المادة السوداء و الأشعة الضوئية مقالات مترجمة


لا يزال علماء الفلك ومنذ زمن بعيد يتساءلون عن سر المادة السوداء التي تغطي نسبة 90 % من هذا الكون .



فقد ظهرت نظريات في الآونة الأخيرة تفسر طبيعة هذه المادة ووصفت بأنها تتشكل من كتل متراصة وجزيئات أولية أطلق عليها مؤخرا إسم " نيوترينوس " وهي تظهر على الشاشة في الأجهزة التلسكوبية الحديثة وكأنها سحابة رقيقة داكنة ترصع القبة السماوية محدثة ومضات ذات طاقة هائلة .

وبفضل التقدم التكنولوجي تم اكتشاف ثغرات في الأشعة ما تحت الحمراء وما فوق البنفسجية والأشعة السينية وكذلك أشعة غاما .

وبهذا الاكتشاف يكون العلماء قد استطاعوا أن يفتحوا أبواب الفضاء إن صح التعبير للغوص في أسرار مادة " النيوترينوس " التي تساهم في معرفة هذا الكون وماهيته .

إلا أن واضعي هذه النظريات يعلمون في قرارة أنفسهم وبالرغم من هذه الاكتشافات بأن أساس هذا الكون ما يزال مجهولا حيث إن مجال التجارب لديهم لم يتعد 10 % مما يجب عمله .

ولقد تشكل فريق من معهد الفيزياء الفضائية في باريس ومن المرصد المركزي يضم عددا من الفلكيين الفرنسيين والكنديين والألمانيين والأمريكيين , حيث تمكنوا بعد دراسات عدة وأبحاث ضخمة من فتح نافذة على هذا العالم عبر التجارب العديدة التي قاموا بها .

وقبل ذلك بفترة قصيرة تشكل فريق بريطاني من جامعتي " كامبردج " و " كالتك " بالاشتراك مع فريق أمريكي من جامعة " نيوجرسي " للوصول الى نتيجة منطقية .

وبالفعل تمكن هؤلاء الباحثون من التغلب على اللامنظور وإثبات وجود المادة السوداء في الكون وذلك بالعودة إلى سؤال هام وهو لماذا لايسير الضوء بخط مستقيم ؟

أي العودة إلى النظرية التي تقول بأن أشعة الضوء تنحني أمام كتلة المادة الضخمة كالشمس والمجرات تحت تأثير الجاذبية . وهذه النظرية قد تم إثبات صحتها .

إلا أن الفلكيين أخذوا يتساءلون فيما إذا كان هذا الأثر يمكن ملاحظته مع المادة السوداء المفترض أن تكون كثافتها أقل وبكميات هائلة .

فإذا كان الأمر كذلك فإن هذه المادة الداكنة ربما تظهر للعيان وبشكل غير مباشر دون أي سلطة رقابية عليها وتصبح مرئية .



نظرية عدم بؤرية الكون :

تعني البؤرية تلك الأشعة المنبعثة من نقطة واحدة ولكنها لاتجتمع في نقطة بؤرية واحدة مما يجعلها تبدو للعين على نحو غير واضح ومشوش .

وهذا ما يؤكده العالم " بانيك ميلييه " من معهد الفيزياء الفضائية من جامعة " باريس " بقوله : " لقد كانت النظرية السائدة عام 1991 تتنبأ بأن الأشياء البعيدة كالمجرات السماوية تبدو مشوهة وغير واضحة وتعطي صور إهليلجية الشكل وذلك بفعل وجود المادة السوداء على مسار الضوء .

إلا أن هذا الأثر الذي يعود لعدم بؤرية الكون كان وحسب الإحصائيات ضعيفا جدا لكي يكتشف بل ويحتمل على الكثير من المخاطر .

وبالإضافة إلى ذلك فإن الباحثين كان ينقصهم في ذلك الوقت نموذج نظري لتقييم قياساتهم الإحتمالية .

إن الصور السلبية التي التقطتها الكاميرا من نموذج " سي إف إتش تي " أظهرت المئات من القطوع الناقصة أو الاهليلجية الشكل الصغيرة ذات اللون الأخضر المائي والتي تمثل المجرات الكبيرة .

فهل يمكننا الاستنتاج بأن هذه الظاهرة هي نتيجة تأثير الجاذبية على أشعة الضوء المنبعثة من المجرات ؟

بكل تأكيد يجيب العالم " ميلييه " فلدى غياب هذه المادة عن مسار الضوء أو الأشعة الضوئية وكذلك غياب أثر الجاذبية فإن المجرات التي بدت لنا قطوعا ناقصة أو إهليلجية تبدو وكأنها عبارة عن نقط صغيرة .

وفي الحالة المعاكسة فإن الصور السلبية تبدو مغطاة بالقطوع الناقصة مع أثر الجاذبية التي تعمل على توجيه مسار هذه المجرات وتحريكها . وتشبه هذه الظاهرة المغناطيس الذي يوجه برادة الحديد وفق خطوط الحقل المغناطيسي القائم .



ماهية الجزيئات :

إن الجزيئات التي تم اكتشافها من خلال صور التلسكوبات ماتزال مجهولة الطبيعة فهي جزيئات دقيقة غير منظورة . وهذا التنظيم الجديد للمجرات الموجهة يساعد على التأكد من أن الضوء قد تحول عن مساره بواسطة شعيرات من المواد المشعة وغير المرئية .

إن هذه المادة ضعيفة الكثافة وذلك على العكس من كثافة كل من الشمس والمجرات إلا أن أثرها مع ذلك واضح بفعل انتشارها الواسع الذي يقدر ما بين مئة مليون ومليار بارسك البارسك الذي يساوي 36 ,3 سنة ضوئية .

وعلى سبيل المقارنة فإن قياس مجرتنا السماوية لايزيد عن 34 ألف سنة ضوئية في أقصى طولها .

ووفقا للنموذج ذي الأبعاد الثلاثة الذي اعتمده الفريق الفرنسي لدى اجرائه الحسابات على أجهزة الكومبيوتر فإن الأثر كان مدهشا .

فالضوء في مساره إلينا يبدل بإستمرار اتجاهه متخذا الجانب المجاور لهذه الشعيرات التي تشبه نوعا نوعا ما الاسفنج وذلك في المكان الذي تشغله في الفضاء وهذا ما يساعدنا على معرفة قصة الكون هذه ويكشف لنا الشروط الأساسية لتشكله .

هذه المادة السوداء التي لا نراها تختلف طبيعتها عن طبيعة النجوم فهي أكثر غرابة وتتألف من ذرات في قمة التناظر والتنوع وهي ماتزال بحاجة الى وقت وجهد كبيرين لمعرفة طبيعتها .
ترجمة : ماجدة تامر -


:Asmurf:

نظرة على الجذور الرياضية لتطور المشكلة والحل:
في القرن التاسع عشر كان العلماء يقفون امام بضعة مشاكل رئيسية، منها الضوء والاشعة وقوة التفاعل الكيميائي. عام 1913 إكتشف العالم الدانماركي Niels Bohr موديل بنية الذرة، وفيه وصف للطاقة التي تضبطه على انها الكفانت. هذا الموديل كان يوضح مشاكل رئيسية هي:
كيف نجعل الذرة مستقرة
كيف نمنع الاليكترون من القفز عبر المدارات
منع ظهور مدارات جديدة
المدار المسموح هو المدار الذي يدور فيه الاليكترون دورة كاملة

هذه القواعد كانت " إفتراضية" ولكنها اثبتت صحتها. فيما بعد جاء العالم Max Planck, بإكتشافه القيمة الثابتة بلانك، h = 6,6261·10−34 J·s. وهي قيمة تشير الى العامل المتغير بين الموجات والطاقة، وتستخدم في نظرية الكفانت وعلى الاخص مع الفوتونات. وإذا اعتبرنا ان الطاقة تأتي على دفعات، فيصبح ثابت بلانك التالي:
E=h.f,
E-الطاقة
h-ثابت بلانك
f-طول الموجة

بعد نظرية بلانك ننتقل الى نظرية Louis de Broglie, حيث يعالج الضوء من حيث كونه امواج تأتي على دفعات. من هنا نرى ان القانون السابق ،E=h.f، يصبح p=hf/c، حيث p هي عدد الاهتزازات. ولكن نحن نعلم ان c/f هو طول الموجات التي يرمز اليها بالرمز l لتأخذ المعادلة الشكل التالي: p=h/ l. بالنسبة للالكترونات نعلم ان معادلتهم تأخذ الشكل التالي: p=mv, وبالتعويض نحصل على المعادلة التالية: l=h/mv . من اجل الاجابة على سؤال فيما إذا كانت الالكترونات تملك طول موجة نقوم بتوحيد معادلتي بوهر وبروغليي مع بعض. معادلة بوهر تقول بأن موجة الالكترونات هي عدة التفافات حول المركز: h/mv في حين تقول معادلة بروغليي ان طول الموجة = h/p = h/mv . هنا نصل الى دور Heisenberg & Schrödinger 1925.

يتبع...

شكرا طريف(f) على هذا الموضوع

Arrayهذه القواعد كانت " إفتراضية" ولكنها اثبتت صحتها. فيما بعد جاء العالم Max Planck, بإكتشافه القيمة الثابتة بلانك، h = 6,6261•10−34 J•s. وهي قيمة تشير الى العامل المتغير بين الموجات والطاقة، وتستخدم في نظرية الكفانت وعلى الاخص مع الفوتونات. وإذا اعتبرنا ان الطاقة تأتي على دفعات، فيصبح ثابت بلانك التالي:
E=h.f,
E-الطاقة
h-ثابت بلانك
f-طول الموجة[/quote]

قواعد بوهروضعها بعد توصل بلانك للعلاقة E=h.f وليس قبل ومكنت من تفسيرطيف الإنبعاث المتقطع لذرة الهيدروجين لكن تبين أن افتراض وجود مدارات غير صحيح بل الصواب هو أن نكون أكثر تواضعا و نتكلم عن سحابة إلكترونية
f تردد الموجة و ليست طولها وقد تداركت ذلك عندما كتبت أن c/f هو طول الموجة:aplaudit:

فيما يخص العدم ,ألا ترى أنه بختلف عن الفراغ؟ العدم هو غياب هذا الفراغ نفسه أي أنه حتى الفضاء حيث يمكن للمادة أو الطاقة أن توجد,هو نفسه غير موجود! بينما الفراغ موجود و له خصائص فيزيائية معروفة

ان مصطلح الفراغ هو اكثر واقعية و يمكن التدليل على وجود او عدم وجود فراغ في الكون . اما العدم فهو اللاوجود للشيء اي ان العدم هو عدم وجود اي شيء . الفراغ يتحدث عن لاوجود للمادة لكن العدم هو لاوجود لفراغ او لمادة في الوقت نفسه .

:Asmurf:

Arrayان مصطلح الفراغ هو اكثر واقعية و يمكن التدليل على وجود او عدم وجود فراغ في الكون . اما العدم فهو اللاوجود للشيء اي ان العدم هو عدم وجود اي شيء . الفراغ يتحدث عن لاوجود للمادة لكن العدم هو لاوجود لفراغ او لمادة في الوقت نفسه .
[/quote]
نعم,الفراغ مفهوم علمي بينما العدم مفهوم فلسفي

Arrayهنا نرى معادلة الحركة الغير دقيقة، وفي بعض المصادر الحركة الاحتمالية للاجسام.
Delta E x Deta t = h
في مصدر اخر كانت النتيجة مقسومة على 2، وكان هناك تعليقا مثيراً هو التالي:
المعادلة اعلاه تشير الى ان الطاقة وحتى الجسم يمكن ان يبزغان من اللامكان إذا كانا سيختفيان لاحقا بسرعة فائقة.
واتمنى ان يتمكن احد ما من التوضيح...[/quote]

علاقة الإرتياب لهيزنبرغ هي :ΔE.Δt ≥ ħ/2 حيث ħ= h/2π
و من بين نتائجها الغريبة أنه بمكن للطاقة E أن تظهر من لا شيء إذا كانت ستختفي بعد لحظة قصيرة جدا t و بما أن الطاقة و الكتلة متكافئتان حسب نسبية آينشتاين E=mc2 فإنه يمكن لدقيقة m أن تبزغ كما قلت من العدم لكنها لا تلبث أن تختفي و تسمى الدقائق الخيالية:o

نا نصل الى دور Heisenberg & Schrödinger 1925.
حسب الفيزياء الكلاسيكية فأن :
الطاقة= الطاقة المتحركة+الطاقة الساكنة
mv2/2 + V = E (p=mv): p2/2m + V = E
لنفترض وجود وظيفة موجية بالقيمة:
ψ (psi) والتي تصف حالة التموج. الان نقوم بضرب طرفي المعادلة السابقة بالوظيفة التموجية ψ.
p2/2m ψ + V ψ = E ψ
بتعويض p بالقيمة ih∂/∂x نحصل على معادلة Schrödinger, في حين معادلة Heisenberg اكثر تعقيداً وتأخذ الشكل التالي:
h2/2m ∂2ψ/∂x2 + V ψ =Eψ .
معادلة Schrödinger لها السمات التالي:
اولا: تتعلق ببعض اشكال الطاقة.
ثانيا:تظهر لنا طاقة الالكترونات في المسيارات "المسموحة" فقط.
تعطي جوابا عن المشاكل التي قدمها بوهر
رابعا:تظهر الامواج التي تكلم عنها بروغليز.

ولكن ماذا تعني معادلة الامواج؟
اولا: تشير الى ان الجواب على التساؤلات مرتبط ببعضه.
ثانيا: ان معادلة "الامواج" تحوي مقدار إحتمال وجود الالكترون في إحدى حالاته.
ثالثا: الالكترون لايملك حالة وجود واحدة، وانما يوجد عدة " إحتمالات" لوجوده في إحدى الاماكن.

اين الالكترون؟
مكان وجود الالكترون مرتبط بعدة عوامل: سرعته، إتجاهه الخ.
لكل عامل توجد رموز رياضية تستخدم للحصول على القيمة الاحتمالية لوجود هذا العامل في الموجة.
معادلة Schrödinger تتضمن رموز الطاقة.

h2/2m ∂2ψ/∂x2 + V ψ =Eψ

h2/2m ∂2/∂x2 + V är energioperatorn

(h2/2m ∂2/∂x2 + V) ψ =Eψ

تعاريف للخواص:
حالة الوجود الخاصة، القيمة الخاصة، والمعادلة الخاصة هي تعابير خاصة في ميكانيك الكفانت.
"حالة وجود خاصة" تعني : وجود تملك فيه احدى الخصائص قيمة معروفة وليس فقط قيمة إحتمالية وجودها.
"القيمة الخاصة" هي قيمة معروفة
"معادلة خاصة" هي معادلة الامواج للقيم المعروفة.

Schrödinger ومختصر عن معادلة Uncertainty principle
1-لايوجد حالة وجود يمكن تسميته " حالة وجود خاصة" يعطي قيمة فيه للمكان وللحركة في وقت واحد.
بمعنى لايمكن الجمع بين قيمتين حقيقتين ،المكان والزمن في معادلة واحدة.
ثانيا: القيمة الاجمالية لمبدأ
Uncertainty principle
يجب ان تكون اكبر من ثابت بلانك:
DpDx > h

من هنا نرى ان معرفتنا للمكان بدقة تعني عدم معرفة الحركة، ومعرفتنا للحركة تعني عدم إمكانية معرفة المكان. هذا الامر ينطبق ايضا على الزمان والطاقة. الامر الذي تعبر عنه المعادلة الشهيرة:
DEDt > h

الان لربما انتهى فعلا

Array
شكرا طريف(f) على هذا الموضوع
قواعد بوهروضعها بعد توصل بلانك للعلاقة E=h.f وليس قبل ومكنت من تفسيرطيف الإنبعاث المتقطع لذرة الهيدروجين لكن تبين أن افتراض وجود مدارات غير صحيح بل الصواب هو أن نكون أكثر تواضعا و نتكلم عن سحابة إلكترونية
f تردد الموجة و ليست طولها وقد تداركت ذلك عندما كتبت أن c/f هو طول الموجة:aplaudit:

فيما يخص العدم ,ألا ترى أنه بختلف عن الفراغ؟ العدم هو غياب هذا الفراغ نفسه أي أنه حتى الفضاء حيث يمكن للمادة أو الطاقة أن توجد,هو نفسه غير موجود! بينما الفراغ موجود و له خصائص فيزيائية معروفة
[/quote]
العزيز المندهش
شكرا على تصحيحك.

اما مايخص الفراغ والعدم، فأن محاولة الفصل بينهم وتضمينهم المفاهيم الجديدة هي محاولة تاريخيا جديدة، ففي الماضي لم يكن الفراغ يختلف عن العدم كثيرا، ولم يخطر الموضوع ببال احد.

بشكل عام فأن اللغة العربية ضعيفة بتعاريف المصطلحات العلمية، وضعيفة بإعطاء التعاريف كلماتها ومضامينها الخصاصة وتحاول تلاحق النقص بعد فوات الاوان..لتصبح القضية مزاجية.

العدم هو ترجمة افضل لكلمة "intet"، وحتى لو كان العدم يعدم الفراغ من الناحية الفلسفية، فلازال العلم لايستطيع إكتشاف عدماً " ماديا" استطاع القيام بماتقوله عنه، وهذا بالذات مايتكلم الموضوع عنه.

Array
علاقة الإرتياب لهيزنبرغ هي :ΔE.Δt ≥ ħ/2 حيث ħ= h/2π
و من بين نتائجها الغريبة أنه بمكن للطاقة E أن تظهر من لا شيء إذا كانت ستختفي بعد لحظة قصيرة جدا t و بما أن الطاقة و الكتلة متكافئتان حسب نسبية آينشتاين E=mc2 فإنه يمكن لدقيقة m أن تبزغ كما قلت من العدم لكنها لا تلبث أن تختفي و تسمى الدقائق الخيالية:o
[/quote]
شكرا مرة اخرى على التوضيح.. وشكرا للعزيز Awarfie على إضافته البناءة. فراغ ام عدم؟ شخصيا استخدمت الاثنين بمعنى واحد، وحسب حاجة صياغة الجملة.. وفي النهاية وفي إطار موضوعنا، لايوجد اي منهم كواقع مادي، إذا كان من المستحيل وجود بقعة لاتحوي شئ، فعن وجود اي "عدم" سنتكلم، بهذا المفهوم؟

طريف
(f)

:Asmurf: