Screenshot-2022-01-25-230325

توجد المجموعة الشمسية ضمن فراغ عملاق غامض، وأخيرًا بتنا نعرف السبب. تطوف المجموعة الشمسية وسط منطقة فارغة من الفضاء. هذه المنطقة من البلازما المنخفضة الكثافة والحارة، الممتدة لقرابة ألف سنة ضوئية، محاطة بغلاف أبرد وأكثر كثافة، مكوّن من الغاز والغبار.

إنها تسمى الفقاعة المحلية (Local Bubble)، ولطالما كان سبب وكيفية نشأتها مع وجود المجموعة الشمسية تطفو في وسطها سؤالًا عصيًا على التفسير.

أنشأ فريق من علماء الفضاء بقيادة مركز هارفرد ومركز سميسونيان للفيزياء الفلكية CFA خارطةً للفقاعة المحلية بأعلى دقة حتى الآن، ووجدوا أن الفقاعة المحلية كانت قد تشكلت غالبًا في الوسط النجمي، نتيجةً لسلسلة من الانفجارات النجمية قبل ملايين السنين.

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Screenshot-2022-01-25-230309.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-112697" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Screenshot-2022-01-25-230309.jpg" alt="" width="582" height="440" /></a>

ويتماشى الأمر مع الدراسات السابقة، مع مفاجأة إضافية: الفقاعة المحلية المستمرة في التمدد مسؤولة عن مناطق تشكل نجمي مرتفع في محيطها.

«هذه حقًا قصة منشأ؛ نستطيع للمرة الأولى أن نفسر كيف بدأ تشكل كل النجوم القريبة»، تقول عالمة الفضاء كاثرين زوكر من معهد مراصد علوم الفضاء، التي أجرت البحث في أثناء وجودها في CFA.

اكتُشفت الفقاعة المحلية منذ مدة قصيرة نسبيًا، في السبعينات والثمانينات، باستعمال أدوات علم الفضاء البصرية، والراديوية، والأشعة السينية.

تدريجيًا، كشفت هذه الاستطلاعات والملاحظات منطقةً هائلةً أقل كثافةً بعشرة مرات من الوسط النجمي العادي في مجرة درب التبانة.

بما أننا نعرف أن الانفجارات النجمية تستطيع حفر تجاويف في الفضاء دافعةً الغاز والغبار للخارج فيما تتمدد، فقد بدا هذا تفسيرًا منطقيًا للفقاعة المحلية.

ولكن معرفة الطريقة والوقت أصعب. فمن جهة، يصعب قياس أبعاد منطقة من الفضاء عندما تكون داخلها؛ وأصعب من ذلك أن تقيس خلاءً بينما أنت محاط بنجوم براقة وأجسام كونية أخرى.

استخدمت زوكر وفريقها بيانات من أحدث إصدار بيانات لغايا -مشروع قائم لرسم خارطة لمواقع وحركات النجوم في درب التبانة بأعلى دقة حتى الآن- لرسم خارطة للغازات والنجوم الفتية ضمن نطاق مئتي بارسيك (بحدود ٦٥٠ سنة ضوئية) من الشمس.

اكتشفوا أن كل النجوم الفتية ومناطق تشكل النجوم تقع على سطح الفقاعة المحلية.

هذا منطقي لأن الانفجار النجمي يتمدد نحو الخارج، فيصدم ويضغط المادة التي يتمدد خلالها، ما يخلق عقدًا كثيفة في الغاز الجزيئي الطافي في الوسط النجمي لينهار تحت تأثير جاذبيته الخاصة، مشكلًا نجومًا وليدة.

لاحقًا أجرى الباحثون عمليات محاكاة ومراجعة لمنشأ حركات مناطق تشكل النجوم لنمذجة تمدد الفقاعة. ما سمح لهم بإعادة بناء تاريخها، رابطين نتائج حساباتهم مع خارطة الفقاعة خاصتهم.

وقد وجدوا أن تاريخ الفقاعة بدأ قبل نحو ١٤،٤ مليون سنة، أولًا مع فترة ولادة النجوم، متبوعة بالانفجارات النجمية للنجوم الهائلة، القصيرة العمر.

«لقد حسبنا أن نحو خمسة عشر انفجارًا نجميًا قد حدث عبر ملايين السنين لتشكيل الفقاعة المحلية التي نراها اليوم»، تقول زوكر.

يبلغ قطر الفقاعة الآن نحو ١٦٥ بارسك (٥٣٨ سنة ضوئية)، وما تزال تتمدد للخارج، ولكن ببطء نسبيًا، بمعدل ٦،٧ كم (٤ أميال) في الثانية.

إذن، لماذا المجموعة الشمسية في المنتصف؟ الأمر محض صدفة.

«عندما حدث الانفجار النجمي الأول الذي شكّل الفقاعة المحلية، كانت شمسنا بعيدة عن الحدث»، يقول الفيزيائي والفلكي جواو ألفيس من جامعة فيينا في النمسا.

«ولكن قبل نحو خمس ملايين سنة، أدخلها مسار الشمس مباشرة في الفقاعة، والآن تتمركز الشمس صدفةً في منتصف الفقاعة تقريبًا».

وفقًا للباحثين، الأمر يطرح إمكانية كون مجرة درب التبانة غالبًا مليئةً بفقاعات مشابهة، بما أن احتمالية حدوث ذلك منخفضة جدًا إذا كانت الفقاعات نادرة.

تُصور الفكرة مجرة درب التبانة بشكل يشبه الاسفنج البحري، أو ربما دولابًا مسطحًا من الجبن السويسري.

الخطوة التالية بهذا الخط البحثي هي محاولة إيجاد وتحديد مواقع الفقاعات الأخرى؛ مواقعها وأحجامها وأشكالها، وكيفية تفاعلها مع بعضها بعضًا، فقد تكون أدلة تساعدنا على فهم أفضل لتشكل النجوم والتاريخ التطوري لدرب التبانة والمجموعة الشمسية.

الإصدار التالي لبيانات غايا، المحدد صدوره في وقت لاحق من السنة، يُفترض أن يكون مفيدًا جدًا في هذا الصدد.

«هذه قصة بوليسية رائعة، مسلحة بكل من البيانات والنظريات»، تقول عالمة الفلك أليسا غودمان من جامعة هارفرد.

نستطيع أن نجمع أجزاء تاريخ تشكل النجوم من حولنا باستعمال مجموعة واسعة من الأدلة المستقلة: نماذج الانفجارات النجمية، الحركات النجمية، خرائط جديدة رائعة ثلاثية الأبعاد للمادة المحيطة بالفقاعة المحلية.

اقرأ أيضًا:

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=110827">يحتاج العلماء مساعدتك في اكتشاف كواكب جديدة خارج حدود المجموعة الشمسية</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=110535">ناسا تطلق مركبة لوسي الفضائية في مهمة لدراسة أصل المجموعة الشمسية</a>

ترجمة: إيهاب عيسى

تدقيق: دوري شديد

مراجعة: حسين جرود

<a href="https://www.sciencealert.com/the-solar-system-floats-in-a-void-now-we-know-how-that-void-triggered-the-formation-of-stars?fbclid=IwAR3OT4ATBQhpm4RS-TWnEtpmCOFe-pQKgMx97aNGlJnT899j3oUVqgqgjNk">المصدر</a>

لماذا توجد المجموعة الشمسية ضمن فراغ عملاق غامض؟

Screenshot-2022-01-31-164309

تعد الثقوب السوداء إحدى أغرب الأشياء في الكون، ومع أن الباحثين حاليًا يفهمون هذه الأشياء المميزة أكثر من أي وقت مضى (من طريق دراسة التموجات الهائلة التي تخلقها الثقوب السوداء في الزمكان ومعرفة كيفية تشكلها)، فإن تحولات وتغيرات كبرى هزت فهم البشرية للثقوب السوداء بأكمله.

رغم أن وجود الثقوب السوداء شبه مؤكد، ولكن الخبراء لم يكونوا واثقين جدًا قبل نصف قرن من الآن. يقول روبرت مان، الفيزيائي المتخصص في الثقوب السوداء والمعلومات الكمومية، عن الأيام التي كان فيها طالبًا في السبعينيات: «لقد شكك الأساتذة بها حقًا».

تعد التلميحات الأولى لوجود الثقوب السوداء أقدم من الدستور الأمريكي، ففي عام ١٧٨٣، تصور العالم البريطاني القس جون مايكل الثقوب السوداء نجومًا مظلمة، إذ تساءل مايكل كيف سيبدو نجم ما إذا كان ثقيلًا لدرجة أن السرعة اللازمة للهرب من جاذبيته أكبر من سرعة الضوء، يقول مان.

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Header_Black_hole_information.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-112911" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Header_Black_hole_information.jpg" alt="" width="1600" height="900" /></a>

كان سؤال مايكل جيدًا، لكن بعد سنوات قليلة، في تسعينيات القرن الثامن عشر، أقنع الرياضي الفرنسي الشهير بيير سيمون لابلاس وعدد من المفكرين الرائدين المجتمعَ العلمي أن الضوء يتصرف كموجة، ولذلك لا يتأثر بالجاذبية، يقول مان. جعل هذا الفهم الجديد للضوء نظرية مايكل تبدو غير واقعية.

لكن هذه الفكرة أُعيد إحياؤها بعد عام ١٩١٥ عندما قدم ألبرت أينشتاين نظريته النسبية العامة، التي تقول إن أي جسم له كتلة يحني الزمكان بالتناسب مع ثقله، ويسمح لكمية معينة من المادة أن تصبح كثيفة جدًا لدرجة أنها تنهار إلى نقطة لانهائية الكثافة تسمى نقطة التفرد (Singularity - قلب الثقب الأسود).

غالبًا ما يقول الناس إن أينشتاين تنبأ بوجود الثقوب السوداء، ولكن هذا ليس صحيحًا تمامًا. يقول خافيير غارسيا، عالم الفيزياء الفلكية في معهد كال تِك الذي يستعمل الأشعة السينية لدراسة الخواص الأساسية للثقوب السوداء «أينشتاين طوّر النظرية» وهذا مهم لوجودها، ولكنه لم يتنبأ بهذه العناصر بحد ذاتها.

استخدم أينشتاين في عام ١٩١٥ نظرية النسبية العامة لشرح حركة عطارد حول الشمس. شجع هذا الأمر -وتطبيقات أخرى ناجحة لنظرية أينشتاين- العلماء على استكشاف مضامين أعمق لها.

في غضون سنة، سمع كارل شوارزشايلد -الذي كان ملازمًا في الجيش الألماني بالتجنيد الإلزامي وعالم فلك كما وصفه مان- بنظرية أينشتاين، وكان أول شخص يحل معادلات أينشتاين التي أظهرت أن نقطة التفرد يمكن أن تتشكل، وأن لا شيء يمكنه الحركة بسرعة كافية للهرب من جاذبيتها فور الاقتراب منها إلى حد معين.

بعدها، في عام ١٩٣٩ حاول الفيزيائيان روبر أوبنهايمر (من مشروع مانهاتن الشهير، أو المخزي) وهارتلاند سنايدر، اكتشاف إمكانية أن يقوم نجمٌ بالشيء شبه المستحيل الذي تحدث عنه شوارزشايلد.

بافتراض وجود كرة من الغبار كبيرة بما فيه الكفاية، فإن الجاذبية ستسبب انهيار الكتلة وتشكل نقطة تفرد، وهذا ما أظهرته حساباتهما.

ولكن ومع اشتعال فتيل الحرب العالمية الثانية، تجمد التقدم في هذا المجال حتى نهاية الخمسينات، عندما بدأ الناس بمحاولة اختبار نظريات أينشتاين مجددًا.

في أثناء تفكيره بتأثير الثقب الأسود، سأل الفيزيائي جون ويلر أحد طلابه (جيكوب بيكينشتاين) سؤالًا أربك العلماء في نهاية الخمسينات، وكان السؤال حسب اقتباس مان: «ماذا يحدث إذا سكبت شايًا ساخنًا في ثقب أسود؟».

الجواب أن الثقب الأسود سيشربه بالتأكيد، ولكن الشاي الساخن يسبب مفارقة، أي شيء ساخن يشع حرارة، ومزج شيء ساخن مع شيء بارد يسبب تبادلًا حراريًا؛ عندما تضع مكعبات ثلج في حمام ساخن فإن الثلج يسخن والماء يبرد.

إذا كان الثقب الأسود يبتلع كل شيء، ولا يصدر شيئًا، فذلك يعني أنه لا يصدر حرارة، ويجب أن تكون حرارته صفرًا. ثقب أسود يمتص مادة ساخنة ولا يصبح أسخن «يناقض كل ما نعرفه عن الترموديناميك»، يقول مان.

بحلول الستينات، أصبح لهذه الأشياء اسم جذاب (الثقوب السوداء)، وقد فسر المصطلح ميزتين: أنها ثقوب نظرًا لأن الأشياء يمكن أن تسقط فيها ولا تخرج أبدًا، وأنها تظهر عاتمةً لأي مراقب.

استمر بيكينشتاين بالعمل مع ستيفن هوكينغ ليكتشفا أن الثقوب السوداء تصدر طاقة. يطلق هذا الإشعاع، المسبب بالتغيرات الكمومية في الفضاء كمية صغيرة جدًا من الطاقة. لكن بحثهم أثبت امتلاك الثقوب السوداء للحرارة؛ مجيبًا بصورة نهائية عن السؤال الذي طرحه ويلر قبل عقد ونصف.

حل توظيفهم للفيزياء الكمومية في الثقوب السوداء معضلة واحدة، ولكنه خلق أخرى، يقول مان.

بحسب الميكانيك الكمي فإن المعلومات لا يمكن تدميرها، وحاليًا لا يملك العلماء أية طريقة ليعرفوا أي شيء عن الأشياء التي دخلت الثقوب السوداء من الإشعاع القليل الذي تصدره؛ ضاعت تلك المعلومات.

«لا يوجد توافق حتى الآن على كيفية حل هذه المعضلة»، يقول مان، ولكن بعض الباحثين يؤمنون أنهم قريبون من حلها.

أسهم هوكينغ في حل لغز آخر ارتبط بالثقوب السوداء منذ البداية. لم يمنع حل الثقوب السوداء الذي جاء به شوارزشيلد في بداية العشرينات الضوء من الهرب فحسب، بل تضمن أيضًا فجوة في الزمكان في قلب الثقب الأسود؛ نقطة التفرد. لكن في ذلك الوقت، لم يكن العلماء واثقين ما إذا كانت هذه صفة عامة لدى الثقوب السوداء، أو أنها فجوة في حسابات شوارزشيلد ولاحقًا أوبنهايمر وسنايدر.

أظهر هوكينغ وبينروز أن حل شوارزشيلد -الذي خلق نقطة تفرد- لم يكن مقتصرًا على النجوم الكروية فقط، فأي كتلة كبيرة بما فيه الكفاية ستفعل ذلك.

تكدست مشاهدات الأشعة السينية لثقوب سوداء محتملة عبر العقود، ولكن لم يملك الفلكيون أدلة قاطعة على وجود الثقوب السوداء حتى أُعلنت عن ذلك أول اكتشافات LIGO (مرصد أمواج الجاذبية) عام ٢٠١٦. وليس هذا فحسب، تصطدم الثقوب السوداء معًا مشكلة ثقوبًا سوداء أكبر ومصدرة موجات جاذبية، يقول مان.

لا زال العلماء في حيرة حيال مفارقة المعلومات ونقاط التفرد، «لكننا نرى هذه الأشياء، ولقد التقطنا صورة لأحدها»، يقول مان، مشيرًا إلى أول صورة لمادة متوهجة حول ثقب أسود التقطها تلسكوب أفق الحدث Event Horizon Telescope في ٢٠١٩.

يستمر التلسكوب الجديد بتسليط الضوء على أكثر الأشياء المظلمة في الكون، وعندما تجهز التحديثات الكبرى، يأمل فريق تلسكوب أفق الحدث بالتقاط أول فيديو لثقب أسود.

اقرأ أيضًا:

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=112485">تسعة أحداث مثيرة تتعلق بالثقوب السوداء حدثت سنة 2021</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=111479">قد تزداد الثقوب السوداء حجمًا مع توسع الكون</a>

ترجمة: إيهاب عيسى

تدقيق: أحمد فواز

مراجعة: حسين جرود

<a href="https://www.popsci.com/space/black-holes-history">المصدر</a>

حتى هذه اللحظة، لم يجد العلماء تفسيرًا لمفارقة ضياع المعلومات في الثقب الأسود

beu5cXtWpsZwg3kCucFB8R

وجد بحث جديد أن مسألة رياضية وضعت قبل 242 سنة، يمكن حلها فقط باستعمال مبدأ التشابك الكمي. تشبه هذه المسألة النسخة المحسنة من لعبة سودوكو، وتسمى مسألة ضابط أويلر، نسبة إلى عالم الرياضيات الذي اقترحها أول مرة عام 1779.

وإليكم اللغز: أنت تقود جيشًا من ست كتائب، كل كتيبة تحوي ستة ضباط برتب مختلفة، هل يمكنك ترتيبهم في مربع بقياس 6×6 دون تكرار أية رتبة أو كتيبة في أي صف أو عمود؟

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Quantum-Latin-Squares_2560_Lede.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-113065" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Quantum-Latin-Squares_2560_Lede.jpg" alt="" width="2560" height="1440" /></a>

لم يستطع أويلر إيجاد ترتيب مماثل، ولاحقًا أثبتت الحسابات أنه لا يوجد حل. وفي الحقيقة، استخدمت دراسة -نُشرت عام 1960 في مجلة Canadian of Mathematics- قوة الحواسيب الجديدة لتظهر أن الرقم 6 هو الرقم الوحيد فوق 2 الذي لا يوجد فيه ترتيب كهذا. لكن الآن، وجد الباحثون حلًا لمسألة أويلر كما نقل دانييل غاريستو من مجلة Quanta.

إذ وجدت دراسة جديدة نُشرت في قاعدة بيانات ما قبل الطباعة arXiv، أنه بإمكانك ترتيب ست كتائب من ستة ضباط بست رتب مختلفة في جدول دون تكرار أي منها أكثر من مرة في الصف أو العمود إذا كان الضباط في حالة تشابك كمي.

البحث الذي نشر ليُقيم من الزملاء في رسائل التقييم الفيزيائية، يستفيد من حقيقة أن الأجسام الكمومية تستطيع أن تكون في عدة حالات محتملة إلى أن تُقاس (شُرح التشابك الكمي على نطاق واسع في تجربة قطة شرودنغر التخيلية، وفيها تُحبس قطة داخل صندوق مع سم مشع؛ القطة حية وميتة في الوقت نفسه، حتى تقرر فتح الصندوق).

في مسألة أويلر التقليدية، لكل ضابط كتيبة ورتبة ثابتتان، ربما يكون ملازمًا أول في الكتيبة الحمراء مثلًا، أو نقيبًا في الكتيبة الزرقاء (وتستخدم الألوان أحيانًا في تخيل الجدول، لتسهيل تمييز الكتائب).

لكن الضابط الكمومي قد يشغل أكثر من رتبة أو كتيبة في الوقت نفسه، ضابط واحد قد يكون إما ملازمًا في الكتيبة الحمراء أو نقيبًا في الزرقاء؛ رائدًا في الخضراء أو عقيدًا في البنفسجية (أو أي تركيبة أخرى نظريًّا).

مفتاح حل مسألة أويلر بهذا التبدل المفاجئ للهوية هو إمكانية وجود الضباط ضمن الجدول في حالة تشابك كمي. في حالة التشابك، تخبر حالة كل عنصر عن حالة الآخر، فإذا كان الضابط الأول ملازمًا في الكتيبة الحمراء، فيجب أن يكون الضابط الثاني رائدًا في الكتيبة الخضراء، والعكس بالعكس.

باستخدام قوة حاسوبية هائلة، أثبت مؤلفو البحث الجديد، بقيادة آدم بورشارد، باحث في مرحلة بعد الدكتوراه في جامعة جاغيلونيان في بولندا أن ملء الجدول بضباط كموميين جعل الحل ممكنًا. بنحو مفاجئ، كان للتشابك الكمي نمطه الخاص.

المؤلف المشارك في البحث سهيل راذر -وهو فيزيائي في المعهد الهندي للتكنولوجيا في مادراس- أخبر مجلة Quanta أن الضباط متشابكون مع ضباط أقل أو أعلى بدرجة واحدة، والكتائب متشابكة مع الكتائب المجاورة فقط. قد يكون للنتائج تأثير حقيقي في تخزين البيانات الكمومية وفقًا للمجلة. وقد تستخدم الحالات المتشابكة في الحوسبة الكمومية للتأكد من أن البيانات آمنة حتى في حال حدوث خطأ (عملية تدعى تصحيح الخطأ الكمومي).

من طريق تشابك 36 ضابطًا كموميًا في حالة من العلاقات المترابطة، وجد الباحثون ما يسمى حالة التشابك القصوى المطلقة -absolutely maximally entangled state، حالات كهذه يمكن أن تكون مهمة للتخزين المرن للبيانات في الحوسبة الكمومية.

اقرأ أيضًا:

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=50005">توصل العلماء إلى طريقة لإنشاء تشابك كمي مستقر</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=102981">تسجيل التشابك الكمي على مقاييس تعتبر كبيرة نسبيًا</a>

ترجمة: إيهاب العيسى

تدقيق: محمد الشعراني

مراجعة: حسين جرود

<a href="https://www.livescience.com/math-puzzle-quantum-solution">المصدر</a>

مبدأ التشابك الكمي يحل إحدى أقدم المسائل الرياضية

istockphoto-1086291574-612x612-1

يسعى العلماء إلى خلق شبكة عالمية من الساعات الذرية التي ستمكننا من فهم القوانين الأساسية للفيزياء والبحث في المادة المظلمة والتجول عبر الأرض والفضاء بدقة أكبر، وغيرها الكثير.

لكن لتحقيق أقصى فاعلية لها يجب أن تتصل هذه الساعات مع بعضها بسرعة وكفاءة عبر طبقات الغلاف الجوي، وهذا ليس سهلًا أبدًا.

لخص بحث جديد تجربةً ناجحةً لشعاع من الليزر بقي مستقرًا لمسافة 2.4كم (ميل ونصف). على سبيل المقارنة، فالرابطة الجديدة أكثر استقرارًا بمئة مرة من أي طريقة ربط سبقتها، وهي أيضًا تظهر استقرارًا أفضل ألف مرة تقريبًا من الساعات الذرية التي ربما يُستخدم هذا الليزر لمراقبتها.

كتب الباحثون: «تظهر النتائج أن تقنيات استقرار الطور والسعة المقدمة في هذا البحث يمكن أن تقدم الأساس لمقارنة مقياس زمني فائق الدقة للساعات الذرية الضوئية عبر الغلاف الجوي المضطرب».

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/imgonline-com-ua-resize-BO35a5QVBQJaXo.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-113303" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/imgonline-com-ua-resize-BO35a5QVBQJaXo.jpg" alt="" width="1366" height="768" /></a>

يعتمد النظام على بحث أُجري السنة الماضية، طور العلماء عبره ارتباطًا ليزريًا قادرًا على الحفاظ على نفسه عبر الغلاف الجوي بدرجة استقرار غير مسبوقة.

في الدراسة الجديدة، أطلق الباحثون شعاعًا من الليزر من نافذة في الطابق الخامس باتجاه عاكس يبعد 1.2 كم (0.74 ميل). ارتد الشعاع إلى المصدر معيدًا الكرَّة مدة خمس دقائق.

تمكن الفريق من إبقاء الليزر مستقرًا خلال الجيوب الهوائية المضطربة باستخدام تقنيات تقليل الضجيج والتحكم بالحرارة وتعديلات طفيفة على العاكس.

يُحتمل أن الاضطراب في الغلاف الجوي قرب مستوى الأرض يعادل الاضطراب بين الأرض والقمر الصناعي (الهواء أهدأ وأقل كثافةً في الطبقات العليا للغلاف الجوي) لمسافة مئات الكيلومترات.

في حين بقيت دقة الليزر ثابتة لعقد أو نحوه، فقد رأينا بعض التحسينات الكبيرة في الآونة الأخيرة؛ منها نظام ليزر يعمل بمشاركة شبكة بولدر الضوئية للساعات الذرية Boulder Atomic Clock Optical Network. BACON الذي اختُبر في مارس الماضي.

هذا النظام تضمن الليزر النبضي عوضًا عن الليزر ذي الموجة المستمرة الذي اختُبر في هذه الدراسة الجديدة. كل من النوعين له سلبياته وإيجابياته في ظروف مختلفة، لكن الليزر المستمر يقدم استقرارًا أفضل، ويمكنه نقل بيانات أكثر في الزمن نفسه.

يقول عالم الفيزياء الفلكية دافيد غوزارد من جامعة غرب أستراليا: «كلا النظامين يتفوقان على أفضل ساعة ذرية في الوقت الراهن؛ لذلك فنحن نخوض في تفاصيل بالغة الدقة هنا، لكن دقتنا النهائية أفضل».

حالما تُركب شبكة ساعات ذرية، ستكون نظرية النسبية العامة لأينشتاين من بين التجارب التي يمكن للعلماء اختبارها، وكيف يمكن حل مشكلة عدم توافقها مع ما نعرفه عن الفيزياء الكمية.

عبر المقارنة الدقيقة لقياس الوقت بين ساعتين ذريتين -واحدة على الأرض والأخرى في الفضاء- يأمل العلماء أن يتمكنوا أخيرًا من اكتشاف أين تصمد النسبية العامة وأين لا تصمد.

إذا كانت أفكار أينشتاين صحيحةً، فالساعة الأبعد عن الجاذبية الأرضية يفترض أن تدق أسرع ولو بقليل. لكن فائدتها لا تتوقف هنا، هذا النوع من الليزر يمكن أن يستخدم في النهاية لإدارة إطلاق الأشياء إلى المدار، وللاتصالات بين الأرض والفضاء، أو للوصل بين نقطتين في الفضاء. يقول غوزارد: «بالتأكيد، لا يمكنك مد كابل ألياف ضوئية إلى قمر صناعي».

اقرأ أيضًا:

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=69213">ما هي الساعات الذرية وكيف تعمل؟</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=110549">كيف تعمل أسلحة الليزر؟</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=109985">اقتراح جديد لإنشاء ثقوب سوداء صناعية باستخدام الليزر لدراسة إشعاع هوكينج</a>

ترجمة: إيهاب عيسى

تدقيق: إيناس خير الدين

مراجعة: لبنى حمزة

<a href="https://www.sciencealert.com/engineers-set-a-new-record-in-keeping-a-laser-beam-stable-through-2-4km-of-atmosphere?fbclid=IwAR36zkOEd7SKl5J78iCtZJvilISYN6yQKcE0fwk6U-fgeMYa3k368qrt0OE">المصدر</a>

إيهاب عيسى

الأعمال

لماذا توجد المجموعة الشمسية ضمن فراغ عملاق غامض؟

حتى هذه اللحظة، لم يجد العلماء تفسيرًا لمفارقة ضياع المعلومات في الثقب الأسود

مبدأ التشابك الكمي يحل إحدى أقدم المسائل الرياضية

أشعة الليزر المستقرة قد تساعدنا في حل أعظم ألغاز الفيزياء