استخدم فريق بحث سويدي حسابات نظرية لإيضاح أن الهيدروجين ينحل في الحديد في الشروط الاستثنائية السائدة في نواة الأرض. هذا الاكتشاف الذي يبين لماذا لا يوجد توافق بين التجربة والنظرية. إن المعرفة التفصيلية للبنية ، للتركيب ، والحركية الكيميائية لقشرة الأرض هامة جدا في البحوث العلمية الجيولوجية الحديثة المتعلقة بتشكيل الأرض والتحولات المستمرة عليها . ففي عام 1980 استطاع الباحثون ولأول مرة باستخدام ضغط مرتفع تحضير مركب مؤلف من الحديد والهيدروجين ( هيدريد الحديد ) . كان ذلك مفاجىء حيث أن هذا المركب لا يمكن أن يتشكل في الظروف العادية، وبعبارة أخرى أنه لاحتمال كبير أن يوجد الهيدروجين في الحديد في نواة الأرض ، لكنه من الصعب إنجاز البيانات الجيوفيزيائية والكيميائية الفلزية باعتماد الطرق التجريبية فقط ،باعتبار أن الضغط والحرارة في نواة الأرض عالية جدا ،لذلك يمكن للنماذج النظرية تقديم معرفة استدلالية.واستخدم الباحثون حسابات في ميكانيك الكم ليجدوا أن خواص هيدريد الحديد تتبدل بتغير الضغط موجدين حلولا للتعارض المطروح بين البيانات النظرية والتجريبية .بالأخذ بعوامل اهتزاز الذرات وكيف تتميز هذه الاهتزازات بتغير الضغط استطاعوا التخلص من الانحرافات المربكة . يمكن أيضا لهذه الحسابات أن تستخدم للتنبؤ بخواص الانتقال مثل انتقال الحرارة في نواة الأرض .... المزيد ...

تضم النواة الذرية بروتونات ونترونات، ويمكن ترتيب البروتونات والنترونات في النواة بطرق عدة. ويدعى الترتيب الذي يملك الطاقة الأدنى بالحالة الدنيا، أما الترتيبات البقية فتدعى بالحالات المثارة. وتتفكك الحالات المثارة للنواة مصدرة أشعة غاما أو منتقلة إلى نواة أخرى بإصدار جسيمات، وتكون أغلب الحالات المثارة قصيرة العمر، وتتفكك خلال فترة زمنية لا تتجاوز الجزء من مليار من الثانية عموماً. لكن بعض الحالات المثارة تملك أعماراً مديدة قد تمتد لبضع ساعات، وتدعى هذه الحالات بالأيزوميرات. تفتح إمكانية التحكم بحدوث التفكك الأيزوميري من الحالة الأيزوميرية إلى الحالة الدنيا وبحدوث الانتقال الأيزوميري من الحالة الدنيا إلى الحالة الأيزوميرية المجال أمام استخدام الأيزوميرات كأنظمة تخزين كثيفة للطاقة العالية بشكل مشابه للبطاريات. قام الباحثون في المخبر الوطني بدراسة أيزومير الثوريوم 229. ينفرد هذا الأيزومير بكون طاقة إثارته قريبة من طاقات المجال الضوئي، مما قد يفتح المجال لإحداث الانتقال بين الحالة الأيزوميرية والحالة الدنيا باستخدام ليزر ضوئي، وستكون هذه المرة الأولى التي يتم فيها التحكم بالانتقالات بين السويات النووية. لكن تحقيق ذلك يتطلب التحديد الدقيق لطاقة إثارة الأيزومير، لذا قام الباحثون في مخبر لورانس ليفرمور الوطني بالتعاون مع زملائهم في مخبر لوس ألاموس الوطني ومركز أبحاث الفضاء ناسا بالقياس الأدق لطاقة إثارة أيزومير الثوريوم 229.... المزيد ...

قام كيميائيون من جامعة كاليفورنيا بتحضير بللورات أقل كثافة مما هي معروفة وذلك لاستخدامها من أجل تطبيقات في الطاقة غير الملوثة وأظهر البحث مبادئ التصميم للكيمياء الشبكية ثم تم استخدامها لإبداع هياكل كربونية تكافئية ثلاثية الأبعاد (Covalent Organic Frameworks- COF) والتي ناشئة بشكل كامل عن روابط تكافئية قوية مما يمنحها ثباتية حرارية عالية ومساحات سطوح كبيرة ، وكثافات منخفضة جداَ .وقد طور نوع من هذه المواد والتي يمكن تعديل مكوناتها بشكل تقريبي .وقادت مبادئ الكيمياء الشبكية إلى إمكانية تركيب بنى كيميائية من هياكل جزيئية وتحضير أصناف جديدة من مواد متنوعة والتي لم يتم تحضير مثل هذه المواد مسبقا حيث أن هياكلها العضوية المكونة لها ترتبط بروابط قوية لإعطاء شبكة عضوية تكافئية . وصرح بأن السر في الشبكة الكربونية التكافؤية أنها تتركب من عناصر خفيفة مثل البورون والكربون والأكسجين والتي تميزها بثباتية حرارية وخواص رائعة ومثال على ذلك البورون المادة C0F-108 تملك مساحة سطح عالية وتقدر بـ 4500 م2 / غ وتكمن الأهمية لهذه المركبات بحجز CO2 الناتج من المعامل قبل تلويثه الجو.... المزيد ...

تؤدي انبعاثات أكاسيد النتروجين والكبريت بالاضافة للعديد من المركبات العضوية الطيارة (VOC) الى الهواء المحيط بالإسهام برفع نسبة الاوزون وتكوين الضباب الدخاني، ذو التأثير السلبي على صحة الإنسان. ولهذا السبب فان القوانين المتعلقة بجودة الهواء تزداد صرامة يوما بعد يوم للحفاظ على الهواء نظيفا قدر الإمكان. العديد من انظمة تنقية الهواء الحالية تعتمد على الحفازات الضوئية التي تعتمد على المواد المازة مثل الفحم الفعّال، أو التحليل بالأوزون، وتعد هذه الأنظمة تقليدية وليست بالجديدة وخاصة فيما يتعلق بتحطيم الملوثات العضوية بدرجة الحرارة العادية. يشير تقرير عن دراسة حديثة إلى توصل الباحثين اليابانيين لتطوير مادة جديدة فعالة جداً لإزالة المركبات العضوية الطيارة وأكاسيد الازوت والكبريت من الهواء بدرجات الحرارة العادية وذلك باستعمال أكاسيد المنغنيز مرتفعة المسامية مع ذرات صغيرة جداً من الذهب المتنامية داخلها.... المزيد ...

تستخدم التقانة الحديثة للاتصالات العديد من ترددات الإشعاع الكهرطيسي منها الأمواج الراديوية وإشارات التلفزة والأمواج المكروية والضوء المرئي. ويستخدم الإشعاع تحت الأحمر القريب NIR وجزء من مجال الضوء المرئي في مسماع الألياف الضوئية و خطوط البيانات. لكن مجال الترددات المرتفعة جداً من مرتبة تيراهرتز (تيرا = 10^12) أو ما يعرف بالأشعاع تحت الأحمر البعيد FIR غير مستخدم حالياً في تقانة الاتصالات الحديثة أو في الصناعة لأن التردد العالي جداً غير مناسب للأجهزة الإلكترونية بالإضافة إلى وجود صعوبات تقنية في توليد وتداول وكشف إشعاع التيراهرتز.فقد بينت دراسة حديثة إمكانية الاستفادة من الإشعاع تحت الأحمر البعيد لبناء أجهزة متطورة تستخدم تقانة التيراهرتز قادرة على كشف المتفجرات المخفية والأسلحة البيولوجية بسهولة وسرعة ودون إزعاج بطريقتين أساسيتين. وتستند الأولى على مطيافية اهتزازية تستخدم كواشف ومصدرات إشعاع التيراهرتز لكشف المواد- مثل الجمرة الخبيثة أو الأسلحة الكيميائية والبيولوجية الأخرى- التي تستجيب لتردد التيرا هرتز عند تعريضها للإشعاع تحت الأحمر البعيد.وتستند الثانية على استخدام مصدر تيراهرتز وكاميرا. وبما أن المواد البلاستكية والملابس تمرر إشعاع التيراهرتز والمعادن تعكسها بينما تقوم بعض المواد الكيميائية المعينة - مثل المتفجرات اللدنة- بامتصاص إشعاع التيرا-هرتز بشدة عند مجال ترددات محدد، فإن هذه الطريقة يمكن أن تستخدم لتفتيش وتصوير كامل الجسم البشري لكشف الأسلحة المخفية والمتفجرات.... المزيد ...

تحجب النوى الذرية أسرارها خلف كمية هائلة من المعطيات القادرة حتى على شل الحواسب فائقة السرعة. لكن الباحثون في جامعة ولاية ميتشغن وجامعة ميتشغن المركزية أعلنوا الأسبوع الماضي نجاحاً باهراً في حل هذه التعقيدات الرياضية، وتخفيض الزمن الحاسوبي الذي تقتضيه معالجة هذه المعطيات من أسابيع إلى دقائق، وهذا ما قد يساعد في معالجة أهم أسئلة الفيزياء النووية المعاصرة حول بنية نوى الذرات الثقيلة. ويشكل الترابط correlation مفتاح النموذج الحسابي الجديد. ولتوضيح فكرته تخيل مطعم مزدحم لا يهتم مسؤوله كثيراً بالزبائن المنفردين عند توزيعهم على العدد المحدود من الطاولات ولا بالتخاطب الذي قد يحدث بينهم، بل يركز على الزبائن الذين يشكلون مجموعات صغيرة مترابطة، وهذا ما يدعوه الفيزيائيون نظرية التجمعات المترابطة Coupled clusters.ولاحظ الباحثون أن استخدام هذه النظرية يبسط التعقيدات الرياضية المرتبطة بمسألة بنية نظائر النيكل، ويعطي نتائج مطابقة للتي يجري الحصول عليها عند استخدام نماذج رياضية أكثر تعقيداً، ويبعث هذا الإكتشاف الأمل في إمكانية معالجة التعقيدات الرياضية التي تعترض الرؤية الواضحة لبنية النواة الذرية.... المزيد ...

يمكن أن يزودنا الضجيج الاهتزازي الطبيعي القادم من باطن الأرض بمعلومات قيمة عن القشرة الأرضية والتي تستخدم على سبيل المثال في البحث عن حقول نفطية جديدة. فقد قامت مجموعة من الباحثين في جامعة دلفت التقنية بهولندة وبالتعاون مع شركة شل النفطية باختبار هذا الاكتشاف الحديث نسبياً في بعض صحاري منطقة الشرق الأوسط. عندما ينتقل الضجيج الصوتي عبر وسط ما مثل القشرة الأرضية فإنه يحمل معه معلومات مفيدة عن هذا الوسط. يمكن استخلاصها من هذا الضجيج على شكل إشارة زلزالية ذات مغزى باستخدام لاقط زلزالي على سطح الأرض وإخضاع تسجيلاته إلى عدة عمليات رياضية بسيطة مثل الارتباط المتصالب. وتسمى هذه الطريقة بالتماوج الزلزالي Seismic interferometry وتمتاز باعتمادها على تسجيل الضجيج الطبيعي دون الحاجة لتوليد الاهتزازات بالطرق الصنعية كالتفجيرات وغيرها.وتسعى شركة شل النفطية لتطبيق نتائج البحث في التنقيب عن حقول جديدة للنفط والغاز. ... المزيد ...

بدء الأسبوع الماضي بإنزال القطعة الأثقل من كاشف الجسيمات الميوني المتراص CMS، والتي تضم مغناطيس الكاشف، إلى حفرتها على عمق 100 متر تحت الأرض في مركز سيرن الأوروبي للأبحاث النووية على الحدود الفرنسية السويسرية. وقد استخدمت رافعة عملاقة لإيصال هذه القطعة المركزية من الكاشف إلى مكانها المحدد من ضمن تجهيزات المصادم الهادروني الضخم LHC. ويبلغ وزن المغناطيس 1950 طن، وأبعاده 17 متر طولاً، 13 متر عرضاً، و16 متر ارتفاعاً. ويعتبر هذا إنزال في إنجازاً هندسياً، لأن الفراغ بين الكاشف وجدران البئر المؤدي إلى الحفرة لم يتجاوز العشرون سنتيمتراً. وجرى إنزال مغناطيس الكاشف تحت المراقبة المستمرة لضمان عدم تعرضه للخدوش أو الضربات، واستغرق ذلك قرابة العشر ساعات.ويحضر الفيزيائيون الكاشفين CMS وATLAS للحصول على المعطيات الناتجة عن المصادم الهادروني الضخم، حيث يتوقع الباحثون اكتشافات هامة عن الكون. ففضلاً عن اكتشاف عالم من الجسيمات الجديدة، يتوقع من التجارب أن تفسر سبب وجود هذه الجسيمات وأن تبرر مواصفاتها، وقد تكشف عن تناظرات خفية، أو عن أبعاد إضافية للمكان.... المزيد ...

كشف بحث جديد من جامعة مانشستر تفاصيل مثيرة عن ترانزستورات لا يتعدى ثخنها الذرة الواحدة ولا يتعدى عرضها الخمسين ذرة. سيسمح الاكتشاف بمتابعة عملية تطوير الوحدات الإلكترونية نحو الأصغر بالسرعة التي يتوقعها قانون Moore (مضاعفة كثافة الترانزستورات في الدارات الإلكترونية ومضاعفة سرعتها كل سنتين) بعد أن بدأ هذا التطور بالتباطؤ في السنوات الأخيرة.وقد اكتشف قبل سنتين صنفاً جديداً من المواد يمكن النظر إليه على أنه مستوٍ وحيد الذرة سُحب من صلب البلورة. وسرعان ما أصبحت هذه المواد الجديدة – وبخاصة مادة الغرافين التي هي طبقة مستوية من ذرات الكربون بسماكة ذرة وحيدة – من أسخن مواضيع البحث في الفيزياء. وقد تزامن الإعلان عن أول ترانزستور محضر من مادة الغرافين مع الإعلان عن اكتشاف هذه المادة، وأكدت مجموعات بحث أخرى صحة النتائج المذكورة. ومع أن ترانزستورات الغرافين الأولية كانت تعاني من تسرب شحناتها مما جعلها غير مناسبة بعد للاستخدام في الدارات الإلكترونية للحواسب، إلا أن فريق البحث تمكن لاحقاً من التغلب على هذه المشكلة ونجح في إنتاج ترانزستورات من مادة الغرافين مناسبة للاستخدام المستقبلي في دارات الكومبيوتر. وقد أعلن فريق البحث وللمرة الأولى عن نجاحه في إنتاج شرائط من مادة الغرافين بعرض بضعة نانومترات تتمتع بثبات كيميائي يفوق ما تتمتع به الشرائط المصنوعة من مختلف المواد الأخرى – بما فيها السيليكون – والتي يفوق عرضها عرض شرائط الغرافين بعشر مرات. ويبدو أن الفريق متفائل بالتمكن في المستقبل من إنتاج شرائط من المادة الجديدة بعرض ذرة واحدة! كما يرى الفريق أنه سيكون ممكناً في المستقبل إنتاج دارة إلكترونية كاملة بجميع عناصرها من المادة ذاتها. تكمن الصعوبة الآن في بلوغ درجة مرضية من التحكم بعرض أشرطة الغرافين المنتجة؛ بيد أن صناعة ترانزستورات السيليكون بالأبعاد النانوية الحقيقية تعاني أيضاً من هذه الصعوبة، ولا بد من حل هذه المشكلة في كلتا الحالتين قبل التمكن من متابعة مسيرة التطوير. ولا يتوقع أن تبلغ تقنية دارات الغرافين حد النضوج قبل عام 2025 ولكنه على قناعة بأن هذه التقنية هي الوحيدة القادرة على متابعة طريق التطوير واحتلال مكان تقنية السيليكون التي ستصل إلى حدود إمكاناتها في المستقبل القريب.... المزيد ...

قام الباحث Kasevich من مختبرات ستانفورد بتطوير النظام الملاحي الجيروسكوبي المعتمد في الطائرات ليستخدم الذرات المبردة بدل الليزر. وكان العالم Louis de-Broglie قد تنبأعام 1923 بأن الذرات المبردة إلى درجة حرارة قريبة من الصفر المطلق تتصرف كالأمواج بحسب مبادئ الميكانيك الكوانتي.ويقول الباحث: "إننا عندما نبني مُحسّات de-Broglie الملاحية، فإننا في الوقت نفسه نبني محسات قادرة على اختبار القوانين الأساسية حول الزمان-مكان. ويستخدم الباحثون هذه المحسات لقياس ثابت الثقالة بدقة تتجاوز بكثير ما هو متاح منذ أن وضع نيوتن قانون الجاذبية وحتى اليوم. وكذلك فقد وضع Kasevich عنواناً آخر لأبحاثه وهو التحقق من قانون أنشتاين حول النسبية، بحيث لا يمكن الفصل بين تسارع الجسم بتأثير القوة وبين تسارع الجملة العطالية.واستخدمت ذرات السيزيوم المبردة في التجربة، وكلما ازداد تبريد الذرات ازداد طول الموجة لها. وفي النهاية يمكن للذرات أن تبرد إلى أن تصل أطوالاً موجية مقاربة للأطوال الموجية المرئية. حينها، يمكن تجزئة الحزمة الذرية ومن ثم تجميعها كما يحدث في مقياس التداخل الليزري العادي، لنحصل على التداخل الذري. إن أعجب ما في التداخل الذري هو ظاهرة التداخل الكلي الهدام حيث تبدو الذرات وكأنها تختفي.... المزيد ...