراديو الصغير المكون من ذرتين فقط قادر على تحمل ظروف بيئية صعبة للغاية وهو منسجم مع البيولوجيا (biocompatible)، وهذا يعني قدرته على العمل في أي مكان داخل جسم الانسان باعتباره جهازًا صغيرًا مثل منظم دقات القلب.

قام بقيادة هذا البحث البروفيسور ماركو مونكار من هارفارد وساعده في البحث أحد طلابه ويدعى لينبو شاو وقاما بنشر البحث في مجلة الأبحاث الفيزيائية التطبيقية (Physical Review Applied).

&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>
&nbsp;

يستعمل هذا الراديو عيوب صغيرة في الألماس تدعى المراكز النيتروجينية الفارغة (nitrogen-vacancy centers).

ولصناعة هذه الفراغات، يقوم الباحثون باستبدال ذرة كربون في بلورة الألماس مع ذرة نيتروجين وإزالة ذرة مجاورة (وبذلك يتكون نظام يحتوي على ذرة نيتروجين مع فراغ مجاور لها). بالإمكان استخدام هذه المراكز الفارغة لبعث فوتونات أو رصد حقول مغناطيسية ضعيفة جدًا. بالإضافة لذلك، فهذه المراكز النيتروجينية الفارغة تمتلك خصاص إشعاع ضوئي (photoluminescent)، أي إنها قادرة على تحويل المعلومات إلى ضوء، ما يجعلها أنظمة قوية وواعدة في عدة مجالات مثل الحواسيب الكمومية والضوئيات (photonics) والحساسات.

الراديو يمتلك خمسة مكونات أساسية، مصدر طاقة، مستلم، محول لتحويل إشارات التردد الكهرومغناطيسي العالية في الهواء الى تيار موجات ذات تردد منخفض، سماعة لتحويل التيار على صوت وجهاز منظم.

&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>
&nbsp;

في جهاز هارفارد، يتم تزويد الالكترونات في الألماس المراكز الفارغة النيتروجينية بالطاقة عبر ليزر اخضر اللون. هذه الالكترونات حساسة للحقول الكهرومغناطيسية (وهذا يشمل موجات راديو ال اف ام على سبيل المثال). عندما يستلم مركز فراغ نيتروجيني موجة راديوية، تقوم بتحويلها واشعاع الإشارة الصوتية على شكل ضوء احمر. يقوم ثنائي ضوئي (photodiode) بتحويل الضوء الى تيار والذي بدوره يتم تحويله الى صوت من خلال السماعة.

يقوم مغناطيس بصناعة حقل مجال مغناطيسي قوي حول الألماس والذي يُستخدم لتغيير القناة الراديوية أو ضبط التردد المستلم لمراكز الفراغات النتروجينية.

استخدم لينبو شاو وماركو لونكار مليارات من مراكز الفراغات النيتروجينية من أجل تضخيم الإشارة ولكن الراديو يعمل مع مركز فراغ نيتروجيني واحد عبر إشعاع فوتون واحد في كل مرة بدلا من إشعاع حزمة من الفوتونات.

&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>
&nbsp;

هذا الراديو مرن للغاية بفضل خصائص الألماس المستخدم. قام فريق البحث بتشغيل موسيقى عند درجة حرارة 350 مئوية (ما يعادل 660 فهرنهايت). يقول لونكار: «يمتلك الألماس هذه الخصائص الفريدة, هذا الراديو بإمكانه أن يعمل في الفضاء, في ظروف صعبة داخل جسم الإنسان لأنه منسجم مع البيولوجيا».

<hr />

ترجمة : علي القيسي
تدقيق: محمد نور
<span style="color: #3366ff;"><a style="color: #3366ff;" href="http://phys.org/news/2016-12-world-smallest-radio-blocks-size.html" target="_blank">المصدر</a></span>

مم يتكون اصغر راديو في العالم ؟

fig-1-lge

ربما لم يكن تكوين الكواكب بالطريقة التي عرفناها دائمًا، إذ أظهرت محاكاة جديدة أن الكواكب العملاقة -مثل كوكب المشتري- التي تتشكل بعيدًا عن جاذبية نجمها لا تبدأ حياتها كَكُره مثالية، بل على الأرجح كقرص مسطح، ويسمى بالشكل الكروي المفلطح (oblate spheroid).

وبينما تدور تلك الكواكب الأولية حول نفسها، تجذب إليها تدريجيًا المزيد من المواد لتستقر في النهاية على الشكل الكروي المألوف لكوكب المشتري، وذلك بحسب عالمي الفيزياء الفلكية آدم فينتون وديميتريس ستاماتيلوس من جامعة سنترال لانكشاير.

يلقي هذا الاكتشاف بعض الضوء على الطرق المختلفة لنشأة الكواكب، ذلك القرص المضطرب الهائج من الغاز والغبار الذي يدور حول النجم في بداية حياته.

يقول ستاماتيلوس: «لقد كنا ندرس تشكيل الكواكب منذ وقت طويل، ولكن لم نفكر أبدًا في فحص بداية تكوينها من خلال المحاكاة، لقد افترضنا دومًا أنها تكون كروية في أثناء تكوينها. لقد اندهشنا عندما وجدنا أنها في بداية تكوينها تكون كروية مفلطحة».

لقد وجدوا أيضًا أن الكثير من الكواكب في مجرة درب التبانة -نحو 5500- لا نعرف تمامًا كيف تشكلت في بداية تكوينها. عندما يولد النجم، تتشكل حوله كتلة سحابية ضخمة كثيفة من الغاز والغبار في الفضاء، تنهار تلك الكتلة على نفسها بفعل الجاذبية وتبدأ بالدوران حول نفسها، تلك المواد المتناثرة تشكل قرصًا يتغذى عليه النجم في بداية نشأته.

لا يتغذى النجم على ذلك القرص من الغبار والغاز بأكمله، بل يتبقى بعض منه يشكل ما يعرف باسم النظام الكوكبي (planetary system) وفيه كواكب ومذنبات ونيازك وأقمار.

ولكن كيف تتجمع تلك المواد من الغبار والغاز الموجودة في القرص معًا؟

كما في تلك الكواكب (الشبيهة بالأرض والزهرة والمريخ وعطارد)، يعتقد العلماء أنها تنشأ تدريجيًا من تراكم قطع الصخور ببعضها واصطدامها بفعل الجاذبية، وتظل تزداد في الحجم حتى ينتهي الأمر بكوكب.

أما بالنسبة للكواكب العملاقة الغازية مثل المشتري، فيرى العلماء احتمال حدوث ما يسمى بنموذج عدم استقرار القرص (disk instability)، وهو عندما تنخفض درجة حرارة القرص بسرعة في أثناء دورانه حول النجم لينكسر إلى قطع تتجمع بفعل الجاذبية فيتكوّن كوكب.

هذه فكرة مثيرة لأنها تفسر ما يصعب تفسيره من خلال نظرية التراكم (Core accretion theory)، كتشكل الكواكب العملاقة بعكس المتوقع بالنسبة إلى حجم نجمها، أو تشكّل الكواكب على مسافات مدارية بعيدة، أو تشكّل الكواكب بسرعة.

أراد عالم الفيزياء الفلكية فنتون أن يفهم آلية تشكيل الكواكب حسب نظرية عدم استقرار القرص فهمًا أفضل، فصمم برامج محاكاة معقدة تحاكي المتغيرات العديدة في عملية تشكيل الكواكب، مثل كثافة الغاز ودرجة الحرارة وسرعة القرص.

قال فنتون: «لقد كان مشروعًا حوسبيًا شديد الصعوبة، تطلب نصف مليون ساعة معالجه باستخدام الحواسيب الخارقة DiRAC في المملكة المتحدة، ولكن النتائج في النهاية كانت مدهشة واستحقت ما بُذل من أجلها من جهد».

أظهرت هذه النتائج أن الكواكب الأولية الغازية العملاقة مثل المشتري تشكل عند دورانها شكلًا مسطحًا أولًا، وهو مع الأخذ بالحسبان قوة الطرد المركزية، وحقيقة أن تلك الكواكب الأولية ما تزال في تلك المرحلة مجموعة من المواد الفوضوية، يصبح الأمر منطقيًا. فحتى أكثر الكواكب كروية مثالية في مجموعتنا الشمسية لها انتفاخ استوائي (centrifugal bulges) بالقرب من خط الاستواء بفعل قوة الطرد المركزي.

تظهر المحاكاة أيضًا أن الكواكب الأولية المتنامية تتراكم بها المواد المكونة للكوكب في الغالب عند القطبين، بدلًا من خط الاستواء. من غير الواضح ما يعنيه هذا الاكتشاف بالنسبة لنموذج التراكم المركزي في تفسير نشأة الكواكب، ولكن هذا البحث يقترح أيضًا أن خصائص الكواكب الأولية الموجودة في القرص النجمي قد تختلف بناءً على زاوية الرؤية.

فعند الرؤية الجانبية، يكون شكل القرص أوضح، ولكن عند النظر من الأعلى من السهل أن تخطئ بأن تعتقد أن ذلك الشكل الدائري هو كروي. وبينما يقترب العلماء من تفسير كامل لتطور الكواكب وتشكلها، يقترح الباحثون أن الأمر قد يتوقف في النهاية على كيفية تفسير ما ننظر إليه.

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/رصد-كواكب-عملاقة-تدور-بشكل-خفي-حول-نجم-ص/">رصد كواكب عملاقة تدور بشكل خفي حول نجم صغير</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/كيف-تشكل-كوكب-المشتري؟/">كيف تشكل كوكب المشتري ؟</a>

ترجمة: محمد إسماعيل

تدقيق: محمد حسان عجك

<a href="https://www.sciencealert.com/earth-isnt-flat-but-new-theory-suggests-jupiter-might-once-have-been/">المصدر</a>

الأرض ليست مسطحة، لكن دراسة جديدة تفترض أن كوكب المشتري كان كذلك

istockphoto-1288032039-612x612-1

مجموعتنا الشمسية عبارة عن مجموعة من الأجسام تتراوح من الكواكب والأقمار إلى الكويكبات والمذنبات. تشير التقديرات إلى وجود أكثر من مليون كويكب يدور حول الشمس منذ ملايين السنين، واعتقد العلماء دومًا أنه لو كانت هناك مياه على سطح الكويكبات فلا بد أنها قد تبخرت كليًا منذ زمن طويل.

مؤخرًا، كشفت دراسة حديثة باستخدام البيانات المتحصل عليها من تلسكوب الأشعة فوق الحمراء صوفيا وجود مياه على سطح كويكبَيّ آيريس وماساليا.

من بين ملايين الكويكبات، يبلغ قطر كويكب آيريس 199 كم، ما يجعله أكبر في الحجم من 99% من الكويكبات الأخرى.

يقع كويكب آيريس في حزام الكويكبات بين كوكبي المشتري والمريخ، ويبلغ متوسط مسافة بعده عن الأرض 2.39 وحدة فلكية ويحتاج إلى 3.7 سنة أرضية لإكمال دورة واحدة حول الشمس.

بينما يصل قطر كويكب ماساليا 135 كم ويشابه في مداره مدار كويكب آيريس.

تختلف الكويكبات في مجموعتنا الشمسية بنسبة قليلة في التركيب والبنية الهيكلية. الكويكبات الأقرب للشمس تكون أغلبها من السيليكات، بينما الأبعد عن الشمس تكون أغلبها مجمدة، ويغلب عامة عدد الكويكبات المجمدة على الكويكبات السيليكونية.

تساعدنا دراسة الكويكبات واستكشافها في فهم تركيبها وكيفية انتقال العناصر وتوزيعها من السديم الشمسي قبل تشكيل الكواكب والكويكبات.

وإذا أمكننا فهم ومعرفة كيفية توزيع المياه في نظامنا الشمسي، سيساعدنا ذلك بالتأكيد في معرفة وجودها في الأنظمة النجمية الأخرى وبالتالي في معرفة احتمالية وجود حياة خارج الأرض.

أظهرت البيانات التي التقطها صوفيا- (مرصد الستراتوسفير للأشعة تحت الحمراء- Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy SOFIA) عام 2022 وجود مياه على سطح كويكبي آيريس وماساليا. وليست هذه هي المرة الأولى لمرصد صوفيا التي ينجز فيها اكتشافًا من هذا النوع. ففي أكتوبر عام 2022 رصد وجود مياه على القمر.

فباستخدام كاميرا الأجسام الخافتة التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء، تم رصد وجود جزيئات المياه على سطح الكويكب بما يعادل 350 ملليلتر في المتر المكعب من التربة.
وأكدت الدكتورة أنيسيا أريدوندو من مؤسسة البحوث الجنوبية الغربية المؤلف الرئيسي لهذا البحث، أنه بناءً على قوة الخطوط الطيفية المرصودة بالتلسكوب، فإن حجم وانتشار جزيئات المياه على الكويكب كان متوافقًا مع ما اكتُشف على القمر، بالإضافة إلى ارتباطها بالمعادن وامتصاصها من قبل السيليكات.

رُصد أيضًا كويكبي بارثينوبي وميلبوميني، ولكنهما كانا أكثر بُعدًا وخفوتًا، مع ضجيج خلفي كثير في الرصد، ما منع من إصدار نتيجة حاسمة. فمن الواضح أن كاميرا الأجسام الخافتة التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء على صوفيا تحتاج إلى مستشعرات أكثر دقة لرصد المياه على هذه الكويكبات إن وجدت.

ما زال البحث بحاجة إلى دراسة شاملة لفهم توزيع المياه عبر نظامنا الشمسي بالكامل، ولكن من الآن فصاعدًا سيستخدم الفريق تليسكوب جيمس ويب الفضائي الذي يتميز بمنظار أكثر دقة ونسبة ضجيج خلفي أقل في الرصد.

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d8%aa%d8%ad%d9%88%d9%8a%d9%84-%d9%83%d9%88%d9%8a%d9%83%d8%a8-%d8%a5%d9%84%d9%89-%d9%85%d8%ad%d8%b7%d8%a9-%d9%81%d8%b6%d8%a7%d8%a6%d9%8a%d8%a9/">خطة جريئة لتحويل كويكب إلى محطة فضائية دولية</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d9%83%d9%88%d9%8a%d9%83%d8%a8-%d8%a7%d9%84%d8%a3%d8%b1%d8%b6/">كم يجب أن تكون بعيدًا إذا ضرب كويكب صغير الأرض؟</a>

ترجمة: محمد إسماعيل

تدقيق: بسام موسى

<a href="https://www.sciencealert.com/water-detected-on-the-surface-of-asteroids-for-the-first-time-ever">المصدر</a>

اكتشاف مياه على سطح الكويكبات لأول مرة على الإطلاق

BBVA-OpenMind-Yanes-Los-cristales-del-tiempo-fisica-tan-rara-como-discutida_0

اكتُشف نوع مميز من الكريستال يمكنه التحكم في قوانين السير الكمومي الخاصة بالإلكترونات، إذ يمكنه وضع «مكابح» للإلكترونات في ذروة دورانها.

في أثناء البحث عن مواد جديدة غير مألوفة تستطيع احتواء حالة جديدة من المادة، صمم فيزيائيون من جامعة رايس في الولايات المتحدة تجربةً سمحت لهم بإيقاف الإلكترونات المتجولة.

شوهدت هذه الظاهرة من قبل في بعض المواد، لكن توقف الإلكترونات كان محصورًا في بُعد ثنائي فقط، تلك هي المرة الأولى التي تُلاحظ في بنية بلورية ثلاثية الأبعاد، تعرف بالبيروكلور.

تمد هذه التقنية الباحثين بأداة جديدة لدراسة النشاطات غير مألوفة للجسيمات المشحونة.

قال الفيزيائي مينغ يي من جامعة رايس: «نبحث عن مواد تتيح إمكانية خلق حالة جديدة من المادة، أو تتسم بمزايا مثيرة جديدة لم نكتشفها بعد».

تُعد معرفة السلوك الكمومي الموجي للإلكترونات ضرورية لفهم كيفية تنسيق نشاطها في ظل بعض الظروف المحددة. عند تبريد الإلكترونات، يمكن للقوى الموجية الإلكترونية أن تتحد معًا في إحدى صور التشابك، ما يسمح لها بالانسياب خلال المواد الصلبة كالأشباح، ما يؤدي إلى ظهور مواد ذات فعالية في نقل الطاقة، تُسمى الموصلات الفائقة.

قد يُدار السلوك الإلكتروني بطرق أخرى، مثل ترتيب النسب الصحيحة من العناصر معًا لإنتاج تقاطعات فريدة من نوعها، يشبه عملها إشارات المرور، ما يقلل الفوضى أو العشوائية ويحولها إلى طريق يسير بانتظام وهدوء، ما يُسمى الإحباط الهندسي.

يُعد البيروكلور من المعادن المعقدة التي تمتلك صيغة هيكلية مفيدة للأغراض البحثية والصناعية. ويتكون من خليط من النحاس والفناديوم والكبريت، ما يجعله معدن مُحبِط هندسيًا، يمكنه توجيه الموجات الإلكترونية إلى نقاط اختناق «عنق الزجاجة».

قال مينغ: «يشبه تأثير التداخل الكمومي ما يحدث عند تصادم موجتين ذات مركزين مختلفين على سطح بركة».

«يخلق هذا التصادم موجة ثابتة لا تتحرك. في حالة المعادن المُحبِطة هندسيًا، تكون تلك الموجات المتصادمة هي الموجات الإلكترونية التي تتصادم تصادمًا مدمرًا».

سمحت تقنية «التحليل الطيفي للانبعاث الضوئي ذو الزاوية المحددة» لفريق الباحثين بقياس الطاقة وزخم الحركة للإلكترونات في جسيم كريستالي ثلاثي الأبعاد، ما أظهر أن طاقة الإلكترونات وزخم حركتها لا يعتمد أحدهما على الآخر كما هو معتاد.

في هذا الفضاء غير المألوف، الذي يُعرف بالنطاق المسطح، تخضع التفاعلات بين الإلكترونات الخاملة لمجموعة مختلفة من القواعد، التي قد تمنح الفيزيائيين طريقة جديدة لفهم الظواهر الكهرومغناطيسية، مثل الموصلية الفائقة.

شوهد هذا الحدث من قبل في مواد ثنائية الأبعاد تُعرف باسم مجسم كاجومي، إلا أن ظهور نطاق مسطح من تداخل الموجات الإلكترونية التي تشق طريقها عبر مجسم كريستالي ثلاثي الأبعاد، يوفر إثباتًا لمفهوم جديد قد يقود إلى فئة جديدة كليًا من المواد.

يقول الفيزيائي بجامعة رايس كاي ماو سي: «البيروكلور ليس المادة الوحيدة ها هنا. يسمح مبدأ التصميم الجديد للعلماء بالتعرف على مواد أخرى تنشأ بها نطاقات مسطحة أيضًا بسبب الارتباطات الإلكترونية القوية».

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d8%aa%d8%b4%d9%83%d9%84-%d9%86%d9%88%d8%b9-%d9%86%d8%a7%d8%af%d8%b1-%d9%85%d9%86-%d8%a7%d9%84%d9%83%d9%88%d8%a7%d8%b2%d9%8a-%d9%83%d8%b1%d9%8a%d8%b3%d8%aa%d8%a7%d9%84/">تشكل نوع نادر من الكريستال في أثناء اختبار قنبلة نووية</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d9%83%d8%b1%d9%8a%d8%b3%d8%aa%d8%a7%d9%84-%d8%b9%d8%b6%d9%88%d9%8a/">اكتشاف نوع غريب من الكريستال يذوب ويتغير لونه عند تعرضه للضوء</a>

ترجمة: محمد إسماعيل

تدقيق: زين حيدر

<a href="https://www.sciencealert.com/physicists-reveal-a-strange-form-of-crystal-where-electrons-cant-move?fbclid=IwAR2mvHdERS8bZ9fi336h0ixiJuC8aFieqohlHgjpzGTB_cqcFOgO7L76xAo">المصدر</a>

محمد اسماعيل

الأعمال

مم يتكون اصغر راديو في العالم ؟

الأرض ليست مسطحة، لكن دراسة جديدة تفترض أن كوكب المشتري كان كذلك

اكتشاف مياه على سطح الكويكبات لأول مرة على الإطلاق

اكتشاف نوع جديد من الكريستال لا يسمح للإلكترونات بالتحرك