اعادة تشغيل اكبر مصادم جزيئات في العالم لفتح آفاق جديدة في الفيزياء

اعادت المنظمة الاوروبية للابحاث النووية أمس الاحد، تشغيل اكبر مصادم للجزيئات في العالم بعد توقف استمر عامين. وسيتيح استئناف العمل بهذا الجهاز المسمى مصادم الهدرونات الكبير، وهو اكبر واقوى مسرع للجزيئات في العالم، فتح آفاق جديدة في علم الفيزياء. ويقع مصادم الهدرونات على الحدود بين فرنسا وسويسرا، وهو يضم نفقا على شكل حلقة من 27 كيلومترا. وجاء في بيان صادر عن المنظمة الاوروبية للابحاث النووية انه جرى عند الساعة 10,42 من صباح الاحد ارسال شعاع من البروتونات في احد الاتجاهين، وعند الساعة 12,27 ارسل شعاع ثان من البروتونات في الاتجاه المعاكس. وابدى المدير العام للمصادم رولف هوور سعادته لاستئناف العمل به، وقال في بيان “اليوم عاد قلب المنظمة الاوروبية للابحاث النووية لينبض”. وخلال عامين من التوقف عن العمل، عكف مئات المهندسين والتقنيين على اجراء اصلاحات واعمال تقوية حتى يصبح المصادم قادرا على العمل بطاقة اعلى. ومن شأن ذلك ان يتيح للعلماء توسيع مجالات البحث واثبات نظريات فيزيائية او دحضها. واثار استئناف العمل بالمصادم حماسة كبيرة في صفوف الاوساط العلمية، ففي المرحلة الاولى من العمل توصل هذا الجهاز الضخم الى اثبات وجود “بوزون هيغز”، وهي جزيئة يعتبرها الفيزيائيون حجر الاساس في تكوين المادة. وفي المرحلة الثانية، يأمل العلماء اختبار المادة المظلمة، وهي مادة يفترض الفيزيائيون انها لا تمتص الضوء ولا تبعثه ولا يمكن بالتالي ان تكون مرئية، وأيضا المادة المضادة، وهي مادة من جزيئات ذات تركيبة ذرية معاكسة لتركيبة المادة بحيث لو التقت المادة والمادة المضادة كانت النتيجة العدم.

إقرأ المزيـــد

تقنية جديدة لشحن البطاريات في أقل من تسع ثوان

كشف فريق بحث من معهد ماساشوسات للتكنولوجيا (أم أي تي) عن تقنية جديدة، قد تسمح بإعادة شحن البطاريات في مدة لا تتجاوز زمن قراءتك لهذه الفقرة، التقنية يمكن أن تسمح في القريب العاجل لتصنيع بطاريات فائقة السرعة لتشغيل الحواسب المحمولة، الهواتف و حتى بطاريات السيارات.

صاحبا البحث، بويونغ وو، و جيربراند سيدار، من معهد أم أي تي، كامبرج الأمريكية، تمكنا من إيجاد طريقة تمكن من شحن و تفريخ مركب من الليثيوم، منتشر الاستعمال، بسرعة كبيرة مقارنة بالطرق التقليدية.
بطاريات شحنات الليثيوم كثيرة الاستعمال في الأجهزة المعاصرة، ويعتمد عملها أساسا على تخزين الشحنات في أحد قطبي البطارية أثناء عملية الشحن، ثم تمريرها إلى القطب الآخر أثناء عملية التفريغ، وهو ما يولد التيار الكهربائي لتشغيل الجهاز. سرعة الشحن مرتبطة بسرعة تحرك الشحنات، وهو العائق التطبيقي قبل هذه الدراسة.
الجديد الذي توصل إليه الباحثان، هو استعمال مادة ليثيوم فوسفات الحديد (LiFePO4) في القطبين، و تغيلفه بطبقة من زجاجية من فوسفات الليثيوم، هذه التقنية كما أثبتت تجارب الباحثين تسرع تحرك الشحنات أثناء الشحن. و المفيد أيضا أن مادة ليثيوم فوسفات الحديد، تستعمل من قبل في تصنيع البطارات مم يجعل تعديها لتطبيق هذه التقنية سهلا نوعا ما.

إقرأ المزيـــد

نبضات أشعة إكس ليزرية

هل تعلم مالذي يجعل كرة التنس تنطلق بسرعة كبيرة بعد ارتطامها بالمضرب؟ يبدو أن نفس المبدأ يمكن استعماله في إنتاج نبضات ليزرية لأشعة إكس انطلاقا من ليزر عادي و موجات بلازما. التقنية يكمن أن تنافس التقنيات الأخرى قيد التطوير في عدد من مراكز البحث حول العالم.

القدرة على إنشاء أشعة ليزرية بطول موجات قصيرة يفتح العديد من أبواب البحث، من دراسة تفاصيل الخلايا الحية إلى البروتينات البلورية إلى الموصلات الفائقة عالية الحرارة، بالإضافة إلى القدرة على دراسة المواد على مستوى الذرة الواحدة.
البحث الذي قاده سيرجي بيولانوف من المعهد المتقدم لأبحاث الفوتون باليابان، أُطلق عليه اسم "التنس النسبي باستعمال الفوتونات"، مبدأه كما نشر في البحث كالآتي: تخيل أن ترمي كرة تنس نحو مركبة متجهة نحوك بسرعة كبيرة، الكرة سترتد إليك بسرعة هائلة.
كرة التنس هي نبضات الليزر العادي، أما المركبة في التجربة فهي عبارة عن موجات بلازمية تسير بسرعة تقارب سرعة الضوء ناتجة عن أشعة ليزر ثانية موجهة إلى سحابة بلازما. طاقة الليزر العادي ارتفعت بحوالي 56 مرة. البحث نُشر على موقع الأرشيف العلمي
www.arxiv.org.
البحث هو الأول من نوعه لكن لايزال في مراحله الأولى يقول بيولانوف.

إقرأ المزيـــد

بحيرة شيكو: نتاج ارتطام كويكب في سيبيريا

عد أكثر من مائة عام البحث، يبدو أن الباحثين وجدوا أخيرا ما يمكن أن يكون الحفرة الناتجة عن ارتطام كويكب بالأرض، في منطقة نائية من سيبيريا تعرف بتانغوسكا في الثلاثين من يونيو-جوان من عام 1908.

الإنفجار الناجم عن الإرتطام كان سببا في تسوية الأشجار بالأرض ومحوها من الوجود على امتداد مساحة تقدر بحوالي ألفي كيلومتر مربع، كما نتج عنه صوت مدوٍ، وإضاءة لسماء الليل الداكنة في معظم أوربا وآسيا الوسطى. ويعتقد الباحثون أن الكويكب انفجر على ارتفاع خمس كيلومترات في الغلاف الجوي ثم تساقطت الشضايا على الأرض محررة طاقة تعادل ألف قنبلة نووية من أمثال هيروشيما، مم يجعله أكبر ارتطام لجسم من خارج الأرض مدون في التاريخ. لكن المشكل هو أن الرحلات الإستكشافية للمنطقة لم تنجح في أيجاد الحفرة الرئيسية التي سببها الإرتطام.
الآن، يبدو أن ذلك تغير حسب لوكا غاسبيريني من معهد علوم البحر في بولونيا بإيطاليا وفريق عمله، حيث اكتشفوا أن البحيرة الدائرية المسماة بحيرة شيكو القريبة من مكان الإرتطام يمكن أن تكون الحلقة المفقودة في سلسلة البحث.
البحيرة رغم عدم عمقها الكبير، تتميز بشكلها الذي لشبه القمع على عكس مثيلاتها في المنطقة، كما أن التحليل الجيوفيزيائي للبحيرة يظهر خاصية غير عادية على عمق حوالي عشر أمتار، والتي فسرها الباحثون أنها يمكن أن تكون إما رواسب مضغوطة أو أجزاء مدفونة لصخر من خارج الكوكب.
هذا الإكتشاف حسب غاسبيريني ليس دليلا قاطعا وإنما يفتح الباب أمام المزيد من الدراسات للتأكد من صحته.

إقرأ المزيـــد

اكتشاف الماء على كوكب خارج نظامنا الشمسي

أعلن فريق من الفلكيين عن أول اكتشاف مقنع لوجود بخار الماء في الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية، مزيلين أي التباس حول ادعاءات سابقة للإكتشاف والتي قوبلت بنوع من الحذر بين مجموع العلماء.

الكوكب المسمى HD 189733b عبارة عن كوكب غازي عملاق شبيه بجيراننا المشتري و زحل في المجموعة الشمسية، حسب نظرية تشكل الكواكب فإن كرات الغاز هذه تتشكل بعيدا عن النجم الأم (الشمس في نظامنا) مم يجعله بمنأى عن الإشعاعات الكثيفة مم يسمح بتشكل الماء والمركبات الخفيفة،و التي تتراكم بسهولة على حالتها المتجمدة على الكويكب أثناء تشكله، وهو ماسفسر وجود كميات كبيرة من الماء المتجمد مثلا في زحل أو المشتري. لكن إثبات وجودها على كواكب أخرى لم يتسن من قبل.
في البحث الذي نشر اليوم في مجلة الطبيعة، تمكن جيوفانا تينتي والفريق المساعد من اثبات وجود بخار الماء في الغلاف الجوي للكوكب HD 189733b، المسافة الكبيرة بيننا و بين النظام لا تسمح بالتقاط صور مباشرة، لهذا عمد الباحثون إلى استغلال وضعية الكوكب بالنسبة للناظر من الأرض إذ أنه يمر مباشرة بيننا و بين النجم الأم، وباستعمال مصبار سبيتزار الفضائي، تمكن الفريق من التقاط والتعرف على طيف الإمتصاص للماء الناتج من امتصاص جزيئات الماء للضوء الصادر من النجم، حيث أن لكل جزيء في الطبيعة طيف مميزا يمكن التعرف عليه ولو كان في أبعد مكان.

إقرأ المزيـــد

طاقة تشغيل لاسلكية: الخيال صار حقيقة

بدو أن الفوضى الملازمة لأسلاك التوصيل اللازمة لتشغيل أجهزتنا الإلكترونية قد تصير شيئا من الماضي، أو على الأقل هذا ما خلص إليه فريق من الفيزيائيين، إذ تمكنوا من نقل الطاقة لاسلكيا لتشغيل مصباح ضوئي استطاعته 60 واط على بعد أمتار من منبع الطاقة باستعمال تقنية الهوائيات الرنانة.

نقل الطاقة لاسلكيا ليس بفكرة جديدة، إذ تم طرحها في القرن الثامن عشر، لكن تطبيقها لم يكن أمرا سهلا، حيث أن استعمال تقنية الهوائيات العادية كتلك التي تستعمل في البث ليس فعالا لكونه يرسل الطاقة في كل الإتجاهات ويتم اتقبالها فقط في نقطة واحدة عند جهاز الإستقبال، أما استعمال الإرسال الموجه فأنه ليس عمليا كونه يشترط وجود الجهاز المستقبِل في مجال رؤية المرسِل.
التقنية الجديدة التي عرضها فريق البحث من معهد ماساشوسات للتكنولوجيا(أم آي تي)، تعتمد على استعمال الموجات الكهرومغناطيسية الآفلة، وتختلف عن الموجات الهعادية المستعملة في الإتصالات اللاسلكية في كونها تضمحل بسرعة بعد انبعاثها من الهوائي المُرسِل. ويقترح الفريق الذي يقوده مارين سولجاسيك أنه إذا توافق هوائي الإستقبال في الرنين مع هوائي الإرسال فإن الطاقة يمكن أن تنتقل بين الإثنين، بينما وجود أي جسم بينهما ليس في حالة توافق رنينة لايؤثر على الطاقة المرسلة، وبالتالي فإن هذه التقنية تتخلص من مشكلي الفعالية و الإتجاهية التي ووجهت سابقا.
فريق سولجاسيك وضع النظرية للتجربة، باستعمال هوائيات بشكل حلقات حتى يتحكموا في تواتر الموجات المتنقلة بين المرسِل و المستقبل. واستُعملت لإنارة مصباح باستطاعة 60 واط وبفعالية نقل وصلت إلى 40 بالمئة.

إقرأ المزيـــد

كيف يقضي بروتين موجود في الدموع على البكتيريا الضارة

جزيء الليسوزيم: جامعة كاليفورنيا

قام باحثون بتطوير جهاز ترانزستر صغير بحيث تمكنوا من ربطه ببروتين الليسوزايم الموجود في الدموع. كشف ذلك عن احتواء تركيبة هذا البروتين على بنية تشبه الفكين بحيث يستخدمها البروتين في عض ومضغ الطبقات الخارجية لخلايا البكتيريا الضارة بشراهة حتى يقضي عليها.

بعد أعوام من العمل، استطاع العلماء تطوير جهاز الترانزستر الذي استخدم في هذه الدراسة بحجم أصغر بخمسة وعشرين مرة من ذلك المستخدم في أجهزة الهواتف الذكية. تم اكتشاف نشاط الأكل في جزيء البروتين عن طريق ربط الجهاز به. 
يتطلع العلماء بتفاؤل لهذا الجهاز لأنه قد يمكنهم من اكتشاف البروتينات المرتبطة بمرض السرطان حتى في حال تواجدها بكمية صغيرة جدا، مما يعني اكتشاف المرض في مراحله الأولية. يفيد اكتشاف المرض في مراحله الأولية في زيادة فعالية العلاج بنسبة كبيرة 

إقرأ المزيـــد