Welcome to CPH Theory Siteبه سایت نظریه سی پی اچ خوش آمدید

 

 

نظریه سی پی اچ بر اساس تعمیم سرعت نور از انرژی به ماده بنا شده است.

CPH Theory is based on generalized the light velocity from energy into mass.

 
 

گوى ايستاده چرخان

 

 

تحقيق نظريه نسبيت عام توسط
 

پاتريك بارى

ترجمه: مهدى صارمى فر-مريم افضلى

 

 

�كاوشگر گرانش B� ماهواره اى است كه به تازگى در مدار قرار گرفته و مامور آزمايش يكى از پيش بينى هاى نسبيت عام است.

 

مهندسان معمولاً درباره چيز هايى كه ساخته اند مبالغه نمى كنند، پس بى گمان ماهواره "گاوشگر گرانش B "ی(GP-B) "منحصر به فرد است كه دانشمندان براى توصيف آن از لغات "زيبا" و "هنرمندانه"  استفاده مى كنند.

اين ماهواره كه در بيستم آوريل براى تحقيق يكى از پيش بينى هاى نسبيت عام اينشتين به فضا پرتاب شد، دليل واضحى بر نبوغ و كاردانى بشر است. اگرچه نظريه ساخت GP-B  از دهه ۱۹۵۰ مطرح بوده اما از لحاظ فنى امكان ساخت آن به تازگى فراهم شده است. "جف كولد زيجزاك" رئيس پروژه در مركز پرواز هاى فضايى "مارشال" ناسا درباره GP-B مى گويد: "اگر علم تجربى يك هنر است پس من هم به GP-B  به عنوان يك شاهكار رنسانس نگاه مى كنم." زيبايى و عظمت طراحى GP-B  در اين است كه اين ماهواره بايد در اطراف سياره زمين كه مملو از اجرام گوناگون است به كشفياتى بسيار دقيق بپردازد كه اثر هر كدام از اين اجرام ممكن است در نتيجه آزمايش تاثير داشته باشد.

دانشمندان اميدوارند كه به وسيله اين ماهواره خميدگى فضا _ زمان در اطراف زمين را بسنجند و اين عمل آن چنان دقيق بايد انجام شود كه حتى لحظه اى دخالت يك نيروى خارجى ديگر يا يك نقص كوچك و ميلى مترى در داخل ماهواره موجب ايجاد يك خطاى سيستماتيك در نتيجه آزمايش شده و باعث پنهان شدن تاثيرى مى شود كه دانشمندان به دنبال آن هستند. (نظريه نسبيت عام كه در سال ۱۹۱۶ توسط اينشتين تدوين شد،  پيش بينى مى كند كه زمين با حركت وضعى به دور خود،  فضا _ زمان را به همراه خود مى كشد و يك مارپيچ از فضا _ زمان در اطراف زمين تشكيل مى شود.م) دانشمندان به اين پديده "كشيدگى چارچوب" مى گويند. با توجه به اثبات بسيارى از پيش بينى هاى نظريه نسبيت عام، اكثر فيزيكدانان معتقدند كه چنين وضعيت  گردابى در فضا _ زمان حقيقت دارد. اما پيش از اين هيچ آزمايشى براى تاييد اين پيش بينى نظريه انجام نشده بود.

كاوشگر گرانش B

ايده آزمايش بسيار ساده است. ژيروسكوپ در حال دوران كه محور دوران در چارچوب ستاره هاى ثابت وضعيت مشخصى را دارد، در مدار زمين قرار مى دهيم و تلاش مى كنيم كه نيرو هاى خارجى بر آن تاثير نداشته باشند.

بنابراين محور دوران ژيروسكوپ نبايد تغيير جهت دهد و همواره بايد ثابت باشد. اما اگر فضا _ زمان در اثر جرم و حركت دورانى زمين به صورت يك مارپيچ درآمده باشد، محور دوران بايد تحت  تاثير خميدگى فضا _ زمان به آرامى تغيير جهت بدهد و با اندازه گيرى اين تغييرات كوچك مى توان نظريه نسبيت عام را تحقيق كرد. اصول آزمايش ساده است ولى مشكل در نحوه انجام آن است. طبق محاسبات محور ژيروسكوپ بايد ۰‎/۴۲۰ ثانيه قوسى در سال نسبت به چارچوب ثوابت تغيير زاويه بدهد. (هر ثانيه قوسى يك سه  هزار و ششصد درجه است.) براى تحقيق اين چرخش بايد دقت اندازه گيرى  GP-B  كمتر از ۰۰۰۵/۰ ثانيه قوسى باشد.
كولد زيجزاك مى گويد: اين آزمايش بايد از هر نظر كامل باشد. زيرا ۴۰ سال برنامه ريزى، تحقيق و تلاش دانشمندان و مهندسين دانشگاه استانفورد مركز پرواز هاى، فضايى مارشال و شركت هواپيماسازى لاكهيد مارتين را به همراه دارد. تيم سازنده  GP-B  توانستند كروى ترين گوى هايى را كه تاكنون بشر ساخته است براى ژيروسكوپ هاى اين ماهواره بسازند. اين گوى ها بايد در مدار زمين در يك محفظه اى كه با پوششى فلزى از نفوذ هرگونه ميدان الكترومغناطيسى جلوگيرى مى كند، قرار بگيرند. حركات چرخشى ماهواره هم اثرات گرانش زمين را خنثى مى كند.

بنابراين محور چرخش  گوى ها تحت تاثير هيچ نيروى خارجى نيست و تنها خميدگى فضا _ زمان است كه مى تواند روى آن تاثير بگذارد. اين محفظه را محفظه بدون لرزش (drag-free)  مى گويند. ساخت چنين محفظه اى بسيار مشكل است. زيرا ميدان مغناطيسى زمين چنان گسترده است كه GP-B  را كه ۴۰۰ كيلومتر بالاى سطح زمين قرار دارد احاطه مى كند. گوى هاى ژيروسكوپ به اندازه يك توپ پينگ پنگ با قطر ۵/۱ اينچ هستند كه از جنس آلياژ كوارتز و سيليسيم ساخته شده اند. اين گوى ها توخالى هستند و بدنه آنها به حدى نازك است كه اگر گوى ها به اندازه كره زمين بودند ضخامت جدار آنها تنها حدود ۱۰ متر مى شد! اگر اين جدار نازك كاملاً كروى نباشد، محور دوران آن خود به خود دچار تغيير جهت مى شود (در اثر گرانش زمين) و تمام تلاش هاى آزمايشگران از بين مى رود. قرار گرفتن در مدار موجب مى شود كه گوى ها به حالت بى وزنى در محفظه خود شناور شوند اما بدون كنترل ممكن است گوى هاى چرخان چنان منحرف شوند كه به بدنه ماهواره برخورد كنند.

ماهواره توسط تاثيرات آيروديناميك كندرو در حالت بى وزنى قرار دارد. در حالى كه گوى هاى شناور در داخل سفينه اين گونه نيستند. براى جلوگيرى از برخورد ژيروسكوپ با بدنه ماهواره تيم GP-B  از يك بدنه ماهواره ضدلرزش استفاده كرده اند. در درون ماهواره دستگاه هاى اندازه گيرى فاصله ژيروسكوپ تا بدنه محفظه با دقتى حدود يك نانومتر در حال كنترل آن هستند و موتور هاى ماهواره كوچك ترين تغييرى در اين فاصله را تصحيح مى كنند. در نتيجه در حقيقت گوى هاى ژيروسكوپ در حالى به دور زمين مى چرخند كه درون يك محفظه اى قرار دارند كه هيچ گونه تماسى با آن ندارند اما اين محفظه همواره آنها را از شر هر نيروى خارجى در امان نگه مى دارد. براى جلوگيرى از نفوذ ميدان مغناطيسى زمين كه باعث به هم خوردن محور دوران ژيروسكوپ ها مى شود چه بايد كرد؟

ميدان هاى الكترومغناطيسى در داخل فلزات نفوذ نمى كنند به همين دليل ژيروسكوپ ها در محفظه اى سربى قرار دارند كه پيرامون آن را حدود ۴۰۰ گالون هليم مايع فراگرفته كه دماى محيط را به حدود ۷/۱ كلوين (۲۷۱ _ درجه سانتى گراد) مى رساند. اين امر باعث ايجاد خاصيت ابررسانايى در سرب مى شود و به اين ترتيب از نفوذ هرگونه ميدان الكترومغناطيسى از جمله ميدان مغناطيسى زمين و يا ميدان هاى تابشى خورشيد، به درون محفظه ژيروسكوپ ها، جلوگيرى مى كند، در حقيقت ميدان مغناطيسى در مدارى كه اين ماهواره در آن قرار دارد حدود ۰۰۳/۰ گاوس است (در سطح زمين اين ميزان ۵/۰ گاوس است) اما اثر همين مقدار كم هم بايد از بين برود تا نتايج كاملاً صحيح باشند. 

سرماى شديد ناشى از هليم مايع فايده ديگرى هم دارد و آن اين است كه باعث ايجاد خلا با حداقل فشار ممكن در درون محفظه مى شود. بعد از خارج كردن هوا از محفظه آن ميزان از مولكول هاى گاز كه در محيط باقى مى مانند، در اثر سرماى ايجاد شده (۷/۱ كلوين) عملاً به سختى حركت مى كنند و مشكلى براى چرخش ژيروسكوپ ها به وجود نمى آورند. تجهيزات ايجاد خلأ بالا (High _ Vacum)  محفظه قادرند با سرعت ۱۰ هزار دور در دقيقه به مدت هزار سال بدون كاهش حتى ۱ درصد در سرعتش بچرخد. نكته مهم بعدى اندازه گيرى محور دوران ژيروسكوپ ها است كه اين عمل بايد بدون كوچك ترين ضربه به آن انجام شود. اين بار نيز از خواص ابررسانا استفاده مى شود. وقتى يك گوى رسانا مى چرخد ميدان مغناطيسى ضعيفى توليد مى كند. به همين دليل گوى ها از لايه نازكى از فلز "نيوبيوم" پوشيده شده است. در دماى محفظه فلز نيوبيوم خاصيت رسانايى دارد و در اثر چرخش ميدانى ايجاد مى شود كه توسط SQUID  هاى به كار رفته در بدنه محفظه قابل رديابى هستند.

SQUID   ها وسيله اى براى سنجش ميدان هاى مغناطيسى هستند كه قادرند ميدان مغناطيسى به كوچكى ۵۰  ميلياردم يك ميكروگاوس (۱۰۱۴*۵ گاوس) را آشكار كنند. در اثر تغيير هوا چرخش ژيروسكوپ، تغييرات ايجاد شده در ميدان مغناطيسى در همين حدود اند و قابل رديابى توسط SQUID   ها هستند. در داخل ماهواره يك تلسكوپ كار گذاشته شده كه به سمت يك ستاره دوردست و تقريباً ثابت (در مدت دو سال ماموريت GP-B به نام IM-Pegasus  نشانه گير شده است. اگرچه اين ستاره كاملاً ثابت نيست اما كيهان شناسان تمام حركات آن را كنترل مى كنند. اين ستاره به عنوان يك نقطه مرجع خارجى براى اندازه گيرى انحراف محور ژيروسكوپ ها به كار مى رود. ژيروسكوپ ها محفظه اى سربى ابررسانا SQUID  ها، تلسكوپ ها و ساير تجهيزات GP-B  كاوشگر گرانش  B  باعث شده كه فيزيكدانان به اين نتيجه برسند كه اين ماهواره واقعاً شاهكار فرد بشرى است

روزنامه شرق

اينشتين و تجربه گرايان نوين

اهميت نسبيت عام در زندگى روزمره

  ديدگاه اينشتين نسبت به مكانيك كوانتومى

زندگى من با اينشتين

گوى ايستاده چرخان

مردى كه زياد مى دانست

زندگى آلبرت اينشتين نابغه قرن

نسبيت عام چيست و به چه كار مى آيد؟

آيا اينشتين درست مى گفت

اینشتين و داروين

انيشتين در قرن بيست و يك

 

 

مرز بین ایمان و تجربه  

نامه سرگشاده به حضرت آیت الله هاشمی رفسنجانی

آخرین مقالات

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 

26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

 

 

 

 

 

سی پی اچ در ژورنالها


LEIBNITZ'S MONADS & JAVADI'S CPH

General Science Journal

World Science Database

Hadronic Journal

National Research Council Canada

Journal of Nuclear and Particle Physics

Scientific Journal of Pure and Applied Science

Sub quantum space and interactions from photon to fermions and bosons

مرز بین ایمان و تجربه  

نامه سرگشاده به حضرت آیت الله هاشمی رفسنجانی


آرشیو

آخرین مقالات

اخبار

اختر فیزیک

اجتماعی

الکترومغناطیس

بوزونها

ترمودینامیک

ذرات زیر اتمی

زندگی نامه ها

کامپیوتر و اینترنت

فیزیک عمومی

فیزیک کلاسیک

فلسفه فیزیک

مکانیک کوانتوم

فناوری نانو

نسبیت

ریسمانها

سی پی اچ

 فیزیک از آغاز تا امروز

زندگی نامه

از آغاز کودکی به پدیده های فیزیکی و قوانین حاکم بر جهان هستی کنجکاو بودم. از همان زمان دو کمیت زمان و انرژی بیش از همه برایم مبهم بود. می خواستم بدانم ماهیت زمان چیست و ماهیت انرژی چیست؟

 

 

  

 

HOME    ENGLISH   FEED BACK   CONTACT US   PERSIAN 

free hit counters

Copyright 2004 CPH Theory . All rights reserved.