همان طور که مسائل برخورد دو گلوله با هم بسیار متنوع اند تصادفات رانندگی منجر به مرگ هم انواع مختلفی دارند که به طور کلی عبارت اند از :

برخورد ماشین با مانع سخت وثابت از روبه رو

برخورد دو ماشین با هم از روبه رو

برخورد قسمت جلویی یک ماشین با قسمت کناری ماشین دوم

چپ کردن ماشین به هنگام پیچیدن

و…

ساده ترین حالت تصادف برای بررسی همان حالت اول یعنی برخورد ماشین با مانع سخت وثابت از روبه رو است در این حالت دو مساله باعث مرگ یا بروز مشکل جدی برای سرنشینان است اول ورود جسم سخت خارجی از شیشه روبه رو به کابین به دلیل برخورد با موانعی نظیر (درخت ،تیر چراغ برق، دیوار و…) و اثابت آن با راننده یا سرنشین کناری و دوم برخورد خود این اشخاص با شیشه داشبورد و یا فرمان ماشین به دلیل پرتاب شدن ناشی از قانون لختی (اجسام مایل به حفظ حالت اولیه خود چه سکون و چه حرکت هستند )است. تا سال ها بستن کمربند ایمنی تنها راه حل مشکل دوم بود اما گاها خود کمربند باعث آسیب رسیدن به سرنشینان بود و یا اصلا به طور موثر باعث کاهش سرعت نمی شد امروزه ترکیب کمربند ایمنی با تکنولوژی کیسه هوا تا حدودی این مشکل را حل کرده اما فراموش نکنیم که گاهی اوقات هم خود کیسه هوا باعث آسیب جدی می شود.

در چنین تصادفی زمان در حد میلی ثانیه ها برایمان مهم است به این ترتیب که طی بررسی ها اگر در ساخت خودرو استاندارد های جهانی استحکام بدنه رعایت شده باشد به طور مثال اگر خودرویی با وزن معمولی با سرعت 60 کیلومتر برساعت به یک مانع با درجه سختی بالا برخورد کند زمانی در حدود 100میلی ثانیه نیاز دارد تا سرعتش به صفر برسد و برای این که به سرنشین آسیب کمتری برسد باید زودتر از ماشین سرعتش را کاهش دهد در نمودار زیر خط آبی مربوط به زمانیست که کمربند بسته نشده باشد خط بنفش مربوط به کمربند های ایمنی معمولی است و خط سبز مربوط به نوعی کمربند است که اخیر محققان آن را ساخته اند که مجهز به نوعی سیستم تشخیص ضربه است که بعد از آن کمربند محکم می شود و به این ترتیب زودتر سرعت راننده یا سرنشین را می کاهد. و در نمودار واضح است که در کدام حالت سرعت سرنشینان سریعتر کاهش می یابد.

البته در این برخورد ها ساختار و نوع مواد به کار رفته در بدنه ماشین هم نقش مهمی را بازی می کنند باید علاوه بر داشتن استحکام ضربه گیر هم باشد و تمام ضربه را به اتاقک و سرنشینان وارد نکند اما در این قسمت باید به فکر تصادفت دو ماشین با هم از روبه رو یا از کنار هم باشیم به این صورت که اگر ما بدنه ماشینی را بسیار سخت و مستکم درست کنیم و ماشین دوم شرایط ماشین اول را نداشته باشد آسیب بسیاری در تصادف می بیند که خوب این طور هم نباید باشد.وقت آن رسیده که ببینیم در تصادفات دو ماشین با هم به چه نکاتی باید توجه کنیم. خوب نکته مهم این است که باید بدانیم در ساخت اسکلت ماشین بخش هایی وجود دارند که سخت تر از قسمت های دیگر هستند و وظیفه استحکام بخشیدن به بدنه را بر عهده دارند و بخش هایی نرم ترند که وظیفه ضربه گیری را بر عهده دارند به عنوان مثال در شکل زیر قسمت های آبی و نارنجی وظیفه استحکام بخشیدن را برعهده دارند و قسمت زرد وظیفه ضربه گیری.

حال اگر در برخورد دو خودرو از رو به رو بدنه یکی خیلی مستحکم تر از دیگری باشد خودرو دوم مجبور است انرژی بیشتر را دریافت کند و در نتیجه ضربه قوی تری را خنثی کند و فاجعه زمانی رخ می دهد که قسمت های سخت و نرم دو خودرو با هم زیاد منطبق نباشد و قسمت های خیلی سخت خودرو اول به راحتی وارد قسمت های نرم خودرو دوم شود و باعث دخول به کابین ماشین دوم شود و این باز هم بدتر میشود وقتی چنین خودرویی از کنار با خودرو دیگری تصادف کند و مستقیماً با در ماشین و راننده یا سرنشینان برخورد کند.

برای درک بهتر این موضوع به نمودار زیر که نشان دهنده میزان مرگ و میر ناشی از تصادف انواع مختلف ماشین با یک ماشین معمولی از کنار است ( چنین تصادفاتی به هنگام ورود از فرعی به اصلی یا پیچیدن بسیار رخ می دهد و نوع متداولی از تصادفات است) دقت کنید.همان طور که می بینید هر چه ماشینی که به کنار ماشین معمولی میزند سنگین تر و مستحکم تر میشود میزان مرگ میر آن هم بیشتر می شود طوری که می توان گفت وانت ها در نوع خود یک قاتل خون خوارند!

با توجه به این که امروز افراد بیشتری ترجیح می دهند از وانت ها به عنوان جایگزین خودرو استفاده کنند این آمار بدتر هم شده طوری که طبق محاسبات اگر تنها 50 درصد کسانی که که از چنین ماشین هایی استفاده می کنند آنها را با یک خودرو معمولی عوض کنند بین سه تا چهار هزار از مرگ های سالیانه ناشی از تصادفات کم می شود که این یعنی 10 درصد کل مرگ و میر ناشی از تصادفات در آمریکا

و اما آخرین مورد یعنی چپ کردن ماشین به هر سه عامل تجربه راننده ،وضعیت جاده و طراحی ماشین ربط دارد و شاید از همه هم کمتر به ماشین ربط داشته باشد البته اگر ماشین نقص فنی در ترمز ها یا دیگر نقاطش نداشته باشد اما خوب محققان زیاد هم مطمئن نیستند ؛ امروز سازندگان خودرو دوست دارند به دلیل کم مصرف تر نمودن خودرو ها وزن آنها را کاهش دهند که همین وزن کم هست که بعضاً احتمال چپ کردن یا کشیده شدن خودرو روی زمین را به هنگام پیچیدن در پیچ های تند با سرعت بالا افزایش می دهد. برای درک این موضوع باید به نیروی اصطکاک رجوع کنیم . به نمودار نیروهای وارد بر یک خودرو هنگام پیچیدن به راست که در شکل زیر نشان داده شده دقت کنید.

برای سادگی فرض کنیم ماشین جسمی با جرم m است ؛ پیچیدن لاستیک های جلو یک نیروی اصطکاک f تولید می کند که این نیرو باعث ایجاد شتاب a=f/m می شود همان طور که می بینید علاوه بر سرعت و زاویه چرخش به جرم ماشین هم ربط دارد. در یک جاده معمولی آستانه چپ کردن ( زمانی که لاستیکی که به سمت داخل پیچ قرار دارد از روی زمین بلند می شود) که نسبت a به g است از معادله زیر تبعیت می کند :

a/g=t/2h

که در آن t فاصله بین دو لاستیک است و h فاصله مرکز جرم ماشین تا زمین است و g هم که همان شتاب جاذبه است.

تا زمانی که نسبت t/2h که به آن فاکتور ماندگاری استاتیکی SSF ماشین می گویند بزرگتر از نسبت a/g باشد ماشین چپ نمی کند که این نسبت برای جیپ از همه بزرگتر است.

شاید اگر بدانید چپ کردن علت بیش از یک چهارم مرگ میر ناشی از تصادفات رانندگی در جهان است تصمیم بگیرید به دنبال خرید یک جیپ بروید یا ماشین های شاسی بلند را ترجیح بدهید ! اما چرا ؟

ترجمه و تدوین از فیزیکدان

]]> http://www.physicdan.com/public/?feed=rss2&p=479 1 http://www.physicdan.com/public/?p=476 http://www.physicdan.com/public/?p=476#comments Thu, 25 Aug 2011 18:26:53 +0000 زهرا آوه ئی http://www.physicdan.com/public/?p=476 هر شي در نجوم بوسيله تابش الكترو مغناطيسي مشاهده مي شود بنابر اين توجه به برخي از مباني فيزيك درباره تابش وجذب لازم است .تابش الكترو مغناطيسي فقط يك موج متحرك در ميدان مغناطيسي و الكتريكي است كه در معادلات ماكسول به هم مربوط مي شوند.موج الكترو مغناطيسي باسرعت نور منتشر مي شود. C=2.998*108

حاصل ضرب طول موج و فركانس برابر سرعت نور است.

C = F * g

كه به صورت سنتي طيف سنجها طول موج را اندازه گيري مي كنند. با وسائل جديد تمام محدوده طيف قابل مشاهده است. تعدادي ازطول موجهايي كه فقط مي توانند در بالاي جو اندازه گيري شوند؛درفنآوري ماهواره اي به كارمي روند.

تابش نور به چندطريق صورت مي گيرد:

1-فرآيند پهن شدگي (فرآيند گرما يوني )-تابش جسم سياه. 2-تابش خطي . 3-تابش سينكروترون ناشي از بارهاي الكتريكي شتابدار. ما درباره’ مورد اول بحث خواهيم كرد

تابش جسم سياه:

جسم گرم در دماي مشخص T گستره پهني از امواج الكترو مغناطيس تابش مي كندو جسم گرمتر آبي تر تابش ميكند . براي مثال داخل زمين يك مخزن نور است كه مانند يك باطري ضعيف شده كم نورتر وقرمزتر است . اين مسئله در ابتداي قرن بيستم در فيزيك كلاسيك حل شده ويكي از موفقيتهاي مكانيك كوانتومي شكل گرفته بود. طيف تابش گسيل يافته براي فيزيك كلاسيك يك مشكل بزرگ بود . استفان و بولتزمن كشف كردند كه تمام گرماي تابش شده بوسيله سطح جسمي با مساحت A و دمايT برابر است با:

Q=AsT4 s =5.67*108

شدت تابش درواحد حجم كه تابع طول موج است ،اندازه گيري شد. موقعيت ماكزيمم ناگهاني در طيف ،توسط قانون جابجايي وينز ((Wiens تشريح شد و مكان بيشترين شدت در طول موج

3 ^10 *2.9 كه در آن Tدر مقياس كلوين است. بنابرا ين طول موج تابش گسيل يافته، نظريه تابشي جسم را ارائه مي دهد. تلاشهاي رايلي (Rayleigh)براي توضيح مشاهدات از نظر كلاسيكي نا موفق بود .او محاسباتي انجام داد با اين فرض كه موجها درون كاواك قرار بگيرند وتابش گريزي از سوراخ كوچكي در ديواره كاواك را بدست آورد.فقط طول موجهايي مجازبودند كه دقيقا موج بر ديواره كاواك قرار مي گرفت (ديواره كاواك مكان گره ها بود).

رايلي فرض كرد كه هر گونه طول موج داراي انرژي KT است( K ثابت بولتزمن است).محاسبات پش بيني مي كرد كه در دماي T تابندگي (شدت تابش ) به طول موج وابسته است.

I(l)= T/landa^4

فرض بالا يك مشكل دارد؛وقتي طول موج صفر مي شود شدت بينهايت مي گرددواين مساله به عنوان فاجعه فرابنفش شناخته شد. در سال 1900م.پلانگ اين مشكل را با گسسته فرض كردن تابش الكترو مغناطيسي حل كرد.او فرض كرد كه تابش بوسيله نوسانگرهاي الكترو مغناطيسي درون ديواره كاواك توليد ميشود.انرژي نوسانگرها فقط مي توانست به صور ت گسسته مضربي از بسامد باشدn=0,1,2,3,… ; E=nhn. محا سبات پلانگ تفاوت بنيادي با محاسبا ت رايلي داشت كه مقادير انرژي را پيوسته فرض كرده بود. محاسبات پلانك تابندگي در طول موج خاص را بصورت زير داد:

I(l)=2*π*h*c^2/[l^5[exp(hc/lkT)-1]]

فرم بالاقانون استفان بولتزمن و قانونوينز را تاييد مي كند . در طول موجهاي زياد فرمول بال منجر به نتايج رايلي مي شود. در واقع در اندازه گيري دماي يك ستاره نوعي طيف سنجي يا نور سنجي ميتواند به كار رود. مقايسه بين تابندگي نسبي مقدار نور گسيل شده يك ستاره در دو طول موج:. اين نسبت مشخصه دمايي است بنابر اين اندازه گيري تمام طيف جسم سياه الزامي نيست.چون تابندگي در هر دماي مشخص به طور نسبي در شدت 550 nm بهنجار شده است.called V or Visual Band اندازه گيري دوم در تابندگي 440nm (( called B or Blue band )) اندازه گيري دما را ممكن ميسازد.

http://www.hupaa.com/ :منبع

برای تولید و انتشار موجهای آکوستیکی ارتعاشهای مختلفی وجود دارد که بر حسب حدود فرکانس؛ به سه دسته تقسیم میشود:
1) ارتعاش های فرو صوتی که از فرکانس 20 سیکل بر ثانیه به پایین است.
2) ارتعاش های صوتی که با گوش شنیده می شود و حدود فر کانس آن بین 20 سیکل بر ثانیه تا 15000 سیکل برثانیه است.
3) ارتعاش های فرا صوتی که از فرکانس 15000 سیکل بر ثانیه به بالا است.

از زمان های باستان تا قرن هجدهم میلادی تنها نام چند تن از فیلسوف و نظریه پرداز موسیقی را میتوان یافت که به مطاله آکوستیک پرداخته باشند. اکوستیک موسیقی تنها موضوع فیزیکی مورد بحث آنها بود.
در دوره تجدد با عقاید گالیله درباره روش تحقیقات علمی و اصل تطبیق مشاهدات با یکدیگر و به دست آوردن نتیجه و قانون مشترک از آن مشاهدات، علم جدیدی پی ریزی می شود .
در آغاز قرن هفدهم مرسن با اندازه گیری ارتفاع صداهای گام، بین آکوستیک و هنر موسیقی ارتباط بر قرار می کند وآزمایش های اتوگریک نشان داد که صوت در خلا منتشر نمی شود .
در اواخر قرن هفدهم سور، وجود گره و شکم در موج های صوتی را کشف کرد و در همین دوره نیوتن نخستین تشریح ریاضی انتشار صوت را بر پایه خواص ارتجاعی محیطها اعلام میکند .
در قرن هجدهم دالامبر و دنیل برنولی مسائل تارهای مرتعش را تشریح می کنند و فرمول ریاضی آنها را به نام معادله تارهای مرتعش ، هم در فیزیک و هم در ریاضی کشف می کنند.
در قرن نوزدهم دانشمندانی از جمله دولن، ورتایم، رینول، کلادن و ستورم روش های گوناگون محاسبه سرعت صوت در محیط های مختلف انجام می دهند .
در قرن هفدهم و هجدهم هنگامی که چگونگی انتشار موجهای صوتی بوسیله تاثیر نقطه به نقطه و مشخصات اصلی صوت مانند فرکانس و طول موج کشف گردید؛ دامنه تحقیق با روش های مشابهی به بحث در چگونگی انتشار نور کشانده شد و نظریه موجی به وسیله هویگس پی ریزی شد ودر اواخر قرن نوزدهم وسایل ضبط صوت به وسیله ادیسون و وسایل انتقال الکتریکی صوت به وسیله بل کشف می شود .
قرن بیستم دوره ترقی و تکامل در علوم و صنایع است و دامنه مطالعات علمی درباره ارتعاش آکوستیکی از حد فرو صوت تا فرکانس 20 و صداهای قابل احساس از 20 تا 20000 به ارتعاش سریعتر کشانده شد و در دوره فراصوتی از 20000 تا 10 میلیون و بالاتر از آن موجهای مافوق صوت تا حدود 1013 که سبب تحریک های گرمایی در جامدات و آبگون ها می شود، مورد بررسی قرار می گیرد.

کاربرد تراگذارهای فرا صوتی در تولید و گرفتن صوت های زیر آب برای کشف زیر در یایی ها که در ژرفای آب هستند یا برقراری ارتباط با آنها , به کار انداختن اژدرهای آکوستیکی و تعیین عمق آب است.
این تراگذارها عبارتند از :
1) تراگذارهای فراصوتی که در آزمایشگاها برای پژوهش چگونگی انتشار موجهای پر فرکانس آکوستیکی در آبگون ها و اندازه گیری خواص الاستیک جامد ها به کار میرود.
2) تراگذارهای فراصوتی که در صنعت استفاده میشود و عبارتست از یک دستگاه قوی که برای هم زدن و حرکت دادن ذرات ریز درون آبگون ها؛ خارج کردن گاز از آبگون ها؛ معلق کردن ذرات در آبگون ها یا انعقاد مواد در آنها به کار می رود.
3) تراگذارهای فراصوتی که برای تعیین محل درز یا ترک در فلزهای ریخته گری یا در ورق های پلاستیکی به کار میرود.
4) تراگذارهای سونار که در عملیات دریایی و جنگی به کار می رود.

چون امپدانس ویژه آکوستیکی آبگون ها نسبت به هوا بسیار زیادتر است لازم است عنصر ارتعاش کننده برای کار کردن در داخل آبگون ها طوری طرح ریزی شود که بتواند نیروی خیلی زیاد برای جابجایی خیلی کوچک تولید کند تا با امپدانس آبگون وارد بر آن به طور موثری مقابله کند .
عنصری که بیشتر در این تراگذاها به کار میرود خود تابع خاصیت پیزوالکتریک است.
ارتعاشگر پیزوالکتریکی که عموما به کار میرود عبارتست از: بلور کوارتز ، نمک راشل ، دی هیدروفسفات دامونیم و مواد سرامیکی ریخته شده از قبیل تیتانات دوباریم و دی الکتریکهای مشابه که خاصیت فرو الکتریکی قوی داشته باشد.
عناصر ارتعاش کننده دسته دوم از تراگذارها را از روی خاصیت مغناطوتنگش نیکل و بعضی از آلیاژهای آن انتخاب می کنند.
نوع سوم تراگذار، تابع نیروی جاذبه متناوبی است که بین یک الکترومغناطیس که در سیم پیچ آن جریان متناوبی جاری است و قرص فولادی سختی که در مجاورت آب قرار دارد، به وجود می آید.

او معتقد است که تمامی ذرات و حتی اجسام به تنهایی و با حذف تمامی عوامل خارج (یعنی در شرایط خلاء محض) از خود روابطی منطبق بر مکانیک کوانتومی بروز میدهند. اما وقتی آنها کنار یکدیگر در دنیای بزرگتر به صورت مجموعه ای از اشیاء قرار می گیرند به علت تاثیر گذاری بر روی یکدیگر نمی توانند رفتار طبیعی خودشان را داشته باشند.

او قطعه فلزی را در آزمایشگاه در محیطی نزدیک به خلا محض، یعنی محیطی بدون نورو هوا با دمایی نزدیک به صفر مطلق قرار داد. او در این شرایط به برسی رفتار آن شئی پرداخت و دریافت که به جای این که کاملا ساکن باشد در حال ارتعاش است؛ اما نکته خیره کننده  این بود که آزمایشهای بیشتر آن شئی را در یک زمان هم مرتعش و هم نامرتعش اندازگیری می کردند. و از این نتیجه ای نمی توان گرفت جز این که آن قطعه فلز در آن شرایط فراهم شده، میتوانست در یک زمان در دو مکان قرار داشته باشد.

در ویدوی زیر می توانید سخنرانی  آیرون او کانال رو در باره همین موضوع در سالن همایش شبکه TED مشاهده کنید.

برای مشاهده زیرنویس فارسی در این ویدیو میتوانید از منوی Languages  استفاده کنید .

شرح و ترجمه از: فیزیکدان

منبع فایل تصویری : www.ted.com

تحقیقات روی سونار زیستی را برای اولین بار می توان به دانشمند ایتالیایی لازارو اسپالانزانی نسبت داد که در سال 1773 طی آزمایشی مشاهده کرد که خفاش ها می توانند در اتاق کاملا تاریک به راحتی و بدون برخورد به موانع پرواز کنند و حتی خفاش هایی که کور شده بودند هم به خوبی خفاش های دیگر بدون برخورد به موانع پرواز می کنند. پنج سال بعد دانشمند سوئیسی چارلز جورین دریافت که وقتی گوش های خفاش را با موم (که عایق امواج فرا صوت است)  می پوشانند خفاش ها آشفته می شوند و با موانع برخورد می کنند؛ «طوری که انگار با گوش هایشان می بینند!».

این آزمایشات قبل از کشف قوانین امواج فرا صوت و حتی طبقه بندی آکوستیک (صوت شناسی) به عنوان یک علم صورت گرفت. بنابراین اسپالانزانی و جورین نتوانستند یک تئوری فرمول بندی شده و دقیق برای سونار زیستی (الگوی مکان یابی صوتی زیستی) ارائه دهند تا این که در سال 1938 رابرت گالامبوس و دونالد گریفین از یک آشکار ساز امواج فراصوت استفاده کردند تا  نشان دهند خفاش ها از طریق تولید امواج فراصوت و دریافت بازتاب امواج از محیط پیرامون مکان یابی می کنند و این سرآغاز تحقیقات مدرن رو سونار زیستی بود.

امروزه دانشمندان صداشناسی دریافته اند که دلفین ها و خفاش ها یک سیستم سونار زیستی فوق پیشرفته دارند که نه تنها به آنها قدرت می دهد که ببینند، حرکت کنند و غذا بدست بیاورند بلکه حتی می توانند رد پای طعمه را هم دنبال کنند. زمانی به شگفتی این شاهکار خلقت خداوند پی می بریم که مشاهده می شود حتی در محیطهای پر از نویز و پس زمینه ای که مملو از پارازیت های فراصوتی است هم می توانند تمام کارهای خود را به راحتی انجام دهند.

گرچه در کل هر دو حیوان از سیستم های مشابهی استفاده میکنند اما مواردی نظیر مکان زندگی جانور نوع غذا اندازه بدن و مهارت های مورد نیاز برای شکار و … باعث بروز تفاوت های جالبی در جزئیات سیستم های سونار زیستی این دو حیوان شده که در ادامه به آنها می پردازیم .

دولفین ها و وال ها امواج فرا صوت را در سیستم تنفسی خودشان با راندن هوا در لوله های تنفسی تولید می کنند. هوایی را که از سوراخ بالایی سرشان تنفس می کنند در لوله های تنفسی که کنار لبهای آنها امتداد پیدا کرده با سرعت حرکت   می دهند که باعث تولید امواج فراصوت می شوند.

اما خفاش ها امواج فرا صوت را توسط حنجره شان تولید می کنند و از طریق دهان به محیط اطراف منتشر می کنند.

دولفین ها از طریق بیشتر نقاط سرشان امواج بازتابی را دریافت میکنند که البته شنوایی آن ها در نقاط روی آرواره زیرین بیشتر است  ولی خفاش ها از طریق گوش های معمولا بزرگشان امواج بازتابی را دریافت میکنند.

اعداد بزرگتر نشان دهنده حساسیت بیشتر نقاط مورد نظر در دریافت امواج فراصوت می باشد و نقط سیاه رنگ حساس ترین نقطه است.

هر دو حیوان فاصله شان از اشیا را از طریق میزان تاخیر موج بازتابی در رسیدن به خودشان اندازه می گیرند و سایز و شکل اشیا را از طریق الگو های تداخلی امواج بازتابی از نقاط مختلف شی مورد نظر تشخیص می دهند.

دولفین ها امواجی با طول موج بلند تر و دامنه بیشتر (در نتیجه عمق نفوذ بیشتر )  نسبت به خفاش ها تولید می کنند. به همین دلیل است که دولفین ها چندین متر مانده به مانع آن را تشخیص می دهند و تغییر مسیر می دهند، اما خفاش ها در چند سانتی متری مانع متوجه حضور آن شده و به سرعت تغییر مسیر می دهند. همچنین طول موج بلند تری که دلفین ها تولید می کنند به خاطر بزرگتر بودن موانع و غذای آنها نسبت به خفاش ها است (که معمولا حشره خوار هستند).

دوره (پریود) امواجی که دولفین تولید می کند معمولا طولانی مدت است، اما برای خفاشها بسیار متفاوت است خفاش ها به هنگام پرواز آزدانه امواج با پریود بلند تولید می کنند اما به هنگام تعقیب و گریز برای بدست آوردن طعمه و شکار حشره این دوره ها حتی در حد 5/0 میلی ثانیه هم کوتاه می شود تا به این ترتیب رد حشره را گم نکند. اما دلفین ها معمولا چند دقیقه ای را صرف شناسایی کامل محیط اطراف میکنند و بعد به آرامی به دنبال غذا می گردند .

خفاش ها زاویه دید بیشتری نسبت به دلفین ها دارند خفاش ها میتوانند امواج را از 30 درجه فضایی تا 120 درجه فضایی تولید و دریافت کنند اما دلفین ها در بهترین حالت خود 40 تا 50 درجه دید دارند اما به دلیل حافظه خوب دولفین ها آنها معمولا با گشت زنی در محل آن را تا حدودی به خاطر میسپارند ولی خفاش ها به دلیل خاصیت تعقیب و گریزی که دارند نیاز دارند که زاویه دید بیشتری داشته باشند.

تنها مساله ای که باقی می ماند دقت این دو جانور است، که کدام یک دقیقتر از دیگری عمل می کند. اما مساله این جاست که دقت دو جانور نسبت به هم تابعی از زمان و مکان و اندازه شی مورد نظر است.

خفاش ها در زمان اندک اشیا ریز را در نزدیکی خود با دقتی در حدود 70 تا 95 درصد بسته به خصوصیات فیزیکی شی مورد نظر، نظیر سختی و ضخامت و … شناسایی می کنند.

در شکل بالا ساختار آکوستیکی گوش های خفاش کاملا مشهود است.

دلفین ها در مدت زمان بیشتر اشیا بزرگ را در فواصل نسبتا دور با دقتی در حدود 60 تا 90 درصد بسته به محیط پیرامون شی شناسایی می کنند که هرچه زمان بیشتر باشد دقت بالا تر می رود.

دانشمندان با الهام گرفتن از این دو جانور و ترکیب این دو خصوصیت با هم ربات هایی را ساخته اند که میتوانند تنها با استفاده از امواج فراصوت محیط اطراف خود را چه در فواصل دو و چه نزدیک به راحتی شناسایی کنند قابل به ذکر است که ارتش ایالات متحده از نوعی از این ربات ها در عملیات های برق آسا که سربازان نیاز به نقشه دقیقی از محل مورد نظر دارند استفاده می کند.

Whitlow W.L. Au
James A.Simmons
ترجمه و تدوین از : فیزکدان

در مقاله‌اي كه به‌صورت آنلاين در مجله‌ي نيچر فيزيكس چاپ شد، در آزمايش آلفا در سرن گزارش شد كه پادماده‌ي اتمهاي مورداستفاده در آزمايش بيش از 16 دقيقه به‌دام افتادند: اين ميزان آنقدر زياد هست كه بتوان ويژگي‌هاي اين نوع ماده را مورد بررسي قرار داد. آلفا بخشي از برنامه بُرد در آشكارساز پادپروتون در سرن  است كه رازهاي يكي از رمزآلودترين عناصر تشكيل‌دهنده‌ي طبيعت را زير ذره‌بين گرفته است.

امروز در جهاني زندگي مي‌كنيم كه كاملاً ماده حاكم است و هنوز ماده و پادماده‌ي انفجار بزرگ بايد به‌مقدار مساوي وجود داشته باشد. طبيعت ظاهراً ترجيحي بر ماده داشته باشد تا پادماده و احتمالاً دليل آنچه وجود دارد. يكي از راه‌هاي بررسي غالب بودن ماده بررسي اتم‌هاي هيدروژن و پادماده‌شان است و همين مساله امروز براي ما اهميت دارد.

سخنگوي پروژه آلفا جفري هانگست (Jeffrey Hangst) از دانشگاه آرهاس مي‌گويد:«مي‌توانيم پادهيدروژن را براي مدت 1000 ثانيه نگه‌داريم. آنقدر اين زمان طولاني هست كه آن‌ها را بررسي كنيم. حتي با اين اعداد كوچك قدم‌هاي بزرگي مي‌توانيم برداريم.»

در مقاله‌اي كه در همين تاريخ ، 5 ژوئن، به چاپ رسيده، بيش از 300 پاد- اتم گزراش شدند. به‌دام انداختن پاد‌- اتم‌ها امكان بررسي پادهيدروژن را به‌ما مي‌دهد كه دقيقاً با استفاده از ليزر يا طيف ميكروموج مي‌توان مسيرشان را تعيين كرد بطوريكه بتوان اتم هيدروژن را كه در فيزيك بسيار خوب شناخته شده مورد بررسي و قياس قرار داد. هر تفاوتي بين اين‌دو نوع جاي تأمل دارد. به‌دام اندازي پادماده‌ رهيافت مكمل اندازه‌گيري اثر گرانش بر پاد‌ماده است و بزودي در آزمايش AEgIS بر روي اتم هيدروژن مورد بررسي قرار مي‌گيرد.

نتيجه‌ي ديگر و مهم به‌دام اندازي پاد هيدروژن براي بازه‌هاي طولاني اين‌ است كه پاد- اتم‌ها زمان كافي براي رفتن به حالت پايه‌ي خود را دارند و اين يعني آلفا دقت اندازه‌گيري را بالا ببرد تا تقارن معروف به  CPT را مورد بررسي قرار دهيم. تقارن‌ها در فيزيك فرايند تبديلات قطعي را به‌ما نشان مي‌دهند. مثلاً ‍C تقارن بار الكتريكي ذرات، P تقارن آينه‌اي (پاريته)، و T معكوس جهت زمان است.

هر كدام از اين تقارن‌ها به‌طور مجزا شكسته شده و هميشه يكسان هم ديده نمي‌شوند. با اين حال تقارن CPT حركت پيشرونده‌ي ذرات را با گذشت زمان در عالم توصيف مي‌كند كه بايد از پاد  ذرات كه در زمان و جهان آينه‌اي در جهت عكس حركت كنند. تقارن ‍CPT حكم مي‌كند كه بايد طيف هيدروژن و پادهيدروژن معين و مجزا باشد.

هانگتس مي‌گويد:«هر سرنخي از شكست تقارن نشان از نياز به تأمل دوباره در درك ما از طبيعت دارد. ولي نيمي از عالم اكنون در ظنر گرفته نشده، پس اين تأمل ضروري است.»

گام بعدي آلفا آغاز اجراي اندازه‌گيري‌هاي پادهيدروژن به‌دام انداخته شده است. اولين گام به تصوير كشيدن پاد- اتم‌ها در ميكروموج و اندازه‌گيري آن‌ها است اگر در همان فركانس‌ها (انرژي‌ها) درست مثل پسر/دختر عمو‌هاي خود جذب شوند.

هانگتس مي‌گويد:«اگر اتم‌هاي پادهيدروژن گرفتار شده را با فركانس ميكروموج دقيقي مورد هدف قرار دهيد، آزاد شده و مي‌گريزند و ما مي‌توانيم رويداد نابودي را فقط براي يك تك اتم آشكارسازي كنيم. اين مي‌تواند اولين نگاه ما به داخل پاد ذره باشد. آنهم عنصر شماره يك در جدول تناوبي.»

محبوبه عمیدی (خبرآنلاین): این روزها نتایج حاصل از عملکرد «برخورددهنده بزرگ هاردونی» یا به اختصار ال.اچ.سی، به بحث داغ فیزیکدانان در فضای آنلاین تبدیل شده است و آنطور که از صحبت‌های اخیر برمی‌آید، می‌توان امیدوار بود آخرین ذره گم‌شده از ذرات بنیادی مدل استاندارد یعنی بوزون هیگز کشف شده باشد.

کشف این ذره که فیزیکدانان پیش از این احتمال وجود آنرا به صورت تئوری نشان داده‌اند و عامل ایجاد جرم در دیگر ذرات بنیادی به‌شمار می‌رود، یکی از اهداف پروژه ال.اچ.سی است. در این آزمایشگاه که کار خود را پس از 14 ماه توقف در آذرماه 1388 مجددا آغاز کرده، ذرات پرانرژی زیراتمی با رساندن انرژی آنها به 7 ترا الکترون‌ولت (هر ده میلیارد‌میلیارد الکترون‌ولت برابر یک ژول و هر ترا برابر یک‌هزار میلیارد است) در دو مسیر مخالف با یکدیگر برخورد می‌کنند تا با آزاد کردن 14 ترا الکترون‌ولت انرژی، شرایطی نزدیک به آغاز جهان را شبیه‌سازی کنند. شتاب‌گرفتن این ذرات در تونل 27 کیلومتری ال.اچ.سی باعث می‌شود در اثر برخورد متلاشی ‌شوند و ذرات بنیادی‌تری را آزاد ‌کنند که در حالت عادی دیده نمی‌شوند.

به گزارش نیوساینتیست، کامنتی در یکی از این وبلاگ‌ها که به نتایج آشکارساز اطلس اشاره می‌کند و باید بخشی از یک مقاله باشد احتمال کشف این ذره را تقویت کرده است. نویسنده ناشناس این نوشته به وجود جفت پروتون‌هایی بیشتر از حد انتظار در این آشکارساز با سطح انرژی 115 گیگاالکترون-ولت اشاره کرده است.

این عدد بسیارجالب توجه است چون مطابق نظریه «ابرتقارن» بوزون هیگز باید جرمی حدود 115 گیگاالکترون-ولت داشته باشد.
احتمال دیگری نیز وجود دارد، شاید برخورد این دو پروتون باعث‌شده بخشی از جرم به صورت انرژی آزاد شود. از سوی دیگر اگر بوزون هیگز، خصوصیات ارائه شده در مدل استاندارد را دارا باشد این عدد 30 برابر بزرگتر از مقدار مورد انتظار است.

عده‌ای دیگر از فیزیکدانان این نتایج را حاصل یک اشتباه یا شوخی عنوان کرده‌اند. با این حال می‌توان این احتمال را نیز در نظر گرفت که ذرات بنیادی می‌توانند به شکلی دور از انتظار فیزیکدانان عمل کنند و دقیقا رفتار آنها مطابق پیش‌بینی‌های مدل استاندارد نباشد.

احتمال وجود ذرات دیگر و یا اشتباهات محاسباتی یا ناشی از اثرات گوناگون خارجی و ناهنجاری‌های موجود نیز وجود دارد و هنوز این مقاله (اگر وجود خارجی داشته باشد) از سوی محققان سرن مورد بازبینی قرار نگرفته و منتشر نشده است.

در مقایسه بد نیست به این نکته هم اشاره کنیم که به تازگی محققان آزمایشگاه ملی فرمی در ایلینوی، ایالات متحده به روش دیگری به مقدار 145 گیگاالکترون-ولت برای این عدد دست پیدا کرده‌اند. می‌توان امیدوار بود حتی اگر شایعات فعلی چندان صحیح نباشند، به زودی خبرهای خوبی توسط محققان سرن منتشر شود. به خصوص اینکه مطابق اعلام آنها ال.اچ.سی امروز رکورد شدیدترین برخورد ذرات بنیادی را شکسته است.

منبع : خبرآنلاین

محمود حاج‌زمان: (خبرآنلاین) سرعت توپی که در خلاء به دور خود می‌چرخد هیچ وقت نباید کم شود، زیرا هیچ نیرویی در آنجا اثر نمی‌کند؛حداقل این چیزی بود که نیوتن می‌گفت. اما چه می‌شود اگر خود خلاء نوعی اصطکاک تولید کند که باعث کند شدن چرخش توپ شود؟ این تاثیر که ممکن است به زودی قابل کشف باشد، ممکن است بر روی ذرات غبار بین‌ستاره‌ای اثر کند.

به گزارش نیوساینتیست، بر اساس اصل عدم قطعیت مکانیک کوانتومی، ما هیچ وقت نمی‌توانیم با اطمینان بگوییم که یک خلاء ظاهری، واقعا خالی است. در عوض، فضا سرشار از فوتون‌هایی است که دائما به وجود می‌آیند و قبل از اینکه بتوان آنها را مستقیما اندازه‌گیری کرد، از بین می‌روند. اگرچه این ذرات ظاهرا فانی هستند، این فوتون‌های مجازی نیروهای الکترومغناطیسی به اجسام وارد می‌کنند که مشابه نیروی اعمال شده توسط فوتون‌های واقعی است.

الخاندرو مانخاواساس و خاویر آباخو از موسسه اپتیک انجمن تحقیقات ملی اسپانیا می‌گویند این نیروها، باید باعث کند شدن حرکت اجسام چرخان شوند. همان‌طور که یک تصادف شاخ به شاخ بین دو ماشین نیروی بیشتری را نسبت به یک تصادف آرام به آنها وارد می‌کند؛ برخورد یک فوتون مجازی در جهت مخالف چرخش جسم، نیروی بیشتری را نسبت به برخورد در جهت چرخش جسم به آنها وارد می‌کند. بنابراین در طی زمان، حتی اگر تعداد مساوی فوتون مجازی از تمام جهات به یک جسم چرخان برخورد کنند، چرخش آن به تدریج آرام می‌شود. افت انرژی دورانی این جسم باعث تشعشعات حقیقی می‌شود که فوتون‌ها را قابل کشف می‌کند.

قدرت این تاثیر به ساختار و اندازه جسم بستگی دارد. اجسامی مانند طلا که خواص الکترونیکی‌شان مانع از جذب راحت امواج الکترومغناطیسی توسط آنها می‌شود، ممکن است کمتر سرعتشان را از دست بدهند. اما ذرات کوچک و با چگالی کم که تکانه زاویه‌ای کمتری دارند، به طرز چشمگیری سرعت خود را از دست می‌دهند.

نرخ کاهش سرعت همچنین به دما وابسته است. هر چه محیط گرم‌تر باشد، فوتون‌های مجازی بیشتری تولید و نابود می‌شوند. در دمای اتاق حدود 10 سال طول می‌کشد تا یک ذره گرافیتی 100 نانومتری که در فضای بین ستاره‌ای فراوان است، یک سوم سرعت اولیه خود را از دست بدهد. در دمای 700 درجه سانتی‌گراد که متوسط دمای نواحی گرم عالم است، این کاهش سرعت تنها 90 روز طول می‌کشد، اما در مناطق سرد فضای بین ستاره‌ای این مدت به 27 میلیون سال هم می‌رسد.

اما چطور می‌توان این اثر را در آزمایشگاه اندازه گرفت؟ مانخاواساس می‌گوید که چنین آزمایشی نیازمند یک خلاء فوق‌العاده و یک لیزر با دقت بالا برای به دام انداختن نانوذرات است؛ شرایطی که ایجاد آن سخت است اما دستیابی به آن در آینده نزدیک امکان‌پذیر است.

جان پندری از کالج سلطنتی لندن این بررسی‌ها را «کار ظریفی» می‌خواند که حتی می‌تواند منجر به درک عمیقی در خصوص این موضوع شود که آیا اطلاعات کوانتومی اصولا نابود می‌شوند یا خیر. به گفته وی فوتون‌های واقعی که در طی فرایند کاهش سرعت ساطع می‌شوند، باید حاوی اطلاعاتی در خصوص وضعیت کوانتومی ذرات چرخان باشند. وی می‌گوید: «‌این یکی از اندک فرایندهای پایه‌ای است که چیزی را که یک انرژی مکانیکی کلاسیک خالص به نظر می‌رسد، به یک وضعیت کوانتومی با همبستگی بالا تبدیل می‌کند.»

منبع: خبرآنلاین

از زمانی که گالیله در اواخر سده پانزدهم میلادی برای اولین بار توپ های خود را از بالای برج پیزا به پایین رها کرد، جاذبه مسئله عمده ای برای ریاضیدانان و فیزیکدانان در طول قرن ها بوده است.

جاذبه با بی نظم کردن معادلات نظریه پردازان، ثابت کرده است که مانع به وجود آمدن ((نظریه همه چیز)) است. اما تحلیل جدیدی که توسط دکتر دیوید تامز (فیزیکدان دانشگاه نیوکاسل) ارائه شده است، نشان می دهد که جاذبه بعضی از محاسبات بنیادی را کنترل پذیرتر می کند.

ایشان کشف کرده اند که جاذبه، نیروی الکترومغناطیس را در انرژی های زیاد آرام می کند. این یافته که می تواند برخی از محاسبات را آسان تر کند مورد کمیابی می باشد که به نظر می رسد در آن جاذبه به طور هماهنگ با مکانیک کوانتوم (نظریه ذرات کوچک) کار می کند. مقاله کامل ایشان در Nature منتشر شده است.

دکتر تامز: (( ایده اصلی این است که مقدار بار الکتریکی به فاصله شما از آن بار بستگی دارد)).

عدد بار الکتریکی که در انتهای کتب درسی پیدا می کنید بیانگر فاصله بسیار زیاد شما در مقیاس اتمی از بار می باشد. علت تغییر اندازه بار با تغییر کردن انرژی به مکانیک کوانتوم مربوط می شود.

(( پژوهش من در نهایت نشان می دهد که جاذبه روی بار تأثیر می گذارد و هنگامی که به بار نزدیک تر می شوید آن را ضعیف تر می کند. این موضوع غیرمنتظره است، زیرا در نبود گرانش با کم شدن فاصله بار بیشتر می شود.))

به نظر می رسد در تحقیق دکتر تامز،  جاذبه فعل و انفعال را ملایم می کند و باعث صفرشدن نیروی بین الکترون و فوتون در انرژی های بالا می شود. این تضعیف نیرو بدین معنی است که در نهایت نظریه پردازان می توانند رفتار الکترونها و فوتون های پر انرژی را محاسبه کنند.

دکتر تامز: ((کاری که جاذبه انجام می دهد بهتر کردن شرایط برای شماست اما هنوز کار زیادی باید انجام داد)).

اطلاعات بیشتر: Nature Physics

مترجم: محمد هادی اصفهانی

منبع:

تعدادی از قوانین جدید پایستگی در مطالعه واپاشیها و واکنشهای ذرات بنیادی مهم اند: پایستگی عدد باریونی و پایستگی عدد لپتونی…

عدد باریونی

پایستگی عدد باریونی به این معنی است که هرگاه یک باریون در واکنش یا واپاشی تولید شود یک پاد باریون نیز تولید می شود. برای کمی کردن این منظور می توان 1+=B را برای تمام باریونها. 1-=B را برای تمام پاد باریونها و 0=B را برای ذرات دیگر در نظر گرفت.بنابراین قانون پایستگی عدد باریونی را میتوان به صورت زیر بیان کرد:

هنگامی که یک واکنش هسته ای صورت می گیرد مجموع تعداد باریونها قبل از واکنش باید با مجموع تعداد آنها بعد از واکنش مساوی باشد.

به بیان دیگر تعداد باریونها در هر فرایند ثابت می ماند.

توجه کنید که اگر عدد باریونی مطلقا پایسته باشد پروتون باید مطلقا پایدار باشد.اما اگر این قانون در مورد عدد باریونی صادق نباشد پروتون می تواند به یک پوزیترون و یک پیون خنثی تبدیل شود. اما هرگز چنین واپاشیی مشاهده نشده است.در حال حاضر فقط میتوانیم بگوییم که طول عمر پروتون در حدود 31^10 سال است(عمر تقریبی جهان در حدود 10^10 میباشد).در شکل جدید نظریه متحد بزرگ(GUT)فیزیکدانها پیشگویی کرده اند که پروتون واقعا ناپایدار است.بر طبق این نظریه عدد باریونی(که گاهی بار باریونی نیز خوانده میشود)نمیتواند مطلقا پایسته بماند در حالی که بار الکتریکی همیشه پایسته است.

عدد لپتونی

می دانیم که سه نوع لپتون وجود دارد:الکترون.میوئون و لپتون تاو که اخیرا کشف شده است.هر یک از این لپتون ها با یک نوترینو همراه است.سه قانون مجزا برای عدد لپتونی وجود دارد که هرکدام به یکی از انواع لپتون مربوط میشود.قانون پایستگی عدد لپتونی برای الکترون می گوید:

مجموع عددهای لپتونی الکترون قبل از واکنش یا واپاشی با مجموع عددهای لپتونی الکترون بعد از واکنش یا واپاشی برابر است.

الکترون()و نوترینوی الکترون()دارای عدد لپتونی الکترونی 1+= .پادلپتونهای و  دارای عدد لپتونی الکترونی 1-= و بقیه دارای عدد لپتونی الکترونی 0= هستند.برای مثال واپاشی نوترون را در نظر بگیرید:

قبل از واپاشی عدد لپتونی الکترون 0= است در حالی که بعد از واپاشی عدد لپتونی الکترون 0=(1-)+1+0 است.بنابراین عدد لپتونی الکترون پایسته است. یادآوری می کنم که عدد باریونی نیز باید پایسته باشد.این امر نیز صادق است زیرا قبل از واپاشی 1+=B است در حالی که بعد از واپاشی عدد باریونی 1+=0+0+1+ است.

به همین ترتیب در واپاشی میوئون ها عدد لپتونی میوئون پایسته است. ذرات  و  دارای عددهای مثبت 1+= پاد میوئون های  و  دارای عددهای منفی 1-= و بقیه دارای عددهای     0= هستند.بالاخره عدد لپتونی تاو  پایسته است و مقادیر مشابه را میتوان برای لپتون تاو  و نوترینوی آن نسبت داد.

در اینجا لازم دیدم جدولی شامل مشخصات ذرات ذکر شده آورده شود و لازم به ذکر است جدول زیر ممکن است تا به امروز دستخوش تغییراتی شده باشد..