site 1
دکتر وحدت اعلام کرد: آمادگی صندوق نوآوری برای کمک به راه‌اندازی صندوق پژوهش و فناوری استان البرز
۱۲ خرداد ۱۳۹۸
۷۳۵
سفر استانی البرز-۱۱ خرداد ۹۸
۱۳ خرداد ۱۳۹۸

سه روش برای سفر با سرعت نزدیک به نور

یکی از کارهای ناسا درک بهتر این است که ذرات چگونه به سرعتی نزدیک به سرعت نور می‌رسند. درک این موضوع می‌تواند به انجام ماموریت‌های اکتشافی منظومه شمسی، سفر به ماه و شناخت بهتر همسایه‌های کهکشانی ما، کمک بسیاری کند.

به گزارش روابط عمومی صندوق نوآوری و شکوفایی ریاست جمهوری، صد سال پیش اندازه‌گیری کسوف خورشید، تاییدی بر تئوری نسبیت عام اینشتین بود. این دانشمند حتی پیش از آن، تئوری نسبیت خاص را ارائه داده بود که درک ما از نور را متحول کرد. این تئوری نشان داد که ذرات در فضا چگونه حرکت می‌کنند و این درک، عامل مهمی در ایمن نگهداشتن سفینه‌های فضایی و فضانوردان در برابر تشعشعات رادیواکتیوی بوده است.

تئوری نسبیت خاص نشان داد که فوتون‌ها- ذرات نور- می‌توانند در خلاء با سرعت ثابت ۶۷۰ میلیون و ۶۱۶ هزار و ۶۲۹ مایل در ساعت حرکت کنند. رسیدن به چنین سرعتی و همچنین عبور از آن در چنین محیطی بسیار سخت است. در کل فضا، از حفره‌های سیاه گرفته تا محیط زیست نزدیک به زمین، ذرات، سرعتی باورنکردنی و نزدیک به سرعت نور ( ۹۹,۹ درصد سرعت نور) دارند.

اکنون محققان متوجه شده‌اند که ذرات با سه روش می‌توانند با سرعت نزدیک به نور حرکت کنند:

۱. میدان الکترومغناطیسی

بیشتر فرآیندهای سرعت بخشیدن به ذرات با میدان الکترومغناطیسی صورت می‌گیرد، یعنی دقیقا همان نیرویی که آهن‌رباها را روی یخچال نگه می‌دارد. دو جزء میدان مغناطیسی و الکتریکی در کنار هم کار می‌کنند تا ذرات را به سرعت نسبیتی در دنیا برسانند. میدان‌های الکترومغناطیسی به ذرات مانند جاذبه زمین، نیرو وارد می‌کنند و آنها را با سرعتی نزدیک به سرعت نور به حرکت درمی‌آورند.

۲. انفجاری‌های مغناطیسی

میدان‌های مغناطیسی کل فضا، منظومه شمسی و دورادور زمین را فراگرفته‌اند و حتی ذرات باردار را در فضا به حرکت درمی‌آورند.

وقتی این میدان‌های مغناطیسی به یکدیگر برخورد می‌کنند، در هم فرو می‌روند و با افزایش بسیار زیاد تنش در خطوط متقاطع‌شان، این خطوط به شکلی انفجاری یکدیگر را گرفته و تشکیل اتصال مجدد مغناطیسی می‌دهند. این تغییر ناگهانی در میدان مغناطیسی منطقه‌ای که در آن هستند، میدان الکتریکی تولید می‌کند و باعث می‌شود تمام ذرات باردار موجود در محیط با سرعتی بسیار بالا حرکت کنند. به همین دلیل است که بادهای خورشیدی، سرعتی نزدیک سرعت نور دارند. بادهای خورشیدی، جریانی ثابت از ذرات باردار متصاعد از خورشید هستند.

۳. تعامل ذرات-موج

ذرات می‌توانند در اثر تعامل با دسته‌ای از امواج الکترومغناطیسی، به نام تعاملات ذرات- موج، سرعت بگیرند. وقتی امواج الکترومغناطیسی به یکدیگر برخورد می‌کنند، میدان‌های آنها فشرده می‌شوند. ذرات باردار موجود در امواج به عقب و جلو پرت می‌شوند و درست مانند توپی که بین دو دیوار در حال پیوستن به یکدیگر گرفتار شده و به این طرف و آن طرف می‌جهد، انرژی می‌گیرند.

انواع این تعاملات، دائما در فضای نزدیک به زمین رخ می‌دهد و این پدیده مسئول سرعت دادن به ذرات است و می‌تواند موجب صدمات قطعات الکترونیکی سفینه‌های فضایی و ماهواره‌ها در فضا شود.

همچنین محققان می‌گویند، تعاملات ذرات-امواج هستند که حرکت اشعه‌های کیهانی خارج از منظومه شمسی ما را سرعت می‌دهند. پس از انفجار یک ابرنواختر، پوسته‌ای متراکم و داغ از گاز به نام موج انفجار، تشکیل می‌شود که در واقع از هسته ستاره‌ای به بیرون می‌جهد. این پوسته، پر از میدان مغناطیسی و ذرات باردار شده و در حباب‌های آن تعاملات ذرات-موج رخ می‌دهد و می‌تواند اشعه کیهانی را تا رسیدن به ۹۹,۶ درصد سرعت نور، انرژی دهد.