المشاركات

عرض المشاركات من يونيو, 2013

هل جسيم النيوترينو أسرع من الضوء؟

nutrino 

منذ أشهر مضت، خرج علينا خبر مفاده أن مجموعة من العلماء اكتشفوا أن جسيمات النيوترينو أسرع من الضوء، وذلك بإرسالهم لحزمة من هذه الجسيمات عبر القشرة الأرضية من سويسرا لإيطاليا وذلك لمسافة 730 كم، ووجدوا أن جسيمات النيوترينو وصلت قبل الضوء بحوالي 20 جزء من المليون. ما يعني أن سرعة النيوترينو بلغت 299,798,454 م/ث بينما سرعة الضوء تبلغ 299,792,458 م/ث. (ii)
وهذه النتيجة- إن صحت- تُخطّئ مبدأ من مبادي نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين، حيث الضوء فيها هو أسرع شئ. ولهذا السبب بالذات كان صدى الخبر واسعا في الأوساط العلمية.
ولكن للأسف، خرج علينا مدير الفريق الذي قام بالتجربة معلنا خطأ نتائجها المثيرة.
كانت الأخطاء بسبب مشكلات في الألياف البصرية (Optical fibers) التي استخدمت في التواصل، بالإضافة لبعض المشكلات الأخرى التي أدت بهم لهذه النتيجة. (iii)
ويظل الضوء متربعا على عرش الكون بسرعته، ويظل أينشتاين محقا بشأن هذا الضوء. وسيظل العلماء يحاولون إثبات خطأ نظريته.
فهكذا هو العلم، ثورات تدحض ما قبلها من مفاهيم.
ولتنعم البشرية بهذا السيل العلمي الذي ليس لنا –نحن العرب- فيه نصيبا يذكر!



هل يمكن أن نرى الذرة؟ .. مقال مترجم

atom-cesium-atoms 
STM image (7 nm x 7 nm) of a single zigzag chain of cesium atoms (red) on a gallium-arsenside surface (blue)- Photo courtesy National Institute of Standards and Technology (NIST)

الذرات صغيرة جدا، وبالطبع لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة (ميكروسكوبية) *، ولكي تستطيع تخيل حجم الذرات، سأذكر لك بعض الأرقام التقريبية لبعض الجسيمات الصغيرة:
  • الذرة =   10-10  متر.
  • النواة = من  x 10-15  لــ   10 -14 متر.
  • النيوترون أو البروتون =  x 10-15  متر.
  • الإلكترون (غير معروف بدقة) ولكن يتراوح حول    10-18  متر.
وبسبب هذه الأبعاد الصغيرة جدا، لن نستطيع رؤية الذرة بواسطة المجهر (الميكروسكوب) الضوئي. لذا، في العام 1981، تم تطوير ميكروسكوب جديد يسمى بـ"مجهر المسح النفقي" (scanning tunneling microscope) ويعرف اختصارا بـ STM. **
ويتكون من الأجزاء الآتية:
  • رأس صغيرة حادة وموصلة للكهرباء (وهي أداة المسح).
  • جهاز يعمل بتقنية الضغط لتوليد الكهرباء(Piezoelectric)، موصل به الرأس  الحاد.
  • أجزاء إلكترونية لتوصيل الكهرباء للرأس الحاد، والتحكم في الفحص، واستقبال الإشارات.
  • جهاز كمبيوتر للتحكم في النظام ككل ولتحليل البيانات (تجميع البيانات ومعالجتها ثم عرضها).
أما طريقة عمل هذا المجهر (الخارق!) فهي – ببساطة- كالآتي:
  • يتم توصيل تيار كهربي للرأس الحاد، وأثناء ذلك يتم فحص العينة بتحريك هذه الرأس على سطح العينة (عينة موصلة للكهرباء).
  • عندما يواجه الرأس ذرة في السطح، يتغير تدفق الإلكترونات بين هذه الذرة والرأس الحاد.
  • يسجل الكمبيوتر هذا التغير في التيار ويسجل كذلك موقع الذرة كإحداثي (س،ص)، على سطح العينة، ويسجل التيار بالنسبة لكل نقطة.
  • يقوم الكمبيوتر بجمع هذه المعلومات، ويرسم خريطة للتيار على السطح، وهذا التيار يمثل مواقع الذرات على سطح العينة.
تماثل هذه الطريقة طريقة عمل الفونوجراف قديما، فقد كان يستخدم فيها رأس حاد(إبرة) أيضا بالإضافة للفجوات في الفينيل ***  في تسجيل أماكن الذرات. بينما يستخدم الــ "STM" هذه الرأس الحادة في حساب الذرات على السطح وتحديد مواضعها باستخدام "تيار نفقي"، لأن حساسيته (أي التيار) عالية بالنسبة لمواقع الذرات.
بالطبع وكما ذكرنا يمكن لهذا المجهر أن يستخدم لرؤية الذرات. بل ويستطيع أيضا يتحكم في أماكن الذرات كما يظهر في الصورة التالية:

atom ibm 
« يمكن للـرأس الحاد الـ STM أن يحرك الذرات من مكانها، ويصنع أشكال وأنماط على سطح العينة»
Photo courtesy NIST Photo source: IBM's Almaden Research Labs
ويمكن تحريك الذرات أيضا لتكوين أجهزة صغيرة جدا مثل المحركات الجزيئية (اضغط هنا للمزيد).

باختصار، استطاع العلم في القرن العشرين أن يكشف بناء الذرة من الداخل. والآن يقوم العلماء بإجراء تجاربهم للكشف عن تركيب النواة والقوى التي تحمل مكوناتها معا.
_____________
ملاحظات المترجم
* الأشياء التي لا ترى بالعين المجردة تسمى (ميكروسكوبية) Microscopic، بينما التي ترى بالعين المجردة تسمى (ماكروسكوبية) Macroscopic  ... ( المترجم).
** اخترع هذا الميكروسكوب في عام 1981 على يد عالمين من ألمانيا وسويسرا، وهما على الترتيب جيرد بينيج (Gerd Binnig)  وهنريك روهر (Heinrich Rohrer). وفاز العالمان عن اختراعهما بجائزة نوبل في الفيزياء عام 1986. ويمكنه حتى رؤية الذرات وبتقنية ثلاثية الأبعاد! ... (المترجم).
*** يقصد به مسجل الفينيل أو الجراموفون، وسمي كذلك لأنه صنع من مادة البولي فينيل كلوريد(Polyvinyl chloride)، وهي مادة عضوية وتعرف اختصارا بـ (PVC).

Source: howstuffworks.com
Translated By: Yasser Abuelhassab


"الحرارة" و "درجة الحرارة"


لو كنت تعلم بعضا من الفيزياء ، سيبدو لك أن “الحرارة” و”درجة الحرارة” هما نفس الشئ. فعندما تقوم بإشعال الفرن، ستقول بأن “حرارته” ترتفع ، وفى نفس الوقت “درجة حرارته” ترتفع. وهكذا فإنه من السهل ان تخلط بين “الحرارة” و “درجة الحرارة”. ولكن، إذا كنت تعمل في مجال الفيزياء، فهناك العديد من الاختلافات بين “الحرارة” و”درجة الحرارة التي لابد أن تلاحظها.

وحدة القياس

الحرارة تقاس بالجول، والجول يمثل كمية الطاقة التي تنقلها الحرارة. بينما يمثل الوات معدل انتقال هذه الطاقة الحرارية. ف”الوات” يساوي جول/ثانية.
بينما تقاس “درجة الحرارة” بمجموعه متنوعه من وحدات القياس. أكثر ثلاث وحدات استخداما هي الكيلفن، السيليزيوس والفهرنهيايت . الكيلفن هو مقياس علمى أولى يستند الى مفهوم الصفر المطلق. السيليزيوس يستخدم فى أنحاء العالم لقياس درجات الحراره العلميه و الاستهلاكية. استخدام الفهرنهيت يقتصر على الولايات المتحده و بعض الدول الأخرى.

ماذا يقيس كل منهما؟

الحرارة ، تقيس الطاقة الكليه فى قطعة معينه من الماده. وهذا يتضمن الطاقة الحركية الناشئه من حركة الجزيئات بالاضافة لطاقة الوضع المخزنه فى الروابط الجزيئية. تعتبر الحرارة أحد صور الطاقه والتى دائما ما تتحرك
درجة الحرارة ، ” تقيس فقط الطاقة الحركية الناتجة عن الجزيئات المتحركة

“الحرارة” و “درجة الحرارة” تحكمهما قوانين الديناميكا الحراريه ، هذه القوانين تنص على أن الطبيعه تسعى باستمرار توزيع الطاقة فى النظام المغلق بالتساوي، فى هذه الحاله ، الكون. يمكنك أن تتخيل الطاقة كتيار يتدفق فى منحدر، متنقلا من تجمع الى آخر حتى يتم ملؤها جميعا بالتساوى
هناك طريقتان يمكن للطبيعه ان تنقل بهما الطاقه. فيمكنها ايتخدام “الشغل” او استخدام “الحراره”. أحد أبسط تعريفات “الحرارة” هو انتقال الطاقة من جسم لآخر. لو أن جسم بدرجه حرارة أعلى تم وضعه بجوار أخر له درجة حرارة أقل، ستنتقل الطاقة من الأسخن الى الأبرد الى أن يحدث اتزان. هذه الظاهره يمكنك ملاحظتها أثناء مشاهدتك للطعام الساخن الذى يبرد الى أن يصل لدرجة حرارة الغرفه ، أو القلم الذى يسخن طالما تمسكه فى يدك.
عملية نقل الطاقة على شكل حرارة يرتبط ب”درجة الحرارة”، لانه كلما استمرت الحرارة بنقل الطاقة من جسم الى آخر، سوف تزيد سرعة الجزيئات التي تمتص الحرارة في الجسم ، وبالتالي تزداد الطاقة الحركية للجسم. ومن المعروف انه كلما زادة الطاقة الحركية للجسم تزداد درجة الحرارة.


ملخص الفارق بين “الحرارة” ودرجة الحرارة

بالنسبة للمشاهد الاعتيادي، “فدرجة الحرارة” و”الحرارة” تمثلان نفس الظاهرة بالنسبة لأي شئ يسخن.
 ”درجة الحرارة” و”الحرارة” تقاسان بوحدات مختلفة.
 ”درجة الحرارة” تمثل حركة الجزيئات في شئ ما، بينما “الحرارة” تقيس كلا من الحركة الجزيئية وطاقة الجزيئات الكامنة.
 ”الحرارة” و “درجة الحرارة” تحكمهما قوانين الديناميكا الحراريه ، وتعملان معا للحفاظ على سريان الطاقه من الأجسام الساخنه للأجسام الأبرد.


Translated By

خصائص كواكب مجموعتنا الشمسية


أنفوجرافيك يوضح لنا بعض خصائص كواكب منظومتنا الشمسية، مثل الكتل ودرجات الحرارة وبعدها عن الشمس.

- الصورة بجودة عالية ومقاس كامل اضغط على الصورة
- نشر في العدد التاسع من مجلة علم وخيال.



تغييرات في الجدول الدوري بسبب بعض المراجعات للأوزان الذرية

يبدو أن الجدول الدوري المعروف لنا منذ فترة منتصف القرن ال19 قد خضع لبعض التجديد. فخمسة من العناصر في قلب الجدول الدوري لن تبدوا كما كانت في السابق، وذلك بسبب بعض التحديث في أوزانها الذرية.

dn23582-1_300
Time to take account of weight differences (Image: Al Fenn//Time Life Pictures/Getty)

يقول تايلر كوبلن، مدير معمل النظائر المستقرة في فيرجينيا: "ربما قال لك مدرس الكيمياء أن الأوزان الذرية للعناصر ثابتة في الطبيعة، ولكن هل هذه هي الحقيقة؟". في الحقيقة، الأوزان الذرية للعناصر تتغير حسب مكان وجودها على سطح الأرض.
أغلب كتلة الذرة تتركز في النواة، والتي تتكون من البروتونات والنيوترونات (باستثناء الهيدروجين، فنواته تتكون من بروتون واحد). وعدد البروتونات داخل النواة يحدد الحنصر الذي تتعامل معه: فكل ذرات الكربون تحتوي على 6 بروتونات، وكل ذرات الأكسجين تحتوي على 8 بروتونات .. إلخ . ولكن عدد النيوترونات يمكن أن يختلف حتى بالنسبة للعنصر الواحد. وهذه العناصر التي لها نفس عدد البروتونات ولكن تختلف في عدد النيوترونات تسمى النظائر.

سبب ظهور المشكلة
كل عنصر له عدد من النظائر غير المستقرة، والتي تتفكك أثناء التحلل الإشعاعي، ولكن هناك بعض العناصر التي لها أكثر من نظير مستقر. وهذه النقطة بالذات هي ما أوقع الكيميائيون في مشكلة تعريف الوزن الذري.
فالبروم على سبيل المثال، له نظيران مستقران وهما متساويان تقريبا في وفرتهما على الأرض. ولكن توزيعهما جغرافيا ليس متساوى، فالنظير الأثقل منهما منتشر أكثر في مياه البحر والأملاح أكثر من توافره في المواد العضوية.
ونفس الأمر بالنسبة للماغنيسيوم، فله ثلاثة نظائر مستقرة، وهما أيضا مختلفان بشكل بسيط جدا بالنسبة للتوافر على الأرض في البيئات المختلفة، ما يعني أن متوسط وزن ذرة الماغنيسيوم والبروم في هذه البيئات المختلفة متغير ولكن بشكل بسيط أيضا.
وأدى هذا بالمسؤلين عن الجدول الدوري، منظمة الكيمياء البحتة و لتطبيقية ( أيوباك )، إلى تغيير الأوزان الذرية للماغنيسيوم والبروم من أرقام إلى فترات (intervals). فالبروم تغير وزنه الذري من 79.904 للفترة [79.901, 79.907] ،والماغنيسيوم تغير وزنه الذري من 24.3050 للفترة [24.304, 24.307].

والمزيد قادم
وشملت التغييرات أيضا التي تمت بواسطة الأيوباك ،استغلالا لفرصة التغيير، ثلاثة عناصر أخرى هي الجرمانيوم والإنديوم والزئبق.
وهذه ليست المرة الأولى التي يحدث بها مثل هذا الحدث، ويبدوا أنه لن يكون الأخير. فمنذ عامين مضيا، قامت منظمة الكيمياء البحتة و لتطبيقية (أيوباك) ياستبدال أوزان 10 من العناصر بفترات (intervals). وبعض هذه العناصر من أشهر العناصر على الأرض، مثل الهيدروجين والكربون.
يقول كوبلن (صاحب آخر تقرير من منظمة الأيوباك)، إنه من المحتمل أن يحدث هذا التغيير لعناصر أخرى (لها أكثر من نظيرمستقر)  في المستقبل، وذلك بسبب التقدم المستمر في أجهزة القياس التي ستجعلها أكثر حساسية. ويضيف كوبلن أن "اجتماعا آخر للأيوباك سيعقد في شهر أغسطس، وأعتقد انه سيتم تغيير الكثير من العناصر كما حدث في هذه الأيام" .

Source: New Scientist
Translated By: Yasser Abuelhassab

فيزياء الهوى

حين يتملك قلبك الحنين، ويعج عقلك بخواطرالفراق.. فلن تجد أفضل منها لتعبر به عما يجول بخاطرك.. إنها الفيزياء.. صاحبة المقام الرفيع وملكة العلوم التجريبية بلا منازع.. فيها من الامثال ما يغنينا عن سواها!..

فيزياء الهوى

فيزياء قلـــــــــــبي في هــــواك تُمَـــــزَّقُ ***لَضربتَ فيها الحدَّ كادت تنـــطِــــــــقُ

ودهاني منك الى فؤادي نفحـــة *** سَبَقَتْ شعــاع الضوء حين يسابقُ

مــــــن دون قربك لا أراني كامـــلا *** كالنــجم يجــــــذب كوكبا ويرافـــــقُ

قلبي لقلبك في الهوا متشابــــك *** (كَـمّـاً)، فلا يجديه منــــــــــــك تملّـــــقُ

مــــــا بال نورك لايشــــع تجاهنــــــا *** فنويـــتَ بعدا قاتـــلاً لا تشـــــــــــــفـــــقُ 

إشــــــــــعاع قلبي من نَواك تَدفــــــــق  *** فتحللت ذرات عقــــــــلي تُـــــــزهقُ

وغدوتُ كالنجمات حين تُفجَّـر *** خمد الــــضياء بقلبهـن فمابقُـــــوا

فاحتلـــــــــــــتُ ثقبا أسودابقراقـــــــك *** تخشى الكواكب منهقربا تخـفِـــقُ

فارفقْ بفيــــــــــزياء الهوى وبخاطري *** واقرب لعل الشمس فوقي تُشرقُ

ياسر أبوالحسب 2013



تحميل العدد الحادي عشر (يونيو 2013) من مجلة علم وخيال


عدد الصفحات: 21 صفحة
الحجم: 9 ميجا

Popular Posts

من كل علم شيء... مراجعة «واحد.. إثنان.. ثلاثة.. لا نهاية».. جورج جاموف

مؤامرة المقررات الدراسية... مراجعة كتاب "موجز تاريخ كل شيء تقريبًا"، بيل برايسون

عُبّاد الآلة... مراجعة لرواية «الآلة تتوقف»، إ. م. فورستر