رصد امواج خورشیدی در حفره مغناطیسی سطح خورشید

محققان دانشگاه‌های شفیلد و کوئین بلفاست موفق شدند برای اولین بار امواج خورشیدی سوسیسی را در حفره مغناطیسی عظیمی بر روی سطح خورشید رصد کنند، پدیده‌ای که می‌تواند دانشمندان را یک قدم به حل راز خورشید نزدیک‌تر کند


به گزارش خبرگزاری مهر، خورشید ترکیبی در هم بافته شده از خطوط میدان مغناطیسی است که این شبکه مسئول ایجاد ویژگی‌های منحصر به فرد و متنوعی است که در اتمسفر خورشیدی دیده می‌شود. مناطق عظیم و تاریکی که بر روی سطح خورشید به شکل حفره دیده می‌شوند، نشانگر مناطقی هستند که شبکه مغناطیسی خورشید از اعماق ستاره در هم شکسته و مواد داخلی خورشید به بیرون فوران کرده و خود را به اتمسفر داغ ستاره می‌رسانند.

بزرگ‌ترین این حفره‌ها معمولا لکه خورشیدی نامیده می‌شوند و مطالعه بر روی آنها از سال 364 قبل از میلاد آغاز شده است. محققان دانشگاه شفیلد در مطالعه جدید خود منطقه‌ای مغناطیسی از خورشید را که از یک لکه خورشیدی کوچک‌تر است اما ابعاد آن چندین برابر بزرگ‌تر از کل کشور بریتانیا است، مورد بررسی قرار دادند.

نتایج این بررسی‌ها نشان داد حفره مغناطیسی مورد بررسی دانشمندان می‌تواند میان انرژی که در اعماق خورشید تولید می‌شود و اتمسفر بالایی خورشید کانالی ایجاد کند. میدان مغناطیسی که میان این حفره به وجود می‌آیند بیش از هزار برابر قدرتمندتر از میدان مغناطیسی زمین است.

انرژی اعماق خورشید در قالب شکل بسیار ویژه‌ای از امواج که به "امواج سوسیسی" شهرت دارند به اتمسفر انتقال پیدا می‌کنند، امواجی که دانشمندان بریتانیایی توانستند با استفاده از تصویربرداری خورشیدی "روزا" آنها را مشاهده کنند. این اولین باری است که امواج سوسیسی رصد شده‌اند اینطور به نظر می‌رسد که حفره مغناطیسی ابعادی متغییر دارد که این از ویژگی‌های امواج سوسیسی به شمار می‌رود.

محققان حاضر در این پروژه معتقدند این حفره‌های عظیم مغناطیسی در برملا کردن اسرار قدیمی خورشید درباره حرارت لایه کرونال این ستاره عظیم نقش مهمی به عهده دارند. این راز از این رو به وجود آمده است که لایه کرونالی خورشید چندین هزار درجه داغ‌تر از سطح خورشید است و دلیل افزایش پیدا کردن حرارت خورشید با دور شدن از مرکز تولید انرژی این ستاره یکی از بزرگ‌ترین اسرار فیزیک اختری است.

محققان امیدوارند از تصاویر مشابه خورشیدی که از روزا به دست خواهد آمد بتوانند اطلاعات دقیق‌تری را از این حفره‌های عظیم مغناطیسی به دست آورند تا در نهایت امکان شبیه سازی حفره‌ها برای پی بردن به آنچه درون آنها نهفته شده است، به وجود بیاید.

فیزیک ماده چگال

بیش‌تر شما با کلمه‌ی چگالی آشنا هستید. نسبت جرم به حجم مواد! اما ماده با چگالی بیش‌تر یا ماده‎ی چگال تر، ماده ای است که در حجم مشخصی از آن جرم بیش‌تری داشته باشیم.
اما این به معنی این نیست که فیزیک ماده‌ی چگال صرفاً به بررسی چیزهایی مثل سرب می‌پردازد!
در واقع فیزیکدان ها در اوایل قرن 20 تنها می‌توانستند مسائل مربوط به گازها را حل کنند. در واقع حل کردن مسایلی که در آنها تعداد زیادی ذره دخیل هستند، خیلی دشوار تر از مسائلی است که در آن‌ها با یک یا دو ذره سر و کار داریم. برای یک ذره با استفاده از قوانین نیوتن به راحتی می‌توان مسئله را حل کرد. اما تصور کنید بخواهیم سه حرکت حدود یک مول گاز که 10به توان 23 مولکول دارد را با استفاده از معادلات نیوتن حل کنیم! مطمئنا از پس این کار بر نمی آییم.
اما کاری که فیزیکدان‌ها همیشه انجام داده اند و انجام می دهند، تقریب زدن است.
در اوایل قرن 20 با چشم پوشی از چیزهایی مثل بر هم کنش بین مولکول‌ها و کامل فرض کردن گازها راه حل‌هایی برای بررسی مسئله گازهای رقیق ارائه شده است اما با مابقی مسائل چه باید ‌کرد؟
کم کم تلاش برای پاسخ دادن به این سئوال، منجر به ایجاد شاخه‌ی جدید در فیزیک شد. فیزیک ماده‌ی چگال یعنی فیزیک بررسی موادی که دیگر آنقدر رقیق نیستند که بتوان از برهم کنش بین ذرات آن‌ها صرف نظر کرد. البته مهم‌ترین مثال برای این حالت ها، مسائل مربوط به جامدات و به ویژه فلزات هستند.
پدیده هایی مثل انبساط و انقباض، رسانایی، ظرفیت گرمایی، هدایت الکتریکی و ... شناخته شده بودند، اما راه حل و مدل قابل قبولی برای آن‌ها ارائه نشد. امروز فیزیک ماده چگال، جواب این سئوالها را داده است اما جواب دادن به این سئوال باعث ایجاد چند سئوال جدید می‌شود، به همین دلیل دامنه فیزیک ماده چگال بسیار گسترده شده است.
ماده چگال کاران تجربی این روزها بیش‌تر در حال بررسی خواص مغناطیسی مواد و بحث ابر رسانایی هستند. چطور می‌شود ابر رساناها در دماهای بالاتر پیدا کرد و ... ماده چگال کاران تئوری نیز بعضاً دنبال پیدا کردن مدلی برای پدیده های مشاهده شده در زمینه های ابررسانایی، انتقال امواج و غیره اند.
البته شاخه نسبتاً جدیدتری از فیزیک ماده چگال که به فیزیک ماده چگال نرم مشهور شده است به بررسی مسایلی مربوط به سیستم‌هایی با برهم کنش غیر قابل صرف نظر بین اجزاء آن می‌پردازد که دیگر ساختار منظم و بلوری ندارند. شاید مهمترین مثال، مایعات باشد اما این تعریف آنقدر گسترده است که می‌توان گفت فیزیکدانان ماده چگال نرم، امروزه تقریباً همه کار می‌کنند!
از بررسی روابط اجتماعی تا بررسی شبکه های عصبی از بررسی ساختار پروتئین‌ها و DNA تا پیش بینی رفتار قیمت سهام شرکت ها.
تمام اینها سیستم هایی هستند که بین ذرات بسیار زیادشان، بر هم کنش بسیار بالایی وجود دارد. این شاخه از فیزیک ماده چگال، کمتر به بخش تئوری یا تجربی تقسیم می‌شود و البته بیش‌تر کارها بر مبنای شبیه سازی‌های کامپیوتری انجام می‌شود.
در گذشته به فیزیک ماده چگال، فیزیک حالت جامد نیز گفته می‌شد اما حتماً می‌دانید که چرا این اسم دیگر کاربرد زیادی ندارد!
شاید بتوان گفت فیزیک ماده چگال گسترده ترین شاخه‌ی فیزیک است. حدود 60% دانش جویان دکترای فیزیک در این گرایش تحصیل می‌کنند. زیاد نیست؟

تاريخچه فناوري نانو

در طول تاريخ بشر از زمان يونان باستان، مردم و به‌خصوص دانشمندان آن دوره بر اين باور بودند كه مواد را مي‌توان آنقدر به اجزاء كوچك تقسيم كرد تا به ذراتي رسيد كه خردناشدني هستند و اين ذرات بنيان مواد را تشكيل مي‌دهند، شايد بتوان دموكريتوس فيلسوف يوناني را پدر فناوري و علوم نانو دانست چرا که در حدود 400 سال قبل از ميلاد مسيح او اولين كسي بود كه واژة اتم را كه به معني تقسيم‌نشدني در زبان يوناني است براي توصيف ذرات سازنده مواد به كار برد.
با تحقيقات و آزمايش‌هاي بسيار، دانشمندان تاکنون 108 نوع اتم و تعداد زيادي ايزوتوپ كشف كرده‌اند. آنها همچنين پي برده اند كه اتم‌ها از ذرات كوچكتري مانند كوارك‌ها و لپتون‌ها تشكيل شده‌اند. با اين حال اين كشف‌ها در تاريخ پيدايش اين فناوري پيچيده زياد مهم نيست.
نقطه شروع و توسعه اوليه فناوري نانو به طور دقيق مشخص نيست. شايد بتوان گفت كه اولين نانوتكنولوژيست‌ها شيشه‌گران قرون وسطايي بوده‌اند كه از قالب‌هاي قديمي(Medieal forges) براي شكل‌دادن شيشه‌هايشان استفاده مي‌كرده‌اند. البته اين شيشه‌گران نمي‌دانستند كه چرا با اضافه‌كردن طلا به شيشه رنگ آن تغيير مي‌كند. در آن زمان براي ساخت شيشه‌هاي كليساهاي قرون وسطايي از ذرات نانومتري طلا استفاده مي‌‌شده است و با اين كار شيشه‌هاي رنگي بسيار جذابي بدست مي‌آمده است. اين قبيل شيشه‌ها هم‌اكنون در بين شيشه‌هاي بسيار قديمي يافت مي‌شوند. رنگ به‌وجودآمده در اين شيشه‌ها برپايه اين حقيقت استوار است كه مواد با ابعاد نانو داراي همان خواص مواد با ابعاد ميكرو نمي‌باشند.
در واقع يافتن مثالهايي براي استفاده از نانو ذرات فلزي چندان سخت نيست.رنگدانه‌هاي تزييني جام مشهور ليکرگوس در روم باستان ( قرن چهارم بعد از ميلاد) نمونه‌اي از آنهاست. اين جام هنوز در موزه بريتانيا قرار دارد و بسته به جهت نور تابيده به آن رنگهاي متفاوتي دارد. نور انعکاس يافته از آن سبز است ولي اگر نوري از درون آن بتابد، به رنگ قرمز ديده مي‌شود. آناليز اين شيشه حکايت از وجود مقادير بسيار اندکي از بلورهاي فلزي ريز700 (nm) دارد ، که حاوي نقره و طلا با نسبت مولي تقريبا 14 به 1 است حضور اين نانوبلورها باعث رنگ ويژه جام ليکرگوس گشته است.
در سال1959 ريچارد فاينمن مقاله‌اي را دربارة قابليت‌هاي فناوري نانو در آينده منتشر ساخت. باوجود موقعيت‌هايي كه توسط بسياري تا آن زمان كسب‌شده بود، ريچارد. پي. فاينمن را به عنوان پايه گذار اين علم مي‌شناسند. فاينمن كه بعدها جايزه نوبل را در فيزيك دريافت كرد درآن سال در يک مهماني شام كه توسط انجمن فيزيک آمريكا برگزار شده بود، سخنراني كرد و ايده فناوري نانو را براي عموم مردم آشكار ساخت.
عنوان سخنراني وي «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» بود.
سخنراني او شامل اين مطلب بود كه مي‌توان تمام دايره‌المعارف بريتانيكا را بر روي يك سنجاق نگارش كرد.يعني ابعاد آن به اندازه25000/1ابعاد واقعيش كوچك مي شود. او همچنين از دوتايي‌كردن اتم‌ها براي كاهش ابعاد كامپيوترها سخن گفت (در آن زمان ابعاد كامپيوترها بسيار بزرگتر از ابعاد كنوني بودند اما او احتمال مي‌داد كه ابعاد آنها را بتوان حتي از ابعاد كامپيوترهاي كنوني نيز كوچكتر كرد. او همچنين در آن سخنراني توسعه بيشتر فناوري نانو را پيش‌بيني نمود.
برخي از رويدادهاي مهم تاريخي در شکل گيري فناوري و علوم نانو
تاريخ

رويدادهاي مهم در زمينه فناوري نانو

1857 مايکل فارادي محلول کلوئيدي طلا را کشف کرد
1905 تشريح رفتار محلول‌هاي کلوئيدي توسط آلبرت انيشتين
1932 ايجاد لايه‌هاي اتمي به ضخامت يک مولکول توسط لنگموير (Langmuir)
1959 فاينمن ايده " فضاي زياد در سطوح پايين " را براي کار با مواد در مقياس نانو مطرح کرد
1974 براي اولين بار واژه فناوري نانو توسط نوريو تانيگوچي بر زبانها جاري شد
1981 IBM دستگاهي اختراع کرد که به کمک آن مي‌توان اتم‌ها را تک تک جا‌به‌جا کرد.
1985 کشف ساختار جديدي از کربن C60
1990 شرکت IBM توانايي کنترل نحوه قرارگيري اتم‌ها را نمايش گذاشت
1991 کشف نانو لوله‌هاي کربني
1993 توليد اولين نقاط کوانتومي با کيفيت بالا
1997 ساخت اولين نانو ترانزيستور
2000 ساخت اولين موتور DNA
2001 ساخت يک مدل آزمايشگاهي سلول سوخت با استفاده از نانو لوله
2002 شلوارهاي ضدلك به بازار آمد
2003 توليد نمونه‌هاي آزمايشگاهي  نانوسلول‌هاي خورشيدي
2004 تحقيق و توسعه براي پيشرفت در عرصه فناوري‌نانو ادامه دارد