سنعيد كتابة العلم بأبجدية عربية

  • الرئيسية
  • الفئات
  • الباحثون السوريون TV
  • من نحن
  • اتصل بنا
  • About Us
x
جارِ تحميل الفئات

القياس المباشر الأول لخاصية إنحناء حقل الجاذبية والتطبيقات الصناعية الهامّة المتعلقة بذلك

الفيزياء والفلك >>>> فيزياء


تم حفظ حجم الخط المختار

Image: Britannica Encyclopedia

يمكنك الاستماع للمقالة عوضاً عن القراءة

فعّل واجهة الاستماع

تمكن فريق من العلماء من التوصل إلى مستوى جديد في مجال قياس الجاذبية، وذلك باستخدام مجموعات من الذرات الباردة المتموضعة عند ثلاثة ارتفاعات مختلفة و في آن معا . تتناقص جاذبية الأرض بازدياد الارتفاع ، و قد تمكن العلماء من رصد الاختلاف حتى على ارتفاع عدة أقدام في المختبر ، بفضل الحساسية الشديدة للذرات الباردة . أما الآن فقد انتقل الفريق إلى الخطوة التالية؛ وهي حساب التغير في الجاذبية الناتجة عن الكتل الكبيرة و على ثلاثة ارتفاعات مختلفة، يمكن لتقنيتهم أن تحسن من رسم الخرائط المستند إلى التغيرات في كثافة الصخور في الجيولوجيا والتنقيب، كما يمكن أيضا أن تعزز دقة اختبارات النسبية العامة وقياسات ثابت الجاذبية.
تمكن تقنية " تداخل الذرات " من حساب المسافات بدقة عالية جدا ، مستفيدة من الطبيعة الكمومية الموجيّة الذرات ، و التي استخدمت سابقا لحساب قوة الجاذبية والحقول و معدل التغير في تلك المجالات عبر مسافة صغيرة ( وهو ما يسمى : التدرج)، تسمح جميع هذه القياسات بتحديد ثابت الجاذبية لنيوتن (G)بدقة أكبر، إذ إن قيمته المعروفة حاليا محسوبة بدقة ضمن 100 جزء من المليون ، أي بدقة أقل من دقة الثوابت الأساسية الأخرى. كما ستمنح المزيد من الحسابات دقة أكبر لنتائج النظرية النسبية العامة . قياس الجاذبية في موقعين قريبين يعطي التدرج؛ أي الفرق بين القيمتين مقسوما على المسافة بينهما . أما القياس في ثلاثة مواقع فيعطي معدل تغير التدرج، وهو ما يسمى انحناء هذا المجال ( الذي يتضمن المواقع الثلاثة ). اقترحت هذه التجربة في 2001، وقد قام فريق إيطالي بقيادة غوغليلمو تينو من جامعة فلورنسا والمعهد الوطني للفيزياء النووية، بإجراء تجربة مشابهة لحساب ثابت الجاذبية G، ويقوم الفريق ذاته بإعادتها لحساب انحناء الجاذبية.

لقياس الجاذبية على ثلاثة ارتفاعات في اللحظة ذاتها، أطلق الفريق ثلاث سحب من الذرات شديدة البرودة على ثلاثة ارتفاعات مختلفة داخل أنبوب شاقوليّ طوله متر واحد، محيطين النصف العلوي من الأنبوب بوساطة 516 كيلوغرام من سبائك التنغستِن لزيادة التباين في مجال الجاذبية في هذا القسم، وأطلقت سلسلة نبضات ليزرية نحو الذرات من أعلى الأنبوب وأسفله. تعمل النبضة الأولى من الليزر على فصل كل سحابة إلى جزأين ، ذرات الجزء الأول تمتص فوتونين ، مما يجعلها في الحالة المثارة، إضافة لمنحها كمية حركة، أما ذرات الجزء الثاني فتبقى في الحالة الأساسية (أي غير مثارة ) ، كمية الحركة الممنوحة لذرات الجزء الأول تؤدي بها إلى أن تهبط مسافة مختلفة عن التي تهبطها ذرات الجزء الثاني خلال فترة من الزمن. تقوم نبضتان أخريان بإعادة تجميع الجزأين سوية و تسمح لهما بالتداخل، تمكن الباحثون بحساب آثار التداخل من حساب الفرق في أطوال مسارات الجزأين، والذي يعتمد بدوره على تسارع الجاذبية الأرضية. قام الفريق بحساب التغير في تسارع الجاذبية بدقة تصل إلى عدة أجزاء من المليون في الجزء الواحد من المئة، ثم قاموا بحساب متوسط الانحناء فوجدوا أنه مطابق تماما لتنبؤاتهم. يقول تينو " إن حساب الانحناء لمجال الجاذبية يساعد في تحسين قياس ثابت الجاذبية G ". هنالك طريقة أخرى شائعة لحساب قوة حقل الجاذبية وتدرجه، عبر تحريك كتلة ثقيلة بين كاشفين، لكن التقنية الجديدة قد تتلافى العديد من الأخطاء الناتجة عن تحريك الكتلة و التغيرات في الجهاز.
يفيد تحديد الانحناء في حقل الجاذبية أيضا في رسم خرائط تغيرات الجاذبية على الأرض، و التي تستخدم للاستدلال على التراكيب الجيولوجية المدفونة، و إيجاد مكامن النفط، فحتى لو كان التغير في الكثافة قليلاً جداً، فإن الانحناء يتغير بشكل كبير إذا كان هذا التغير مفاجئاً، لذلك يمكن بحساب انحناء الجاذبية تحسين التحليل المكاني لخرائط تحديد الكثافة . يقول هولجر موللر (Holger Müller ) من جامعة كاليفورنيا في بيركلي و الذي قام باستخدام الذرات لجعل القياسات شديدة الدقة " إن قياس قوة الجاذبية هو أمر شديد الحساسية لأي شيء موجود تحت الأرض، و حساب التدرج في الجاذبية يرفع من حساسية وجود أجسام قريبة ، و حساب الانحناء يزيد الحساسية بشكل أكبر. لذلك فوجود جهاز لقياس الانحناء بشكل عملي سيعتبر انجازاً كبيراً.

المصدر:

مواضيع مرتبطة إضافية

المزيد >


شارك

تفاصيل

02-09-2015
2282
البوست

المساهمون في الإعداد

ترجمة: Ola Al khateeb
تدقيق علمي: Mohammad Al-Sabbagh
صوت: Sara Nasser
تعديل الصورة: Fadi Hamwi
نشر: Basem Ashour

تابعنا على الإنستاغرام


من أعد المقال؟

Ola Al khateeb
Mohammad Al-Sabbagh
Sara Nasser
Fadi Hamwi
Basem Ashour

مواضيع مرتبطة

مالذي يمكن أن تستفيده الهند من بعثة لاستكشاف المريخ؟

التأثيرات الكبيرة لانفجارات السوبرنوفا الصغيرة

المنابع الضّوئيّة فائقة السّرعة

رسائل من الماضي البعيد تؤكد نظرية أحد العلماء عن بداية الكون

الكشفُ عن خمسةِ جسيماتٍ جديدةٍ في مصادمِ الهادروناتِ الكبير

السّاعات الضّوئيّة: دقّة أكبر لقياس الوقت وخطوة نحو إعادة تعريف الثّانية.

أين هم الفضائييون؟ مفارقة فيرمي Fermi Paradox

كيف انتهت العصور المُظلمة الّتي مرّ بها الكون؟

هل سنميز الماضي عن المستقبل لو كان كوننا أكثر بساطة؟

أكثر من 5000 وثيقة من أوراق آينشتاين أصبحت متاحة على الانترنت

شركاؤنا

روابط مهمة

  • الشركاء التعليميون
  • حقوق الملكية
  • أسئلة مكررة
  • ميثاق الشرف
  • سياسة الكوكيز
  • شركاؤنا
  • دليل الشراكة
جميع الحقوق محفوظة لمبادرة "الباحثون السوريون" - 2022