دوشنبه ۱۴ آبان ۱۴۰۳
۱۶:۵۹ - ۱۸ مهر ۱۴۰۲ کد خبر: ۱۴۰۲۰۷۱۳۹۷
اخبار علمی و پژوهشی

یک آتوثانیه چقدر طول می‌کشد؟/ چند ثانیه از عمر جهان گذشته است؟

آتوثانیه,عمر جهان هستی
تقریبا تعداد آتوثانیه های موجود در یک ثانیه، به اندازه تعداد ثانیه هایی است که از عمر جهان هستی می گذرد.

مدت زمانی که شما برای خواندن این جمله صرف کردید، معادل یک میلیارد میلیارد آتوثانیه است. حالا چرا چنین بازه زمانی کوچکی برای برندگان جایزه نوبل فیزیک امسال تا این حد اهمیت داشت؟

به گزارش خبرآنلاین، یک گروه متشکل از سه محقق جایزه نوبل فیزیک سال ۲۰۲۳ را بخاطر تلاش هایی که منجر به تحول عظیمی در مورد نحوه مطالعه دانشمندان بر روی الکترون ها شد، دریافت کردند. آنها با روشن کردن مولکول ها با فلاش های نور در زمان آتوثانیه این کار را انجام دادند. اما آتوثانیه چقدر طول می کشد و این پالس های بی نهایت کوتاه، چه چیزی را در مورد ماهیت ماده به محققان می گوید؟

من اولین بار به عنوان یک دانشجوی کارشناسی ارشد در رشته شیمی فیزیک با این حوزه تحقیقاتی آشنا شدم. گروه مشاور دکترای من در پروژه ای به مطالعه برروی واکنش های شیمیایی با پالس های آتوثانیه می پرداخت. قبل از درک این موضوع که چرا تحقیقات آتوثانیه به معتبرترین جایزه فیزیک منجر شد، باید به درک این موضوع بپردازیم که پالس نور آتوثانیه چیست؟

یک آتوثانیه چقدر طول می کشد؟

"آتو" یک پیشوند نماد علمی است که نشان دهنده ۱۰ به توان ۱۸- است. یعنی یک عدد اعشاری با هفده صفر و سپس عدد یک. یک فلش نور که یک آتوثانیه (۰.۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۱) طول میکشد، یک پالس بسیار کوتاه از نور است. در حقیقت تقریبا تعداد آتوثانیه های موجود در یک ثانیه، به اندازه تعداد ثانیه هایی است که از عمر جهان هستی می گذرد.

آتوثانیه,عمر جهان هستی

پیش از این دانشمندان می توانستند حرکت هسته های اتمی سنگین تر و آهسته تر را با پالس های نوری فمتوثانیه (۱۰ به توان ۱۵- پالس نوری) مطالعه کنند. هزار آتوثانیه معادل یک فمتوثانیه است. اما محققان تا قبل از زمانی که پالس های نوری آتوثانیه ای را تولید کردند، نمی توانستند حرکات در مقیاس الکترونی را ببینند. (سرعت حرکت الکترون ها تا حدی بالاست که دانشمندان نمی توانند دقیقا آنچه که در سطح فمتوثانیه انجام می‌دهند را تجریه کنند)

پالس های آتوثانیه چه می کند؟

بازآرایی و چینش مجدد الکترون ها در اتم ها و مولکول ها فرآیندهای زيادي را در علم فیزیک هدایت می کند و عملا زیربنای تک تک بخش های علم شیمی است؛ در نتیجه دانشمندان تلاش زیادی را به کار گرفتند تا چگونگی حرکت و بازآرایی مجدد الکترون ها را دریابند.

الکترون ها در فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی با سرعت بالایی به اطراف حرکت می کنند و همین کار مطالعه درباره آنها را سخت کرده است. برای بررسی این فرآیندها، دانشمندان از طیف سنجی استفاده می کنند که روشی برای بررسی چگونگی جذب یا انتشار نور ماده است. آنها برای تعقیب الکترون ها در زمان واقعی، به یک پالس نور نیاز داشتند که کوتاه تر از زمان لازم برای بازآرایی مجدد الکترون ها باشد.

به عنوان یک قیاس، دوربینی را تصور کنید که فقط می تواند نوردهی طولانی، در حدود ۱ ثانیه داشته باشد. اشیای درحال حرکت، مثل انسانی که به سمت دوربین می دود یا یک پرنده در حال پرواز در آسمان، ممکن است در عکس ها تار بنظر برسند و این کار را برای تشخیص اینکه چه در حال رخ دادن است سخت خواهد کرد.

حالا تصور کنید که از دوربینی با نوردهی ۱ میلی ثانیه استفاده می کنید. حالا حرکاتی که در مثال قبل درموردشان صحبت کردیم، به خوبی در عکس ها ، به شکلی دقیق و واضح ظاهر می شوند. مقیاس آتوثانیه هم در مقایسه با مقیاس فمتوثانیه به همین ترتیب عمل کرده و به خوبی می تواند رفتار الکترون ها را به نمایش بگذارد.

آتوثانیه,عمر جهان هستی

تحقیقات درباره آتوثانیه

پالس های آتوثانیه در پاسخ به چه نوع سوالاتی به ما کمک خواهند کرد؟

مثلا شکستن یک پیوند شیمیایی، فرآیندی اساسی در طبیعت به شمار میرود که در جریان آن الکترون هایی که بین دو اتم مشترک هستند، به صورت اتم های غیرپیوندی جدا می شوند. الکترون هایی که قبلا به اشتراک گذاشته شده بودند، در طول این فرآیند دستخوش تغییرات فوق سریعی شده و پالس های آتوثانیه این امکان را برای محققان فراهم خواهد کرد که شکستن یک پیوند شیمیایی را در زمان واقعی دنبال کنند.

توانایی ایجاد پالس های آتوثانیه (دقیقا همین پژوهشی که سه دانشمند برای آن جایزه نوبل فیزیک سال ۲۰۲۳ را مال خود کردند) برای نخستین بار در اوایل دهه ۲۰۰۰ محقق شد و از آن زمان به بعد، پیشرفت های چشمگیری در این زمینه حاصل شده. طیف سنجی آتوثانیه ای با ارائه عکس هایی در بازه های زمانی کوتاه تر از اتم ها و مولکول ها، به محققان در مسیر درک رفتار الکترون ها در مولکول های منفرد (از جمله نحوه مهاجرت بار الکترون و همچنین شکستن پیوندهای شیمیایی بین اتم ها) کمک زیادی کرده است.

در مقیاس بزرگتر، فناوری آتوثانیه در راستای مطالعه نحوه رفتار الکترون ها در آب و انتقال الکترون ها در مواد نیمه هادی جامد مورد استفاده قرار گرفته است. در حالیکه محققان در حال بهبود توانایی هایشان در تولید پالس های نوری آتوثانیه هستند، درک عمیق تری نیز از ذرات اساسی تشکیل دهنده ماده به دست خواهند آورد.

  • 9
  • 1
۵۰%
همه چیز درباره
نظر شما چیست؟
انتشار یافته: ۰
در انتظار بررسی:۰
غیر قابل انتشار: ۰
جدیدترین
قدیمی ترین
مشاهده کامنت های بیشتر
هیثم بن طارق آل سعید بیوگرافی هیثم بن طارق آل سعید؛ حاکم عمان

تاریخ تولد: ۱۱ اکتبر ۱۹۵۵ 

محل تولد: مسقط، مسقط و عمان

محل زندگی: مسقط

حرفه: سلطان و نخست وزیر کشور عمان

سلطنت: ۱۱ ژانویه ۲۰۲۰

پیشین: قابوس بن سعید

ادامه
بزرگمهر بختگان زندگینامه بزرگمهر بختگان حکیم بزرگ ساسانی

تاریخ تولد: ۱۸ دی ماه د ۵۱۱ سال پیش از میلاد

محل تولد: خروسان

لقب: بزرگمهر

حرفه: حکیم و وزیر

دوران زندگی: دوران ساسانیان، پادشاهی خسرو انوشیروان

ادامه
صبا آذرپیک بیوگرافی صبا آذرپیک روزنامه نگار سیاسی و ماجرای دستگیری وی

تاریخ تولد: ۱۳۶۰

ملیت: ایرانی

نام مستعار: صبا آذرپیک

حرفه: روزنامه نگار و خبرنگار گروه سیاسی روزنامه اعتماد

آغاز فعالیت: سال ۱۳۸۰ تاکنون

ادامه
یاشار سلطانی بیوگرافی روزنامه نگار سیاسی؛ یاشار سلطانی و حواشی وی

ملیت: ایرانی

حرفه: روزنامه نگار فرهنگی - سیاسی، مدیر مسئول وبگاه معماری نیوز

وبگاه: yasharsoltani.com

شغل های دولتی: کاندید انتخابات شورای شهر تهران سال ۱۳۹۶

حزب سیاسی: اصلاح طلب

ادامه
زندگینامه امام زاده صالح زندگینامه امامزاده صالح تهران و محل دفن ایشان

نام پدر: اما موسی کاظم (ع)

محل دفن: تهران، شهرستان شمیرانات، شهر تجریش

تاریخ تاسیس بارگاه: قرن پنجم هجری قمری

روز بزرگداشت: ۵ ذیقعده

خویشاوندان : فرزند موسی کاظم و برادر علی بن موسی الرضا و برادر فاطمه معصومه

ادامه
شاه نعمت الله ولی زندگینامه شاه نعمت الله ولی؛ عارف نامدار و شاعر پرآوازه

تاریخ تولد: ۷۳۰ تا ۷۳۱ هجری قمری

محل تولد: کوهبنان یا حلب سوریه

حرفه: شاعر و عارف ایرانی

دیگر نام ها: شاه نعمت‌الله، شاه نعمت‌الله ولی، رئیس‌السلسله

آثار: رساله‌های شاه نعمت‌الله ولی، شرح لمعات

درگذشت: ۸۳۲ تا ۸۳۴ هجری قمری

ادامه
نیلوفر اردلان بیوگرافی نیلوفر اردلان؛ سرمربی فوتسال و فوتبال بانوان ایران

تاریخ تولد: ۸ خرداد ۱۳۶۴

محل تولد: تهران 

حرفه: بازیکن سابق فوتبال و فوتسال، سرمربی تیم ملی فوتبال و فوتسال بانوان

سال های فعالیت: ۱۳۸۵ تاکنون

قد: ۱ متر و ۷۲ سانتی متر

تحصیلات: فوق لیسانس مدیریت ورزشی

ادامه
حمیدرضا آذرنگ بیوگرافی حمیدرضا آذرنگ؛ بازیگر سینما و تلویزیون ایران

تاریخ تولد: تهران

محل تولد: ۲ خرداد ۱۳۵۱ 

حرفه: بازیگر، نویسنده، کارگردان و صداپیشه

تحصیلات: روان‌شناسی بالینی از دانشگاه آزاد رودهن 

همسر: ساناز بیان

ادامه
محمدعلی جمال زاده بیوگرافی محمدعلی جمال زاده؛ پدر داستان های کوتاه فارسی

تاریخ تولد: ۲۳ دی ۱۲۷۰

محل تولد: اصفهان، ایران

حرفه: نویسنده و مترجم

سال های فعالیت: ۱۳۰۰ تا ۱۳۴۴

درگذشت: ۲۴ دی ۱۳۷۶

آرامگاه: قبرستان پتی ساکونه ژنو

ادامه
ویژه سرپوش