سال 2011 در حالی به پایان می‌رسد که رویدادها و اکتشافاتی بزرگ در دنیای فیزیک، برخی از مهمترین ‌نظریه‌های علمی این رشته را با چالش‌های جدی مواجه کرده است. امکان شکست سرعت نور توسط نوترینوها و احتمال کشف ذره بوزون هیگز، سرتیتر بخشی از هیجان‌انگیزترین خبرهای علمی در یکی از چالش‌خیزترین سال‌های دانش فیزیک بودند.

به گزارش سرویس علمی خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، البته اینها تنها برخی از اکتشافات پژوهشی جدی سال 2011 هستند که سایت Physics World در فهرست برترین دستاوردهای فیزیک این سال قرار داده، در حالی که یک پژوهش در مورد اصول مکانیک کوانتومی، صدرنشین این فهرست قرار گرفته است.

تغییر معانی سنجش‌های کوانتومی

جایگاه اول این دستاوردهای تحقیقاتی به «آفریم اشتاینبرگ» و همکارانش در دانشگاه تورنتوی کانادا برای کار تجربی آنها بر روی اصول مکانیک کوانتومی اختصاص یافته که با استفاده از شیوه‌ای موسوم به «سنجش ضعیف» برای اولین بار توانستند مسیرهای متوسطی از تک فوتونها را که از میان یک آزمایش شکاف دوتایی یانگ عبور می‌کردند، پیگیری کنند.

سنجش تابع موج

محققان شورای تحقیقات ملی کانادا با استفاده از سنجش ضعیف به طراحی نقشه از تابع موج یک گروه از فوتونهای یکسان بدون تخریب آنها پرداختند. این در حالی است که در پرتونگاری مقطعی کوانتومی، تابع موجی پس از نقشه‌برداری از بین می‌رود.

پنهان شدن در فضا و زمان

در جایگاه سوم این دستاوردها دو تیم از دانشگاه کورنل آمریکا به سرپرستی «الکساندر گائتا» و «امپریال» کالج لندن به رهبری مارتین مک‌کال قرار دارند. تیم مک‌کال امسال به انتشار یک تحلیل نظری از چگونگی پوشش دادن یک رویداد در زمان و مکان پرداختند. چند ماه بعد، گائتا و تیم وی دست به ساخت دستگاهی زدند که با استفاده از دو لنز شکافنده زمان به این کار پرداختند.

اندازه‌گیری جهان با استفاده از سیاه‌چاله‌ها

دانشمندان دانشگاه کپنهاگ دانمارک و دانشگاه کوئینزلند استرالیا برای استفاده از ابرسیاه‌چاله‌ها به عنوان شمع‌های استاندارد برای ایجاد سنجش‌های دقیق از فواصل کیهانی در این جایگاه قرار گرفته‌اند. این کار از آنجایی اهمیت دارد که هسته‌های کهکشانی فعال که نیروی خود را از این سیاه چاله‌های دریافت می‌کنند، در تمام بخش‌های جهان دیده شده و برخلاف ابرنواخترها که اکنون به عنوان شمعهای کهکشانی مورد استفاده‌اند، نور به دست آمده از این هسته‌ها مدت زمان بیشتری به روشنایی ادامه می‌دهند.

تبدیل تاریکی به نور

تیم کریستوفر ویلسون از دانشگاه فناوری «چالمرز سوئد» به همراه فیزیکدانانی از ژاپن، استرالیا و آمریکا توانستند برای اولین بار اثر دینامیکی کازیمیر را در آزمایشگاه مشاهده کنند. این اثر زمانی روی می‌دهد که یک آینه با چنان سرعتی در میان یک خلاء حرکت می‌کند که یک جفت فوتون مجازی از هم جدا شده و فوتونهای واقعی قابل شناسایی ایجاد می‌کنند.

دمای دوران اولیه جهان

کمی پس از انفجار بزرگ، جهان یک مایع پیچیده از کوارکها و گلئون‌های آزاد بود که در نهایت متراکم شده پروتون‌ها و نوترون‌های امروزی را تشکیل دادند.

به گزارش ایسنا، رتبه ششم فهرست 10 دستاورد برتر امسال به تیمی از فیزیکدانان آمریکا، هند و چین تعلق دارد که بهترین محاسبات این دمای چگالش را تا کنون با دو تریلیون درجه کلوین! انجام داده‌اند.

درک نوسان نوترینو

تیمی از فیزیکدانان بین‌المللی در سال 2011 بر روی آزمایش T2K در ژاپن به کار پرداخته و در آن یک پرتو از نوترینوهای موآن را در عمق 300 کیلومتری زیرزمین به یک آشکارساز پرتاب کردند. دانشمندان در آنجا دریافتند که شش نوترینو به نوترینوهای الکترونی تغییر یافته یا نوسان پیدا کرده‌اند. اگرچه اندازه‌گیری‌ها به اندازه کافی برای ادعای کشف نوسان نوترینوی موآن به الکترون کافی نبود، اما این بهترین شاهد تاکنون از امکان نوسان یک طعم نوترینو به نوع دیگر محسوب می‌شود.

ورود لیزر زنده به زندگی انسانها

 مالت گاتر و یئوک هیون یون، از دانشکده پزشکی هاروارد آمریکا در تجربه‌ای جالب از فیزیک زیستی توانستند برای اولین بار لیزری از یک سلول بیولوژیکی زنده بسازند. با تابش نور شدید آبی به مولکولهای پروتئین فلورسنت سبز درون یک سلول کبد جنینی، این مولکولها به تولید یک نور شدید، تک‌رنگ و جهت‌دار می‌پردازند. این سلولها همچنین از این آزمایش جان سالم بدر بردند که می‌تواند به تشخیص سلولهای سرطانی از سلولهای سالم در بدن کمک کند.

ساخت یک رایانه کوانتومی کامل بر روی یک تراشه

محققان دانشگاه کالیفرنیا در سانتا باربارا جایگاه نهم این دستاوردها را برای ساخت اولین تراشه که یک نسخه کامل از معماری فون نیومان را بر روی خود جای داده، بدست آورده‌اند. این دستگاه جدید که مبتنی بر مدارهای ابررسانا و یکپارچه بر روی یک تراشه بوده، برای اجرای دو الگوریتم مهم محاسبه کوانتومی مورد استفاده قرار گرفته‌است.

مشاهده آثار ناب از انفجار بزرگ

دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا در سانتاکروز و دانشگاه سنت‌مایکل ورمونت برای اولین بار موفق به شناسایی نشانه‌هایی از ابرهای گازی شدند که آثار خالص انفجار بزرگ هستند. برخلاف ابرهای دیگر در جهان دور که حاوی عناصر ایجاد شده توسط ستارگان هستند، این ابرها تنها از هیدروژن، هلیوم و لیتیوم حاصل از انفجار بزرگ برخوردارند. این ابرها در کنار ارائه شواهد محکمتری از فرضیه انفجار بزرگ، همچنین بینش بهتری از مواد اولیه ستارگان و کهکشانهای اولیه به دست می‌دهند.