اسرار . . .
ُ؛ آیا آن كسی كه موجودات را آفریده، از حال آن‌ها آگاه نیست؟! در حالی كه او (از اسرار دقیق) با خبر و آگاه است!» (ملك، 14)

بازدید : مرتبه
تاریخ : 1389/08/22

اولین ساختار های بزرگ در عالم






 خوشه های كهكشانی سنگین را برای مطالعه تأثیر ماده تاریك و انرژی تاریك بر رشد ساختار های كیهانی به كار میبرند...

اخترشناسان با استفاده از تلسكوپ قطب جنوب گزارش دادند كه بزرگترین و سنگین ترین خوشه های كهكشانی را كه تا حال دیده نشده در فاصله حدود 7 میلیارد سال نوری كشف نموده اند. این خوشه های كه بنام (SPT-CL J0546-5345) یاد می شوند حدود 800 تریلیون برابر خورشید وزن داشته و صد ها كهكشان را در خود جای داده اند.
مارك برودوین اخترشناس این مركز می گوید: " این خوشه كهكشانی لقب سنگین وزن را به خود اختصاص داد. برون اولین كسی است كه طی یك مقاله این كشف را در مجله اخترفیزیك اعلام نمود.
روش انتقال به سرخ میتواند اندازه گیری كند كه چگونه نور یك جسم دور در اثر گسترش عالم كشیده میشود. این خوشه كه در صورت فلكی سه پایه نقاش قرار دارد انتقال به سرخ آن z=1.07 می باشد. بدین معنی كه این جرم حدود 7 میلیارد سال فاصله دارد و ما آن را طوری می بینیم كه در 7 میلیارد سال قبل یعنی زمانی بوده كه عالم نیم عمر خود را داشته و منظومه شمسی ما اصلأ وجود نداشته است. 
این خوشه حتی در چنین عمر جوان خود به حد خوشه كما كه در نزدیكی آن قرار دارد سنگین بوده. از آن زمان به بعد حدود چهار برابر وزن و عمر خود رشد كرده. اگر ما میتوانسیتم این خوشه را طوری ببینیم كه امروز است، در آنصورت یكی از بی نهایت سنگین ترین خوشه ها در عالم خواهد بود.



ادامه مطلب
طبقه بندی: مقالات فیزیک و کوانتوم،  دانستنیهای فیزیک و کوانتوم،  بانک اطلاعات فیزیک و کوانتوم،  دانستنیهای هوا فضا،  مقالات هوا فضا، 
ارسال توسط صادق بابائی
بازدید : مرتبه
تاریخ : 1389/04/15
هم ارزی جرم – انرژی
هم ارزی جرم – انرژی
این مقاله کوتاه نیز سعی دارد تا این مفهوم را به سادگی بیان کند...


E=mc^2رابطه ای معروف كه حتی می توان آن را بر دیواره شهرها هم دید اما اینكه تا چه حد با مفهوم آن آشنا هستیم٬ خود بحثی عمیق دارد . این مقاله كوتاه نیز سعی دارد تا این مفهوم را به سادگی بیان كند.
آلبرت اینشتن طی یك مقاله ارزشمند علمی در سه صفحه با استدلالی زیبا و عاری از پیچیدگی های ریاضی آن را استنتاج كرده است. او واپاشی پرتوزایی را در نظر می گیرد كه در آن هسته پرتو گاما٬ یعنی٬ تابش الكترومغناطیسی با فركانس بالا گسیل می كند. در مورد چنین سیستمی منزوی كه هیچ نیروی خارجی بر آن اثر نمی كند٬ باید انرژی و اندازه حركت در واپاشی پایسته بمانند. اینشتن با بهره گیری از این دو شرط پایستگی٬ و بیان نسبیتی اندازه حركت٬ كه جرم دختر - هسته باید به میزان
Δm=E/c^2 از جرم مادر كمتر باشد٬ در اینجا E انرژی است كه تابش منتقل می كند. به زبان خود وی : " اگر جسمی انرژی E را به صورت تابش از دست بدهد٬ جرمش به اندازه E/c^2 كم كی شود."
این نتیجه گیری٬ گذشته از چگونگی آزاد شدن انرژی٬ به طور كلی صادق است. مثلا در بعضی واكنشهای هسته ای٬ انرژی به صورت انرژی جنبشی دخیل در واكنش آزاد می شود٬ در این صورت٬ بین این انرژی و تغییرات سیستم نیز باید موازنه برقرار شود. اگر سیستمی به جرم m خود به خود از بین برود٬ انرژی آزاد شده عبارت خواهد بود از :
E=mc^2
به همین ترتیب٬ می توان تصور كرد كه با صرف انرژی كافی باید بتوان جسم پر جرمی به وجود آورد و در واقع چنین رویدادی هم رخ می دهد. یعنی معادله فوق حاكی از هم ارزی بین انرژی و جرم است و انجام واكنش ها را در دو جهت جایز می داند.
نویسنده : ایلیا تیموری
www.cosmos.co.sr
نقل از http://www.hupaa.com



طبقه بندی: بانک اطلاعات فیزیک و کوانتوم، 
ارسال توسط صادق بابائی
مكانیزم تولید ذرات باردار توسط بوزون هیگز
مكانیزم تولید ذرات باردار توسط بوزون هیگز
در اینجا فرایند تولید ذرات باردار توسط هیگز بوزونها تشریح می شود. اما قبل از آن ساختمان فوتون با دقت مورد بررسی قرار می گیرد و طی آن تعریف جدیدی از ذرات هیگز تحت عنوان بار-رنگ و مغناطیس-رنگ داده خواهد شد



[ تئوری CPH ]

مكانیزم تولید ذرات باردار توسط بوزون هیگز

H. Javadi a and F. Forouzbakhsh b

a Invited professor of Faculty of Science at Azad Islamic University in Tehran campuses., Tehran, Iran

Javadi_hossein@hotmail.com

b Academic Researcher of Research & Technology Dept. at University of Tehran., Tehran, Iran

farshidforouz@yahoo.com &fforouz@ut.ac.ir

 

چكیده:

در اینجا فرایند تولید ذرات باردار توسط هیگز بوزونها تشریح می شود. اما قبل از آن ساختمان فوتون با دقت مورد بررسی قرار می گیرد و طی آن تعریف جدیدی از ذرات هیگز تحت عنوان بار-رنگ و مغناطیس-رنگ داده خواهد شد

مقدمه:

از هنگامیكه كرومودینامیك كوانتومی مطرح و توسعه یافت، نظرات مختلفی نیز در مورد خواص و خصوصیات هیگز بوزونها مطرح و به بحث گذاشته شده است. در مقالاتی كه سالهای اخیر منتشر شده توجه زیادی به هیگز باردار بویژه در ارتباط با بوزونهای الكترویك مشاهده می شود. اما تا بحال توجه چندانی به ارتباط بین هیگز و گرانش نشده است.  [6],[4],[5].[3].[2].[1]

در این مقاله تلاش می شود با توجه به جابجایی بسمت آبی گرانش (اثر موسبوئر و آزمایش پوند و ربكا) كنش بین گرانش و فوتون از نقطه نظر میدان هیگز مورد بررسی قرار گیرد. [8], [7]

جابجایی بسمت آبی گرانش و اثر موسبوئر بخوبی نشان می دهد كه سه ذره موجب افزایش جرم (انرژی) فوتون در میدان گرانشی می شوند و هر سه نیز خواص الكترومغناطیسی دارند. این سه ذره را بار-رنگ مثبت، بار-رنگ منفی و مغناطیس-رنگ نامیده می شوند كه در ادامه توضیح داده خواهد شد.

  

نگاه تكاملی به امواج الكترومغناطیس

فوتون بسته ی انرژی در حال چرخش است. كاملاً واضح است كه میدانهای الكترومغناطیسی اطراف پرتو نوری، ایستا نیستند. همچنین میدانهای الكترومغناطیسی كه توسط فوتون ایجاد می شود، بمراتب قوی تر از میدان گرانشی آمیخته با آن است. علاوه بر آن تا بحال مشخص نشده كه میدان گرانشی این بسته ی انرژی (فوتون)، حالت ایستایی یا نوسانی دارد و چگونه فوتون این مجموعه میدانها (الكترومغناطیسی و گرانشی) را كه از نظر شدت بسیار متفاوت هستند، تولید می كند. این واقعاً یك معما است.

اجازه بدهید یك نگاه جدید و متفاوت به رفتار امواج الكترومغناطیسی در میدان گرانشی بیندازیم. چنین نگرشی می تواند كمك كند تا به حل این معما نزدیك شویم. همچنانكه نسبیت عام بطور نظری پیشگویی كرده بود كه فركانس فوتون در میدان گرانشی تغییر می كند، در آزمایش نیز این تغییر فركانس مشاهده شد و به تایید رسید. [8]

 

هنگامیكه فوتون در میدان گرانشی سقوط می كند، انرژی(جرم) آن افزایش می یابد. با توجه به رابطه ی

 W=dmc2

 

نیروی گرانش روی فوتون كار انجام می دهد و جرم(انرژی) فوتون افزایش می یابد. اما انرژی فوتون وابسته میدانهای الكتریكی و مغناطیسی آن است. بنابراین یك قسمت از كار نیروی گرانش به انرژی الكتریكی و قسمت دیگر به انرژی مغناطیسی فوتون تبدیل می شود.

با توجه به اینكه نحوه كسب جرم توسط ذرات بوسیله ی میدان هیگز توجیه می شود، اما این پدیده را چگونه می توانیم با میدان هیگز توضیح دهیم؟ همچنین با توجه به هیگز بوزون، در جابجایی بسمت انتقال به قرمز چه اتفاقی می افتد كه انرژی (جرم) فوتون افزایش می یابد؟

 

 

مكانیزم هیگز

 

مكانیزم هیگز، مكانیزمی است كه طی آن همه ی ذرات بنیادی جرم كسب می كنند. برای نمونه از شكست خود  [9]بخود تقارن، فرض كنید یك میدان اسكالر به هر نقطه از فضا اندازه ی زیر را نسبت می دهد:

 

           (1)

توجه كنید كه میدان انرژی پتانسیل بشكل:

                 (2)

از انتگرال روی فضا به دست می آید كه در آن

انرژی پتانسیل

V(x, y, z)

 میدان غیر صفر هیگز است     

   H(x, y, z)    

است. در اینجا یك مانیفلد كمینه در شرط زیر خواهیم داشت.

    (3)

این نشان دهنده ی كمترین مقدار چگالی انرژی در این تكنیك تابع 

[11]است كه مانند انتهای یك بطری است كه در اطراف آن برآمدگی وجود دارد.

با توجه به روابط (1) و (2) در هر بخش هر اندازه كوچك از فضا، یك ذره ی هیگز وجود دارد كه آن را تولید  ذرات از هیگز یا  

Creative Particle of Higgs or CPH.

می نامیم.

 

تولید ذرات از هیگز

Creative Particles of Higgs (CPH)

تعریف: فرض كنیم یك ذره وجود دارد (كوچكتر از فوتون كه می تواند در فوتون قرار گیرد) كه دارای جرم و سرعت:

 سرعت نور  c     

   VCPH > c    و

 VCPH مقدار سرعت ثابت  

 m ثابت  جرم

است كه آن را سی. پی. اچ. یا:

Creative Particles of Higgs (CPH)

است.

p=mVCPH

می نامیم. بنابراین سی. پی. اچ. دارای اندازه ی حركت    

سی. پی. اچ. را با هیگز

نشان می دهیم. هنگامیكه سی. پی. اچ. دارای اسپین است، گراویتون نامیده می شود. با توجه به اینكه فضا انباشته از گراویتون (اثر گرانشی) است، بنابراین فضا انباشته از سی. پی. اچ. است. 

 

اصل سی. پی. اچ.

Principle of CPH

سی. پی. اچ. ذره ای با جرم ثابت است كه با مقدار سرعت ثابت حركت می كند و دارای لختی دورانی است. در هر كنش بین سی. پی. اچ. و سایر ذرات موجود، مقدار این سرعت تغییر نمی كند( جدول1 ) بطوریكه:

 

grad VCPH = 0 in all inertial reference frames in any space

 

جدول1

جرم سی. پی. اچ.

mCPH

مقدار سرعت سی. پی. اچ.

VCPH

لختی دورانی (اسپینی) سی. پی. اچ

I

 

توضیح:

بنابر اصل سی. پی. اچ. چون سی. پی. اچ. همواره با مقدار سرعت ثابت حركت می كند در كنش با سایر ذرات دارای اسپین خواهد شد.

مقدار سرعت سی. پی. اچ.=مقدار ثابت

VCPH=constant

 

در حالت كلی سی. پی. اچ. دارای دو نوع حركت می باشد، یكی حركت انتقالی و دیگری حركت اسپینی.

شكل 1- سی. پی. اچ. همواره دارای دو نوع حركت انتقالی و اسپینی است. در شكل بالا حركت های مختلف سی. پی. اچ. و اسپین آن نشان داده شده است.



لازم به تذكر است كه در اینجا و در اصل سی. پی. اچ.، منظور از سرعت مقدار اسكالر آن است و به خواص برداری آن توجه نشده است.

 

با توجه به اصل سی. پی. اچ.و توضیح بالا برای هر  سی. پی. اچ. و در هر مكانی خواهیم داشت: (شكل 2)

 

VCPH = speed of transfer motion + speed of spin.

VCPH = Vs + Vt      (4)

 مقدار سرعت انتقالیVt

 مقدار سرعت اسپینیVs

 

 

شكل 2- هر نقطه ی سطحی سی. پی. اچ. در فضا یك منحنی رسم می كند مسافت طی شده ناشی از اسپین تقسیم بر زمان را سرعت اسپینی نامیده می شود

در حالت كلی هرگاه مقدار سرعت انتقالی افزایش یابد، مقدار اسپین كاهش می یابد و بالعكس. (شكل 3)

 

                         

شكل 3- رابطه ی بین سرعت انتقالی و اسپین در حالت های مختلف

توجه شود كه قبلاً گفته شد، هرگاه سی. پی. اچ. دارای اسپین باشد، گراویتون نامیده می شود. اما طبق مكانیك كوانتوم و مدل استاندارد ذرات بنیادی، اسپین گراویتون عدد صحیح و برابر 2 است. در حالیكه در اینجا اسپین سی. پی. اچ. متغییر است. این موضوع با اسپین 2 گراویتون ایجاد تناقض نمی كند. در ادامه خواهیم دید همه ذرات (فرمیونها و بوزونها) از سی. پی. اچ. ساخته شده اند و دارای اسپین های مختلفی هستند كه ناشی از ویژگیهای  آنها است. اما سی. پی. اچ. كه سنگ اولیه بنای همه چیز است، دارای اسپین متغییر است.

حال با توجه به رابطه ی (4) می توان رابطه ی زیر را به دست آورد:

ax+ay+az+as=0 in all inertial reference frames  (5)

 

 شتاب اسپینیas

x, y, and z

شتاب روی محورهای

 ax, ay, and az

 

معادله ی اخیر نشان می دهد كه حركت انتقالی سی. پی. اچ. به حركت اسپینی و بالعكس تبدیل می شود.

ادامه مطلب
طبقه بندی: بانک اطلاعات فیزیک و کوانتوم، 
ارسال توسط صادق بابائی
بازدید : مرتبه
تاریخ : 1389/04/15
معماهای فیزیك و نظریه سی. پی. اچ.
معماهای فیزیك و نظریه سی. پی. اچ.
گوردن کانه Gordon Kane نظریه پرداز فیزیک ذرات و استاد فیزیک در دانشگاه میشیگان که کارهاى او روى آزمایش و گسترش مدل استاندارد فیزیک ذرات متمرکز است، ده سئوال بی جواب فیزیک را در www.sciam.com منتشر کرده است. برای مطالعه متن کامل سئوالات گوردن کانه به فصل 72: آن سوى مدل استاندارد مراجعه فرمایید. در این فصل سئوالات یاد شده از دیدگاه نظریه سی. پی. اچ. بررسی می شود. اما قبل از آن انرژی و انرژی گرمایی با استفاده از نظریه سی. پی. اچ. توضیح داده می شود.


 

مقدمه:


گوردن كانه Gordon Kane نظریه پرداز فیزیك ذرات و استاد فیزیك در دانشگاه میشیگان كه كارهاى او روى آزمایش و گسترش مدل استاندارد فیزیك ذرات متمركز است، ده سئوال بی جواب فیزیك را در www.sciam.com  منتشر كرده است. برای مطالعه متن كامل سئوالات گوردن كانه به فصل 72: آن سوى مدل استاندارد مراجعه فرمایید. در این فصل سئوالات یاد شده از دیدگاه نظریه سی. پی. اچ. بررسی می شود. اما قبل از آن انرژی و انرژی گرمایی با استفاده از نظریه سی. پی. اچ. توضیح داده می شود.

 

فضا-زمان چگونه انرژی تولید می كند؟

Zero point energy (ZPE)

یك كوانتوم انرژی از تعداد زیادی سی. پی. اچ. تشكیل می شود. سی. پی. اچ. ها روی یكدیگر كار انجام می دهند و انرژی تولید می كنند. البته این رویداد هنگامی رخ می دهد كه چگالی گرانش بالا است. شكل زیر
با توجه به اندازه ی فوتون گاما می توان چگالی سی. پی. اچ. را در ساختمان فوتون به دست آورد. قطر یك الكترون تقریباً بربر 18- 10 متر است. یك فوتون گاما در تولید زوج، یك الكترون و یك پوزیترون تولید می كند. فرض كنیم حجم یك فوتون گاما تقریباً دو برابر حجم الكترون باشد
.

كوانتومهای انرژی از تعدادی سی. پی. اچ. تشكیل می شوند

هرچه تعداد سی. پی. اچ. در ساختمان فوتون بیشتر باشد، انرژی فوتون نیز بیشتر است.

فرض كنیم چگالی سی. پی. اچ. در ساختمان فوتون به صورت زیر باشد.
 
De(cph)=n per m3
 

فضا از گراویتون انباشته است. گراویتون ها روی یكدیگر كنش دارند و خواص بار -رنگی آنها باعث انباشته شدن سی. پی. اچ. ها می شود و امواج الكترومغناطیسی تولید می كنند. هنگامی گراویتون ها به انرژی تبدیل می شوند كه چگالی آنها به مقدار زیر برسد:

De(cph)=n per m3
 

بنابراین انتگرال روی فضا از چگالی صفر تا چگالی فوتون، پروژه تولید انرژی الكترومغناطیسی توسط گرانش یا انرژی نقطه صفر است.

انتگرال فضا نسبت به چگالی سی. پی. اچ. انرژی نقطه صفر یا ZPE انرژی است.

باید توجه داشت كه فرایند تولید انرژی در فضا مستقل از وجود گرانش یا سی. پی. اچ. نیست. بالا رفتن شدت گرانش بمعنی افزایش چگالی سی. پی. اچ. و تسریع روند تولید انرژی است. اما در فضای بین ستارگان كه چگالی سی. پی. اچ. پائین است، روند تولید انرژی، اما با سرعت كمتری وجود دارد. 

انرژی گرمایی از دیدگاه نظریه سی. پی. اچ.

در نظریه سی. پی. اچ.، انرژی همان ماده است و تنها تفاوت آنها در اختلاف سرعت انتقالی آنها است. به توجه به خواص سی. پی. و هامیلتونی سی. پی. اچ. ECPH=T+S درجه حرارت یك سیستم تابع T یعنی انرژی انتقالی سی. پی. اچ. های تشكیل دهنده آن است.

تبدیل انرژی اسپینی به انرژی انتقالی سی. پی. اچ. های یك سیستم گرما زا است.

اگر شعله های یك گاز در حال اشتعال را در نظر بگیریم، بسادگی می تواند فرایند گرما زایی تبدیل انرژی اسپینی به انرژی انتقالی سی. پی. اچ. ها را توجیه كند. در شكل زیر گاز مشتعل انواع طول موجهای انرژی الكترومغناطیسی را تولید می كند.

گاز مشتعل: در سمت راست كوانتومهای تولید شده حاصل از اشتعال گاز

 نسبت به سمت چپ تعداد بیشتری سی. پی. اچ. دارند.

از دیدگاه نظریه سی. پی. اچ. كمیتی را كه ما بعنوان انرژی معرفی می كنیم، همان ماده است كه با سرعت انتقالی حد c در دستگاه لخت حركت می كند. و ماده چیزی جز انرژی نیست كه با سرعت v<c منتقل می شود. نسبت به یك دستگاه لخت مقدار v بین صفر و c یعنی قابل تغییر است. هرگاه v=c گردد، ماده به انرژی تبدیل شده است.

فرایند گرماگیر

سیستمی را در نظر بگیرید كه شامل دو اتم A  و B است. اگر به این سیستم مقدار q كالری انرژی داده شود، اتمها با هم تركیب شده و به مولكول C تبدیل می شوند. فرض كنیم اتم A و B بترتیب شامل n1 و n2 سی. پی. اچ. هستند. در این سیستم (نسبت به یك دستگاه لخت) اتمهای A و B  بترتیب با سرعتهای v1  و v2 حركت می كنند. بنابراین داریم:

سرعتها بصورت برداری منظور شده اند.

فرض كنیم مقدار q كالری انرژی از تعداد k سی. پی. اچ. تشكیل شده باشد. این مقدار انرژی حرارتی با سرعت c وارد سیستم می شود و خواهیم داشت:

سی. پی. اچ. های موجود در انرژی حرارتی با سرعت انتقالی c حركت می كنند.

كه در آن P(s)s تغییرات اندازه حركت سیستم ناشی از فرایند تركیب است. حال اگر تعداد بیشتری سی. پی. اچ. (انرژی بیشتری) به سیستم داده شود، در اینصورت مابقی انرژی موجب افزایش سرعت مولكول تولید شده می شود. در فرایندهای گرماده، تعدادی سی. پی. اچ. آزاد می شود كه با سرعت نور حركت می كنند.

اگر فرایند بالا را برای یك ظرف محتوی گاز در نظر بگیریم كه در آن تركیب یا تجزیه ای انجام نشود، در اینصورت اندازه حركت سی. پی. اچ. های موجود در انرژی حرارتی موجب می شود مولكولهای گاز با سرعت بیشتری حركت كنند. احساس ما از گرما ناشی از سرعت انتقالی گاز است. در واقع اصطلاح داغی یا سردی نامی است كه ما برای سرعتهای انتقالای بیشتر و كمتر بكار می بریم.

بعنوان مثال یك كپسول محتوی گاز مایع را در نظر بگیرید كه در آن n تا سی. پی. اچ. موجود است. هنگام اشتعال گاز تعدادی از سی. پی. اچ. ها با سرعت c آزاد می شوند و بصورت انرژی حرارتی ظاهر می شوند. فرض كنیم این تعداد مولكول موجود در گاز (n) با سرعت متوسط v حركت می كنند. بر اثر حرارت تعداد k' k سی. پی. اچ. وارد محفظه محتوی گاز شود، با فرض اینكه تغییر اسپینی نداشته باشیم، در اینصورت خواهیم داشت:

واضح است كه سرعت نهایی از سرعت اولیه بیشتر است و هرچه تعداد بیشتری سی. پی. اچ. به سیستم وارد شود، سرعت نهایی نیز بیشتر خواهد شد. یعنی اندازه حركت خطی سیستم بیشتر می شود و نیروی وارد بر جدار ظرف افزایش می یابد.

حال با استفاده از بحث بالا در مورد انرژی حرارتی، می توان نارسایی فیزیك نظری را دیدگاه نظریه سی. پی. اچ. بررسی كرد. اینكه دیدگاه نظریه سی. پی. اچ. تا چه اندازه توان بر طرف كردن مشكلات فیزیك نظری را دارد، چیزی است كه بایستی صاحبنظران قضاوت كنند و روند تكامل این نظریه و گذشت زمان مشخص خواهد كرد. بنابراین در اینجا پس از بیان مشكل، دیدگاه نظریه سی. پی. اچ. در مورد مشكل ذكر شده بیان می شود.

 

ده معمای گوردن كانه و دیدگاه نظریه سی. پی. اچ.

یك - همه نظریه هاى امروزى به طور ضمنى بیان مى كنند كه جهان باید حتى در خالى ترین مناطق آن شامل تراكم شدید انرژى باشد. اثرات گرانشى این پدیده كه آن را انرژى خلأ مى نامند، یا مى بایست جهان را مدت ها پیش درهم تنیده باشد یا باعث گسترش آن به مقدارى بسیار بیش از اندازه كنونى شده باشد. مدل استاندارد نمى تواند براى فهمیدن این نكته كه مسئله ثابت كیهان شناسى نامیده مى شود، كمكى كند.

دیدگاه سی. پی. اچ.

نحوه ی تولید انرژی در فضا در آغاز این نوشته بیان شد. آنچنان كه در بالا اشاره شد و نظریه سی. پی. اچ. تصریح می كند، گراویتونها دارای جرم هستند و اندازه حركت خاص خود را حمل می كنند. برای تعیین مقدار ثابت كیهان شناسی لازم است كه دیدگاه خود را در مورد نیرو و انرژی تغییر دهیم. بدون پذیرش هم ارزی نیرو و انرژی هیچ یك از مشكلات كیهان شناختی قابل حل نمی باشد. از دیدگاه سی. پی. اچ.، هرچند كه خلاء انرژی تولید می كند، اما این تولید نوعی تبدیل است نه آفرینش. انرژی گرانشی به انرژی الكترومغناطیسی تبدیل می شود و در كل انرژی موجود در جهان اثری ندارد. لذا ثابت كیهان شناسی باید مورد بررسی مجدد قرار گیرد.

 

دیدگاه سی. پی. اچ.

همه ی اطلاعات ما در مورد كیهان از طریق امواج الكترومغناطیسی (فوتونها) بما می رسد. در واقع تنها منبع خبری ما فوتونها هستند. زمانی می توانیم به دانش خود در مورد كیهان اطمینان كنیم كه اطلاعات كاملی در مورد فوتون و ساختمان آن داشته باشیم. انبساط و شتاب جهان را بایستی با در نظر گرفتن اینكه «آیا در یك سفر میلیادرها سالی از كهشانی دور دست تا زمین، فوتون تحت تاثیر عوامل درونی (برخورد اسینی سی. پی. اچ. ها) هیچگونه تغییری نمی كند؟ »

علاوه بر آن با در نظر گرفتن اینكه همه ی اجسام از سی. پی. اچ. تشكیل شده اند و انرژی سی. پی. اچ. ها ثابت است و تنها انرژی انتقالی آنها به انرژی اسپینی (و بالعكس) تبدیل می شود، یعنی:

باید اثر انفجارات ستاره ای را كه طی آن مقادیر متنابهی انرژی اسپینی به انرژی انتقالی تبدیل می شود نیز در نظر گرفت. باید دید فشار ناشی از این تغییرات بر سیستم (جهان قابل رویت) چقدر است؟


سه - دلایل بسیار خوبى وجود دارد كه در اولین كسرهاى ثانیه از انفجار بزرگ، جهان در مرحله انبساط بسیار سریعى به نام مرحله تورم قرار داشته است. میدان هایى كه مى توانسته اند تورم را ایجاد كنند در محدوده مدل استاندارد قرار نمى گیرند.

دیدگاه سی. پی. اچ.

با توجه به تعریف سی. پی. اچ. و در نظر گرفتن اینكه VCPH>c  در آغاز بیگ بنگ سرعت حد c نبوده است.


چهار - اگر جهان با انفجار بزرگ یعنى انفجار مقدار عظیمى انرژى آغاز شده باشد، باید سهم ماده و پادماده در آن مساوى مى بود.  اما ستاره ها و سحابى ها از پروتون ها، نوترون ها و الكترون ها تشكیل شده اند و نه پادذرات آنها. این ناتقارنى در ماده با مدل استاندارد قابل توجیه نیست.

دیدگاه سی. پی. اچ.

در نظریه بیگ بنگ دو مسئله باید در نظر گرفته شود، یكی اینكه انرژی نیز دارای حجم است (فصل 82: تابع زمان و قضیه كار انرژی ) و دلیل بیگ بنگ چه بوده است؟ دوم اینكه در فرایند تبدیل انرژی به ماده تساوی تعداد بار-رنگهای مثبت و منفی مهم است، نه جرم ذرات تولید شده كه تابع مكانیزم میدان هیگز است.


پنج - حدود سه چهارم جهان ماده تاریك سرد و غیرقابل مشاهده است كه خارج از قلمرو ذرات مدل استاندارد قرار دارد.

دیدگاه سی. پی. اچ.

در اینكه مدل استاندارد نیاز به بررسی مجدد دارد، شكی نیست. اما دلیل ما در مورد وجود ماده تاریك و مقدار آن جهان ناشی از نظریه های قدیمی در مورد گرانش (قانون جهانی گرانش نیوتن و نسبیت عام انیشتین) است. بدون تركیب مكانیك كوانتوم و نسبیت عام ما نمی توانیم در مورد جهان نظر قطعی بدهیم.

اما تركیب نسبیت عام و مكانیك كوانتوم هم زمانی امكان پذیر است كه هم ارزی نیرو و انرژی را بپذیریم و سپس هر چهار نظریه مكانیك كلاسیك، مكانیك كوانتوم، نسبیت و نظریه هیگز را همزمان مورد بررسی قرار دهیم و این چهار نظریه را با هم تركیب كنیم. منظور از همزمانی در اینجا این است كه هنگام بررسی یك پدیده اگر با شتاب سرو كار داریم از قاونون دوم نیوتن استفاده كنیم، و چنانچه این شتاب موجب تغییر سرعت می شود بایستی تغییرات جرم را كه نسبیت تصریح می كند نیز منظور كنیم. چون كسب جرم توسط ذرات به نظریه هیگز مربوط می شود، باید مكانیزم تغییر جرم را با در نظر گرفتن نظریه هیگز بررسی كنیم. و در نهایت در این تغییرات با كوانتومها رو به رو هستیم. بنابراین توجه به دو مورد حائز اهمیت است، یكی هم ارزی نیرو و انرژی و دیگری بررسی همزمان چهار نظریه فیزیك نظری. 


شش - در مدل استاندارد برهم كنش با میدان هیگز (كه به بوزون هیگز مربوط مى شود) باعث جرم دار شدن ذرات مى شود. مدل استاندارد نمى تواند ساختار بسیار خاص برهم كنش هیگز را توضیح دهد.

دیدگاه سی. پی. اچ.

پاسخ این مورد را می توان در مكانیزم میدان هیگز مشاهده كرد.


هفت - تصحیحات كوانتومى به وضوح براى بوزون هیگز جرم  بزرگى را محاسبه مى كنند كه نتیجه آن جرم بسیار زیاد براى همه ذرات است. مدل استاندارد نمى تواند از چنین مشكلى اجتناب كند و در نتیجه مشكلات مفهومى مهمى را به وجود مى آورد.

دیدگاه سی. پی. اچ.

مكانیزم هیگز باید بر مبنای كوچكرین مقدار ممكن انرژی بنا كرد.

چیزی كه در مكانیك كوانتوم برای جرم بوزون هیگز محاسبه می كنند، در واقع بوزون هیگز واقعی نیست، بلكه تركیبی از سه بار- رنگ منفی، بار- رنگ مثبت و مغناطیس رنگ است. بوزون هیگز كمترین جرم ممكن در طبیعت را دارد.


هشت - مدل استاندارد نمى تواند گرانش را دربر گیرد، زیرا ساخت این نیرو با سه نیروى دیگر یكسان نیست.

دیدگاه سی. پی. اچ.

گرانش خواص الكتریكی و مغناطیسی نشان می دهد. بنابراین بایستی قبل از توضیح گرانش كوانتومی الكترومغناطیس و گرانش را با هم تركیب كرد. فصل 83: معادلات الكترومغناطیس و میدان گرانشی


نه - مقدار جرم كوارك ها و لپتون ها (مثل الكترون نوترینوها) را نمى توان به وسیله مدل استاندارد توجیه كرد.

دیدگاه سی. پی. اچ.

بایستی با در نظر گرفتن هم ارزی نیرو و انرژی مدل جدیدی جایگزین مدل استاندارد كرد.


ده - مدل استاندارد داراى سه فرآیند تولید ذرات است. جهان پیرامون ما فقط از ذرات فرآیند اول پر شده و این فرآیند خودش به تنهایى یك نظریه سازگار ایجاد مى كند. مدل استاندارد هر سه فرآیند را توصیف مى كند، اما نمى تواند توضیح دهد چرا بیشتر از یك فرآیند وجود دارد.

دیدگاه سی. پی. اچ.

پاسخ را تنها می توان در هم ارزی نیرو و انرژی جستجو كرد. این دیدگاه می تواند ما را به وحدت نیروها رهنمون شود. علاوه بر آن هم ارزی نیرو و انرژی بما نشان خواهد داد كه چگونه فرمیونها تولید كننده ی بوزون هستند و بوزونها به نوبه خود فرمیونها را تولید می كنند.


توضیح گوردن كانه: در توضیح این مسائل لازم به ذكر است، وقتى كه مى گویم مدل استاندارد نمى تواند پدیده اى را توجیه كند، منظورم این نیست كه نظریه تاكنون نتوانسته است آن را توجیه كند، ولى روزى خواهد توانست. بلكه مدل استاندارد بسیار مقید است و هرگز نخواهد توانست پدیده هاى فهرست شده بالا را توضیح دهد. تفسیرهاى محتملى وجود دارد. یكى از دلایلى كه توسعه به نظریه ابرتقارن را براى بسیارى از فیزیكدان ها جذاب مى كند، این است كه این نظریه مى تواند توضیحى را براى موارد بالا، غیر از مورد دوم و سه تاى آخر ارائه دهد. نظریه ریسمان (كه در آن ذرات به جاى موجودات نقطه اى، موجودات یك بعدى بسیار كوچك هستند) سه تاى آخر را توضیح مى دهد. نگاه كنید به پدیده هایى كه مدل استاندارد قادر به توضیح آنها نیست، راهنماهایى براى چگونگى توسعه این مدل هستند. اینكه مدل استاندارد نمى تواند به سئوالاتى جواب بدهد، چندان عجیب نیست. هر نظریه موفقى در علم تعداد پاسخ به پرسش ها را افزایش مى دهد ولى هنوز سئوالات بدون پاسخى هم وجود دارند. گذشته از این، بالا رفتن آگاهى سئوالات جدیدى پدید مى آورد كه قبلاً قابل بیان نبودند، اما تعداد پرسش هاى بنیادى پاسخ داده نشده كاهش مى یابد.
 

توضیح سی. پی. اچ. : مدل استاندارد و تئوری بیگ بنگ از نظریه های بسیار خوب و موفق هستند. این نظریه ها نیز مانند همه ی نظریه های علمی در روند تاریخ علم نارسایی و مشكلات خود را بروز دادند. لذا نیاز به جایگزین نظریه ی كامل تری دارند. نظریه سی. پی. اچ. بسیار ساده و شهودی است. علاوه بر آن با هم ارز سازی نیرو و انرژی می تواند مرزهای ناشناخته به روی ما بگشاید و مفاهیم جدیدی در مورد فضا - زمان و بطوركلی از جهان ارائه می دهد. نظریه سی. پی. اچ. در توجیه طبیعت فیزیكی اجسام، ابزار بسیار قدرتمندی است كه می تواند كل دیدگاه های فلسفی و علمی بشریت را دگرگون كند. نظریه سی. پی. نیز مانند همه ی نظریه ها دارای اشكالات و ابهامات خاص خود است كه زمینه ی پژوهشهای آتی را فراهم می كند.

 

شاد و پیروز باشید

حسین جوادی


دو - مدت هاى دراز بر این گمان بوده اند كه انبساط عالم بسیار آهسته است، چون مواد تشكیل دهنده جهان تحت جاذبه گرانشى یكدیگر هستند. در حال حاضر ما مى دانیم كه گسترش جهان شتاب دار است و آنچه كه باعث این شتاب است (و انرژى تاریك نام دارد) در فیزیك مدل استاندارد جایى ندارد.

 فرستنده: حسین جوادی
نقل از http://www.hupaa.com




طبقه بندی: بانک اطلاعات فیزیک و کوانتوم، 
ارسال توسط صادق بابائی
بازدید : مرتبه
تاریخ : 1389/04/15
گرانش كوانتوم حلقه ای LQG
گرانش كوانتوم حلقه ای LQG
(LQG) که به نام لوپ گراویتی یا هندسه کوانتمی و .. نیز نامیده می شود یک تئوری کوانتمی پیشنهادی برای فضا -زمان است که تلاش دارد نسبیت عمومی را با تئوری به نظر ناسازگار مکانیک کوانتومی ترکیب کند. این تئوری یکی از تئوری هایی است که کوانتم گراویتی کانونی نامیده میشود.

(LQG) كه به نام لوپ گراویتی یا هندسه كوانتمی و .. نیز نامیده می شود یك تئوری كوانتمی پیشنهادی برای فضا -زمان است كه تلاش دارد  نسبیت عمومی را با تئوری به نظر ناسازگار مكانیك كوانتومی تركیب كند. این تئوری یكی از تئوری هایی است كه كوانتم گراویتی كانونی نامیده میشود. ارائه این تئوری با  loop quantization همزمان بود. به بیان دیگر این تئوری كوانتم گراویتیی است كه در آن، فضاهایی كه در آن پدیده های فیزیك اتفاق می افتد كوانتیزه است.

 

 

بنابراین LQG یك تئوری پیشنهادی درباره فضا زمان  است كه  با ایده كوانتیزه بودن فضا زمان رشد میكند. این تئوری بسیاری از دیدگاه های نسبیت عمومی را حفظ می كند مثلآ : ثابتهای لورنتز , در حالی كه همزمان كوانتیزه بودن فضا و زمان در مقیاس پلانك طبق روش كوانتم مكانیك را نیز به یدك می كشد. به این ترتیب نسبیت عام و مكانیك كوانتمی هر دو میتوانند به عنوان  تقریب هایی از  گرانش كوانتوم حلقه ای در دامنه عملكرد خود باشند. بنابراین، این تئوری میتواند یكی از تئوری های رقابتی باشد كه تلاش میكند این دو مقوله را به یك تئوری برای همه چیز تبدیل كند. اگر چه فیزیك و ریاضی واقع در بدنه این تئوری هم ستیز هستند و معلوم نیست كه ایا این تئوری واقعا دو تئوری نام برده را وحدت می بخشد یا خیر! و یا آیا این وحدت بیشتر از انتظار در تئوری القا شده است یا خیر.

 

این رایج ترین تئوری كوانتم گرانشی  نیست و بسیاری از فیزیكدانان با این مسئله مشكلات زیادی دارند. یكی از مواردی كه این تئوری را محدود میكند این است كه این تئوری وجود ابعاد اضافی اجرام یا بار ذرات را پیش بینی نمی كند؛ مثل تئوری ریسمان حذف گره های اضافی باعث می شود این تئوزی به یك تئوری كوانتمی تبدیل شود و نه چیزی بیشتر از ان.

از دید دانشمندانی كه به

 Talk:Loop quantum gravity  یا Quantum gravity

 

كوانتم گراویتی لوپ و بر تری طلبی های ان

لوپ كوانتم گراویتی به تنهایی كمتر از تئوری ریسمان برتری طلب بود و صرفا یك تئوری كوانتومی گرانشی بود.

از طرف دیگر به نظر می رسید كه  تئوری ریسمان نه تنها گرانش بلكه انواع مختلف ماده و انرژی كه در فضا زمان واقع است  را پیش بینی میكند. بسیاری از محققین تئوری ریسمان معتقدند كه كوانتیزه كردن گرانش 3+1 بعد بدون خلق آن غیرممكن است. اما این اثبات نشده است. همچنین این كه اجرام خلق شده در تئوری ریسمان  دقیقا مشابه اجرام قابل دید هستند نیز هنوز اثبات نشده است.

 

موفقیتهای اصلی LQG  عبارتند از:

1)نوعی كوانتیزه كردن در فضای سه بعدی است با فضای كوانتیزه شده و عملگر های حجمیnonperturbative

2)  شامل محاسبات انتروپی  یك سیاه چاله نیز می باشد.

3) این یك گرانش پایدار چند منظوره در تئوری ریسمان می باشد.

اگر چه این ادعا ها به صورت جهانی پذیرفته نیستند. از انجا كه بسیاری از نتایج كسب شده در حیطه ریاضی فیزیك هستند , تفسیر فیزیكی انها هنوز قابل بحث و اندیشه هستند.

 

LQG چه برای پالایش گرانش یا هندسه پویا باشد چه نباشد, انتروپی برای نوعی چاله كه ممكن است سیاه چاله نباشد اندازه گیری شده است.

باید به خاطر داشت كه كوانتم گرانشی مختلفی مثل

causal dynamic triangulation

یا

 spin foam

نیز بعضی مواقع بنام كوانتم گرانشی از انها یاد شده است.

   

 ناسازگاری بین مكانیك كوانتمئ و نسبیت عمومی

 تئوری كوانتمی میدان كه بر روی زمینه خمیده مطالعه شده , نشان می دهد كه بعضی از اصول تئوریهای كوانتمی  میدان قابل اجرا نیستند. به ویژه  خلا وقتی كه وجود داشته باشد به مسیر دید مشاهده گر در فضا و زمان بستگی خواهد داشت.

از نظر تاریخی, دو دیدگاه در ناسازگاری اشكار تئوری كوانتمی با نسبیت عام الزاما مستقل وجود دارد. اول اینكه ترجمه هندسی نسبیت عام اساسی نیست ولی منتج است. دوم اینكه استقلال از زمینه اساسی است و مكانیك كوانتمی باید با ظاهر امری كه زمان از قبل تعیین  شده ای ندارد، یكی شود. كوانتم گرانشی تلاشی است برای فرمول بندی كردن یك تئوری كوانتمی مستقل از زمینه یا

 . background-independent

 یك تئوری كوانتمی مستقل از زمینه میباشد اما فقدان

Topological quantum field theory

درجه ازادی مورد نیاز برای گرانش 1+3 بعدی می باشد.

  

كوانتیزاسیون لووپ:

در قلب كوانتم گرانشی لووپ یك كوانتیزاسیون  غیر اشفته در تئوری

وابر تقارن  را همساز ( اصلاح)

gauge theory

انجام شوند كه همه اینها برای ارتباط با آن  لازوم است.

در یك  لووپ كوانتیزاسیون نتیجه كاربرد كوانتیزاسیون 

nutshell

 در یك جبر غیر كانونی یا C*-algebraic

 از مشاهده پذیر های كلاسیك

non-canonical

  میباشد. در عوض جبر تولیدی توسط مشاهده پذیرهای

 

 و شار های قدرت میدان یا

 spin network

 استفاده می شود

 field strength fluxes

تكنیك لووپ كوانتیزاسیون بویژه در ارتباط با تئوری كوانتمی میدان كه در ان به مدل ارتقا می بخشند موفق می باشد .مطالعه بیشتر تئوری كوانتمی میدان تئوری

 state-sum/spin-foam

 در 1+3 بعد نامیده می شود

  BF theory رود كه كوانتیزاسیون موجود گرانشی از تئوری

 با قید ها فرمول بندی شود.و امید می

 BF theory  ثابت لورنتس را محفوظ میدارد بحث كرد.  ثابت لورنتس در

كه

 LQG

اینكه  شكسته می شود درست مثل نسبیت عام است. یك ثابت كاسمو لوژی

LQGكمی ظریف تر است چرا كه به دینامیك و مسئله زمان یا  در نسبیت عام مربوط است و یك چارچوب مقبول محاسباتی برای محاسبه این شرط,       problem of time  كه این دیدگاهها را بیان كند كشف نشده است .این مشكلی است كه بسیاری از تئوری های گرانش كوانتمی

 

 میتواند در cosmological constant

LQG

 

 با جابجایی گروه  لورنتس با گروه كوانتم مربوطه حاصل شود.

 

ثابتهای ناهمسان و استقلال از پس زمینه

  در باره ثابت بودن قوانین فیزیك (مثلا معادلات نسبیت عام) تحت انتقالات

General covariance

مختصات می باشد.این تقارن یكی از مشخصه های توصیفی از نسبیت عمومی است.

 این تقارن را پایسته نگه میدارد به شرط اینكه حالات فیزیكی تحت مولد های ناهمسان ثابت بمانند .

 LQG     

توضیح این شرط برای ناهمسان های فضایی بخوبی قابل فهم است اگر چه فهم ناهمسان های وابسته به زمان 

 لازم است .

چه ثابت لورنتس در محدوده انرژی پایین  گنجانده شده باشد و چه نه, تئوری رسما مستقل از زمینه است

.LQG

 

 

مشكلات!

تا كنون هیچ تجربه ای

 

 بدست اید

.BF spin-foam models

 

ثابتهای لورنتس

برای توضیحات مفصل ببینید:

Lorentz covariance page

 یك كوانتیزاسیون از میدان لاگرانژی كلاسیكی

اLQG

 كه برابر با تئوری معمول

  Lagrangian field theory

 است كه  به معادله حركت به نام نسبیت عام منجر می شود . میتوان درباره 

  Einstein-Cartan theory

LQG

را به ستوه اورده است.. .تئوری بدون تجربه فقط یك ایمان یا باور  است. این یك تحلیل منفی در محاسبه انتروپی سیاه چاله با استفاده از LQG است. از وقتی هاوكینگ و بكن اشتاین انتروپی سیاه چاله را محاسبه كردند این محاسبه مهمترین تست برای هر تئوری كوانتم گراویتی است. .مهمترین و آخرین تئوری كوانتم  لووپ بخاطر محدودیت آن, مورد توجه و حمایت زیادی در گروههای فیزیكی  قرار نگرفت. مشاهده نشان می دهد كه بسیاری از دانشمندان باور دارند كه می توان یك تئوری كوانتم گراویتی را در 4 بعد فرمول بندی كرد ولی برای چه؟ چرا باید این كار را كرد در حالی كه از طریق تئوری فنر یا ام_ تئوری می توان بسیار به یك تئوری كامل كه همه چیزی را كه ما می دانیم محاسبه می كند و بسیاری را كه ما نمی دانیم نیز پیشبینی می كند!!  فقط زمان و تجربه  خواهد گفت!

 LQG

در اینده با ان رو برو خواهد بود.

 

برگرفته از http://en.wikipedia.org/wiki/Loop_quantum_gravity

 

این مشكل حقیقتا وجود دارد چون  در مقیاس های كوچك در ضعیف ترین نیروهای طبیعت وجود دارد.این مشكل را نمی توان حد اقل

LQG

 كرد

چرا كه این بزرگ ترین مشكلی است كه تئوری های علمی می توانند داشته باشند

دومین مشكل این است كه یك پارامتر ازاد بنام

Immirzi parameter

كه لگاریتم یك

Transcendental number

است .

لوپ تئوریسین ها با این نظر مخالفند. انها احساس می كنند كه یك تئوری مناسب كوانتم گراویتی  لازمه زیر بنایی یك تئوری برای هر چیز است .

این مشكل فلسفی میتواند مهمترین مسئله ای باشد كه

 

هست  كه بعضی ممكن است آن را كوانتیزاسیون لووپ  diffeomorphism-invariant gauge  بنامند. این تئوری توسعه یافته است كه نسبیت عمومی را در3+1 بعد كوانتیزه كند ,loop quantization این فرم بندی می تواند به طور اختیاری  بعد سازی فضا زمان, فرمیونها , یك  gauge group كند  كه منجر به كوانتیزه شدن سینماتیك  شود. كارهای بیشتری در زمینه دینامیك ,حدود كلاسیكی و ... باقی می ماند كه باید روی algebra   gauge-invariant ,چرا كه نسبیت عام كلاسیك می تواند به صورت

 

 

 زهرا سلیمانیان

 

نقل از گروه فارسی سی. پی. اچ

 

فرستنده: حسین جوادی
نقل از http://www.hupaa.com




طبقه بندی: بانک اطلاعات فیزیک و کوانتوم، 
ارسال توسط صادق بابائی
(تعداد کل صفحات:16)      [1]   [2]   [3]   [4]   [5]   [6]   [7]   [...]  

آرشیو مطالب
پیوند های روزانه
امکانات جانبی
Buy Websites For Sale - Sell Domains