تقنية الأرشيف

العثور على مياه لأول مرة على كوكب خارج مجموعتنا الشمسية!

العثور على مياه لأول مرة على كوكب خارج نطاق معرفتنا هو الأمر الذي جذب انتباه العالم مؤخرا، والذي اكتشف بواسطة تليسكوب هابل الفضائي الخاص بوكالة ناسا. نظرًا للمخاطر العديدة التي تهدد كوكبنا الأم ووجودنا عليه والذي لن يطول، فقد انهمك العلماء لعقود طويلة في مجال استكشاف الفضاء، يدفعهم الفضول بفكرة أنه لا يمكن ألا توجد حياة غيرنا بين ثنايا هذا الكون الشاسع، والأمل أيضًا فنحن بحاجة إلى ملجأ حين تبلغ الأرض نهايتها. ولكن العثور على مياه لأول مرة على كوكب يجعلنا نتسائل هل نستطيع استوطانه أم أن هناك من سبقنا؟!

ولم تذهب جهودهم سدى سواء خارج أو داخل مجمعتنا الشمسية، فمنذ اكتشاف أول كوكب خارج مجموعتنا الشمسية في التسعينيات، توالت الاكتشافات سريعًا. هنا الخبر الجيد أن 5-20% من تلك الكواكب المكتشفة حتى الآن صالحة للحياة نظريًا، ولكن الخبر السيء أنه بسبب بعد المسافة ونقص الإمكانيات لا نستطيع استكشافهم لنتأكد من صلاحيتهم لاستقبال حياة، أو حتى يمكن أن يحتوي إحداها حياة فعليًا، من يعلم!

ومع عدم وجود المستحيل، فها هو يتحقق فقد كشفت دراسة جديدة أجراها البروفيسور Björn Benneke من معهد أبحاث الكواكب الخارجية بجامعة مونتريال وطالب دكتوراه من جامعة تورنتو وبعض المعاونين، عن اكتشاف البصمة الكيميائية لبخار الماء وربما حتى سُحُب المياه السائلة في الغلاف الجوي للكوكب K2-18B.

الكوكب K2-18B

هو كوكب صخري يبعد حوالي 111 سنة ضوئية عن نظامنا الشمسي. اُكتُشِفَ عام 2015 من قبل مركبة الفضاء “Kepler” التابعة لناسا، وقد نال اهتمامًا كبيرًا نظرًا لأنه يشبه إلى حد كبير عالمنا، وكتلته تعادل ثمانية أضعاف كتلة الأرض، مما يعني أنه إما عملاق جليدي مثل نبتون أو كوكب صخري بغلاف جوي سميك وغني بالهيدروجين.

يدور”K2-18b” على مسافة تبلغ سبع مرات أقرب إلى نجمه من مدار الأرض حول نجمها الشمس. ولكن لا يعني هذا أنه محترق فهو يدور حول قزم أحمر -نجم أصغر من الشمس- وذلك المدار يضعه في المنطقة الصالحة للحياة.

المنطقة الصالحة للحياة “Habitable zone”

وهي المكان المناسب للكوكب بالنسبة لنجمه، فلا يكون قريبًا جدًا فيحترق، ولا بعيدًا جدًا فيتجمد، وإنما في المنتصف. ومتوسط درجة الحرارة على سطح الكوكب يقترب كثيرًا من درجة الحرارة على أرضنا.

يقول أحد القائمين على البحث:

“يمثل هذا الاكتشاف الخطوة الأكبر حتى الآن نحو تحقيق هدفنا النهائي المتمثل في إيجاد حياة على كواكب أخرى، لإثبات أننا لسنا وحدنا. وبفضل بياناتنا ونموذجنا المناخي لهذا الكوكب، أظهرنا أن بخار الماء يمكن أن يتكثف في شكل سائل، فهذا الماء هو الحقيقي الأول من نوعه”.

ومع ذلك، تأتي الرياح بما لا تشتهي السفن

فلا يبرأ الكوكب من العقبات الصعبة. وهنا بعض تلك العقبات التي تواجهنا حتى نستطيع الوصول إلى هناك بسلام:

1- المسافة الشاسعة:

يبعد الكوكب -كما أوضحنا من قبل- عن كوكبنا بمسافة 111 سنة ضوئية، مما يتطلب عشرات الآلاف من السنين حتى نصل إلى هناك بالتقنيات الحالية. ولكن من يدري فربما يومًا ما في وجودنا نجد التكنولوچيا المناسبة للوصول هناك بأمان.

2- الإشعاع:

لا نعلم بعد هل الغلاف الجوي للكوكب كثيف بما يكفي لمنع الآشعة فوق البنفسجية أو مثيلاتها من التسلل بعمق إلى الداخل.

3- احتمالية وجود حياة عليه بالفعل:

من المؤكد أنك تسائلت من قبل عن وجود الكائنات الفضائية سواء كانت دقيقة كالبكتيريا أو معقدة كالرئيسيات، ومعنى وجود الماء بشكل سائل على سطح كوكب ما، فهذا يعني وجود الحياة فلا نستطيع استبعاد وجود حياة على كوكبنا المأمول والذي مثل بهذا الاكتشاف الذي نحن بصدده منافسًا شرسًا ضمن الكواكب الصالحة للحياة، فالسؤال هنا هل نستطيع استوطانه، أم أن هناك من سبقنا؟!

المصادر:

– www.sciencedaily.com

– www.sciencealert.com

ما الّذي يمكن أن تقدمه الحوسبة المستوحاة من المخ؟

صمم باحثو ولاية بنسلفانيا جهازًا ثنائي الأبعاد يمكنه تقديم ما هو أكثر من الإجابة بـ “نعم” أو “لا”، مما قد يجعله أكثر شبهًا بالمخ من بنيات الحوسبة الحالية.

يقول الباحثون في مجلة «Nature Communications»:

“يتزايد حجم التعقيد أيضًا بسبب عدم قابلية التوسع في «هيكلة فون نيومان-Von Neumann Computing Architecture» التقليدية للحوسبة وعصر السيليكون الداكن الذي يمثل تهديدًا كبيرًا لتكنولوجيا «المعالجات متعددة اللب-Multi-Core Processor».”

إلى حدٍ ما، نحن في عصر السيليكون الداكن. وهذا يعني عدم القدرة على تشغيل جميع أو معظم الأجهزة الموجودة على شريحة الكمبيوتر دفعةً واحدة.

يحدث هذا بسبب كثرة الحرارة الناتجة من جهاز واحد. هيكلة فون نيومان هي الهيكلة القياسية لمعظم أجهزة الكمبيوتر الحديثة. وتعتمد على مقاربة رقمية- إجابات بـ “نعم” أو “لا”- حيث يتم تخزين تعليمات البرنامج والبيانات في نفس الذاكرة والمشاركة بنفس قناة الاتصال.

وقال سابتارشي داس، أستاذ مساعد للعلوم الهندسية وعلم الميكانيكا:

“لهذا السبب، لا يمكن القيام بعملية تحليل البيانات والحصول على التعليمات في نفس الوقت. بالنسبة لصنع القرار المعقد داخل الشبكات العصبية، قد تحتاج إلى مجموعة من أجهزة الكمبيوتر العملاقة تحاول استخدام «معالجات متوازية-Parallel Processors» في نفس الوقت- أي مليون جهاز كمبيوترٍ محمولٍ على التوازي- ستحتاج إلى ملعب كرة قدمٍ ليستوعب هذا العدد من الحواسيب. لا يمكن لأجهزة الرعاية الصحية المحمولة أن تعمل بهذه الطريقة.”

وفقًا لـداس، يمكن الحل في إنشاء شبكات عصبية إحصائية مستوحاة من الدماغ لا تعتمد على الأجهزة التي تعمل ببساطة أو المتوقفة عن العمل. ولكنها توفر مجموعة من الاستجابات الاحتمالية التي يتم بعد ذلك مقارنتها بقاعدة البيانات المكتسبة في الجهاز .

للقيام بذلك، طور الباحثون ترانزستور «غاوسي-Gaussian» ذو التأثير الحقلي، مصنوعٌ من مواد ثنائية الأبعاد- وتشمل «ثاني كبريتيد الموليبدينوم-Molybdenum Disulfide» و«الفوسفور الأسود-Black Phosphorus». تمتاز هذه الأجهزة بكفاءةٍ أعلى في استخدام الطاقة وإنتاج حرارةٍ أقل، مما يجعلها مثاليةً لتوسيع نطاق الأنظمة.
يقول داس:

“يعمل العقل البشري بسلاسة على 20 واط من الطاقة. وبالتالي فهو أكثر كفاءةً في استخدام الطاقة، كما يحتوي على 100 مليار خلية عصبية، ولا يستخدم هيكلة فون نيومان.”

لاحظ الباحثون أن الطاقة والحرارة ليستا الوحيدتين الّتين تشكلان مشكلة، ولكن أصبح أيضًا من الصعب احتواء أشياء أكثر في المساحات الصغيرة.
أظاف داس:

“لقد توقفت بالفعل زيادة الحجم. لا يمكننا سوى تركيب ما يقرب من مليار ترانزستور على شريحةٍ واحدة. نحن بحاجةٍ إلى مزيدٍ من التعقيد، شئ مثل الدماغ.”

كانت فكرة «الشبكات العصبية الاحتمالية-Probabilistic Neural Network (PNN)» موجودةً منذ الثمانينات، لكنها كانت بحاجة إلى أجهزةٍ معينةٍ للتنفيذ.
يقول أمريتاناند سيباستيان، طالب دراسات عليا في علوم الهندسة وعلم الميكانيكا:

“على غرار عمل الدماغ البشري، يتم استخراج السمات الرئيسية من مجموعةٍ من عينات التدريب لمساعدة الشبكة العصبية على التعلم.”
اختبر الباحثون شبكتهم العصبية على مخطط كهربية الدماغ، وهو تمثيل البياني «للتذبذب العصبي-Brainwaves».

بعد تزويد الشبكة بالعديد من أمثلة تخطيط كهربية الدماغ، يمكن للشبكة بعد ذلك أخذ إشارة جديدة لـ «تخطيط أمواج الدماغ-EEG» وتحليلها وتحديد ما إذا كان الشخص الخاضع للاختبار نائماً.
كما أظاف داس:

“على كعس الشبكة العصبية الاصطناعية، لا نحتاج إلى فترة تدريب طويلة أو قاعدة معلومات لشبكةٍ عصبيةٍ احتمالية.”

يرى الباحثون أن «الحوسبة الشبكية العصبية الإحصائية-Statistical Neural Network Computing» لها تطبيقاتٌ في الطب، لكون قرارات التشخيص ليست دائمًا 100% نعم أو لا.
كما أنهم يدركون أنه للحصول على تأثيرٍ أفضل، يجب أن تكون أجهزة التشخيص الطبية صغيرةً ومحمولةً وتستخدم أقل قدرٍ من الطاقة.

يصف داس وزملاؤه أجهزتَهم بمشبك غاوسي يستند إلى نظام ثنائي الترانزستور. حيث يكون ثاني كبريتيد الموليبدينوم موصلًا للإلكترون، في حين يجري الفسفور الأسود عبر الإلكترونات المفقودة أو الثقوب.
ببساطة، الجهاز عبارة عن مقاومتين متغيرين بشكل متسلسل، ينتج مجموعهما رسمًا بيانيًا بذيول، وهذا يطابق وظيفة التوزيع الاحتمالي الطبيعي أو أو الغاوسي.

ألمصدر: Knowridge Science Report

إقرأ أيضًا: تصريحات إيلون ماسك الجديدة حول الذكاء الاصطناعي

الاختراق كابوس العالم الافتراضي

أكثر ما ينغِص علينا حياتنا عند استخدام المواقع والخدمات المختلفة على الإنترنت هو الخوف من قيام أحد الأشخاص باختراق حساباتنا وسرقة هويتنا من تلك المواقع واستغلالها في أعمال غير أخلاقية، وأصبح الاختراق كابوس العالم الافتراضي للعالم أجمع، لكن ما سبب حدوث ذلك وكيف نحمي أنفسنا؟

ما مدى فاعلية النصائح السابقة؟

لسنوات كانت النصيحة لمستخدمي الحاسب الآلي باختيار كلمات السر المعقدة التي تحتوي على الأرقام وعلامات الترقيم والحروف الكبيرة والصغيرة، وعدم كتابة في ورقة خارجية.

ويتّبع المستخدمون تلك النصائح، ولكن لأنهم لا يستطيعون تذكرها؛ فقاموا بتكرار استخدام عدد قليل من كلمات السر لمرات عديدة، وعند حاجتهم لتغييرها كانوا يكتفون بإضافة الرقم (1) أو إضافة علامة تعجب (!)، تلك الخطوات السهلة والبسيطة جعلت مهمة المخترقين أسهل بكثير.

الباحثين في مجال أمن كلمات المرور، يعلمون أن معظم النصائح المتعلقة بهذا الأمر لم تكن مبنية على أُسس علمية، ولا تكفي لمنع أو حتى إبطاء عملية اختراق الحسابات الشخصية، ولحل هذه المسألة قاموا بإجراء التجارب عن تأثير متطلبات كلمة المرور على الأمن وإمكانية الاستخدام.

في الآونة الأخيرة قامت الحكومة الفيدرالية بتغيير التوصيات المتعلقة بهذا الأمر لتؤكد ما وصلوا له في تجاربهم.

استغرق الأمر من الباحثين سنوات لمعرفة كيف تعمل طرق اختراق الحسابات وظهور الفجوات في كلمات السر، وذلك لسببين:

معرفة كيف يُخمن المخترقون تلك الكلمات.
تطوير مقياس دقيق لمدى قوة الكلمات.

كيف يصل المخترقون إلى حساباتنا الشخصية؟

لا يكتفي المخترقون بالجلوس أمام أجهزتهم وتخمين بضعة كلمات لإختراق الحسابات الشخصية، بل أصبح العديد منهم قادرًا على الاستيلاء على قاعدة بيانات كاملة تحتوي على كلمات سرية من شركات عملاقة مثل «ياهوو» و«أدوبي» و«لينكد إن»، لذلك يضع المخترقون الكثير من التخمينات لحل الرموز، وتسمح لهم برامج الكمبيوتر وضع الملايين بل المليارات من التخمينات خلال بضعة ساعات فقط.

قد يبدأوا بتخمين أكثر الكلمات شيوعًا، ثم إضافة الرقم (1) لكل منها، وإضافة كل رمز ممكن، ثم جعل الكلمة تبدأ بحرف كبير، ويستمر الأمر على هذا المنوال حتى يصل إلى هدفه.

قد يحدث أسوأ من ذلك، بمجرد أن ينجح المخترق في الحصول على كلمة السر لأحد حسابات المستخدم، سوف يستخدم نفس الكلمة محاولًا الولوج إلى باقي الحسابات والبريد الإلكتروني والحساب البنكي أيضًا، إذا كان المستخدم يستخدم نفس الكلمة.

امتلاك المخترقون كل هذه القوى يُجبر المستخدمين على التفكير في كلمات جديدة وصعبة على أي حاسب آلي أن يكتشفها.

شارك أكثر من 50 ألف شخص في تجاربنا عبر الإنترنت، كل فرد عليه أن يُنشئ كلمة سر طبقًا لبعض النصائح مثل:

أقل طول مسموح للكلمة هو 12 حرف.
يجب أن تحتوي على حروف كبيرة وصغيرة.

قمنا بقياس مدى قوة كل كلمة ومقدرة المشارك على تذكرها وبعض الأمور الأخرى. وقمنا بتحليل كلمات السر التي يستخدمها الطلاب والعاملين بجامعتنا.

أظهرت المعطيات أن لدى الناس العديد من المفاهيم الخاطئة المتعلقة بكلمات السر، والتي من أمثلتها ما ذكرناه في البداية.

لذلك قمنا بعمل اختبار لنساعد في محو المفاهيم الخاطئة، بالإضافة أن البيانات توصي بضرورة الاعتماد على كلمات السر الطويلة -12 حرف على الأقل- بدلًا من الأخرى المُعقدة، في نفس الوقت علِمنا أن المستخدمين يستخدمون كلمات طويلة لكن متوقعة حيث يعتمدون على تكرار الكلمة أو الحروف أكثر من مرتين مثل: (passwordpassword)، علمنا أيضًأ أن إعطائهم تعليق فوري في نفس اللحظة أثناء إنشائها قد تساعد حيث نُعلمهم ما إذا كانت الكلمة ضعيفة أم قوية.

قمنا بتطوير مقياس لكلمات السر يستخدم شبكة عصبية اصطناعية؛ لقياس مدى قوتها طبقًا لتحليل لملايين الكلمات الأخرى، ويعطي نصيحة فورية إذا كانت الكلمة ضعيفة.

كيف نكتب كلمة سر قوية؟

يمكنك الاعتماد على إحدى خدمات إدارة كلمات السر حيث تُنشأ كلمات طويلة ومتنوعة لحساباتك يتذكرها بدلًا منك.

إذا أردت إنشاء كلمة سر قوية اتبع النصائح الآتية:

اجعلها مُكونة من 12 حرف على الأقل واخلِطهم مع احتوائها على رمزين أو ثلاثة مختلفين وحروف كبيرة وأرقام واحرص على كتابتهم في مواضع غير متوقعة.
تجنب وضع الحرف الكبير في بداية الكلمة.
تجنب كتابة أسماء أشخاص أو حيوانات أليفة أو أماكن سبق لك العيش فيها أو فرق رياضية أو أشياء تحبها أو تواريخ ميلاد.
تجنب الكلمات الشائعة مثل: (Love)، أو كلمات الأغاني المشهورة.
لا تُكرر استخدام نفس كلمة السر في أكثر من حساب شخصي.

هل تريد التأكد من قوة كلمة السر خاصتك؟

إليك المقياس الذي تحدثنا عنه من هنا

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

المصدر

The conversation

تعرف على مكتبة بابل: حيث كل ما كُتِب وكل ما سيكتب في المستقبل!

تخيل مكتبة تحتوي كتبها على كل مجموعة ممكنة من الحروف والأرقام. عندما تفكر في الأمر، تكون الآثار مذهلة. على افتراض أن لديك بالفعل كل مجموعة ممكنة، فهذا يعني أنه سيكون لديك كل قصيدةٍ مكتوبة وكل قصيدةٍ سيتم كتابتها على الإطلاق. سيكون لديك أيضًا كل الاكتشافات العلمية!
مع هذه الكتب، يمكنك كشف الكون والكشف عن أعظم الأعمال الفنية. سيكون لديك أيضًا كل تاريخ ضاع مع الوقت. وسيكون لديك مخطط تفصيلي لكل مستقبل ممكن لكل شخص على قيد الحياة اليوم (وأيضاً كل شخص قد يولد بعد). باختصار، ستعرف بدقة موعد وفتاك.
بالطبع، لإنشاء هذه المكتبة، ستحتاج إلى كمية لا حصر لها تقريبًا من الورق والحبر والوقت. أو بإمكانك أن تنضم إلى «جوناثان باسيلي-Jonathan Basile»، مبتكر «مكتبة بابل-The Library of Babe».

استلهم باسيلي إنشاء مكتبة شاملة حرفيًا من نص قصة «مكتبة بابل-La Biblioteca de Babel» للكاتب خورخي لويس بورخيس. في هذه القصة، يصف بورخيس نسخته من مكتبة عالمية، تحتوي حرفيًا على كل عبارة وكل كلمة يمكن كتابتها على الإطلاق. بمعنى آخر، ستحتوي هذه المكتبة على كل مجموعة ممكنة من الحروف، وبالتالي تحتوي على كل الكتب التي كانت موجودة وأي كتاب سيكتب مستقبلًا.

وإذا كنا نتحدث حرفيًا عن كل ترتيب محتمل للحروف (وهو ما نقوم بيه بالفعل)، فستحتوي المكتبة أيضًا على كم هائلٍ من الصفحات المليئة بالهراء.
ومع ذلك، إذا كنت ترغب في الفرز بين الكلام غير المترابط وغيره من الكلام الجيد، فستكشف في النهاية عن (حرفيًا) كل شيءٍ جيد. وصف بورخيس المكتبة في مقال نشر عام 1939 بعنوان «المكتبة الجامعة-La Biblioteca Total»، والّذي كان مقدمة لقصته القصيرة المذكورة أعلاه.

بالنسبة للأجيال السابقة، مكتبةٌ كهذه ليست إلّا مجرد نسج من الخيال. ومع ذلك، رأى باسيلي، الذي درس الأدب الإنجليزي في جامعة كولومبيا، أن أجهزة الكمبيوتر يمكن أن تسمح لنا بالفعل بتحويل رؤية بورخيس إلى واقغ. على هذا النحو، انطلق باسيلي لجعل المكتبة تنبض بالحياة. ومن الجدير بالذكر أنه أزال الأرقام لجعل المشروع ممكنًا إلى حد ما.

بعد ذلك، أمضى ستة أشهرٍ في محاولةٍ لإنشاء مكتبته. لسوء الحظ، اكتشف أنه لا يزال يتطلب تخزينًا رقميًا أكبر مما قد يناسب الكون بأكمله. لجعل المهمة أكثر قابلية للإدارة، استخدم باسيلي كتبًا يبلغ طولها 410 صفحة وتحتوي على 3,200 حرف في كل صفحة. حتى مع هذه القيود، فقد حسب أن عدد “الكتب” سيكون في حوالي 10 أُس مليونين.

لذلك كان عليه أن يستقر على مكتبةٍ موجودةٍ كخوارزمية. يعمل هذا البرنامج كلما قام شخص ما بكتابة نصٍ في موقع المكتبة. قام أيضًا بتقليص حجمها حتى لا تتكرر صفحةٌ في كتابين، ومع ذلك لا يزال في المكتبة 10 أُس 4,677 كتاب.

أوضح باسيلي:

“بما أنني أتخيل أن السؤال سوف يطرح نفسه في أذهان بعض الزوار (هناك قدر معين لا مفر منه من عدم الثقة في الصورة الافتراضية) سوف أتجنب أي شكوك: أي نص تجده في أي مكان بالمكتبة سيكون في نفس المكان إلى الأبد. نحن لا نقوم ببساطة بإنشاء وتخزين الكتب حسب الطلب– في الواقع، فإن متطلبات التخزين تجعل ذلك مستحيلاً. يمكن الوصول إلى كل تركيبٍ محتملٍ للحروف في هذه اللحظة بالذات في واحدٍ من كتب المكتبة، في انتظار من يكتشفها.”

واصل باسيلي توضيح كيفية سير العملية بالضبط:

“لا يخزن الموقع الكتب على قرص، ولا يقوم بإنشائها عندما تُطلوب ثم تُخزن في هذه الصفحات. ولكن دائمًا ما تضع نفس صفحة النص في “المكان” نفسه في المكتبة. يقوم الموقع بذلك باستخدام خوارزمية لتوليد الأرقام شبه العشوائية تسمى «المولد التطابقي الخطي-Linear Congruential Generator (LCG)». من أجل أن تكون قادرًا على إنشاء كل صفحة محتملة من 3200 حرفًا، سيتطلب «مولد أعداد شبه عشوائية -Pseudorandom Number Generator (PRNG)» رقمًا أساسيًا يبلغ حوالي 16000 بِت– في نظام العد العشري، هذا رقم يتكون من حوالي 5000 عدد!”

للبحث عن عبارة، ما عليك سوى التوجه إلى الموقع وستجدها في غضون ثوانٍ. يعمل البرنامج بطريقة تعرض جميع الصفحات التي سيظهر عليها هذا النص إذا كانت مكتبة بابل شيءًا ماديًا حقيقيًا. في هذا الصدد، على الرغم من أن الصفحة غير حقيقية (لا يمكنك استلامها ولا يتم تخزينها)، فإن الصفحة موجودة كمجموعة من الإحداثيات، لذا ستكون هي نفسها في كل مرة تبحث فيها عن العبارة عينها.

في حين أن هذه المكتبة مثيرةٌ للاهتمام، غير أنها قد لا تكون أفضل وسيلةٍ لكشف أسرار الحياة والكون وكل شيء.

ألمصدر: Futurism

إقرأ أيضًا: تصريحات إيلون ماسك الجديدة حول الذكاء الاصطناعي

القفاز الإلكتروني يقدم ميزات “إنسانية” لمستخدمي اليد الصناعية

يواجه الأشخاص الذين يعانون من بتر الأطراف تحديات الحياة اليومية الصعبة، والتي تؤدي غالبًا إلى الاستخدام المستمر للأيدي الصناعية والخدمات التعويضية. يمكن ارتداء القفاز الإكتروني، والّذي تم تطويره بواسطة باحثين من «جامعة بيردو-Purdue University»، على يد اصطناعية لتوفير ليونة، دفء، مظهر، إدراك حسي (مثل القدرة على استشعار الضغط ودرجة الحرارة والماء) تمامًا كاليد البشرية.
نشرت هذه الدراسة في «NPG Asia Materials».

في حين أن اليد الاصطناعية التقليدية تساعد في استعادة القدرة على الحركة، القفاز الإلكتروني الجديد يقديم ميزات واقعية تشبه اليد البشرية في إنجاز الأنشطة اليومية ومهام الحياة، مع إمكانية تحسين صحة المرضى العقلية ورفاهيتهم عن طريق مساعدتهم على الاندماج بشكل طبيعي في السياقات الاجتماعية.
يستخدم القفاز الإلكتروني مستشعراتٍ إلكترونية رفيعة ومرنة ورقائق دائرة مصغرة من السيليكون على قفاز النتريل المتاح تجارياً.

يتم توصيل القفاز الإلكتروني بساعة يد مصممة خصيصًا له، مما يتيح عرض البيانات الحسية ونقلها عن بُعد إلى المستخدم للمعالجة.
عمل تشي هوان لي، أستاذ مساعد في كلية الهندسة في بيردو، بالتعاون مع باحثين من جامعة بيردو، جامعة جورجيا، وجامعة تكساس، على تطوير تقنية القفازات الإلكترونية.

وقال لي:

“لقد طورنا مفهومًا جديدًا للقفازات الإلكترونية ذات العبوات المرنة والمجهزة بأدوات استشعار والّتي بنيت على قفاز تجاري من النتريل، مما أتاح لها أن تنطبق باطِّراد مع أشكال اليد المتعددة. يتم تكوين القفاز الإلكتروني بنمط مطوٍ من أجهزة استشعار متعددة الوسائط لجمع معلومات مختلفة مثل الضغط، درجة الحرارة، الرطوبة، والبيولوجيين الحيويين الكهربيولوجيين. في نفس الوقت، توفر مظهرًا، دفئًا، وحتى ليونة واقعية تشبه اليد البشرية.”

يأمل لي وفريقه أن يؤدي ظهور القفازات الإلكترونية وقدراتها إلى تحسين رفاهية مستخدمي اليد الصناعية عن طريق السماح لهم بأن يشعروا براحة أكبر في السياقات الاجتماعية. يتوفر القفاز بألوان البشرة المختلفة، وبصمات أصابع نابضة بالحياة وأظافر اصطناعية.

وأضاف لي:

“يمكن أن يكون المستخدم النهائي المنتظر أي مستخدم لليد الصناعية لم يشعر بالارتياح عند ارتداء اليد الصناعية، خاصة أثناء العديد من السياقات الاجتماعية.”

من ميزات القفاز الإلكتروني قلة التكلفة الصناعية وقابليتها للتصنيع بكميات كبيرة، مما يجعلها خيارًا ميسور التكلفة للمستخدمين. هذا بخلاف التقنيات الناشئة الأخرى الّتي تحتوي على أجهزة تحكم بالصوت والعضلات داخل اليد الصناعية بتكلفة عالية.

بالإضافة إلى ذلك، لا توفر هذه التقنيات الناشئة ميزات كاليد البشرية كالّتي تقدمها القفازات الإلكترونية.
عمل لي ومين كو كيم، طالب الدكتوراه في الهندسة في جامعة بيردو وأحد مؤلفي البحث، على تسجيل براءة اختراع لدى «مكتب مؤسسة بيردو البحثية للتسويق التكنولوجي-The Purdue Research Foundation Office of Technology Commercialization».

يقول لي:

“تكرس مجموعتي العمل لتطوير العديد من الأجهزة الطبية الحيوية التي يمكن ارتداؤها، وهدفي النهائي هو إخراج هذه التقنيات من المختبر ومساعدة الكثير من المحتاجين. هذا البحث يمثل جهودي المستمرة في هذا السياق.”

تزامن هذا العمل مع احتفال «Purdue’s Giant Leap» للاحتفاء بالتقدم العالمي في مجال الصحة كجزء من الذكرى الـ 150 لبيردو. هذا هو أحد الموضوعات الأربعة لـ «مهرجان الأفكار-Ideas Festival» الّذي يستمر لمدة عام، والّذي تم تصميمه لإطهار معرض بيردو كمركز فكري يحل مشاكل العالم الحقيقي.

ألمصدر: Knowridge Science Report

إقرأ أيضًا: ابتكار جهاز يمكنه التلاعب في الدوائر العصبية في الدماغ

إعلان قائمة الفائزين بجائزة الآغا خان للعمارة لعام 2019

تم الإعلان عن الفائزين الستة بجائزة الآغا خان للعمارة لعام 2019 يوم 29 أغسطس الماضي، بواسطة (إيرادا أيوبوفا – Irada Ayupova) وزير الثقافة بجمهورية تتارستان و(فاروق ديراخشاني – Farrokh Derakhshani) رئيس جائزة الآغا خان للعمارة. وذلك في مؤتمر صحفي عُقد بمدينة قازان، عاصمة جمهورية تتارستان الروسية.

جائزة الآغا خان:

تهدف جائزة الآغاخان للعمارة، والتي أسسها سمو الآغاخان عام 1977، إلى تشجيع المشاريع التي تلبي بنجاح احتياجات وتطلعات المجتمعات التي يوجد بها حضور للمسلمين بشكل كبير. في الواقع، تذهب الجائزة للمشاريع التي تستجيب بشكل خاص لسياقها المحيط والاحتياجات الثقافية للسكان. يتقاسم الفائزون بالجائزة السنوية مبلغ مليون دولار أمريكي، والتي تعترف بجميع الأطراف المشاركة في أفكار وتصميم وتنفيذ المشروع المنفذ. علاوة على ذلك، لا تكافئ الجائزة المهندسين المعماريين فحسب، بل تعترف أيضًا بالبلديات والبنائين والعملاء والحرفيين والمهندسين الذين لعبوا أدوارًا مهمة في تنفيذ المشروع.

قائمة الفائزين بجائزة الآغا خان للعمارة لعام 2019:

البحرين: إعادة إحياء مدينة المحرّق.

بدأ مشروع إعادة إحياء مدينة المحرّق، الذي يسلط الضوء على تاريخ صيد اللؤلؤ في موقع التراث العالمي، لأول مرة كسلسلة من مشاريع الترميم وإعادة الاستخدام. ثم تطور المشروع ليصبح برنامجًا شاملاً يهدف إلى إعادة التوازن بين التركيبة السكانية للمدينة من خلال إنشاء مساحات عامة وتوفير أماكن اجتماعية وثقافية وتحسين البيئة العامة.

بنجلاديش: مشروع أركادیا التعليمي في جنوب كنارشور.

المشروع هو هيكل مديولي يضم فصول للحضانة وورشة للبالغين ومكتب، يقع بجانب موقع النهر والذي غالبا ما تغمره المياه لمدة خمسة أشهر كل عام. وبدلاً من التدخل في النظام الإيكولوجي وإنشاء تل مرتفع للبناء، ابتكر المهندس المعماري حل عن طريق منشأ برمائي يمكن أن يرتكز على الأرض أو يطفو على الماء، اعتمادًا على الظروف الموسمية.

فلسطين: المتحف الفلسطيني في بيرزيت.

المشروع الذي يتوج تلة مدرجات مطلة على البحر الأبيض المتوسط، حصل المشروع على شهادة اللييد ذهبية بسبب البناء المستدام. تم استيحاء الأشكال المتعرجة لكتلة المتحف والحدائق على التلال من المدرجات الزراعية الطبيعية المحيطة، مما يؤكد الارتباط بسياق الأرض والتراث الفلسطيني.

جمهورية تتارستان: برنامج تنمية الأماكن العامة.

وهو برنامج في جمهورية تتارستان قام حتى الآن بتحسين 328 مساحة عامة في جميع أنحاء تتارستان. سعى البرنامج الطموح لمواجهة الاتجاه نحو الملكية الخاصة من خلال إعادة تركيز الأولويات على المساحات العامة عالية الجودة لشعب تتارستان. وأصبح الآن نموذجًا في جميع أنحاء الاتحاد الروسي.

السنغال: مبنى محاضرات جامعة عليون ديوب في بامبي.

يقع المشروع في بامبي، حيث أدت ندرة الموارد إلى استخدام استراتيجيات المعالجات المناخية، وتتضمن مظلة سقف مزدوجة كبيرة وأعمال شبكية لتقليل تأثير الإشعاع الشمسي ولكنها تتيح تدفق الهواء من خلاله. ومن خلال استخدام تقنيات البناء المألوفة واتباع مبادئ الاستدامة، نجحت في تقليل التكاليف ومتطلبات الصيانة إلى الحد الأدنى، وذلك لم يؤثر على التعبير المعماري الجريء للمبنى.

الإمارات العربية المتحدة: مركز واسط للأراضي الرطبة بالشارقة.

المشروع عبارة عن تصميم قام بتحويل الأراضي القاحلة إلى أرض رطبة مرة أخرى، وعمل كمحفز للتنوع البيولوجي والتعليم البيئي. وبالإضافة الى استعادة الأرض لنظامها البيئي الأصلي، فقد ثبت أيضًا أنه مكان جاذب للزائرين للتعرف على بيئتهم الطبيعية.

المصادر

Aga Khan

ArchDaily

تصريحات إيلون ماسك الجديدة حول الذكاء الاصطناعي

ما الذي يتبادر إلى الذهن عندما تسمع عبارة “الذكاء الاصطناعي”؟

ربما تفكر في مساعد آبل الرقمي سيري أو روزي الروبوت من مسلسل(The Jetsons)؟

وجهة نظر إيلون:

يعتقد إيلون ماسك أنك تنظر للموضوع بشكل خاطيء.

حيث قال ماسك في حديث مع الرئيس التنفيذي لشركة علي بابا جاك ما في المؤتمر العالمي للذكاء الاصطناعي في شنغهاي، الصين هذا الأسبوع:

“أعتقد عمومًا أن الناس يقللون من قدرة الذكاء الاصطناعي – فهم يعتقدون أنه إنسان ذكي، لكن سيكون أكثر من ذلك بكثير حيث سيكون أكثر ذكاءً من أذكى إنسان”.

بالنسبة للسياق، قارن ماسك الفرق بين الذكاء الاصطناعي والبشر بالفرق بين البشر والشمبانزي حيث قال:

“هل يمكن لشمبانزي أن يفهم البشر حقًا؟ في الحقيقة لا لأننا نبدو مثل كائنات فضائية غريبة، فهم يهتمون في الغالب بشمبانزي آخر. وسيكون هذا هو الحال، أكثر أو أقل. في الواقع، إذا كان الفرق صغيرًا جدًا، فسيكون ذلك مذهلاً – ربما يكون أكبر بكثير”. هذا الاختلاف الصارخ في القدرة الفكرية بين الذكاء الاصطناعي والبشر هو الذي أثار قلق المسك بشأن مستقبل جنسنا البشري.

شركة (Neuralink):

وقال ماسك:

“ماذا تفعل في مثل هذا الموقف؟ لست متأكدا. آمل أن تكون لطيفة”. ولهذا السبب، أسس شركته(Neuralink).

“إذا لم تتمكن من التغلب عليهم، انضم إليهم- هذا ما تدور حوله شركة (Neuralink). هل يمكننا المضي قدمًا مع الذكاء الاصطناعي؟”

تصريحات إيلون ماسك السابقة:

في عام 2014 قالت صحيفة الجارديان أن إيلون تحدث عن خطورة الذكاء الاصطناعي حيث وصفه بأنه استدعاء للشيطان نفسه. واستكمل إيلون قائلًا:

“أعتقد أننا يجب أن نكون حذرين للغاية بشأن الذكاء الاصطناعي. إذا كان عليّ أن أخمن ما هو أكبر تهديد وجودي لدينا، فمن المحتمل أن يكون ذلك. قال مسك: “نحن بحاجة إلى توخي الحذر الشديد”. “أميل بشكل متزايد إلى الاعتقاد بأنه يجب أن يكون هناك بعض الرقابة التنظيمية، ربما على المستوى الوطني والدولي، لمجرد التأكد من أننا لا نفعل شيئًا أحمق”.

وقد أدلى ماسك بهذه التعليقات للطلاب من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) خلال مقابلة في ندوة(AeroAstro) المئوية ، حيث تحدثوا عن علوم الكمبيوتر، الذكاء الاصطناعى، استكشاف الفضاء واستعمار المريخ.

وفي عام 2017 قالت صحيفة الإندبندنت أن إيلون أخبر موظفي شركة (Neuralink) بعد أن عرض عليهم وثائقي يتحدث عن الذكاء الاصطناعي أن هناك احتمالية من 5 إلى 10% بأن الذكاء الاصطناعي سيكون ناجحًا وآمنًا. واستكمل إيلون قائلًا أنه استثمر في شركة (DeepMind) من أجل مراقبة تطوير جوجل للذكاء الاصطناعي.

وفي الختام هل تعتقد أن تصريحات إيلون ماسك الجديدة حول الذكاء الاصطناعي صحيحة أم خاطئة؟

المصدر(1)

المصدر(2)

المصدر(3)

لأول مرة يتمكن العلماء من تكوين حلقة مستقرة من الكربون!

لأول مرة يتمكن العلماء من تكوين حلقة مستقرة من الكربون النقي!

توصل العلماء إلى أنه يمكن لذرات الكربون في الجزيء أن تترتب في عدد من التكوينات المختلفة، فعندما تُكَون ذرة كربون روابط مع ثلاث ذرات كربون أخرى يتكون الجرافيت اللين نسبيًا، وإذا أضفنا ذرة كربون أخرى، يتكون أحد أصلب المعادن المعروفة وهو الماس، أما إذا رتبنا 60 ذرة كربون على شكل كرة قدم نحصل على الفُليرينات وهي أحد أول الجزيئات النانوية المكتشفة.

ولكن ماذا إذا حاولنا تكوين حلقة من ذرات الكربون، حيث ترتبط فيها كل ذرة كربون بذرتين أخرتين فقط؟ هذه المعضلة حيرت العلماء لأكثر من 50 عامًا، وكانت أفضل محاولتهم هو الحصول على حلقة كربونية غازية، والتي تبددت بسرعة.

ولكن الآن، ولأول مرة تمكن باحثون من جامعة أكسفورد ومنظمة IBM للبحث العلمي من ابتكار حلقة مستقرة من الكربون النقي.

هذه الحلقة الكربونية والتي تسمي سيكلو كربون، تتكون من 18 ذرة كربون، وتعد أصغر سيكلو كربون مستقر حراريًا، والصورة في أول المقال هى صورة للحلقة أُلتقطت باستخدام تقنيات الفحص المجهري المتقدمة.

حتى الآن، أشارت الأبحاث التي أجريت على هيكل الحلقة الكربونية إلى أنها تعمل كأشباه موصلات، مما يُتيح إمكانية استخدامها في مجال صناعة الإلكترونيات، وكذلك يمكن من خلالها الحصول على المواد الغنية بالكربون.

لتحقيق هذا الإنجاز الرائع، بدأ العلماء بتوليف أكسيد السيكلوكربون الثلاثي C₂₄O₆، هذا هو ذرات الكربون الـ 18مرتبطة بستة جزيئات من أول أكسيد الكربون، كل جزيئان من جزيئات أول أكسيد الكربون مجتمعان في كل من الزوايا الثلاث للمثلث.

ثم قاموا بنقل هذا الهيكل إلى صفيحة من النحاس على سطحها طبقة من كلوريد الصوديوم مبردة في حجرة مفرغة إلى ما فوق الصفر المطلق. هذا يوفر سطح خامل يحافظ على استقرار الهيكل.

بعد ذلك، وباستخدام مجهر القوة الذرية atomic force microscope، قام الفريق بإخراج جزيئات أول أكسيد الكربون من الهيكل تاركًا ذرات الكربون في الحلقة فقط.

بالطبع العملية أصعب بكثير مما تبدو عليه، لم يتمكن العلماء دائمًا من إخراج كل جزيئات أول أكسيد الكربون دون انهيار هيكل الحلقة، لذلك وفي كثير من الحالات، حصل العلماء بدلاً من ذلك على جزيئات أخرى مثل C₂₂O₄ و C₂₀O₂ (انظر الصورة أعلاه).

ماذا الآن؟ حسنا، هذا لا يزال غير واضح قليلا. ستحتاج عملية بناء السيكلوكربونات إلى التحسين من أجل الحصول على إنتاج أكبر، ففي الوقت الحالي، يمكن بناء حلقة كربونية واحدة فقط في نفس الوقت، لذلك يخطط الفريق لإيجاد طرق أكثر فعالية لبناء مركبات سيكلوكربونية متعددة في وقت واحد.

بعد أن تمكن العلماء من إنتاج حلقة كربونية مستقرة، يسعى العلماء الآن إلى دراسة تطبيقاتها وإمكانية استخدامها كأشباه موصلات في صناعة الإلكترونيات، أو استكشاف خواص جديدة للحلقة، واستخدامها كوحدة بناء، لبناء هياكل أكثر تعقيدًا.

المصدر: ScienceAlert

وجود الكون غير ممكن !

في لحظة الإنفجار العظيم «Big Bang» ، الكتلة شديدة الحرارة العالية الكثافة المعروفة بالكون انفجرت لتعطينا كل جسيم من المادة التي تحيط بنا، ولكن هل تخيلت يوما أن وجود الكون غير ممكن !

البدايات

فيزيائياً، العمليات التي شكلت الجسيمات الأولى يجب أن تنتج أعداد مساوية من الجسيمات المضادة «antiparticle» وبذلك تهلك كل المادة بكفاءة تامة ،لكن هذا لم يحدث، وهذا ما وضع الفيزيائين في حيرة شديدة لعقود.

النموذج المعياري

كل جسيم في النموذج المعياري « Standard Model» -نظرية لوصف بنيات الكون المتناهية الصغر- لديها ما يُعرَف بالجسيم المضاد، والذي له كتلة مساوية تماماً للجسيم الأصلي لكنه يحمل شحنة مخالفة، على سبيل المثال، خذ جسيمات متشابهة كالإلكترونات والتي تحمل شحنة سالبة، يمكنك تخمين الجسيم المضاد لها والذي يعرف بالبوزترون «positron» ذي الشحنة الموجبة.
تسمية الجسيمات المضادة تتم عن طريق إضافة «مضاد» بداية اسم الجسيم مثل مضاد النيوترون أو مضاد ميون.
الفوتون «photon» لا يحمل أي شحنة لذلك الفوتون ومضاد الفوتون شيء واحد.
وبما أن الجسيمات هي من تصنع المادة، فالجسيمات المضادة هي من تصنع المادة المضادة.
تفاعل المادة والمادة المضادة يهلك كلا الجسيمات تاركاً خلفه إنفجاراً من الطاقة النقية.

في المختبر، رصد العلماء تصادم الأجسام ومضاداتها ملايين المرات في الثانية قبل إضمحلالها لمادة أخرى -مادة أو مادة مضادة-.

في بداية نشوء الكون، نسبة الإضمحلال هي 50/50 من المادة والمادة المضادة، وكما تعلم مجموع نسبة 50 من المادة و50 من المادة المضادة يساوي صفر من الكون!

ما هي هذه الجسيمات؟

يشرح «CERN» باستخدام عملة معدنية، عند تأرجح عملة معدنية على طاولة فأنك ترى الصورة أو النقش لحظة توقفها لكنك لن تستطيع مسبقاً تحديد الوجه الذي ستستقر عليه العملة قبل توقفها، في المقابل إذا تأرجحت مجموعة كبيرة من العملات المعدنية فستتوقع بشكل بديهي إستقرار نصفها على الصورة والنصف الآخر على النقش. الشيء ذاته ينطبق على الجسيمات المتصادمة، الفرق اننا لا نعلم ما هي الجسيمات المتصادمة لحظة نشوء الكون!

ما هي هذه الجسيمات؟ لماذا حصلنا على مادة اكثر؟ لماذا تشكّل المادة شيئاً؟

لنجد الحل، يحاول الفيزيائيون إيجاد الفروق المتناهية الغير ملحوظة بين المادة والمادة المضادة، فلربما نكتشف سبب تزايد نسبة احدى المادتين في بداية نشوء الكون.

عام 2016، تجربة الفا في «CERN» استطاعت بنجاح إنتاج وقياس مضاد الهيدروجين، لكن لم يتم التوصل لأي فرق بين الهيدروجين ومضاد الهيدروجين!
في خريف 2017 ،قاس العلماء الـ«magnetic moment» لمضاد البروتون ووجدوا كذلك انه مطابق تماماً للبروتون!

تستمر الأبحاث، وببقى السؤال الجوهري حول الكون بحاجة إلى إجابة.

المصدر

curiosity

بيانات هابل الجديدة وثابت جديد لمعدل توسع الكون اللانهائي

الكون يزداد حجمه كل لحظة، وتتمدد المسافات بين المجرات مثلما يحدث للعجين في الفرن. ولكن السؤال الأهم هنا، ما هو معدل توسع الكون؟ ولأن هابل والتلسكوبات الأخرى تم توجيهها للعثور على الإجابة، فأنهم قد أثاروا فرقًا مثيرًا بين ما يتوقعه العلماء وما ترصده تلك التلسكوبات.

يقول علماء الفلك العاملون بتلسكوب هابل الفضائي التابع لوكالة ناسا أنهم تقدموا خطوة مهمة في الكشف عن التناقض بين الطريقتين الرئيسيتين في لقياس معدل توسع الكون. وتبين الدراسة الأخيرة أننا بحاجة إلى نظريات جديدة لشرح القوى التي شكلت الكون.

تشير قياسات هابل إلى أن معدل توسع الكون الحديث أكبر مما كان متوقعًا، وذلك استنادًا إلى كيفية نشأة الكون قبل 13 مليار عام. هذه القياسات تأتي من القمر الصناعي بلانك (Planck satellite) التابع لوكالة الفضاء الأوروبية. هذا التناقض تم تعريفه في الأوراق البحثية في السنوات الماضية، ولكن لم يكن واضحًا إن ما كان الاختلاف في تقنيات القياس هي السبب أم بعض الفروق في القيم المقاسة.

وقد تطورت دقة قياسات هابل خلال هذا العام. وهذه القياسات الأكثر دقة تجبرنا على اكتشاف فيزياء جديدة قد تكون ضرورية لشرح هذا التناقض.

ويقول آدم ريس، الحائز على جائزة نوبل في معهد مراصد علوم الفضاء:

“إن الاختلاف بين الكون المبكر والكون الحديث قد يكون أكثر التطورات الأخيرة في علم الكونيات منذ عقود، وقد كان هذا الاختلاف صغيرًا فيما مضى، إلا أنه ظل ينمو حتى وصل إلى نقطة لا يمكن استبعادها باعتبارها مجرد صدفة. هذا التفاوت لا يمكن أبدًا أن يحدث عن طريق الصدفة.”

يستخدم العلماء ما يسمى سلم المسافات الكونية (Cosmic distance ladder) لتحديد مكان وجود الأشياء في الكون. تعتمد هذه الطريقة على اجراء قياسات دقيقة للمجرات القريبة ثم الانتقال إلى مجرات أبعد وأبعد، وذلك باستخدام نجومها كمعلم ميليّ. يستخدم الفلكيون هذه القيم، بالإضافة إلى قياسات أخرى لضوء المجرات المحمر أثناء مرورها عبر الكون المتمدد، لحساب مدى سرعة توسع الكون مع الزمن، وهي قيمة تعرف باسم ثابت هابل. ويعمل العلماء وعلى رأسهم البروفيسور آدم رييس (Adam G. Ries) على السعي من أجل تحسين قيمة هذا الثابت.

في هذه الدراسة الجديدة، استخدم علماء الفلك تلسكوب هابل لمراقبة 70 من النجوم النابضة، والتي تسمى (متغير قيفاوي-Cepheids)، بداخل سحابة ماجلان الكبرى. وقد ساعدت هذه الملاحظات العلماء في “إعادة بناء” سلم المسافة من خلال تحسين المقارنة بين تلك النوابض وأقربائهم الأكثر بعدًا من السوبرنوفا الوليدة حديثًا. وقد خفض فريق رييس حالة عدم اليقين في قيمة ثابت هابل من 2.2% إلى 1.9%.

على الرغم من قياسات الفريق التي أصبحت أكثر دقة، إلا أن حساب ثابت هابل طل على اختلاف مع القيمة المتوقعة والمستمدة من ملاحظات تمدد الكون المبكر. هذه القياسات قد أجريت بواسطة القمر الصناعي بلانك، والذي رسم خريطة الكون المعروفة بإشعاع الخلفية الكونية الميكروي، وهي صورة ملتقطة لحالة الكون عندما كان عمره 380,000 سنة بعد الانفجار العظيم.

وبقد تمت فحص تلك القياسات بشكل دقيق، لذلك لا يمكن للعلماء إهمال أو استبعاد تلك الفجوة بين القيمتين نظرًا لاحتمال حدوث خطأ في القياس في واحدة منهما أو كلاهما. وقد تم اختبار كلتا القيمتين بطرق متعددة.

وقد أوضح رييس قائلاً:

“هذه ليست مجرد تجربتين مختلفتين، فنحن نقيس شيئًا مختلفًا اختلافًا جذريًا. الأول هو قياس مدى سرعة تويع الكون كما نراه اليوم. والثاني عبارة عن تنبؤ قائم على فيزياء الكون المبكر وعلى قياسات للسرعة يجب أن يتوسع بها. وإذا لم تتفق هذه القيم، فستكون هناك احتمالية قوية لأننا نفتقد شيئًا ما في النموذج الكوزمولوجي الذي يربط بين تلك الفترتين الزمنيتين من الكون.”

كيف تمت إجراء الدراسة الجديدة؟

يستخدم الفلكيون المتغيرات القيفاوية كمقاييس كونية لقياس المسافات القريبة بين المجرات لأكثر من قرن. ولكن محاولة حصاد مجموعة كبيرة من النجوم قد تستغرق وقتًا طويلًا بحيث لا يمكن تحقيقها. لذلك استخدم الفلكيون طريقة ذكية تسمى (Drift And Shift-DASH)، وذلك باستخدام تلسكوب هابل كنقطة تصوير والتقاط لالتقاط صور سريعة للنجوم النابضة المشعة للغاية، مما يلغي الحاجة المستهلكة للوقت للحصول على دقة كبيرة.

وأوضح ستيفانو كاسير تانو، أحد أعضاء الفريق:

“عندما يستخدم هابل توجيهًا دقيقًا عن طريق تتبع النجوم الدالّة، فإنه يمكنه رصد متغير قيفاوي واحد فقط كل تسعين دقيقة كزمن دورة تلسكوب هابل حول الأرض. ولذلك سيكون مكلفًا للغاية بالنسبة للتلسكوب أن يلاحظ كل متغير قيفاويّ، وبدلًا من ذلك فأننا نقوم بالبحث عن مجموعة من تلك النجوم النابضة بحيث تكون قريبة بما فيه الكفاية حتى نتمكن من التحرك بينها دون الحاجة إلى إعادة معاير التلسكوب. وهذه التقنية تسمح لنا بمراقبة عشرات النجوم النابضة خلال دورة التلسكوب الواحدة حول الأرض.”

بعد ذلك جمع علماء الفلك نتائجهم مع مجموعة أخرى من الملاحظات، وهي التي أدلى بها مشروع أراوكاريا (Araucaria Project) وهي تعاون بين علماء الفلك في تشيلي والولايات المتحدة وأوروبا. حيث أجرت هذه المجموعة قياسات المسافة إلى سحابة ماجلان الكبرى عن طريق رصد خفوت الضوء القادم من نجم واحد يمر أمام شريكه فيما ما يسمى كسوف الأنظمة النجمية الثنائية (Eclipsing binary-star systems). وهذا قد ساعد فريق رييس في تحسين قياس السطوع الفعليّ للنجوم النابضة. حيث تكمن الفريق مع هذه الدقة الإضافية، من تشديد البراغي لبقية سلم المسافة الذي يمتد لعمق الكون.

إن القيمة المقدرة الجديدة لثابت هابل هي 74 كيلومترًا في الثانية لكل ميجابارسك. هذا يعني أنه لكل 3.3 مليون سنة ضوئية لمجرة تبعد عنا، فإنها تبدو لنا أنها تتحرك مسافة 74 كيلومترًا لكل ثانية بشكل أسرع، وهذا كنتيجة لتمدد الكون.

ويشير هذا الرقم إلى أن الكون يتمدد بمعدل أسرع بنسبة 9% من التنبؤ ذو 67 كيلومترًا في الثانية لكل ميجابارسك، والذي يأتي من ملاحظات بلانك للكون المبكر، إلى جانب فهمنا الحالي للكون المبكر.

إذًا، ما الذي يفسر هذا التناقض؟

واحدة من التفسيرات المحتملة لهذا التناقض يتضمن ظهورًا غير متوقع للطاقة المظلمة في الكون المبكر، والذي يُعتقد أنه يشكل 70% من الكون. ويقترح فلكيون من جامعة جونز هوبكينز نظرية يطلق عليها (الطاقة المظلمة المبكرة-early dark energy)، حيث تشير إلى أن الكون تطور مثل مسرحية ثلاثية الفعل.

افترض العلماء بالفعل أن الطاقة المظلمة قد تكون موجودة في الثواني الأولى من ولادة الكون ودفعت المواد في أنحاء الفضاء، حيث بدأ التوسع الأولي. ربما تكون الطاقة المظلمة هي السبب وراء التوسع السريع للكون لما هو عليه اليوم. تشير النظرية إلى أن هناك حلقة ثالثة للطاقة المظلمة بعد فترة ليست بكبيرة بعد الانفجار العظيم، والتي عملت على تمدد الكون بمعدل أسرع مما هو متوقع. وما تبقى من هذه الطاقة المظلمة الأولية يمكن أن يفسر سبب اختلاف قيمتي ثابت هابل.

وهناك فكرة أخرى تقول بأن الكون يحتوي على جسيمات دون ذرية جديدة تتحرك بسرعة مقاربة لسرعة الضوء. وتسمى هذه الجسيمات بالإشعاع المظلم، وتشمل مجموعة من الجسيمات المعروفة بالنيوتريونات، والتي تتكون في المفاعلات النووية.

وهناك فكرة أخرى مثيرة، وهي أن المادة المظلمة، وهي شكل غير مرئي للمادة لا تحتوي بروتونات ولا إلكترونات ولا نيوترونات، تتفاعل بشكل قوي مع المادة العادية أو الإشعاع الذي ذُكر آنفًا. لكن مازال التفسير الحقيقي للاختلاف لغزًا غامضًا.

إن الكون الفسيح في حالة تمدد مستمر، وتلك حقيقة لا يمكن الجدال حولها. وسيظل العلماء باحثين خلف معدل التمدد الحقيقي للكون الحالي، ففريق رييس سيواصل استخدامه لتلسكوب هابل حتى يقلل حالة عدم اليقين إلى 1%، وقد يساعد هذا العلماء على تحديد سبب التناقض بين القيمتين المتوقعة والفعلية المقاسة.

إعداد وتقديم: محمد المصري

المصادر:

NASA

لا يزال إيلون ماسك يرغب في ضرب المريخ بالأسلحة النووية!

لا يزال إيلون ماسك يرغب في ضرب المريخ بالأسلحة النووية لتحويله إلى كوكب صالح للحياة البشرية، كما يتضح من آخر تغريدة له على موقع Twitter يوم الجمعة. كما أنه يريد تصميم ملابس تدعم فكرته لالقاء الأسلحة النووية على سطح المريخ.

يعتقد Musk أنه من خلال ضرب المريخ بالأسلحة النووية، يمكن للقمم الجليدية القطبية للكوكب أن تذوب وتطلق كميات هائلة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، الأمر الذي من شأنه أن يخلق بشكل أساسي تأثير الدفيء الذي سيرفع درجة حرارة وضغط الهواء للكوكب – كأنها عملية إحداث تغير مناخي سريع.

شارك Musk هذا الرأي منذ سنوات، ويعود تاريخه إلى مقابلاته مع بعض البرامج التليفزيونية عام 2015. تختبر شركته “SpaceX” حاليًا إصدارًا أوليًا من صاروخها إلى المريخ باسم “Starship”، والذي يأمل Musk أن يرسل البشر في النهاية إلى المريخ.

جليد على كوكب المريخ!

يمتلك كوكب المريخ اثنين من طبقات الجليد القطبية، أحدهما في القطب الشمالي والآخر في نظيره الجنوبي. خلال فصل الشتاء في أحدهما، يكمن القطب في ظلام دامس تقشعر لها الأبدان، ويترسب 25-30 ٪ من ثاني أكسيد الكربون الموجود بالغلاف الجوي في ألواح الجليد ليكون ما يسمى ب«الثلج الجاف – dry ice».

عندما تتعرض الأقطاب مرة أخرى لأشعة الشمس، تحدث عملية التسامي أو “Sublimation” أي تحول المادة من حالتها الصلبة إلى حالتها الغازية دون المرور بالحالة السائلة. تنقل هذه الأحداث الموسمية كميات كبيرة من الغبار وبخار الماء، مما يؤدي إلى صقيع يشبه الأرض وغيوم كبيرة من السحب.

من هو إيلون ماسك؟

ولد إيلون في 28 يونيو عام 1971 في جنوب أفريقيا، وهو رجل أعمال حاصل على الجنسية الأمريكية وجنسيات أخرى، مستثمر ومخترع، ومؤسس شركة SpaceX ورئيسها التنفيذي، والمؤسس المساعد لمصانع Tesla motores والمهندس المنتج فيها.

اختارته مجلة Forbes ليكون في المرتبة 21 في قائمة أكثر الرجال نفوذا في العالم. بحلول فبراير 2018، قدرت صافي ثروته بما يقارب 20.8 مليار دولار أمريكي ليدخل بذلك قائمة أغنى رجل في العالم حاصلاً على المركز الثالث والخمسين، وصاحب فكرة تحويل البشر إلى فصائل مستوطنة للكواكب “Interplanetary Species”.

لماذا لا نستطيع استوطان المريخ في الوقت الحالي؟

على الرغم من خطة إيلون ماسك الملهمة المعلنة منذ بضع سنوات لبناء مستوطنة بشرية على سطح المريخ خلال 40 عامًا، إلا أن الجزء الأصعب هو إبقاء الناس على قيد الحياة في ظل الظروف المحيطة بالكوكب، وبسبب وجود بعض المخاطر التي تهدد الحياة على ذلك الكوكب الأحمر ومن أهمها:

1- التضاريس القاسية:

المريخ ليس مجرد كوكب أحمر، إنه كوكب ميت، لذا يمثل العيش عليه تحديًا كبيرًا. بالإضافة إلى الظروف الجوية هناك حيث أن كثافة غلافه الجوي أقل بحوالي 100 مرة من الأرض، ويبلغ متوسط درجات الحرارة -81 درجة فهرنهايت، وتبلغ جاذبيته 63٪. كل هذه الظروف، جنبًا إلى جنب مع نقص المياه السائلة والأكسجين، يخلق أرضًا صعبة حقًا للبقاء عليها.

إلا أن العقول والأفكار لا تهدأ، فقام العلماء بعمل مشروع “Haughton-Mars“، الذي يدعو 100 مشارك للعيش والعمل في ظروف مشابهة تمامًا لتضاريس المريخ كل صيف. من خلال العيش والعمل في هذه البيئة، يواجه المشاركون تحديات الحياة على كوكب المريخ بشكل مباشر – بما في ذلك ارتداء البذلات التي تحاكي خطورة الجو في المريخ. يعطينا كل مشارك بيانات قيمة سيتم استخدامها ذات يوم لإنشاء أول مستوطنة بشرية على سطح المريخ.

2- الإشعاع:

يمثل الإشعاع أكبر مشكلة يتعين علينا حلها لكي نعيش على المريخ. أظهرت الأبحاث التي أجرتها جامعة كاليفورنيا منذ عدة سنوات أن رواد الفضاء الذين يتعرضون لفترة طويلة من التعرض للإشعاع الفضائي يمكن أن يعانون من ضعف إدراكي طويل الأجل، فقدان الذاكرة، القلق أو الاكتئاب ومضاعفات في الجهاز العصبي المركزي، وفقًا لتقارير CBC. ونظرًا لرقة الغلاف الجوي للكوكب فإن الجسد البشري سيتعرض لمستويات عالية من الإشعاع لفترات طويلة مما سيرفع من نسب الإصابة بالسرطان وأمراض أخرى.

تعد مشكلة الإشعاع هي الأهم من بين الآخرين، فإذا تم حلها فإنه من السهل القضاء على الأخريات. وكلما زادت المشكلات التي نتعرف عليها الآن مع حياتنا المحتملة على المريخ، كلما كانت فرصنا للبقاء أفضل عندما نصل إلى هناك.

لكن لماذا المريخ وليس أي كوكب آخر ضمن المجموعة الشمسية؟

يقول Musk في مقالة منشورة له بعنوان “Making humans a multi-planetary species” في عام 2017:

“إن اختياراتنا كجنس مستوطن للكواكب مستقبلًا لا تزال محدودة، فإذا فكرنا في كوكب الزهرة سنجد أنه يمتلك ضغطًا كبيرًا جدًا مقارنة بالأرض، وكذلك عطارد يستحيل وجود حياة عليه بسبب قربه الشديد من الشمس، أما عن أقمار المشترى فإنها بعيدة جدًا عن الشمس، فلنفكر في القمر لكنه صغير جدًا بالنسبة للأرض.إننا حقًا لا نملك إلا اختيارًا واحدًا في هذة الحالة وهو المريخ، لأنه الأقرب إلى صفات كوكبنا حيث اليوم عليه يعادل 24.5 ساعة مقارنةً بالأرض وجاذبيته تساوي 37% من تلك بالأرض وذلك سيمكننا من رفع الأشياء الثقيلة بسهولة وسنتمكن من التأقلم معها. كما أنه اختيارًا مغريًا إذ أننا شبه متأكدين أنه كانت هناك حياة على المريخ يومًا ما”

لذا فإن إعادة الحياة لذلك الكوكب الميت تستحق المحاولة وحيث لا يزال إيلون ماسك يرغب في ضرب المريخ بالأسلحة النووية فإنه يكون محقًا بطريقة ما!

المصادر:

– sciencealert

– businessinsider

– bigthink

– wikipedia.org

إجراء أول نقل عن بعد كمومي لمعلومات كمية

إجراء أول نقل عن بعد كمومي لمعلومات كمية!

حان الوقت للاحتفال بحدث رائع في مجال الفيزياء الكمية، حيث تمكن العلماء من إجراء أول نقل عن بعد كمومي لمعلومات كمية استناداً إلى ثلاث حالات. الأمر الذي فتح مجموعة هائلة من الاحتمالات الجديدة للحوسبة الكمية والاتصالات.

وحتى الآن، لم يكن التنقل الكمي عن بُعد ممكنا إلا باستخدام البِت الكمومي quibits وإن كان على مدى مسافات طويلة. وتشير دراسة جديدة إلى أن الشبكات الكمية المستقبلية ستكون قادرة على حمل بيانات أكثر بكثير وبتدخل أقل مما اعتقدنا.

إذا كنت تسمع بفكرة الكيوريت quirit لأول مرة دعنا نتخد خطوة إلى الوراء: الأمر ببساطة أن وحدات البيانات الصغيرة التي نعرفها في الحوسبة التقليدية (بيتات-Bits) قد تكون في إحدى الحالتين: صفر (0) أو واحد (1). ولكن في الحساب الكمي تختلف المعادلة لأن الوحدة المستخدمة هي الكيوبيت quibit والذي يمكن أن يكون صفر (0) وواحد(1) في نفس الوقت، وتسمى هذه الظاهرة بالتراكب الكمومي superposition.
أما الكيوتريت qutrit فلها نفس العلاقة مع التريت trit، أي نضيف احتمالات متراكبة للوحدات الكلاسيكية التي يمكن تمثيلها على أنها صفر (0)، واحد (1) أو اثنان (2). ويمكن أن تكون الكوتريت جميع الاحتمالات في الوقت نفسه، مما يجعل من هذا قفزة نوعية من حيث قدرة المعالجة الحاسوبية أو كمية المعلومات التي يمكن إرسالها في آن واحد.

كما أنه يضيف مستوى من التعقيد للباحثين في مجال الكمبيوتر الكمي.

الآن بما أننا لدينا فكرة عن الكيوتريت، ما هو الانتقال الكمي Quantum teleportation؟

الانتقال الكمي هو الحصول على معلومات كمية من مكان إلى آخر، من خلال ظاهرة تعرف باسم التشابك الكمي quantum entanglement، أو كما سماها ألبرت أينشتاين “تأثير شبحي عن بعد-spooky action at distance”، وهو المكان الذي تترابط فيه جزيئتان كميتان (أو مجموعات من الجسيمات)، بحيث تكشف إحداهما عن خصائص الأخرى مهما كانت متباعدة من الناحية الفيزيائية.

إنه ليس انتقالاً فورياً كما يعرضه الخيال العلمي، بل هو انتقال للبيانات من مكان ما بالاعتماد على نفس البيانات من مكان آخر وذلك عبر مسافة كبيرة. ويمكن إرسال هذه المعلومات الكمية عبر فوتونات الضوء، وأحد الاستخدامات التي قد نراها في المستقبل هو إنشاء شبكات إنترنت غير قابلة للاختراق حيث ستحميها قوانين الفيزياء الأساسية.

وبتقسيم مسار الفوتون إلى ثلاثة أجزاء قريبة جدا من بعضها البعض عن طريق وضع معاير بدقة لأشعة الليزر، وباستخدام مقسم الأشعة وبلورات بورات الباريوم؛ تمكن الباحثون من إنشاء الكيوتريت وإنتاج حالة من التشابك الكمي.

وبعد قياس 12 حالة من التشابك الكمي، أنتج النظام نتيجة تقدر ب 0.75، وهي نتيجة دقيقة ثلاثة أرباع الوقت. وبينما يبقى الإعداد بطيئاً وغير فعّال، فإنه يكفي لإظهار إمكانية انتقال (كيوتريت) عن بعد كما يقول الباحثون.

يقول دانيال ڠاريستو Daniel Garisto في مجلة Scientific American:

“يبدو أن العلماء تم ضربهم بفريق منفصل!”

حيث سجلت المجموعة الثانية من العلماء انتقال (كيويرت) عبر 10 حالات فقط لكن لم يتم قبول بحثهم بعد.

وأياً كانت مجموعة العلماء التي تستطيع أن تدعي حقاً أنها وصلت إلى هذا المستوى الجديد من الانتقال أولاً، فإنها تعد لحظة مهمة في ميدان الاتصالات الكمية، حتى ولو كان استخدامها العملي محدوداً في الوقت الحالي.

ويقول الفريق أيضا أنه ينبغي عليهم أن يكونوا قادرين على تحسين نظامهم في المستقبل، ربما إلى المستويات العالية للكيوكوارتس ququarts ( الكيوكوارتس: كيوريتس qurits مع بيت bit إضافي)

كتب الفريق في ورقتهم البحثية:

“يجمع عملنا بين الأساليب السابقة لنقل جسيمات مركبة تحتمل حالتين ودرجات متعددة محررة،كما يوفر عملنا مجموعة كاملة من الأدوات لنقل الجسيمات الكمية سليمة”

“ونتوقع أن تمهد نتائجنا الطريق لتطبيقات التكنولوجيا الكمية في الأبعاد العالية، لأن النقل عن بُعد يؤدي دوراً محورياً في معيدات الكم والشبكات الكمية”

المصدر:

Sience Alert

لا تنس تقيم المقال (:

اكتشاف بنية جديدة للذهب تضع تنبؤاتنا على المحك

يعد الذهب أحد أهم العناصر على جميع المستويات. إذ يعد عنصرا مؤثرا جدا في الاقتصاد الدولي والعالمي؛ نظرا لكونه أحد العناصر الثمينة والنادرة، بالإضافة لاستخدامه بشكل كبير في التطبيقات الصناعية؛ وذلك لأنه عنصر شديد الاستقرار، عال القساوة ويشابه العناصر النبيلة في خموله وصعوبة تفاعله كيميائيا. وفي بحثٍ علميٍّ جديد يمكن القول بأننا وجدنا ميزة إضافية تضاف إلى ماسبق.

تغير مفاجئ

عند وضع عنصر الذهب تحت ضغط شديد لأجزاء نانوية من الثانية فإن البنية الذرية للذهب تتغير. فتصبح البنية أشبه ببنية المواد الأكثر قساوة من الذهب. تعد هذه المرة الأولى التي يتم فيها رصد حالة بنوية شاذة للذهب، والتي قد تساعد العلماء على تحسين فهمهم لتصرفات العناصر تحت الضغط. كما ذكرنا سابقا. يتميز الذهب بأنه عنصر مستقر؛ إذ إن البنية الكريستالية للذهب تجعله شديد المقاومة للضغوط العالية. هذه البنية تتبع طبيعة بنوية تدعى البنية التكعيبية مركزية الوجوه face centred cubic: fcc؛ تحتوي هذه البنية على مكعب في كل زاوية من زوايا المكعب، بالإضافة لهذا فإنها تحتوي على ذرة أخرى في مركز كل وجه من وجوه المكعب، هذه البنية شديدة القوة لدرجة أنها تستطيع احتمال ثلاث أضعاف الضغط الموجود في مركز الكرة الأرضية، ولكن عادةً يتم تطبيق الضغط بشكل تدريجي. عند تعريض الذهب لضغط مفاجئ يصبح الموضوع أكثر تشويقا.

تحت ضغط مفاجئ يقدر بـ223 جيجاباسكال، والذي يشكل ضغطًا أعلى من الضغط الجوي على مستوى سطح البحر بنسبة 2.2 مليون مرة، يقوم الذهب بإعادة ترتيب نفسه بشكل أقل ارتصاصًا، فيصبح ذو بنية تكعيبية مركزية الجسد (body centred cubic:bcc). يمكن تعريف هذه البنية بكونها تمتلك ذرة في كل زاوية من زوايا المكعب، ولكنها تحتوي على ذرة واحدة فقط في المنتصف، كلتا البنيتين الذريتين تصبحان موجودتين عند الانتقال من بنية إلى أخرى.

لماذا يشكل الانتقال البنوي أمرا مفاجئا؟

بالرغم من كون الانتقال بين البينتين الذريتين أمرا مألوفًا بالنسبة للعاملين في مجال الصلب (الفولاذ)، إلا أنها المرة الأولى التي يتم فيها رصد هذا التغيير في الذهب. فبعد تعريض الذهب لثلثي الضغط الموجود في مركز الأرض، تميل بنية الذهب لتصبح أقل ارتصاصًا من البنية الأولية للذهب. لم يتوقف الباحثون عند ضغط 223 جيجاباسكال؛ فبعد تعريض الذهب لهذا الضغط المفاجئ، قام العاملون بمراقبة التغيرات التي تحدث لبنية العنصر باختلاف الضغط، بعد 262 جيجاباسكال تم تغيير بنية الذهب بشكل كامل وبدأ الذهب بالإنصهار، وعند ضغط 322 والذي يساوي الضغط في مركز الأرض تقريبا، أصبح الذهب سائلًا بالكامل. وهي حالة غريبة لم يتم رصدها سابقا عند تعريض الذهب لهذه الدرجة من الضغط تدريجيا.

يعد الذهب عنصرًا مثيرًا للاهتمام بطبيعته؛ نظرا للميزات السالف ذكرها. وإذا أضفنا هذه الميزة سيصبح أكثر بريقا. حتى إن الباحثين يعتقدون أن هذه الخاصية توفّر الكثير من التطبيقات في المجال الصناعي؛ وذلك لأن الحالات المختلفة للمادة تكسبه خواص مختلفة. فعلى سبيل المثال: يستطيع الحديد أن يكتسب كلتا البنيتبن بالاعتماد على درجة حرارته. وهذا ما يعد خاصية مهمة في صناعة الصلب؛ إذ إنّ البنية مركزية الوجه أكثر قدرة على امتصاص الكربون من البنية مركزية الجسد (الأبرد). أما بالنسبة للذهب فإن عملية التحويل البنوي غير مفهومة بشكل كامل. يظهر البحث أن التحول البنوي للذهب يعتمد على الحرارة والضغط، والذي يمكن أن يساعد في فهمنا المستقبلي لعملية التحويل. بالإضافة لهذا يعتقد العلماء أنه عند تعريض الذهب لضغط 220 جيجاباسكال بشكل مفاجئ، يصبح الذهب في حالة ثلاثية؛ أي في وضع اتزان للحالة الصلبة والسائلة والغازية في نفس الوقت.

إن العديد من التنبؤات النظرية للذهب تحت الظروف المتطرفة فشلت في توقع تكون البنية مركزية الجسد، ولكن هذه الدراسة تعتبر شديدة الأهمية لتغيير توقعاتنا ووضع نظريات جديدة تفسر تصرفات المواد تحت الضغط الشديد.

المصدر

جهاز جديد يمكنه رفع كفاءة الخلايا الشمسية إلى 80%!

تقنية جديدة من جامعة Rice نستطيع من خلالها استخدام أنابيب الكربون النانوية المتواضعة، لصنع خلايا شمسية أكثر كفاءة.

لجعل هذا الأمر ممكنًا، صمم علماء من الجامعة مصفوفة من أنابيب الكربون النانوية أحادية الجدار، تقوم بتوجيه الأشعة تحت الحمراء، وبالتالي زيادة كفاءة الخلايا الشمسية بشكل كبير.

وقد أشرف على هذه التقنية العالمان Gururaj Naik و Junichiro Kono بمدرسة براون للهندسة بالجامعة. وقد نُشِرَ عملهما بدورية ACS Photonics.

هذا الجهاز يُعد بمثابة باعث حراري زائدي المقطع، حيث يمكنه أن يمتص الحرارة الشديدة، التي يمكنها أن تتشتت وتنتشر في الغلاف الجوي، ثم ضغطها في نطاق ترددي ضيق، وإشعاعها مرة أخرى كضوء يمكن تحويله إلى كهرباء.

وقد اعتمدت صناعة هذا الجهاز على اكتشاف قام به نفس فريق العلماء، ففي عام 2016 تمكن الفريق من العثور على طريقة بسيطة لتصنيع رقاقة متجانسة وعالية الدقة باستخدام الأنابيب النانوية، وقد أدى هذا الاكتشاف إلى أن يفكر العلماء في استخدام الرقاقة لتوجيه الفوتونات الحرارية.

الفوتونات الحرارية هي مجرد فوتونات تنبعث من جسم ساخن، فإذا نظرت إلى جسم ساخن باستخدام كاميرا حرارية، سترى أن الجسم يتوهج، وهذا لأن الكاميرا تلتقط هذه الفوتونات المثارة حراريًا.

إن الأشعة تحت الحمراء هي أحد مكونات الضوء الصادر من الشمس التي تزود كوكبنا بالحرارة، ولكنها تمثل جزء صغير من الطيف الكهرومغناطيسي. مشكلة الإشعاع الحراري أن نطاقه عريض حيث أن له طول موجي كبير، في حين أن تحويل الضوء إلى كهرباء في الخلايا الشمسية لا يكون فعالًا إلا إذا كان الإشعاع في نطاق ضيق، لهذا لا نستفيد من الإشعاع الحراري في عملية إنتاج الكهرباء.

لزيادة كفاءة الخلايا الشمسية، كان لابد من الإستفادة من الإشعاع الحراري المفقود، وذلك عن طريق ضغط الفوتونات الحرارية ذات النطاق العريض إلى نطاق ضيق، وهو ما مثل تحدي كبير للعلماء.

لضغط الفوتونات الحرارية إلى نطاق ضيق، استخدم العلماء رقائق الأنابيب النانوية، والتي سمحت لهم بعزل الفوتونات الحرارية -والتي كانت تهدر في الأحوال العادية- ثم امتصاصها وتحويلها إلى فوتونات ضيقة النطاق، يمكن إشعاعها مرة أخرى كضوء، ثم استخدام الضوء في إنتاج الكهرباء.

يمكننا أن نتخيل مدى أهمية هذه التقنية، والتي تعد بمثابة طفرة في مجال إنتاج الطاقة، فإذا نظرنا إلى إنتاج الطاقة في الصناعة سنجد أن 20% من الطاقة المنتجة يهدر في صورة إشعاع حراري لا يُستفاد منه، هذه الطاقة المهدرة تكفي لإمداد ولاية تكساس بالكهرباء لمدة ثلاث سنوات!

ومن ناحية أخرى فإن كفاءة تحويل الطاقة للوسائل المتبعة حاليًا في الحصول على الطاقة لا تتعدى 50%، لكن باستخدام هذا الجهاز في الخلايا الشمسية يمكننا رفع كفاءة تحويل الطاقة بها من 22% إلى 80% وهو شئ غير مسبوق!

بلا شك، فإن هذه التقنية تعد طفرة كبيرة، وسيكون لها تطبيقات كثيرة في الأجهزة التي تعتمد على الحرارة في توليد الكهرباء.

المصدر: Phys.org

علماء الفيزياء يقومون بصنع حقل مغناطيسي شمسي غريب في المختبر!

تلك الكرة الدوارة من البلازما التي هي شمسنا تنتج مجالاً مغناطيسياً، وحيث يضعف هذا الحقل المغناطيسي، يمكن للرياح الشمسية الهروب بنجاح لتنتشر في الفضاء .

لقد تمكن العلماء الآن من إعادة إنشاء هذه التأثيرات نفسها في المختبر لأول مرة. مما يعني أنه يمكننا دراسة الظواهر الغريبة حول نجمنا في أماكن قريبة، دون إرسال أقمار ختص مرحبا عبر النظام الشمسي لتدرس الشمس.

معرفة كيفية تصرف هذا المجال المغناطيسي وتدفقات البلازما المرتبطة به أمر بالغ الأهمية في تحسين فهمنا لكيفية ومتى قد تؤثر العواصف الشمسية على الأرض. وربما تضع أنظمة الاتصالات والبنية التحتية لدينا تحت تهديد وشيك.

على وجه الخصوص، تحدد خريطة «mini-Sun» التي تم تكوينها الآن داخل مختبر «بجامعة ماديسون» التي تدرس تأثير «دوامة باركر- Parker spiral» (سميت على اسم مكتشفها، عالم الفيزياء الفلكية الشمسية الأمريكي «يوجين باركر»).ع

لى وجه التحديد، هذه هي الطريقة التي يتدفق بها المجال المغناطيسي للشمس ورياحه الشمسية مثل تنورة راقصة باليه عبر الكواكب المحيطة.

يقول الفيزيائي «إيثان بيترسون» من جامعة «ويسكونسن ماديسون»:

"الرياح الشمسية شديدة التباين، ولكن هناك نوعان أساسيان: سريع وبطيء".

“لقد وثقت مهمات الأقمار الصناعية بشكل جيد من أين تأتي الرياح السريعة.لذلك كنا نحاول دراسة على وجه التحديد كيف تتولد الرياح الشمسية البطيئة وكيف تتطور أثناء انتقالها نحو الأرض."

وللتحقق من «دوامة باركر-Parker spiral» ورياحها الشمسية أيضًا، ابتكر «بيترسون» وزملاؤه الكرة الحمراء الكبيرة: كرة مجوفة تحتوي على البلازما بعرض ثلاثة أمتار (حوالي عشرة أقدام)، وتتميز بمغناطيس قوي في مركزه ومهمتها أيضا إجراء تحقيقات قياس مختلفة.

بعد ذلك تم مُؤاينة غاز الهيليوم لإنشاء بلازما عند درجات حرارة ١٠٠,٠٠٠ درجة مئوية. قبل أن يتم نسج الخليط كله باستخدام تيار كهربائي والقوى المغناطيسية داخل الجهاز. وما انتهى إليه العلماء هو دوامة باركر المصغرة التي يمكن مراقبتها باستمرار في ثلاثة أبعاد.

يقول «بيترسون»:

"تتوافق قياسات الأقمار الصناعية بشكل كبير مع نموذج باركر الحلزوني، ولكن فقط عند نقطة واحدة في كل مرة.لذلك لن تكون قادرة على وضع خريطة متزامنة على نطاق واسع لها كما نستطيع في المختبر"، وتؤكد قياساتنا التجريبية لنظرية «باركر» حول كيفية إنشائها من خلال تدفقات البلازما هذه."

بالإضافة إلى قياس امتدادات وحقل الحقل المغناطيسي للشمس، والذي لم يتم استكشافه على نطاق واسع من قبل ، تمكنت الكرة الحمراء الكبيرة أيضًا من إنتاج «تجشؤات» البلازما الخاصة بها – براعم صغيرة من البلازما تغذي الرياح الشمسية الأبطأ. ولأول مرة تمكن العلماء من إلقاء نظرة مفصلة على كيفية تكوينها بالفعل، حيث تلتقي البلازما عالية السرعة بنقاط ضعيفة في المجال المغناطيسي، في حين أن «دوامة باركر» الصغيرة الحجم لا تستطيع أن تكرر بشكل كامل الشيء الحقيقي الذي يمتد عبر الفضاء. فإنها بالتأكيد ستساعد الباحثين على اكتشاف بعض الفيزياء الكامنة وراء كيفية عمل المجال الشمسي ودورات البلازما – وما يمكن أن نتوقعه منها فى المستقبل.

يؤكد الباحثون أنه لن يتم الغاء مهام مسبار الطاقة الشمسية في المستقبل بأي حال : على سبيل المثال، فإن مسبار «Parker Solar Probe»، الذي تم إطلاقه في أغسطس ٢٠١٨، في طريقه إلى الشمس، ستنخفض إلى ما دون سطح «Alfvén» – النقطة على سطح الطاقة الشمسية التي تولد فيها الرياح الشمسية لأول مرة – لقياس هذه الرياح الشمسية بتفصيل أكبر من أي وقت مضى.

في هذه الأثناء. أصبحت «الكرة الكبيرة الحمراء» متاحة الآن للباحثين الآخرين للاستفادة من الاختبارات التي تجري من قِبل. وإجراء الاختبارات، وأخذ قياسات منها – وهو مورد يحتمل أن يكون حاسماً في فهم المزيد عن نظامنا الشمسي.

يقول بيترسون:

"يوضح عملنا أن التجارب المعملية يمكن أن تحصل أيضًا على الفيزياء الأساسية لهذه العمليات.ولأن «الكرة الكبيرة الحمراء» يتم تمويلها الآن كمرفق وطني لأي باحث مستخدم، فإنها تقول لمجتمع العلوم:إذا كنت تريد دراسة فيزياء الرياح الشمسية، فيمكنك القيام بذلك هنا."

المصدر

Nature physics متابعة قراءة علماء الفيزياء يقومون بصنع حقل مغناطيسي شمسي غريب في المختبر!