پاک کردن حافظه با نور

بیگ بنگ: محققان دانشگاه کالیفرنیا در تلاش برای کشف چگونگی فعالیت حافظه و چگونگی کنترل آن، حافظه موش را با استفاده از فلش های نور پاک کردند.

تصویری از دکتر “کارل دیسورت” که با استفاده از روش «اپتوژنتیک» توانست حافظۀ موش ها را پاک کند.

این شیوه یک تئوری پایه در مورد چگونگی فعالیت بخش های مختلف مغز برای بازیابی خاطره های دوره ای ارائه می دهد. «کارل دیسورت» از دانشگاه استندفورد، این شیوه را به نام «اپتوژنتیک» (optogenetics) ابداع کرده است؛ این شیوه روش جدیدی برای دستکاری و مطالعه سلول های عصبی با استفاده از نور ارائه می دهد. این شیوه به سرعت به روشی استاندارد برای بررسی عملکرد مغز تبدیل می شود. وی و همکارانش در این مطالعه از موش هایی استفاده کردند که از لحاظ ژنتیکی به گونه ای اصلاح شده بودند که زمانیکه سلول های عصبی آنها فعال می شد به رنگ سبز فلوروسنس در می آمدند و پروتیینی را بیان می کردند که باعث می شود این سلول ها در مقابل نور روشن از فعالیت بیافتند.

به این ترتیب محققان می توانستند ردیابی کنند که کدام سلول عصبی در کورتکس و هیپوتالاموس در جریان فراگیری یک عمل و بازخوانی خاطره فعال می شود و با استفاده از یک کابل فیبر نوری آنها را از فعالیت باز دارند. محققان موش ها را در قفس هایی قرار دادند که شوک الکتریکی ملایمی دریافت می کردند. معمولا موش ها زمانی که در یک محیط جدید قرار می گیرند شروع به جستجو می کنند.

اما زمانی که در قفسی قرار می گیرند که قبلا شوک دریافت کرده اند از ترس واکنش در یک مکان می مانند و تکان نمی خورند. محققان ابتدا سلول های عصبی را که آموخته بودند در این قفس شوک الکتریکی دریافت می کنند، مشخص کردند و متوجه شدند که این سلول ها در جریان بازخوانی خاطر دوباره فعال می شوند. محققان سپس با استفاده از فلش های نور این سلول های عصبی خاص را در هیپوتالاموس از فعالیت انداختند و حافظه موش ها را از این خاطره بد پاک کردند.

منابع: news.ucdavis , news.stanford

بیگ بنگ چیست؟

بیگ بنگ: در طول پنج قرن گذشته از قدرت مشاهدات و آزمایش‌ و استدلال‌های ریاضی استفاده کرده‌ایم تا سد باورهای اشتباه گذشته را بشکنیم. نوع بشر راهی طولانی و پر فراز و نشیب را در تغییر درک خود از عالم، پشت سر گذاشته است. از عالمی که زمین کوچک مرکز آن بود تا کیهان وسیعی که صدها میلیارد کهکشان چون ذرات گرد و غبار در آن پراکنده‌اند. سر آغاز این هستی به وسیله نظریه بیگ بنگ شرح داده شده است.  این نظریه یک مدل کیهان شناسی است که تاکنون از دیدگاه آزمایشات و رصدهای نجومی توانسته است بیشترین تائیدات را از سوی جامعه علمی بین المللی به دست آورد. کیهان شناسان با اصطلاح بیگ بنگ به شرح و تفسیر این ایده می پردازند که جهان از یک حالت نخستین بی نهایت گرم تشکیل شده و تمام کائنات در یک هسته اتم یاحتی کوچکتر از آن جای داشت و در یک لحظه این فضا و زمان آغاز می شود یعنی اینکه یک انفجار بزرگ ( بیگ بنگ ) که حاصل گرانش شدید ناشی از فشردگی بوده، شروع شد.

 

ادوین هابل کاشف انبساط کیهان

بطور کلی امروزه چنین پذیرفته می شود که فضا، زمان، ماده، انرژی و قوانین طبیعت جملگی با بیگ بنگ پا به عرصه وجود گذاشته اند. شاهد و دلیل وجود بیگ بنگ، قانون مشاهده شده هابل است. ادوین هابل (Edwin Hubble) در سال ۱۹۲۹ از طریق مشاهدات خود و بررسی روی انتقال به سرخ ۲۴ کهکشان و مقایسهٔ آنها با یکدیگر به این نتیجه رسید که کهکشان‌های دورتر با سرعت بیشتری در حال دور شدن هستند، همانطوری که معادلات اینشتین پیش بینی کرده بودند. دانشمندان به این فکر افتادند که اگر جهان در حال انبساط باشد، پس احتمالا آغازی دارد. اگر این کهکشان ها در گذشته های دور، به زمین خیلی نزدیک تر بودند. اگر حرکت کهکشان ها در زمان گذشته را در ذهن خود مسیریابی کنیم ، نه تنها به زمانی می رسیم که جهان آغاز شده، بلکه به این مفهوم می رسیم که کلیه کهکشان ها باید از یک حجم کوچکی شروع به حرکت کرده باشند.

الکترودینامیک کوانتومی

الکترودینامیک کوانتومی (QED) نظریه‌ای است برای توصیف نور (یا تابش الکترومغناطیسی) و برهمکنش آن با ماده (یعنی الکترونها و یا دیگر ذرات باردار).

تاریخچه نظریه

این نظریه را دیراک ، ورنر هایزنبرگ ، پاسکوال جوردن و ولفانگ پاولی در اواخر دهه 1920 فرمول بندی و فریمن دایسون ، ریچارد فاینمن و جولیان شوینگر و سین - ایتیروتوموئاگا در اویل دهه 1950 آن را تکمیل کردند. گر چه آنها بطور مستقل از یکدیگر درباره این مسئله به پژوهش پرداخته بودند. گسترش الکترودینامیک کوانتومی را می‌توان نتیجه چشمگیر کنش متقابل بین نظریه و تجربه به شمار آورد. بخشی از این تحول ، به برکت فن آوری میکرو موجها بود که در آن وقع تازه پدید آمده بود و امکان اندازه گیری بسیار بسیار دقیق طیف هیدروژن و گشتاور مغناطیسی الکترون را توسط بولی کارپ کوش و هنری فراهم شد.

نتایج آزمایشها ، که هر دو در سال 1947 منتشر شده پیشرفتهای نظری سریعی را پدید آورد. این پیشرفتها نیز به نوبه خود سبب شد که پژوهشگران تجربی روشهای جدیدی را برای اندازه گیری باز هم دقیقتر ابداع کنند. در حال حاضر ، با آنکه هنوز امکان بهبود روش وجود دارد، نظریه و تجربه در گسترش بسیار وسیعی از انرژیها با دقت چشمگیری باهم سازگاری دارند.


 

 

زمینه الکترودینامیک کوانتومی

در آغاز قرن نوزدهم دو نظریه متفاوت برای نور وجود داشت: نظریه ذره‌ای و نظریه موجی. نظریه ذره‌ای پس از به نمایش در آمدن اثرات تداخلی ، در سالهای اولیه قرن نوزدهم ، محبوبیت خود را از دست داده ، در سالهای آخر قرن نوزدهم ، این نظریه تقریبا بطور کامل به کنار گذاشته شده زیرا جیمز کلارک ماکسول نشان داد که تمام پدیده‌های الکتریکی و مغناطیسی و اپتیکی را می‌توان از چهار معادله (به نام معادلات ماکسول) استخراج کرد و این معادلات امواجی الکترومغناطیسی را پیش بینی می‌کنند که با سرعت 2.9979X10⁸ m/s جابجا می‌شوند. چون این مقدار نزدیک سرعت نور بود که قبلا اندازه گیری شده بود.

ماکسول این فرضیه را پیش کشید که نور هم خود موجی الکترومغناطیسی است و در اوایل قرن بیستم نظریه موجی الکترومغناطیسی برای نور کاملا پذیرفته شد. اولین نشانه‌هایی که حاکی از آن بودند که نظریه موجی به تنهایی نمی‌تواند رفتار نور را توضیح دهد، در سه آزمایش دیده شدند: تابش جسم سیاه ، اثر فوتوالکتریک و اثر کامپتون. با این آزمایشها در مجموع مؤید این فرضیه بودند که نور از ذراتی ساخته شده است که امروزه فوتون می‌نامیم. که این مرحله گرچه خواص فوتونها فقط از این آزمایش استنتاج شده بودند، موفقیتهای مدل فوتون فیزیکدانان را تشویق کرد تا به جست و جوی نظریه بنیادی بپردازند که با استفاده از آن بتوان فوتونها و خواص آن را استخراج کرد.

لیزر هلیوم - نئون

نگاه اجمالی

معروفترین لیزر (در حقیقت یکی از معروفترین لیزرها) لیزر He - Ne است. ماده فعال آن مخلوطی از هلیوم و نئون است که با نسبت حدود 10 قسمت هلیوم و 1 قسمت نئون بدست می‌آید. این مخلوط در یک لوله نازک از جنس B (بور) با قطر حدود چند میلیمتر صدای حدود 0.1 تا 1 متر در فشار حدود 10 میلیمتر جیوه قرار می‌گیرد. تخلیه الکتریکی در آن بوقوع می‌پیوندد و فقط نکته قابل توجه اینکه به دلیل کم شدن مقاومت لوله وقتی تخلیه الکتریکی شروع می‌شود. مقاومت باید بطور سری با منبع تغذیه قرار می‌گیرد تا جریان را محدود سازد.

 

تئوری لیزرهای هلیوم - نئون

بمباران نوترونی

مقدمه

پیشرفت فیزیک هسته‌ای تا حد زیادی در نتیجه اکتشاف نوعی از گلوله‌های هسته‌ای بوده ، گر چه از بسیاری جهات مشابه با پرتونهای عادی است، ولی هیچ بار الکتریکی همراه آنها نیست. این پروتونهای بی‌بار ، یا بنابر اصطلاحی که بیشتر رواج دارد این نوترونها ، برای بمباران هسته عنوان گلوله کمال مطلوب را دارند، چه از آن جهت که فاقد بار الکتریکی بوده هیچ نیروی دافعه‌ای از طرف هسته‌های با بار الکتریکی زیاد بر آنها وارد نمی‌شود و می‌توانند به سهولت به ساختمان درونی هسته اتم نفوذ کنند.

تاریخچه

گر چه فرضیه مربوط به امکان وجود نوترونها در سال 1925 بوسیله رادرفورد بیان شده ، ولی دلیل وجود آنها را در سال 1932 همکار وی یعنی جیمز چادویک (James Chadwick) اثبات کرد. این شخص ثابت کرد که تشعشع مخصوصی که بر اثر بمباران با ذرات از بریلیوم صادر می‌شود عبارت است از ذراتی خنثی که جرم آنها در حدود جرم پروتون است. هسته‌ای که در نتیجه فعل و انفعال به دست می‌آید، همان هسته کربن متعارف است.


 

 

چشمه تولید نوترون

نوترونها را معمولا از راه تصادم دو دوترون یعنی دو هسته هیدروژن سنگین بدست می‌آورند. پس از آنها یونهای هیدروژن سنگین را در یکی از مولدهای جدید با پتانسیلی بالا وادار به حرکت با سرعت و شتاب زیاد کرده ، آنها را بر روی ماده‌ای مانند آب سنگین انداخته که در آن اتمهای هیدروژن سنگین در داخل مولکولها به یکدیگر متصل‌اند. در نتیجه تصادمهایی که رخ می‌دهد، عده زیادی نوترونهای سریع مطابق معادله زیر تشکیل می‌دهد:

آسانسور فضایی

آیا تاکنون به آسانسوری که از زمین تا فضا امتداد داشته باشد فکر کرده اید؟! آسانسوری که بتواند تجهیزات (و حتی فضانوردان و توریست های فضایی) را به فضا انتقال دهد و در آینده ای نزدیک دیگر نیازمند استفاده از موشک و یا شاتل ها در تمام مسافرت های فضایی نباشیم؟! این طرح یکی از برنامه های آینده ناسا می باشد که در حال حاضر در حال برسی آن بوده و جوایزی بالغ بر چندین میلیون دلار برای بهترین ایده ها و طرح ها در این زمینه اختصاص داده است.یک روبات بالارونده که با لیزر کار می کند در رقابی که به منظور ارتقاء تکنولوژی در ساخت آسانسور فضایی آینده ترتیب داده شده بود مبلغ 900 هزار دلار برنده شد.برای ساخت یک آسانسور فضایی نیاز به قائم نگه داشتن یک کابل در نزدیکی استوای زمین است درحالیکه هزاران کیلومتر مابقی آن تا درون فضا امتداد داشته باشد. نیروی گریز از مرکز حاصل از چرخش زمین کابل را راست و مستقیم نگه خواهد داشت و یک روبات قادر خواهد بود از آن بالا رفته و تجهیزات همراه خود را در مدار  قرار دهد. هرچند ساخت یک آسانسور فضایی  به میلیاردها دلار سرمایه گذاری نیاز دارد اما طرفداران آن می گویند با یک بار هزینه برای این تکنولوژی، سفر به فضا ارزان تر از سفر با راکت ها تمام خواهد شد.اما در ابتدا باید موانع تکنولوژیکی عظیمی را پشت سر گذاشت از جمله چگونگی عرضه نیرو به روبات بالارونده. به همین منظور ناسا رقابتی را با جایزه 2 میلیون دلاری و با نام  "نبرد قدرت" (Power Beaming Challenge) ترتیب داد. در این رقابت روبات های بالارونده که از روی زمین و به صورت کنترل از راه دور تغذیه نیرو می شوند تلاش می کنند هر چه سریعتر از یک کابل بالا روند.

 

تصویر گرافیکی نمونه ای از آسانسورهای فضایی آینده

 

 

جایگاه زمین در جهان

 

زمین

منظومه شمسی

منظومه های ستاره ای نزدیک به منظومه شمسی

کهکشان راه شیری

۱۰ کشف ِ اتفاقی که جهان را تغییر داد!(جالب)

پنی سیلین

ماجرای جالب کشف پنی سیلین همیشه در تاریخ علم جاودان خواهد ماند و به واسطه نقش بی مانندش در تحول حرفه پزشکی جایگاه ویژه ای خواهد داشت. پنی سیلین گروهی از پادتن هاست که برای مقابله با انواع عفونت های باکتریایی مورد استفاده قرار می گیرد. در واقع این کشف نتیجه یک ظرف کثیف بود.

الکساندر فلمینگ زیست شناس اسکاتلندی پس از یک روز کار طاقت فرسا در آزمایشگاه و بررسی استافیلوکوک که معمولا با نام استاف شناخته می شود مثل هر پژوهشگر دیگری خسته شد و آزمایشگاهش را ترک کرد. این دانشمند باهوش چند روز بعد و به محض بازگشت در ۳ سپتامبر ۱۹۲۸ متوجه قارچ های عجیبی روی ظرف کشت باکتری که در آزمایشگاه رها کرده بود، شد. این قارچ تمام باکتری های ظرف کشت را نابود کرده بود. او به این نتیجه رسید ماده ای که باعث تولید کپک شده بود، پادزهر باکتری استافیلوکوک بوده و می تواند از رشد بسیاری از باکتری های مضر برای انسان جلوگیری کند.

ماکروفر

حل یک مساله سی‌ساله فیزیک شبیه‌سازی مواد ابررسانا با اتم‌های فوق سرد با همکاری فیزیکدان ایرانی

تیمی بین‌المللی از فیزیکدانان با همکاری «احسان خاتمی» دانش‌آموخته دانشگاه‌های صنعتی اصفهان و صنعتی شریف و دانشجوی دانشگاه سینسیناتی، توانسته‌اند با شبیه‌سازی مواد ابررسانا با اتم‌های فوق سرد به عنوان جایگزینی برای الکترون‌ها، راه را برای حل یک مساله که سه دهه فیزیکدانان را به خود مشغول داشته بود، هموار کنند.

به گزارش سرویس علمی ایسنا، این پژوهش که توسط تیمی بین‌المللی از فیزیکدانان تجربی و نظری انجام شده، می‌تواند عرصه جدیدی از علم ناشناخته را برای دانشمندان باز کند.

لیزر و کاربرد های آن

به گزارش بیگ بنگ، گسیل القایی کلید نحوه ی کار لیزر است، این مفهوم در سال ۱۹۱۷ توسط آلبرت اینشتین معرفی شد. اگرچه دنیا تا سال ۱۹۶۰ منتظر ماند تا نحوه کار لیزر را ببیند، کار بزرگ مربوط به تکامل آن چند دهه پیش آغاز شده بود. اختراع لیزر کاربرد بزرگ فیزیک کوانتومی در فناوری است، نور لیزر مانند نور یک لامپ روشنایی عادی، هنگامی گسیل می شود که اتم ها از یک حالت کوانتومی به حالت کوانتومی با انرژی پایین تر گذاری انجام دهند. اما در لیزر –و نه در چشمه های نوری دیگر-اتم ها با هم عمل می کنند تا نوری با سرشت های ویژه متعدد تولید کنند:

 

۱- نور لیزر بسیار تکفام است. نور یک لامپ التهابی عادی در گستره ی پیوسته ای از طول موج ها گسترده می شود و به واقع تکفام نیست. تابش ناشی از یک تابلو نئونی فلوئور تاب با تقریب یک در ۱۰^۶ بخش تکفام است، اما دقت در روشنی نور لیزر می تواند چندین مرتبه بزرگتر و تا حدود ۱ در ۱۰^۱۵ بخش باشد.