خورشید بسیار پرحرارت است زیرا وزن چند میلیارد میلیارد میلیارد تنی آن گرانش عظیمی به وجود می آورد که در نتیجه هسته ستاره را تحت فشاری غیرقابل تصور گذاشته و در نتیجه فشار بالاحرارت فوق العاده تولید می کند. در صورتی که به جای گاز هیدروژن از میلیاردها میلیارد میلیارد تن موز استفاده می شد نیز همان میزان فشار و در نتیجه همان مقدار حرارت در خورشید به وجود می آمد. با این حال با افزایش حرارت، اتم ها با بخش های مختلف ساختار ستاره یی برخورد کرده و انرژی اتمی را به وجود می آورند که در اینجا تفاوت میان حضور هیدروژن و موز در ساختار خورشید آشکار خواهد شد.
در اتم ها، 9999999999999/99 درصد فضا، خالی است و به همین دلیل در صورتی که تمامی اتم ها را به گونه یی به هم بفشاریم که فضای خالی میان آنها از بین برود، یک قاشق چایخوری یا حجمی برابر یک حبه قند از این ماده حدود پنج میلیارد تن وزن خواهد داشت: وزنی 10 برابر مجموع وزن تمامی انسان هایی که در حال حاضر در جهان حضور دارند. این در واقع همان پدیده یی است که در ستاره های نوترونی رخ می دهد و وزن آنها را تا حد غیرقابل باوری افزایش می دهد.
شگفتی جهان کوانتوم به اثبات رسیده است. آزمایش دو جداره که نور را در دو حالت موج و ذره به اثبات می رساند به اندازه کافی عجیب و غیرقابل تصور است به خصوص زمانی که اعلام شود مشاهده نور می تواند آن را از موج به ذره یا برعکس تبدیل کند. اما پدیده های عجیب تر این جهان پس از آزمایش «جان ویلر» فیزیکدان در سال 1978 خود را نمایان کرد. آزمایش وی نشان داد مشاهده یک ذره در زمان حاضر می تواند سرنوشت ذره مشابه دیگری در گذشته را متحول سازد. طبق آزمایش دو جداره در صورتی که هر یک از پرتوهای نوری خارج شده از یکی از شکاف های صفحه آزمایش را مشاهده کنید، در واقع پرتو را مجبور کرده اید خصوصیات ذره یی به خود بگیرد و اگر به هدف برخورد پرتو چشم بدوزید خصوصیت موج گونه به پرتو نور بخشیده اید. اما در صورتی که پس از عبور پرتو نور از شکاف به مسیری که از آن ناشی شده است، چشم بدوزید آنگاه است که پرتو نور می تواند در هر دوحالت شکل بگیرد. به بیانی دیگر زمان حال بر گذشته پرتو نوری تاثیر گذاشته است. این آزمایش در آزمایشگاه تنها چند صد هزارم ثانیه به طول می انجامد، اما در مشاهده نورهای ناشی از ستاره های دوردست نیز صدق می کند. در واقع مشاهده اکنون ستاره های دوردست می تواند گذشته چند هزار یا میلیون ساله آنها را تغییر دهد.
می توان به جرات گفت حدود 100 میلیارد کهکشان در جهان هستی وجود دارد که هر یک از آنها از 10 میلیون تا 10 تریلیون ستاره را در خود گنجانده اند. خورشید زمین در مقایسه با این ستاره ها یکی از کوچک ترین و ضعیف ترین ستاره ها به شمار می رود و حتی می توان نام کوتوله زردرنگ را روی آن گذاشت. در واقع در جهان هستی مقادیر ترسناک و عظیمی از ماده مرئی وجود دارد که انسان تنها قادر به مشاهده دو درصد از آن است. وجود این مقدار ماده به دلیل نیروی گرانش آنها پیش بینی می شود و ماده تاریک نیز که مقدار آن شش برابر جرم ماده مرئی تخمین زده می شود بخش نامرئی جهان را تشکیل داده است. به گزارش مهر به نقل از منابع علمی جهان وجود انرژی تاریک به عنوان بخشی دیگر از جهان که در واقع مابقی جهان را تشکیل داده است، موضوع را پیچیده تر خواهد کرد. این نوع انرژی با گسترش سریع جهان در ارتباط است و به همراه ماده تاریک همچنان ناشناخته باقی مانده است.
سرعت نور در خلا300 هزار کیلومتر بر ساعت است با این حال نور همیشه در خلاحرکت نمی کند. برای مثال نور در آب با سرعتی یک سوم سرعت گفته شده حرکت می کند. در واکنش های اتمی برخی از ذرات به سرعت های بسیار بالایی دست پیدا می کنند که بخشی از سرعت نور است و در صورتی که از میان رابطی که سرعت نور را خواهد کاست عبور کنند، در واقع می توانند سریع تر از نور حرکت کنند. چنین پدیده یی درخششی آبی رنگ از خود به وجود می آورد که به «تشعشعات شرنکوف» شهرت دارد و با بمب های صوتی قابل مقایسه است. کمترین سرعتی که تاکنون برای نور به ثبت رسیده است 17 متر بر ثانیه یا 61 کیلومتر بر ساعت بوده که به واسطه عبور از میان روبیدیوم منجمد با حرارتی برابر صفر مطلق ایجاد شده است. این ماده در این حرارت در حالتی به نام چگالش «بوز- اینشتین» قرار دارد.
به طور حتم سیاهچاله ها بسیار تاریکند اما سیاه نیستند، زیرا این پدیده ها درخشان بوده و به آرامی نور خود را در تمامی طیف های نوری از جمله نور مرئی به اطراف منتشر می کنند. این تشعشعات که «تشعشعات هاوکینگ» نام دارد نور خود و جرم سیاهچاله ها را به تدریج کاهش داده و با از دست دادن منبع جرم سیاهچاله ها تبخیر می شوند. به گزارش مهر به نقل از منابع علمی جهان، سیاهچاله های کوچک در مقایسه با جرم شان و نسبت به سیاهچاله های بزرگ تر با سرعتی بالاتر از خود نور منتشر می کنند و بر همین اساس در صورتی که برخورددهنده بزرگ هادرون براساس برخی نظریه ها از خود میکروسیاهچاله هایی تولید کند، آنها به سرعت تبخیر خواهند شد و دانشمندان پس از آن قادر خواهند بود بقایای تابش های آنها را مشاهده کنند.
براساس مدل های استاندارد کیهان شناسی جهان مرئی با تمامی میلیاردها کهکشان و تریلیون تریلیون ستاره هایش تنها یکی از بی نهایت جهان هایی است که مانند حباب های صابون در یک اسفنج در کنار یکدیگر قرار گرفته اند. به دلیل بی نهایت بودن آنها می توان هر تاریخچه ممکنی را برایشان در نظر گرفت. اما تعداد تاریخچه های ممکن برای این جهان ها متناهی است زیرا تعداد محدودی پدیده و تعداد محدودی نتیجه در بر داشته اند. تعداد این پدیده ها بسیار زیاد اما متناهی است، پس همین پدیده عینی و کنونی که نویسنده این مطلب نوشته و شما آن را می خوانید، باید بی نهایت بار در زمان رخ داده باشد. شگفت انگیزتر از آن این است که بدانیم نزدیک ترین همتای ما در چه فاصله یی از ما قرار گرفته است. این فاصله عددی برابر 10 به توان 10 به توان 28 متر تخمین زده شده است که در صورت علاقه مندی به محاسبه آن می توانید از عدد یک و 10 میلیارد میلیاردمیلیارد صفر در برابر آن استفاده کنید.
براساس نظریه نسبیت خاص چیزی به نام اکنون، گذشته یا آینده وجود ندارد و قالب های زمانی به یکدیگر وابسته اند زیرا همه هستی در سرعتی برابر در حرکت است. درصورتی که انسان با سرعتی کاملاً متفاوت در حرکت بود شاهد پیر شدن زودهنگام یکی از نزدیکان یا دیر پیر شدن وی نسبت به دیگران می بود.
زمانی که یک الکترون با همتای ضدماده خود یا پوزیترون روبه رو می شود، هر دو در درخشش کوچکی از انرژی خنثی شده و دو فوتون از این برخورد متولد می شود. ذرات زیراتمی مانند فوتون ها یا کوارک ها یک ویژگی به نام اسپین دارند که به مفهوم چرخش است. این ذرات در واقع حرکت چرخشی ندارند، اما به گونه یی رفتار می کنند که انگار در حال چرخشند. جهت اسپین فوتون ها در زمان تولد در برابر یکدیگر است و در نتیجه خنثی می شوند. با توجه به رفتارهای غیرقابل پیش بینی کوانتومی، گفتن اینکه کدام فوتون در مسیر چپ گرد و کدام یک در مسیر راست گرد حرکت خواهد داشت، غیرممکن است و در واقع تا زمانی که یکی از آنها مشاهده نشود، هر دو در هر دو جهت حرکت خواهند داشت اما به محض اینکه یکی از آنها مشاهده شود جهت راست یا چپ گرد را به خود گرفته و به هر جهتی که حرکت کند، همتایش در مسیر متضاد آن حرکت خواهد کرد. این واقعیتی است که در آزمایش ها به اثبات رسیده است.
در صورتی که بسیار سریع بدوید به صورت لحظه یی و نه دائم، سنگین وزن خواهید شد. سرعت نور مرز سرعت در جهان است در این صورت زمانی که جسمی با سرعتی نزدیک به نور در حرکت است و شما به آن نیرویی وارد کنید، به سرعت آن نخواهید افزود بلکه تنها به آن انرژی اضافی وارد کرده اید که این انرژی باید در جایی قرار بگیرد. بهترین مکان برای قرارگیری این انرژی جرم جسم است. براساس قانون نسبیت جرم و انرژی با یکدیگر برابرند پس هر چه انرژی وارد شده بیشتر باشد، جرم افزایش پیدا خواهد کرد. البته این افزایش وزن در انسان قابل چشم پوشی بوده و در عین حال غیرقابل انکار است.
به نقل از تبیان
اما سایر محققین در تفسیر پدیدههای مشاهده شده ، نظریات پیچیدهتری را
ابراز میکنند. جاناتان رزنر فیزیکدان نظری دانشگاه شیکاگو میگوید احتمال
دارد که ذره جدید حاوی جفتهایی از کوارکهای مزدوج باشد. وجود مولکولهایی
حاوی چنین ذرات زیر اتمی مدتها قبل پیش بینی شده بود. سینابرو میگوید: «ما
تاکنون هیچ شاهدی مبنی بر وجود اینگونه ذرات نداشتیم. اما اگر این شیء
وجود داشته باشد، واقعاً جای تعجب است.» محققین Slac در مرکز سنکروتون
انرژی بالای دانشگاه کورنل و سازمان تحقیقات شتاب دهنده انرژی بالا در ژاپن
ضمن کنکاش در اطلاعات قدیمی ، در صددند نظریات خود را در مورد ذراتی شبیه
DS 2317 بیازمایند.
شیمی مدیون پروتون
نوترونها و پروتونها از ذراتی ساخته شدهاند که کوارکهای بالا و پایین
نامیده میشوند. هر پروتون شامل دو کوارک بالا و یک کوارک پایین است، در
حالی که هر نوترون دارای دو کوارک پایین و یک کوارک بالا است. کوارکهای
پایین کمی سنگینتر از کوارکهای بالا هستند و به همین دلیل وزن نوترونها از
پروتونها بیشتر است. بار هر کوارک بالا برابر دو سوم بار مثبت است و هر
کوارک پایین دقیقا یک سوم بار مثبت را با خود دارد. به همین دلیل پروتون
دارای یک بار الکتریکی مثبت است، در حالی که نوترونها خنثی هستند و باری
ندارند.
در عین حال ما هنوز هم جرم دقیق کوارکها را نمیدانیم. به همین دلیل
دانشمندان سعی دارند ضمن آزمایشات مختلف جرم آنها را دریابند. در عین حال
نظریه پردازان نیز سعی دارند قطعات حاصل از برخورد ذرات مختلف را بررسی
کرده و سرعت انجام واکنشهای مختلف را محاسبه کنند. آنها امیدوارند با این
روش بتوانند به ساختار یک هسته اتم دست نخورده دست یافته و دریابند چه
میزان از اختلاف در خواص کوارکهای بالا و پایین از اختلاف جرمشان ناشی
میشود و چه مقدار از این اختلاف بخاطر تفاوت در بارهای الکتریکی است.
آنها امیدوارند با این آزمایشات جرم دقیق کوارکها را دریابند. بیراون کولک
فیزیکدان نظری دانشگاه آریزونا میگوید: «هم آزمایشات انجام شده و هم
تفسیرهای نظری ارائه شده در این مورد بسیار پیچیده است و بنابراین لازم است
هم از نتایج آزمایشات و هم تفسیرهای نظری کمک گرفت و با تلفیق نتایج حاصل
از این آزمایشات اطلاعات مهمی در مورد جرم کوارکها بدست آورد.» اختلاف بین
کوارکهای بالا و پایین به این معنی است که اگر یک نوترون را به حال خود رها
کنیم به یک پروتون تبدیل میشود. اما این سرنوشت نهایی نوترونها نبود.
این ذرات با قرار گرفتن در کنار الکترونها که بار منفی دارند، میتوانند
اتمهای هیدروژن را بوجود آورند که ماده سوختی اولیه ستارگان محسوب میشود.
ادوارد استفنسون که یکی از فیزیکدانان دانشگاه ایندیانا است میگوید:
«دنیای مملو از پروتون به این معنی است که مقدار زیادی هیدروژن در اختیار
داریم. بدون در اختیار داشتن پروتون ، شیمی به آن صورتی که امروز
میشناسیم، ممکن نبود.» البته باید در نظر داشت همین اختلاف کم در جرم این
کوارکها نتایج بسیاری را در پی داشته است. اخیراً یک گروه از دانشمندان
دانشگاه ایندیانا دو هسته دوتریم را به هم برخورد دادند.
دوتریم نوعی اتم هیدروژن است که در هسته خود یک پروتون و یک نوترون دارد.
گروهی دیگر نیز در دانشگاه اوهایو با استفاده از نوترون و پروتون واکنش
همجوشی هستهای انجام دادند. طی هر دو این آزمایشات ذراتی حاصل شد که آنها
را پیون مینامند. این دانشمندان معتقدند ایجاد پیون نشانه عدم تقارن بار
است که از اختلاف در اجزای تشکیل دهنده پروتونها و نوترونها ناشی میشود.
این اختلاف در جرم عامل اصلی ترکیب اجزای عالم است.
کوارک در طبیعت
قبل از کشف کوارک توسط مورای ژل مان تصور میشد که پروتونها و نوترونها
مانند الکترونها غیر قابل تقسیم هستند، ولی اکنون میدانیم نوکلئونها
(پروتونها و نوترونها) تجزیهپذیر بوده و از ذرات کوچکتری به نام کوارک
تشکیل شدهاند.
کوارکها در طبیعت
کوارکها هیچگاه در طبیعت به عنوان ذرات مستقل و آزاد وجود ندارند.
مزونهای π از یک کوارک و یک ضد کوارک تشکیل میشوند، که آنتی کوارک (ضد
کوارک) با یک خط تیره افقی (علامت منفی) بالای حرف مربوطه مشخص میگردد.
چون این مزونها از ماده و ضد ماده تشکیل میشوند، خیلی سریع فرو میپاشند.
ایجاد ذرات متشکل از ۲ کوارک یا به عبارت دیگر مزونها البته ممکن است، ولی
این ذرات پایدار نیستند. برعکس گروههایی سه تایی یا به زبان دیگر پروتونها
و نوترونها ساختارهایی بسیار پایدار هستند.
جواب این سؤال ساده است با کمی دقت در مفهوم کوانتمی ماده به ذرات زیراتمی می رسیم ذرات زیراتمی خود از ذرات کوچکتر ساخته شده اند و در ادامه این مخروط مادی ما به ماده بدون جرم ولی دارای حجم می رسیم. به عنوان نمونه هرم مادی شامل مواد بزرگ در قائده هرم است و هر چه به نوک هرم نزدیکتر می شویم ذرات کوچکتر می شوند فوتون ها که ذرات نور را تشکیل می دهند جزء انتهایی از نوک این هرم را تشکیل می دهند. در ادامه می توان ذراتی را پیش بینی نمود که مانند فوتون ها هستند ولی فاقد جرم می باشند. فوتون های بدون جرم به دلیل اینکه فاقد انرژی مادی می باشند براحتی با استفاده از تاثیرات جرم و انرژی قابل کشف نمی باشند. ما به دلیل اثرات متقابل جرم و انرژی است که می توانیم ذراتی مانند فوتون را که دارای جرم و انرژی می باشند کشف و تشخیص دهیم بنابراین شناسایی ذراتی که فاقد این عنصر هستند با روش های جاری قابل شناسایی نیست. این ساختار هرمی طوری طراحی شده است که هر ذره کوچکتر با ذره کوچک بعدی تعامل برقرار نموده و این توانایی به صورت هرمی به ذرات کوچک و کوچکتر ادامه می یابد تا به ذرات مادی فاقد جرم منتهی می شود و ذرات فاقد جرم می توانند تنها بر ذرات دارای جرم بسیار پایین مانند فوتون ها تاثیر داشته باشند. این اثرات در مورد ذرات فاقد جرم نیز امتداد یافته تا به ذرات فاقد حجم می رسیم ذرات غیرمادی ذراتی هستند که که فاقد جرم و حجم می باشند و تنها در صورتی می توانن اثرات این ذرات را به ذرات مادی پذیرفت که از یک مکانیسم کوانتمی پیروی نمود. در مدل کوانتمی ما می توانیم اثرات غیرمادی را به اثرات مادی پیوند داد و در اینجاست که پیوند بیم روح و ماده برقرار می شود و تنها را عبور از این بعد و ابعاد دیگر فضایی و زمانی به وجود می آید بنابراین تنها راه مؤثر در تشکیل یک مجموعه کامل و متعادل وجود دو هرم مادی و غیرمادی در کنار یکدیگر است که می توانند از طریق نوک هرم اثرات مقابلی را بپذیرند و این عامل تنها با مکانیسم های کوانتمی حادث می شود.