Friday, December 25, 2015

جُسيْم جديد مُكتشف بالصدفة!

جُسيْم جديد مُكتشف بالصدفة!
قد يكون هذا "تغييراً شاملاً لقواعد اللعبة"

أخبار مثيرة جداً قادمة من سويسرا!، فريق من مُصادم الهادرونات الكبير التابع لـ سيرن CERN's Large Hadron Collider LHC ربما اكتشف جُسيماً جديداً، وتُعدّ هذه أول مجموعة من النتائج الهامّة منذ أن تم إكمال التحديثات في المُصادم أوائل هذا العام.

لاحظ العُلماء ارتفاعاً كبيراً في الطاقة والتي من المُمكن أن تكون نتيجةً لتصادمات جسيمات بين بوزون جديد أكبر حتّى من بوزون هيغز، وقد صرّح جين فرانسيسكو جيديس Gian Francesco Giudice وهو عالم فيزياء نظرية في "سيرن" والذي لم يكن مشاركاً في الاكتشاف لِمجلة نيتشر Nature بأنّه إذا تبيّن بالفعل أنّ البيانات تُمثل جُسيماً جديداً فإن ذلك سيكون "تغييراً شاملاً لقواعد اللعبة".

جاء الإعلان عن الاكتشاف بعد موجةٍ من الشائعات التي انتشرت على وسائل التواصل الاجتماعي بأنّ كلاً من الكاشفين [1] -CMS Compound Muon Solenoid  وأطلس –A Toroidal LHC Apparatus ATLAS- في مُصادم الهادرونات الكبير شاهدا أزواجاً فائضة غير متوقعة من الفوتونات، كلاً منها يحمل 750 مليار إلكترون فولت (GeV) من الطاقة، كَناتج عن تصادم بروتون-بروتون، ويعتقدون بأنّها نتجت عن الاضمحلال لجُسيم جَديد بـ 1500 مليار إلكترون فولت (Gev).

وإذا كان جُسيم مُكتشف حديثاً، فإنهُ سيكون أكبر بأربع مرات من أكبر الكواركات، وأثقل الجُسيمات المُكتشفة حتّى الآن، كما أنّهُ أكبر بِـست مرات من بوزون هيغز، يقول جيديس: "وبالمقارنة فقد انطفأ نور بوزون هيغز، وذلك من حيث الحداثة".

يقول المُتحدث باسم أطلس دايف كارلتون Dave Charlton من جامعة بيرمينغهام University of Birmingham، المملكة المتحدة: "إنّه غريب بعض الشيء" ويُضيف: "ولكن مِن المُمكن أن يحدث ذلك عن طريق الصدفة". ومن شأن جُسيم جديد أثقل فَتح فصل جديد كامل في مجال نظريّة الكمّ.

ووفقاً للمتحدث باسم التحكم الوسيط -Controls Middleware CMW وهو مشروع يؤمّن البنية التحتيّة لبرمجيات الاتصالات المشتركة لقيادة المسرّع سيرن- تيزيانو كامبورزي Tiziano Camporesi فإنّ الفريق لا يَعلم ما الذي أدّى لهذِه البيانات حيثُ أنّهم كانوا يبحثون عن جسيم آخر بعيداً عن الموضوع في ذلك الوقت، يُدعى الغرافيتون Graviton، كما أنّهُ ليس الجسيم الذي كان فيزيائيو LHC يبحثون عنه، يقول مكسيم بيرلستين Maxim Perelstein وهو عاالم فيزياء نظريّة في جامعة كورنيل Cornell University في مدينة إثاكا Ithaca نيويورك New York.

"إنّ الباحثين لن يَروها مفاجأة كبيرة فيما لو اتضح أنّها حقيقة". 

كما كان الفيزيائيون يأملون في اكتشاف جُسيمات تدعى gluinos، تم التنبؤ بوجودها عبر التناظر الفائق، وهو نَوع مُفترض مِن تناظر الزمكان والذي يربط البوزونات بالفيرميونات، يقول مايكل بيسكين Michael Peskin من مخبر المسرّع الوطنيSLAC في مدينة مينلو بارك Menlo Park كاليفورنيا، إنه على أيّ حال فإنهم استمروا بالخروج خاليي الوفاض، حيث أنّ قلّة الأدلة قد تدفع بالتناظر الفائق إلى النقطة حيث ييأس العديد من العلماء من العمل عليها. 

أمّا بالنسبة لهذا الجسيم، فإنّه في العام 2016 يجب أن يكون مصادم الهادرونات الكبير قادراً على إثبات فيما إذا كانت النتائج بالفعل أدلة على جُسيم جديد، حيث أنّها ذات الأولويّة الأعلى للجولة الجديدة من تَشغيل مُصادم الهادرونات الكبير، حيث يقول كامبورزي: "إذا كانت هناك ظاهرة طبيعية حقيقيّة خلف هذه التقلبات، سنعلم ذلك". من يعلم ما ستحمله السنة 2016 من اكتشافات جديدة، أنا لا أستطيع الانتظار!

الاندماج النووي المُصغّر.. والأمل بمصدر جديد للطاقة!

الاندماج النووي المُصغّر.. والأمل بمصدر جديد للطاقة!
رسم تمثيلي لذرة. الاندماج النووي هو عملية تنصهر فيها النوى الذرية مع بعضها البعض مطلقةً طاقة.

حقوق الصورة: Sergey Nivens/Fotolia

خلال وقت قريب قد تصبح طاقة الاندماج قابلة للاستخدام في محطات الطاقة المصغّرة، ما يعني إنتاج كهرباء وتدفئة صديقة للبيئة بتكلفةٍ زهيدة من الوقود المستخرج من الماء، ووفقاً لبحثٍ أُجري بشكلٍ رئيسي في جامعة غوثنبرغUniversity of Gothenburg فإنَّه يمكن تطوير كل من مولِّدات الحرارة ومولِّدات الكهرباء خلال سنوات قليلة.

الاندماج النووي هو عملية تنصهر فيها النوى الذرية مع بعضها البعض مطلقةً طاقة، ولأن طاقة ارتباط النوى الذرية الصغيرة مع بعضها منخفضة، فقد تتحرر الطاقة لدى اتحاد نواتين صغيرتين مع نواة أثقل.

وفي تعاون بين الباحثين من جامعة غوثنبرغ وجامعة آيسلاندا University of Iceland، تمت دراسة نوع جديد من عملية الاندماج النووي، وهذه العملية لا تنتج أي نيوترون تقريباً بل عوضاً عن ذلك تنتج إلكترونات ثقيلة وسريعة (تدعى الميونات muons) لكونها تعتمد على التفاعلات النووية الحاصلة في الهيدروجين الثقيل فائق الكثافة (الدوتيريومdeuterium). يقول ليف هولملد Leif Holmlid، وهو برفيسور فخري في جامعة غوثنبرغ: "هذه ميزة هامة مقارنةً مع عمليات الاندماج النووي التي يجري تطويرها في منشآت بحثيّة أخرى، بما أنَّ النيوترونات الناتجة عن تلك العمليات يمكن أن تسبب حروقاً خطيرةً." 

بسبب عدم وجود إشعاعات فإنَّ عملية الاندماج الجديدة يمكن أن تُجرى في مفاعلات اندماج تُدار بالليزر وصغيرة نسبياً تستخدم الهيدروجين الثقيل (دوتيريوم) كوقود لها. وقد أظهرت هذه العملية كفاءتها في إنتاج كمية من الطاقة أكبر من تلك اللازمة لها كي تبدأ تفاعلاتها. يوجد الهيدروجين الثقيل بكميات كبيرة في الماء العادي ومن السهل استخراجه، ولهذا من غير الضروري في المستقبل استعمال الهيدروجين الثقيل المشع (التريتيوم trituim) والذي سيلزم على الأرجح لتشغيل مفاعلات الاندماج الكبيرة ذات الحاويات المغناطيسية.

الميزة الهامة للإلكترونات الثقيلة السريعة الناتجة عن العملية الجديدة هي أنَّها مشحونة ولذلك يمكنها إنتاج طاقة كهربائية بشكلٍ فوريٍّ على عكس الطاقة الناتجة عن تراكم النيوترونات بكمياتٍ ضخمة في الأنواع الأخرى من الاندماج النووي حيث يصعب التعامل معها لأنَّ هذه النيوترونات لا تكون مشحونة. هذه النيوترونات ذات طاقة عالية وهي ضارة جداً بالكائنات الحية، في حين أنَّ الإلكترونات الثقيلة السريعة أقل خطراً منها بكثير.

كما أنه من الصعوبة إبطاء النيوترونات أو إيقافها وهي تتطلب أغلفة للمفاعل تصل ثخانتها لعدة أمتار، في حين أنَّ الميونات (الإلكترونات الثقيلة السريعة) تتحوَّل سريعاً إلى إلكترونات عاديّة وجسيمات مشابهة. يُظهِرُ البحث أنَّه من الممكن بناء مفاعلات اندماج أصغر وأبسط بكثير، أما الخطوة التالية الآن فهي ابتكار مولِّدات تنتج الطاقة الكهربائية الفوريَّة.

Thursday, December 24, 2015

تهاني أمير: عبقرية مصرية في ناسا

تهاني أمير: عبقرية مصرية في ناسا
اكتشفت تهاني أمير ميلها الطبيعي للهندسة عندما كانت تشاهد والدها يقوم بإصلاح محرك سيارته أثناء عيشها في شقتها المصرية الصغيرة.
في الوقت الذي عبد فيه حبها للرياضيات الطريق نحو هندسة الميكانيك وديناميك الهواء، كانت تهاني معلمة عظيمة وقام والدها بتشجيعها وإرشادها لإكمال دراستها.
في المقابل، صرفت تهاني الكثير من وقتها في تحدي النساء الشابات للوصول إلى ما وصلت إليه؛ وبدأت الدكتورة تهاني العمل في ناسا ضمن قسم ميكانيكا الموائع الحسابية (CFD).
جراء عملها في هذا القسم، اكتسبت الدكتورة تهاني تجربة عظيمة وقيمة؛ وحققت حلمها بشكل كامل في العمل مع العلماء والباحثين على حل مشاكل الحياة الحقيقية.
تتذكر الدكتورة تهاني "عملي في مجال التكنولوجيا المتطورة، مع أناس وباحثين يُحبون عملهم، كان شرفا عظيما لي".
حصلت الدكتورة تهاني بعد ذلك على فرصة للعمل في أحد الأقنية الهوائية التابعة لناسا والتي يُجرى فيها تجارب على الأجهزة الحساسة من أجل تفحصها حراريا وعند ضغوط مختلفة؛ ويهدف هذا العمل إلى دعم جهود وكالة ناسا في علم الطيران.
يُعد هذا الأمر خبرة جيدة جداً من وجهتي النظر العملية والنظرية؛ إذ تمكنت الدكتورة تهاني من العمل على أنظمة الحواسيب الكبيرة التي تختص بمجال ميكانيكا الموائع الحسابية وكذلك الأمر، فقد صعدت إلى سقف القناة الهوائية من أجل تركيب مقياس السرعة.
اخترعت الدكتورة تهاني أمير وحصلت على براءة اختراع لنظام يُقوم بقياس عامل انتقال الحرارة بالتوصيل للأفلام الرقيقة؛ ويُستخدم هذا القياس في النماذج الحرارية للعديد من التقنيات الخاصة بتحديد موقع المنطقة الانتقالية من الطبقة الحدية في النموذج المدروس الذي يتم فحصه في النفق الهوائي.
الدكتورة تهاني أمير حاصلة على إجازة في الهندسة الميكانيكية، وماجستير في هندسة الطيران، ودكتوراه في الهندسة من جامعة دومينيون القديمة في فيرجينيا.