اطلاعات علمی

محققان به تازگی اعلام کرده اند با توجه به حجم بالای دی اکسید کربن موجود در اتمسفر، احتمال اینکه عصر یخبندان بعدی زمین تا هزار و 500 سال دیگر فرابرسد بسیار کم است.

 تمرکز بالای گازهایی مانند دی اکسید کربن عامل اصلی بالا رفتن میزان گرمای جهانی در سال 2010 به شمار می رود و حتی اگر کل جهان تولید دی اکسید کربن را متوقف کند، این گاز برای چند دهه در اتمسفر باقی خواهد ماند.

عصر یخبندان دورانی است که طی آن کاهش دمای زیادی در اتمسفر زمین به وجود می آید و به این واسطه لایه های بزرگ یخی بر روی زمین شکل می گیرند. تا کنون دست کم پنج عصر یخبندان بر روی زمین شکل گرفته است که طی این دورانها چرخه هایی از یخبندان و ذوب شدگی لایه های یخی وجود داشته اند.

زمین همچنین دورانهای بین دوره ای یخبندان نیز داشته است که بر اساس تخمینها تا پایان دوران بین یخبندان کنونی زمین در صورتی که میزان دی اکسید کربن موجود در اتمسفر از 240 بخش بر میلیون در حجم یا ppmv افزایش پیدا نکند، هزار و 500 سال دیگر باقی مانده است. با این همه در حال حاضر میزان تمرکز دی اکسید کربن موجود در اتمسفر 390 ppmv است و در این سطح از دی اکسید کربن امکان افزایش حجم صفحات یخی وجود نخواهد داشت.

دلیل وقوع عصرهای یخبندان هنوز به صورت کامل شناخته نشده است اما میزان تمرکز متان و دی اکسید کربن در اتمسفر، تغییرات در حرکت مداری زمین به دور خورشید، و حرکات صفحات تکتونیکی در این رویداد نقش دارند. پیش بینی می شود که با افزایش میزان تولید گازهای گلخانه ای جهان به گرم شدن ادامه دهد و خطرات رویدادهای طبیعی به واسطه افزایش سطح آب دریاها نیز افزایش پیدا کند.

پرتوهای کیهانی، اشکال معماگونه‌ای از تابش هستند که مرتبا از سوی فضا بر ما می‌بارند. آنها از ذرات بارداری تشکیل شده‌اند که مرتبا با جو زمین برخورد می‌کنند؛ جایی که شکسته شده و حتی در قالب ذرات کوچک‌تری به زمین می‌رسند.
 
به دلیل آن که پرتوهای کیهانی دارای بار الکتریکی هستند، توسط میدان‌های مختلفی که در کهکشان وجود دارد منحرف می‌شوند. به دلیل این انحراف، آنها مستقیما از منابعشان به زمین نمی‌رسند. دانشمندان باید راهکارهای غیرمستقیمی ‌را به کار ببرند تا منبع پرتوها و مسیری که طی کرده‌اند را مشخص کنند. ترکیبات شیمیایی پرتوهای کیهانی، یک منبع اطلاعاتی از ساختار جهان را در اختیار ما می‌گذارند که به‌گونه‌ای شگفت‌انگیز غنی است. ساختار شیمیایی منظومه خورشیدی، با استفاده از طیف‌نگاری خورشید‌، مطالعات درباره بادهای خورشیدی و تحلیل شیمیایی شهاب‌سنگ‌ها مشخص شده است. شهاب‌سنگ‌ها معمولا اطلاعاتی خالص‌تر از آن‌چه سنگ‌های زمینی در مورد ساختار منظومه شمسی به ما می‌دهند ‌را فراهم می‌کنند؛ چرا که به هر حال، سنگ‌های زمینی برای سالیان بسیار دراز تحت تاثیر فشار جو و انواع واکنش‌های شیمیایی با گازهای موجود در هوا بوده‌اند.  
 
ساختار پرتوهای کیهانی از آن جهت اهمیت دارد که این پرتوها یک نمونه مستقیم از ماده بیرون از منظومه ما هستند، و همچنین حاوی عناصری هستند که خیلی به ندرت در خطوط طیفی ستارگان مشاهده می‌شوند. آنها همچنین اطلاعات مهمی ‌را درباره انقلاب ساختاری کیهان فراهم می‌کنند.
 
 پرتوهای کیهانی ثانویه
 
در تصویر... نسبت سیلیکون را به عنوان یک "‌شمع استاندارد‌" یا نقطه مرجع در نظر می‌گیریم و نسبت دیگر عناصر را با آن مقایسه می‌کنیم. سیلیکون به این دلیل به‌عنوان مرجع انتخاب شده است که عنصری است با جرم متوسط، و به راحتی قابل رد‌یابی و اندازه‌گیری است. ما در تصویر می‌بینیم که در پرتوهای کیهانی، نسبت به منظومه شمسی، درصد هلیوم و هیدروژن کمتری وجود دارد. تفکر متداول این است که این موضوع، نتیجه این است که هلیوم و هیدروژن سخت‌تر از عناصر سنگین به انرژی‌های بالا شتاب می‌یابند. همچنین می‌توان مشاهده کرد که بعضی عناصر سبک (‌مانند لیتیوم‌، بریلیوم و بور) که به ندرت در منظومه شمسی یافت می‌شوند (‌و نیز در بقیه جهان) در پرتوهای کیهانی تقریبا متداول هستند. در ضمن می‌توانیم ببینیم که عناصر بین سیلیکون و آهن، بیشتر در پرتوهای کیهانی مشاهده می‌شود تا در منظومه شمسی.

دلیل پذیرفته شده برای همه مشاهدات مربوط به پرتوهای کیهانی مربوط به لیتیوم و بریلیوم و بور، چنین است که آنها را تکه‌هایی از عناصر سنگین‌تر می‌دانند (‌به خصوص کربن و اکسیژن‌) که در مسیر رسیدن به ما، برخوردهایی با گازهای بسیار رقیق فضای بین ستاره‌ای در سرعت‌های بالا داشته‌اند. همچنین، عناصر بین سیلیکون و آهن نیز به عناصر سنگین‌تر، مثل آهن و نیکل، پیوسته‌اند و بعد به ما رسیده‌اند. این عناصر به عنوان "‌پرتوهای کیهانی ثانویه‌" (secondary cosmic rays) یا به اختصار "‌ثانویه‌" شناخته می‌شوند.
 
از تعداد پرتو‌های ثانویه‌ای که در زمین مشاهده شده‌اند و با دانش احتمالات در رابطه با این تصادف‌ها (‌که می‌تواند در شتاب‌دهنده‌ها در زمین اندازه‌گیری و مطالعه شود)، این امر ممکن شده است که مقدار ماده‌ای را که امواج از آن ناشی شده است، اندازه بگیریم. هرچه ماده بیشتر باشد، پرتوهای اولیه بیشتر و شدیدتری تولید می‌کند. می‌توان فکر کرد که اگر امواج کیهانی از کهکشان ناشی شوند، مقدار ماده‌ای که از میان آن عبور کرده و با متوسط چگالی فضای بین ستاره‌ای تخمین زده می‌شود (‌حدود یک اتم در هر سانتی‌متر مکعب)، سن پرتوها را تعیین می‌کند. با این روش، عمر یک پرتو کیهانی در حدود 2 میلیون سال محاسبه می‌شود که البته رقم درستی نیست.
 
 ساعت‌های رادیواکتیو
 
روش دیگر برای به‌دست آوردن سن پرتوها، استفاده از رادیوایزوتوپ‌هاست. این رادیوایزوتوپ‌ها، به عنوان ساعت‌هایی بسیار شبیه کربن-14 (که توسط دیرین‌شناسان استفاده می‌شود)، کار می‌کنند. چندین نوع ایزوتوپ وجود دارد‌: بریلیوم-10‌، آلومینیوم-26‌، کلر-36 و‌... . که تقریبا همگی جزو پرتوهای ثانویه هستند. این ذرات، درست بعد از پیدایش شروع به واپاشی می‌کنند و کسری از آنها که به زمین می‌رسد، تعیین‌کننده طول عمر آنهاست. با این روش متوسط سن پرتوها 10 میلیون سال محاسبه شده است که رقم مورد پذیرش جوامع علمی ‌است. دلیل آن‌که 2 میلیون سال که پیش‌‌تر بیان شد نادرست است، این است که پرتوها تنها در ناحیه با چگالی یک اتم در سانتی‌متر مکعب قرار نمی‌گیرند. پرتوهای کیهانی بخش زیادی از سفر خود را در نقاطی با چگالی پایین می‌گذرانند.
 
از آنجا که پرتوهای کیهانی با گازهای بین ستاره‌ای واکنش می‌دهند‌، می‌توانند پرتوهای گاما تولید کنند که می‌تواند روی زمین دریافت شود. ما از همین پرتو‌ها نیز اطلاعاتی در مورد ساختار‌، چگالی و مواد تشکیل‌دهنده کیهان به دست می‌آوریم.

دوربینی که روی یکی از تلسکوپهای رصدخانه جنوبی اروپا واقع در شیلی نصب شده است توانست از سحابی که شبیه به نیمرخ چهره انسان است، تصویر جدیدی تهیه کند.

به گزارش خبرگزاری مهر، دوربین "تصویربردار میدان وسیع" (WFI ) که روی تلسکوپ 2.2 متری رصدخانه جنوبی اروپا واقع در "لا سیلا" در شیلی نصب شده است از سحابی NGC 3324 که در کهکشان راه شیری در قلب صورت فلکی "زورق" در فاصله حدود 7 هزار و 500 سال نوری از زمین قرار دارد عکس گرفت.

فعالیت تشکیل ستاره ای حاضر در این منطقه راه شیری چندین میلیون سال قبل آغاز شد و تعداد بسیاری ستاره بسیار گرم و عظیم را به وجود آورد که در این عکس به وضوح دیده می شوند.

نتایج شبیه‌سازی کامپیوتری نشان میدهد که شکل پیچ خورده گرافن موسوم به نانوویگلز میتواند خواص مغناطیسی و هدایتی مختلفی داشته باشد. از این ساختارها با توجه به قابلیت تنظیم و تغییر این خواص می توان در حوزه های مختلف استفاده کرد.

قطعات الکترونیکی کوچک و کوچکتر می‌شوند طوری که گمان زده می‌شود که بتوان ادواتی در مقیاس اتمی تولید کرد. با این حال برخی محققان پیش‌بینی می‌کنند که این کوچک شدن در حال رسیدن به انتهای خود است. اگر جایگزینی برای فناوری مبتنی بر سیلیکون پیدا نشود، این کوچک سازی به‌زودی متوقف می‌شود. یکی از گزینه‌های جایگزین، گرافن است. گرافن خالص به‌طور طبیعی یک نیمه‌هادی نیست، اما این ماده می‌تواند رفتارهای الکترونیکی ویژه‌ای از خود بروز دهد.
 
یافتن نانوماده مناسب مبتنی بر گرافن می‌تواند حوزه جدیدی در صنعت نانوالکترونیک، نور و اسپین‌ترونیک ایجاد کند.

محققان موسسه پلی تکنیک رنسلر با استفاده از ابرکامپیوترهای مرکز محاسبات فناوری نانو رنسلر، به بررسی خواص شکل خاصی از گرافن موسوم به گرافن پیچ خورده پرداختند. چیزی که آنها یافتند این بود که نانوروبان‌های گرافیتی را می‌توان به اجزای کوچکی به نام نانوویگلز تبدیل کرد. هر یک از این ساختارها خواص مغناطیسی و رسانایی مختلفی از خود نشان می دهند. نتایج این تحقیق موجب می شود که دانشمندان در انتخاب یک نانوساختار گرافنی برای یک دستگاه یا کاربرد خاص مختار باشند. در واقع این تحقیق زیربنای علمی مهمی را برای این نانوماده بسیار مهم فراهم می‌کند.

نتایج این تحقیق در قالب مقاله ای تحت عنوان “Emergence of Atypical Properties in Assembled Graphene Nanoribbons” در نشریه Physical Review Letters به چاپ رسیده است.

وینسنت منیر، از محققان مرکز فناوری اطلاعات رنسلر می گوید نانو مواد گرافنی دارای خواص بسیار جالبی هستند، اما تولید گرافن عاری از نقص کار بسیار دشواری است. مزیت نانوویگلز گرافنی ساخته شده در این تیم تحقیقاتی آن است که بسیار سریع و ساده تولید می شود.

نانوویگلز اخیرا توسط یک گروه تحقیقاتی در مرکز EMPA سوئیس تولید شده اند. از آنجایی که این نانوروبان‌ها به‌صورت اتم به اتم و به‌صورت شیمیایی شکل می‌گیرند، با استفاده از یک راهبرد پایین به بالا ساخته می شود. این روش کاملا با روش استاندارد ساخت گرافن تفاوت دارد. با استفاده از این روش ماده ای کاملا صاف ساخته نمی شود بلکه ساختاری با لبه های زیگزاگی بوجود می‌آید.

این گروه تحقیقاتی دریافته است که نانوویگلزها دارای باندگپ بسیار متنوعی هستند. همچنین خواص مغناطیسی آنها نیز بسیار متنوع است. بنابراین می‌توان با تنظیم باندگپ و خواص مغناطیسی، از این نانومواد در حوزه‌های مختلف استفاده کرد.

براساس نظریه‌ای که چندان ساده هم در ذهن نمی‌گنجد، یک سیاهچاله در واقع تونلی مابین دو جهان است، به‌طوری که می‌شود آن را نوعی "کرم‌چاله" تلقی کرد. در این‌صورت هرآنچه این سیاهچاله جذب خود می‌کند، به جای سقوط در نقطه‌ای ناپیدا، از سر دیگر سیاهچاله که در جهان دیگری جوانه زده، به‌شکل یک "سفیدچاله" فوران می‌کند.

نیکودم پاپلاسکی (Nikodem Poplawski) که فیزیکدانی از دانشگاه ایندیانا است، در تشریح این نظریه که به‌تازگی در نشریه علمی Physical Letters B انتشار یافته است، چهارچوب ریاضیاتی جدیدی برای نحوه سقوط پیچشی ماده در یک سیاهچاله ارائه کرده است. این معادلات، کرم‌چاله‌ها را به‌عنوان نیمه پنهان چیزهایی می‌شناسند که اینشتین از آن‌ها با عنوان "تکینِگی‌های فضا- زمانی" یاد می‌کرد و به عقیده‌اش، در قلب هر سیاهچاله‌ای می‌شود پیدایشان کرد. بر اساس معادلات نسبیت عام اینشتین، هنگامی که ماده‌ای بیش از اندازه در یک نقطه فشرده شود- یعنی همان اتفاقی که برای قلب فوق فشرده یک سیاهچاله رخ داده است- یک تکینگی زاده می‌شود. این معادلات، تکینگی را فاقد بُعد، فوق چگال و بی‌نهایت داغ توصیف کرده‌اند که این ویژگی‌ها با شواهد غیر مستقیم زیادی قرین شده‌اند، اما چنان دور از ذهن و عجیب هستند که دانشمندانِ فراوانی از پذیرفتن‌شان سر بازمی‌زنند.

نشنال جئوگرافیک وابسته به انجمن ملی جغرافیایی آمریکا، با مرور بزرگ‌ترین موفقیت‌های علمی، اکتشافی و حفاظت از محیط زیست این سازمان،تلاش‌های 120 ساله این سازمان را برای شناخت بهتر طبیعت نشان داده است.

انجمن ملی جغرافیایی آمریکا از سال 1888/ 1267 تاکنون از محققان، مهندسان و کارشناسان فناوری بسیاری برای رسیدن به اهداف علمی، اکتشافی و حفاظت از منابع طبیعی حمایت مالی کرده است. در این گزارش، وب‌سایت نشنال جئوگرافیک که وابسته به این انجمن است به بخش کوچکی از این دستاوردهای علمی و تحقیقاتی که از حمایت مالی یا هم‌یاری گسترده متخصصان این انجمن برخوردار شده‌اند، می‌پردازد.

حدس می‌زنید سیاه‌چاله‌ها برای شام چه می‌خورند؟ گروهی از دانشمندان ممکن است شواهدی در این باره یافته باشند.

این دانشمندان درباره منبع اسرارآمیز فوران‌های پرتوهای ایکس در منطقه یک سیاه‌چاله فوق‌العاده بزرگ در مرکز کهکشان ما به نام ساگیتاریوس (قوس) A* یا Sgr A* کاوش می‌کردند.

ابری که Sgr A* v  را احاطه می‌‌کند حاوی صدها تریلیون سیارک و ستاره دنباله‌دار است که از ستاره‌های والدشان جدا شده‌اند. این دانشمندان دریافتند که این فوران‌های پرتو ایکس هنگامی رخ می‌دهد که سیارک‌هایی به قطر 10 کیلومتر یا بالاتر را می‌بلعند.

اگر سیارکی از فاصله 161 میلیون کیلومتری سیاهچاله،یعنی تقریبا معادل فاصله میان کره زمین و خورشید، بگذرد، در نتیجه نیروهای کشندی ناشی از سیاه‌چاله قطعه قطعه می‌شود. سپس این قطعات هنگامی عبور از درون گاز رقیق داغی که به درون Sgr A* جریان دارد، در نتیجه اصطکاک تبخیر می‌شوند؛ پدیده‌ای مشابه آنچه هنگام سقوط یک شهاب‌سنگ به درون جو زمین رخ می‌دهد.

با سقوط این قطعات به درون سیاه‌چاله فوران‌های اشعه ایکس رخ می‌دهد و نهایتا باقیمانده سیارک بوسیله سیاه‌چاله بلعیده می‌شود.

نقاط کوانتومی از دسته موادی هستند که می‌توان ازآنها در حوزه‌های مختلف استفاده کرد. اما هنوز اطلاعات دانشمندان درباره این مواد کامل نیست. پژوهشگران آمریکایی به بررسی تاثیر ابعاد نقاط کوانتومی در سوسو زدن آن پرداخته‌اند. نتایج آنها نشان می‌دهد که با افزایش ابعاد نقاط کوانتومی، میزان سوسو زدن در آنها کم می‌شود.

نقاط کوانتمی دارای پتانسیل وسیعی در حوزه‌های مختلف از تصویربرداری پزشکی گرفته تا افزایش کارایی منابع انرژی هستند. محققان دانشگاه دالاس گام تازه‌ای به سوی درک بهتر از عملکرد نقاط کوانتومی برداشته‌اند. این ذرات کوچک، نانوذراتی هستند که از درخشندگی برخوردار بوده و با سوسو زدن اثری شبیه به سوئیچ‌های نوری داشته و خاموش و روشن می‌شوند.

به‌نظر می‌رسد که نقاط کوانتومی می‌توانند در نسل جدیدی از منابع نوری مورد استفاده قرار گیرند زیرا کارایی زیادی در جذب و نشر نور دارند. آنتون مالکو استادیار دانشگاه دالاس می‌گوید حفظ ویژگی سوسو زدن در نقاط کوانتومی بسیار مهم بوده و استفاده از آنها را در حوزه‌های مختلف تسهیل می‌کند.

مالکو و تیم تحقیقاتی‌اش از آزمایشگاه ملی لوس‌آلاموس دریافتند که با افزایش اندازه پوسته بیرونی این نانوذرات، مقدار سوسو زدن نقاط کوانتومی کاهش می‌یابد. محققان این ذرات کوانتومی را تغییر دادند به‌طوری که ابعاد آنها را از 4 نانومتر به 15 نانومتر رساندند.

مالکو می‌گوید ما دریافتیم که سوسو زدن این نقاط کوانتومی تغییر کرد به‌طوری که با افزایش ابعاد، سوسو زدن‌شان شباهتی با نقاط کوانتومی اولیه نداشت. ما فهمیدیم این فرآیند که به نوترکیبی اوژه معروف است به‌شدت بستگی به ضخامت پوسته نقاط کوانتومی دارد و با افزایش پوسته نقاط کوانتومی می‌توان فرآیند سوسو زدن را کاملا از بین برد.

مالکو می‌گوید درک بهتر از همه نیرو‌هایی که در این پدیده دخیل هستند موجب می‌شود که راهی برای کاهش رفتار نامطلوب نقاط کوانتومی پیدا کرد. همچنین می‌توان از نقاط کوانتومی در حوزه‌های مختلف از تصویربرداری زیست پزشکی گرفته تا پردازش اطلاعات کوانتومی استفاده کرد.

یافته‌های این تحقیق در نشریهNano Letters به چاپ رسیده است.