اولین تصویر از «صوت دوم» ثبت شد
تاریخ انتشار: ۲۲ بهمن ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۹۷۲۸۷۱۲
اولین تصاویر از گرما که مانند امواج صوتی در یک ابر سیال است توسط دانشمندان موسسه فناوری ماساچوست(MIT) به ثبت رسیده است تا برای اولین بار حرکت خالص گرما در یک گاز کوانتومی فوق سیال تصویر شود.
به گزارش ایسنا، گرما معمولاً به عنوان چیزی در نظر گرفته می‌شود که پخش می‌شود و از بین می‌رود، اما در برخی از حالت‌های عجیب و غریب از ماده می‌تواند مانند یک موج رفتار کند و مانند صدا به جلو و عقب حرکت کند.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
تجسم امواج گرما در یک ابر سیال
به نقل از آی‌ای، این پدیده که به «صوت دوم»(second sound) معروف است، تنها در چند ماده مشاهده شده است. اکنون برای اولین بار، فیزیکدانان موسسه فناوری ماساچوست(MIT) تصاویر مستقیمی از «صوت دوم» در حال حرکت گرفته‌اند.
این تصاویر نشان می‌دهند که چگونه گرما می‌تواند مانند یک موج، مستقل از ماده فیزیکی حرکت کند که ممکن است متفاوت حرکت کند. پژوهشگران از یک ابر سیال که حالتی از ماده است که در آن اتمها بدون اصطکاک در جریان هستند، به عنوان وسیله‌ای برای تجسم صوت دوم استفاده کردند. آنها دریافتند که گرما و ماده می‌توانند در مقابل یکدیگر به آرامی حرکت کنند و نوساناتی شبیه امواج صوتی ایجاد کنند.
ریچارد فلچر استادیار فیزیک در MIT و یکی از نویسندگان این مطالعه می‌گوید: گویی یک مخزن آب دارید و نیمی از آن تقریباً به جوش می‌آید. آن‌گاه اگر نگاه کنید ممکن است خود آب کاملاً آرام به نظر برسد، اما ناگهان طرف دیگر داغ می‌شود و سپس طرف دیگر داغ می‌شود و گرما به عقب و جلو می‌رود، در حالی که آب ساکن به نظر می‌رسد.
این مطالعه که در مجله «ساینس»(Science) منتشر شده است، می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا چگونگی حرکت گرما در ابرسیال‌ها و سایر مواد مرتبط مانند ابررساناها و ستاره‌های نوترونی را درک کنند. این مواد خواص غیرمعمول و شگفت‌انگیزی مانند مقاومت صفر و رسانایی بی‌نهایت از خود نشان می‌دهند که می‌تواند فناوری‌ها و کاربردهای جدید را ممکن کنند.
مارتین زویرلین استاد فیزیک در MIT و رهبر این تیم تحقیقاتی می‌گوید: ارتباطات قدرتمندی بین ابرسیال ما که یک میلیون بار نازک‌تر از هواست و رفتار الکترون‌ها در ابررساناهای با دمای بالا و حتی نوترون‌ها در ستارگان نوترونی فوق‌چگال وجود دارد. اکنون می‌توانیم واکنش دمایی سیستم خود را به طور کامل بررسی کنیم که به ما چیزهایی را می‌آموزد که درک یا حتی دستیابی به آنها بسیار دشوار است.
کمک صوت به درک ابر سیال‌ها و سایر مواد
پژوهشگران از ابری از اتم‌های لیتیوم-۶ استفاده کردند که فِرمیون‌ها هستند. فِرمیون‌ها نوعی ذره هستند که معمولاً یکدیگر را دفع می‌کنند. آنها با سرد کردن اتمها تا نزدیک به صفر مطلق و اِعمال میدان مغناطیسی، موجب جفت شدن اتمها و تشکیل یک ابر سیال می‌شوند. سپس از یک پرتوی لیزر برای ایجاد یک نقطه داغ در ابر سیال و از یک پرتوی لیزر دیگر برای تصویربرداری از امواج گرمایی حاصل استفاده کردند.
پژوهشگران مشاهده کردند که امواج گرما به صورت متناوب و مشابه با امواج صوتی حرکت می‌کنند و با امواج ماده خارج از فاز هستند، به این معنی که گرما و ماده در جهت مخالف در حال نوسان هستند. این نشانه صوت دوم است که از صوت معمولی که در آن گرما و ماده با هم حرکت می‌کنند، متمایز است.
صوت دوم برای اولین بار توسط فیزیکدانی به نام لازلو تیسا در سال ۱۹۳۸ پیش‌بینی شد. وی یک مدل دو سیالی برای ابرشارگی پیشنهاد کرد و گفت یک ابر سیال مخلوطی از مقداری مایع معمولی و چسبناک و یک ابر سیال بدون اصطکاک است. این مخلوط از دو سیال باید دو نوع صدا را ایجاد کند، امواج با چگالی معمولی و امواج دمایی عجیب که فیزیکدان دیگری به نام لو لاندو بعداً آن را «صوت دوم» نامید.
از آنجایی که سیال در دمای بحرانی و فوق سرد معینی به یک ابر سیال تبدیل می‌شود، تیم MIT استدلال کرد که دو نوع سیال نیز باید گرما را متفاوت انتقال دهند. در سیالات معمولی، گرما باید به طور معمول از بین برود، در حالی که در یک ابر سیال می‌تواند به صورت یک موج مشابه با صوت حرکت کند.
زویرلین می‌گوید: صوت دوم مشخصه ابرشارگی(ابرسیال بودن) است، اما در گازهای فوق‌سرد تاکنون فقط می‌توانستید آن را در این بازتاب ضعیف از امواج چگالی که همراه با آن هستند، ببینید و خصلت موج گرما تاکنون ثابت نشده بود.
زویرلین و گروهش برای اثبات آن به دنبال جداسازی و مشاهده صوت دوم(حرکت موج‌مانند گرما) مستقل از حرکت فیزیکی فرمیون‌ها در ابر سیال خود بودند. آنها این کار را با توسعه یک روش جدید ترموگرافی(یک تکنیک نقشه برداری حرارتی) انجام دادند. در مواد معمولی می‌توان از حسگرهای فروسرخ برای تصویربرداری از منابع گرما استفاده کرد.
اما در دماهای فوق سرد، گازها تابش فروسرخ ساطع نمی‌کنند. این تیم در عوض، روشی را برای استفاده از فرکانس رادیویی برای مشاهده نحوه حرکت گرما در ابر سیال ایجاد کرد. آنها دریافتند که فرمیون‌های لیتیوم-۶ بسته به دمایشان در فرکانس‌های رادیویی مختلف طنین‌انداز می‌شوند. وقتی ابر گازی در دمای گرم‌تری قرار دارد و مایع معمولی بیشتری را حمل می‌کند، با فرکانس بالاتری طنین‌انداز می‌شود. مناطقی در ابر گازی که سردتر هستند با فرکانس کمتری طنین‌انداز می‌شوند.
پژوهشگران فرکانس رادیویی طنین بالاتری را به کار بردند که باعث می‌شود هر فرمیون معمولی و داغ در مایع در پاسخ به صدا درآید. سپس پژوهشگران می‌توانند فرمیون‌های تشدید شونده را به صفر برسانند و آنها را در طول زمان ردیابی کنند تا تصاویری ثبت کنند که حرکت خالص گرما را به صورت حرکتی به جلو و عقب و شبیه به امواج صوتی نشان می‌دهد.
زویرلین می‌گوید: ما برای اولین بار می‌توانیم از این ماده در حالی که آن را در دمای بحرانی ابرسیال سرد می‌کنیم، عکس بگیریم و به طور مستقیم ببینیم که چگونه از یک سیال معمولی به ابرسیالی که در آن گرما به جلو و عقب حرکت می‌کند، تغییر می‌کند.
این آزمایش‌ها اولین باری را نشان می‌دهند که دانشمندان توانسته‌اند مستقیماً صوت دوم و حرکت خالص گرما را در یک گاز کوانتومی ابر سیال تصویر کنند.
پژوهشگران قصد دارند کار خود را برای ترسیم دقیق‌تر رفتار گرما در سایر گازهای فوق سرد گسترش دهند. سپس آنها می‌گویند یافته‌هایشان را می‌توان برای پیش‌بینی چگونگی جریان گرما در سایر مواد با تعامل قوی، مانند ابررساناهای با دمای بالا و ستاره‌های نوترونی افزایش داد.
انتهای پیام
منبع: ایسنا
کلیدواژه: صوت دوم شرکت های دانش بنیان بنياد ملي نخبگان معاونت علمي و فناوري رياست جمهوري سازمان پژوهشهاي علمي و صنعتي ايران برای اولین بار امواج صوتی فوق سرد صوت دوم
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.isna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۹۷۲۸۷۱۲ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
ال نینو و موج گرما آسیا را سوزانده است
ال‌نینو دماهای خطرناک بالایی را در بخش‌هایی از فیلیپین، تایلند، بنگلادش و هند رقم زده است.
به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، میلیون‌ها نفر در سراسر آسیای جنوبی و جنوب شرقی با گرمای شدید هوا مواجه هستند و هوای گرم غیرعادی مدارس را مجبور به تعطیلی کرده و سلامت عمومی شهروندان را تهدید می‌کند.
هزاران مدرسه در سراسر فیلیپین، از جمله در منطقه پایتخت، مانیل، کلاس‌های حضوری را به حالت تعلیق درآورده‌اند. به گفته سازمان ملل که خواستار حمایت بیشتر برای کمک به این کشور برای آماده شدن برای رویدادهای آب و هوایی مشابه در آینده شده است، نیمی از ۸۲ استان این کشور دچار خشکسالی است و نزدیک به ۳۱ استان دیگر با دوره‌های خشک یا شرایط خشک مواجه هستند. سازمان ملل گفت که برداشت آتی این کشور نیز احتمالاً کمتر از حد متوسط خواهد بود. آوریل و مه معمولاً گرم‌ترین ماه‌ها در فیلیپین و سایر کشورهای جنوب شرقی آسیا هستند اما دمای امسال با رویداد ال‌نینو بدتر شده است و شرایط گرم‌تر و خشک‌تری را برای منطقه به ارمغان آورده است.
مقامات تایلندی اعلام کردند که در سال جاری تاکنون ۳۰ نفر بر اثر گرمازدگی جان خود را از دست دادند و به مردم هشدار داده‌اند که از فعالیت در فضای باز خودداری کنند. رسانه‌های محلی گزارش دادند که تقاضا برای برق نیز افزایش یافته است زیرا مردم به استفاده از تهویه‌ها روی آوردند.
در پایتخت بانکوک، دمای هوا در روز چهارشنبه به ۴۰.۱ درجه سانتیگراد رسید، در حالی که مقامات احتمال «شاخص گرمای ۵۲ درجه‌ای» را نیز گزارش کردند. روز جمعه، آژانس هواشناسی فیلیپین هشدار داد که مانیل و ۳۱ منطقه دیگر با دمای خطرناکی مواجه خواهند شد. انتظار می‌رود شاخص گرما در شهر کوئزون، پرجمعیت‌ترین شهر این کشور، به ۴۲ درجه سانتیگراد برسد.
دمای غیرمعمول بالا باعث اختلال در آموزش و کشاورزی در سراسر منطقه آسیا شده است. بنگلادش نیز در این هفته پس از افزایش دمای بین ۴۰ تا ۴۲ درجه سانتی‌گرادی در برخی مناطق، مجبور شد تمام مدارس را تعطیل کند.
به گفته مؤسسه حمایت از کودکان Save the Children، حدود ۳۳ میلیون کودک در بنگلادش تحت تأثیر موج گرما قرار گرفتند. گرمای هوا به حدی است که هزاران نفر در بنگلادش در مساجد و مزارع روستایی تجمع کرده‌اند و برای رهایی از گرما دعا می‌کنند.
کمیسیون انتخابات در هند که اکنون درگیر انتخابات است با مقامات آژانس هواشناسی برای بحث در مورد چگونگی کاهش تأثیر گرما بر رأی‌دهندگان ملاقات کرد. نیتین گادکاری، وزیر راه این کشور، روز چهارشنبه حین تبلیغات انتخاباتی برای نخست‌وزیر نارندرا مودی، هنگام سخنرانی بیهوش شد و بعداً در شبکه‌های اجتماعی گفت که به دلیل گرما در جریان تجمع احساس ناراحتی کرده است.
سازمان جهانی هواشناسی در گزارشی در این هفته هشدار داد که آسیا در سال ۲۰۲۳ از نظر آب و هوا و مخاطرات مرتبط با آب، آسیب‌دیده‌ترین منطقه جهان از بلایای طبیعی شده است. سیل و طوفان بیشترین تلفات و خسارات اقتصادی گزارش شده را به همراه داشته است، در حالی که تأثیر امواج گرما شدیدتر شده است. سال گذشته موج گرمای شدید در هند در ماه‌های آوریل و ژوئن باعث مرگ حدود ۱۱۰ نفر بر اثر گرمازدگی شد.
تغییرات آب و هوای ناشی از فعالیت‌های انسانی باعث افزایش بروز آب و هوای شدید در سراسر جهان و وقوع بلایای مکرر و مرگبارتر از موج گرما گرفته تا سیل و آتش سوزی‌های جنگلی شده است. حداقل ۱۰ مورد از جدی‌ترین رویدادهای دهه گذشته بر اثر مداخلات انسانی رخ داده است.
پلمب بیمارستان محب مهر به دلیل کشف حجاب صحت ندارد