پنج دلیل برای شگفت انگیز بودن سنگین ترین عناصر جدول تناوبی

پنج دلیل برای شگفت انگیز بودن سنگین ترین عناصر جدول تناوبی

12 فوریه 2018 – Science News

صد و هفده عنصر اول جدول تناوبی نسبتا عادی بشمار می روند. اما وضع از عنصر 118 به بعد تغییر می کند. عنصر اگانسون (Oganesson) که به افتخار فیزیکدان روسی یوری اگانسون نام گذاری شده، در حال حاضر سنگین ترین عنصر جدول تناوبی است و جرم اتمی آن برابر 300 است. تنها چند اتم از این عنصر آزمایشگاهی ساخته شده اند که عمری تنها حدود چند هزارم ثانیه دارند. برین ترتیب برای بررسی خواص این عنصر بشدت ناپایدار، دانشمندان باید تا حد زیادی به پیش بینی های نظری تکیه کنند.

محاسباتی که بر اساس نظریه نسبیت خاص اینشتاین انجام شده و سرعتهای بالای الکترونها در عناصر بسیار سنگین را بحساب می‌آورد، خواص شگفتی را برای این عنصر پیش بینی کرده است. بجای اینکه الکترونهای آن منند سایر عناصر در پوسته هیا مجزا ترتیب یابند، الکترونهای اگانسون به شکل لکه های مبهم هستند.

اگانسون در ستون گازهای نجیب قرار گرفته و همانند رادون و زنون باید خنثی باشد، لیکن آرایش عجیب الکترونهای آن باعث می‌شود  این عنصر بار مثبت داشته باشد. بنابراین اگانسون برخلاف عناصر هم خانواده خود دارای فعالیت شیمیایی است.

این آرایش عجیب الکترونها اثر دیگری نیز دارد: اتمهای اگانسون برخلاف سایر گازهای نجیب هم خانواده خود به هم چسبیده و به عنصر در دمای عادی حالت جامد می بخشند.

پروتونهای داخل هسته اتم به واسطه بار مثبت خود یکدیگر را می رانند. لیکن نیروی هسته ای قوی باعث کنار هم ماندن آنها می‌شود و بر نیروی دافعه الکترومغناطیسی غلبه می کند. اما در هسته اگانسون، تعداد زیاد پروتونها (118 عدد) باعث می شود آنها بتوانند بر نیروی جاذبه هسته ای قوی غلبه کنند. در نتیجه هسته اگانسون شکلی مانند حباب دارد که در آن بیشتر پروتونها در محیط حباب قرار داشته و تنها تعداد کمی در مرکز هسته اتم قرار دارند.

برخلاف سایر عناصر سنگین که در آنها نوترونها در حلقه هایی تعریف شده قرار دارند، در اگانسون نوترونها به هم آمیخته و ممزوج شده اند.

در انتهای سال جاری آزمایشاتی در یکی از مراکز تحقیقاتی روسیه انجام خواهد شد تا درستی این نظریات شگفت درباره عنصر اگانسون را بررسی نماید

منبع:

https://www.sciencenews.org/article/5-ways-heaviest-element-periodic-table-really-bizarre?tgt=nr

کاملترین تصویر از یک ستاره دیگر، پیش نمایشی از دوران خاموشی خورشید ما

کاملترین تصویر از یک ستاره دیگر، پیش نمایشی از دوران خاموشی خورشید ما

تصویر زیر از ستاره موسوم به پای وان گریوس Pi¹ Gruis شاید کامل ترین تصویر از سطح ستاره دیگری غیر از خورشید باشد. این تصویر بیشترین جزئیات از یک ستاره را در اختیار ما قرار می دهد. ستاره غول پیکر که در فاصله 530 سال نوری از ما قرار دارد، به ستاره شناسان کمک کرده است نظریات مربوط به رفتار ماده ستاره ای چرخان را تایید کنند.

این ستاره 170 بار بزرگتر از خورشید ماست و رفته رفته به یک غول سرخ تبدیل می شود. هسته ستاره از هلیوم ناشی از همجوشی هسته ای انباشته شده و واکنش همجوشی هیدروژن تنها در پوسته بیرونی آن انجام می شود. این ستاره سرگذشت خورشید ما را در میلیاردها سال دیگر در برابر چشمانمان قرار داده است.

منبع

https://www.popularmechanics.com/space/deep-space/a15948566/pi-grius-most-detailed-image-another-star/

آیا پایان جهان نزدیک است؟

آیا پایان جهان نزدیک است؟

آخرین باری که نوع بشر به نابودی کامل نزدیک شد، سال 1953 بود.

پایان جهان هیچگاه تا این اندازه نزدیک نبوده است. بر طبق بولتن دانشمندان اتمی، تنها زمانی که نوع بشر این اندازه به نابودی خود نزدیک شد، سال 1953 بود. در اوج  جنگ سرد ایالات متحده آمریکا و شوروی سلاحهای هسته ای خود را تنها به فاصله نه ماه از یکدیگر آزمایش کردند. هم اکنون تهدیدهای هسته‌ای و خطرات زیست محیطی نادیده گرفته شده رشد فزاینده ای یافته اند بطوری که دانشمندان پایان عمر بشر را نزدیکتر از هر زمانی می دانند.

بولتن دانشمندان اتمی در یک جمله وضعیت سیاره ما را خلاطه کرده است: "خطرناکتر از هر زمانی دیگری پس از جنگ جهانی دوم". تنش های موجود در دریای چین جنوبی بر سر عملیات دریایی آمریکا، روابط پرتنش پاکستان و هند و شعارهای هسته ای بی پروایانه برخی رهبران جهان وضعیت بس خطرناکی پدید آورده است. هر لحظه ممکن است سلاحهای مخوف کشتار جمعی بطور عمدی یا طبق محاسبات اشتباه بکار گرفته شوند. این مطالب در بولتن دانشمندان اتمی بیان شده که شامل بیش از 15 برنده جایزه نوبل است.

سال گذشته کره شمالی آزمایش های هسته ای و موشکی خود را در تعارض با قطعنامه های شورای امنیت سازمان ملل متحد شتاب بخشید. بیانیه های تحریک کننده رییس جمهور آمریکا و رهبر کره شمالی خطر جنگ هسته ای را بزرگتر و نزدیکتر ساخته است. علاوه بر این ایالات متحده و شوروی درباب کنترل موجودی سلاحهای هسته ای خود به توافق نرسیده اند.

تغییرات زیست محیطی نیز سهمی در پیش بردن دنیا بسوی نابودی دارند. سال گذشته بالاترین دما در سراسر کره زمین ثبت شد و خشکسالی باعث بروز آتش سوزی های بزرگی در جنگلها و حیات وحش گردید. نازک شدن پوشش یخی قطبها به همراه عوامل یاد شده همگی گویای ناتوانی بشر در کنترل انتشار گازهای گلخانه ای هستند.

خطر بزرگ دیگر، استفاده تبهکارانه از فناوری اطلاعات است که باعث عدم اعتماد به نهادهای سیاسی، رسانه‌ها، علوم و هنر شده است.

اما همه امیدها بر باد نرفته است. جامعه جهانی باید ابزارهایی برای مقابله با اخبار جعلی ابداع کرده و سازوکارهایی برای کنترل سلاحهای سایبری بیابد. توافق متقابل میان قدرتهای جهانی نیز تنها راه مهار خطرات بالقوه ناشی از عدم اعتماد آنها به یکدیگر است.

منبع: نشریه نیچر

https://www.nature.com/articles/d41586-018-01276-y

زمین لرزه چگونه روی می‌دهد؟

زمین لرزه چگونه روی می‌دهد؟

زمین لرزه زمانی اتفاق می‌افتد که دو بلوک از زمین بطور ناگهانی بر روی یکدیگر می‌لغزند. سطحی که این دو بلوک بر روی هم می‌لغزند گسل یا صفحه گسل (fault plane) نام دارد. نقطه‌ای در زیرسطح زمین که زمین لرزه از آنجا آغاز می‌شود کانون زمین لرزه یا hypocenter نام دارد. نقطه‌ای درست بالای کانون زمین‌لرزه بر سطح زمین، مرکز زمین‌لرزه (epicenter) نامیده می‌شود.

 گاهی اوقات یک زمین‌لرزه دارای پیش لرزه‌هایی نیز هست که از اندازه کوچکتری برخوردارند. دانشمندان قادر نیستند قبل از روی دادن لرزه اصلی که بزرگترین اندازه را دارد، زمان وقوع آن را پیش بینی کنند. پس از رویدادن لرزه اصلی که بزرگتر نیز هست، پس لرزه‌ها از راه می‌رسند. پس لرزه‌ها ممکن است هفته‌ها، ماهها و حتی سالها پس از زمین‌لرزه اصلی تکرار شوند!

علت بروز زمین لرزه چیست؟

کره زمین دارای چهار لایه اصلی است: هسته داخلی، هسته خارجی، جبه (mantle) و پوسته (crust). پوسته و سطح بالایی جبه، لایه نازک روی سطح زمین را می‌سازند. اما این پوسته یکپارچه نیست و از تکه‌های پازل مانند متعددی ساخته شده است. این تکه‌ها به آرامی حرکت می‌کنند و از کنار هم لغزیده یا بر روی هم می‌غلتند. این تکه‌های پوسته زمین صفحات تکتونیکی نامیده می‌شود. مرزهای این صفحات گسل‌های متعددی را می‌سازند و بیشتر زمین‌لرزه‌های دنیا در این گسلها روی می‌دهند. از آنجایی که لبه‌های این گسلها ناهموار هستند، برخی اوقات در هم گیر می‌کنند در حالی که بقیه صفحه در حال حرکت است. بالاخره زمانی که یک صفحه به اندازه کافی از صفحه درگیر خود دور شد، لبه های گیرکرده در هم در محل یکی از گسلها بطور ناگهانی از هم جدا شده و زمین لرزه رخ می‌دهد.

 

چرا در هنگام رویداد زمین لرزه سطح زمین تکان می‌خورد؟

در زمانی که لبه‌های گسل به هم چسبیده‌ و بقیه صفحه تکتونیکی در حال حرکت است، انرژی که معمولا باعث لغزیدن بلوک‌ها در کنار هم می‌شود در لبه‌های گیر کرده انباشته می‌شود. وقتیکه این انرژی بالاخره بر مقاومت اصطکاکی لبه‌های گیر کرده گسل فایق آمده و آنها را از هم جدا کند، تمام این انرژی آزاد می‌شود. انرژی مزبور از محل گسل به تمامی جهات به شکل امواج لرزه منتشر می‌شود که شکلی شبیه امواج آب دارند. امواج لرزه‌ای باحرکت از درون زمین آنرا به اهتزار در می‌آورند. وقتی این امواج به سطح زمین می‌رسند، زمین و تمامی اشیای موجود بر آن را می‌لرزانند، از جمله ساختمانها که منبع اصلی ایجاد خطر برای انسانها هستند.

زمین لرزه‌ چگونه ثبت می‌شود؟

زمین لرزه توسط ابزاری به نام لرزه‌نگار (Seismograph) ثبت می‌شود. این ابزار دارای پایه‌ای است که به محکمی به زمین وصل می‌شود. یک وزنه سنگین که آزادانه تاب می‌خورد بخش اصلی این ابزار است. وقتی زمین لرزه باعث تکان خوردن زمین می‌شود، پایه لرزه نگار نیز تکان می خورد لیکن وزنه آویزان ثابت می ماند. در عوض رشته یا فنری که وزنه از ان آویزان است تمامی جنبش را بخود جذب می‌کند. این تفاوت حرکت توسط قلمی متصل به وزنه روی یک نوار کاغذ چرخان ثبت می‌شود.

دانشمندان اندازه زمین لرزه را چگونه می‌سنجند؟

اندازه یک زمین لرزه به اندازه گسل و میزان لغزش صفحات تکتونیکی روی گسل بستگی دارد اما این کمیت ها چیزی نیستند که توسط دانشمندان اندازه‌گیری می‌شوند زیرا گسلها کیلومترها در زیر سطح زمین قرار دارند. دانشمندان از لرزه‌های ثبت شده توسط لرزه نگارها در سطح زمین برای تعیین بزرگی یک زمین لرزه استفاده می‌کنند.

چارلز ریشتر از دانشگاه تکنولوژی کالیفرنیا در سال 1935 ابزاری ریاضی برای مقایسه اندازه زمین لرزه ها ابداع کرد. بزرگی زمین لرزه در مقیاس ریشتر از روی دامنه امواج ثبت شده توسط لرزه نگار محاسبه می شود. برایتغییرات موجود در فاصل میان لرزه نگارهای مختلف و مرکز زمین لرزه نیز تنظیماتی انجام می‌شود. در مقیاس ریشتر بزرگی زمین لرزه از مقیاس ریشتر استفاده می کند و افزایش هر عددد در این مقیاس به معنی ده برابر شدن دامنه لرزه هاست. میزان انرژی آزاد شده نیز با هر عدد افزایش در مقیاس ریشتر حدود 31 برابر بیشتر می‌شود. بنابراین میزان تکانهای احساس شده توسط زلزله 6 ریشتری ده برابر بیشتر از زلزله 5 ریشتری است. در زیر اندازه زمین لرزه ها و آثار ناشی از آنها با یکدیگر مقایسه شده است:

0 تا 1.9 ریشتر: تنها توسط لرزه نگارها احساس می‌شود.

2 تا 2.9 ریشتر: اشیای آویزان تکان می‌خورند.

3 تا 3.9 ریشتر: قابل مقایسه با لرزش ناشی از عبور کامیون

4 تا 4.9 ریشتر: شیشه ها ممکن است بشکنند و اشیای آویخته فروافتند.

5 تا 5.9 ریشتر: اثاثیه حرکت کرده و تکه های گچ از دیوارها می‌افتند.

6 تا 6.9 ریشتر: ساختمانهای مستحکم آسیب دیده و ساختمانهای ضعیف صدمه شدید می‌بینند.

7 تا 7.9 ریشتر: ساختمانها از پی خود جدا و جابجا می شوند، زمین ترک برداشته و لوله‌های زیرزمینی می‌شکنند.

8 تا 8.9 ریشتر: پلها خراب شده و ساختمانهای اندکی سالم می‌مانند.

9 و بیشتر: تخریب کامل، امواج زمین لرزه که در زمین حرکت می کنند با چشم غیرمسلح قابل دیدن هستند.

برای درک میزان انرژی آزاد شده در کانون زمین لرزه کافی است به این نکته توجه کنیم که انرژی آزاد شده در یک زلزله 5 ریشتری در کانون زمین لرزه معادل انفجار 20 میلیون کیلوگرم تی ان تی است. در حالی که انرژی ناشی از یک زلزله 7 ریشتری معادل انرژی حاصل از انفجار 20 میلیارد کیلوگرم تی ان تی است که با انفجار همزمان 30 هزار بمب اتمی کوچک برابری می‌کند!

در تالیف این مقاله از منابع زیر استفاده شده است:

http://www.sms-tsunami-warning.com/pages/richter-scale#.Wj1bATSYNdg

https://earthquake.usgs.gov/learn/kids/eqscience.php

ستاره های غول سرخ

یک ستاره زندگی خود را از درون ابری از غبار به نام سحابی یا نبولا (Nebula) آغاز می کند. سحابی ابری از گاز هیدروژن و غبار در فضا است. سحابی‌ها انواع مختلفی دارند. یک سحابی تشعشعی، مانند اوریون، به روشنی می‌درخشد زیرا گاز درون آن توسط ستارگانی که در آن شکل گرفته‌اند بشدت داغ می‌شود. در یک سحابی بازتابشی، نور ستارگان توسط ذرات غبار موجد در سحابی بازتابیده می‌شود. سحابی پیرامون خوشه پله‌ ئیدس (Pleiades) نوعی از سحابی بازتابی است. سحابی تاریک نیز وجود دارد، به عبارتی ابرهای متراکمی از هیدروژن مولکولی که نور ناشی از ستارگان پشت سر آن را جذب می‌کنند. سحابی‌های سیاره‌ای نیز لایه‌های بیرونی یک ستاره هستند که وقتی یک ستاره از حالت غول قرمز به کوتوله سفید تبدیل می‌شود، بخشی از جرم خود را بدین صورت از دست می‌دهد.

سحابی اوریون

ستاره

یک ستاره کره فروزانی از گاز است که نور و گرمای خود را از واکنش‌های هسته‌ای بدست می‌آورد. ستاره‌ها از سحابی زاده می‌شوند و در ابتدا بیشتر از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده‌اند. دمای سطحی آنها از 2000 تا 30000 درجه سلسیوس متغیر است و بر حسب دمای سطحی رنگ آنها از سرخ به آبی –سفید می‌گراید. درخشان‌ترین ستاره‌ها جرمی حدود 100 برابر خورشید دارند و با نوری میلیونها برابر نور خورشید تابش می‌کنند. این ستارگان قبل از تبدیل به ابرنوستاره (سوپر نوا) چند میلیون سال عمر می‌کنند. کم فروغ ترین ستاره ها کوتوله‌های قرمز هستند که درخشش آنها یک هزارم درخشندگی خورشید است.

 یک ستاره در مرحله اصلی چرخه عمر خود دارای تعادل هیدرواستاتیکی است.'گرانش (جاذبه نیوتنی) میان ذرات ستاره سعی در متراکم کردن آن دارد که این تراکم بر فشار داخلی ستاره و دمای آن می افزاید تا جایی که در هسته ستاره واکنش همجوشی هسته ای شروع شده و دمای مرکز ستاره تا میلیونها درجه سلسیووس بالا می رود. بدین ترتیب انبساط حرارتی با تراکم گرانشی مقابله کرده و ستاره در طول مرحله اصلی عمر خود در تعادل هیدروستاتیکی بسر می برد.

کمترین جرم ممکن برای یک ستاره حدود 8 درصد جرم خورشید است که با این وجود 80 برابر جرم سیاره عظیم مشتری است. کمتر از این حد واکنش هسته ای در هسته ستاره روی نخواهد داد. ستاره ای مانند خورشید در انتهای عمر چند میلیارد ساله خود بصورت یک غول سرخ متورم شده و پیش از آن لایه‌های بیرونی خود را بصورت یک سحابی سیاره‌ای از دست می‌دهد و در انتها نیز به یک کوتوله سفید بسیار چگال متراکم می‌شود.

غول سرخ

زمانی که ستاره‌ای به بزرگی خورشید بیشتر ذخیره هیدروژن هسته خود را از دست می‌دهد، دیگر نخواهد توانست گرمای کافی تولید کرده و نیروی گرانش پرتوان باعث چروک خوردن هسته آن می شود. متراکم شدن هسته گرمای عظیمی تولید می کند که باعث بالا رفتن دمای هسته ستاره تا صدها میلیون درجه سلسیوس می‌گردد. این حرارت عظیم لایه‌های بیرونی ستاره را منبسط کرده و آن را به غول قرمزی بدل می‌کند. یک غول قرمز می‌تواند قطری 10 تا 100 برابر قطر کنونی خورشید داشته باشد. غولهای قرمز بسیار درخشنده‌اند زیرا سطحی بسیار بزرگ دارند گرچه دمای سطحی آنها از 3000 درجه سلسیوس تجاوز نمی‌کند.

یکی از معروفترین غولهای سرخ، ستاره ابط الجوزا است که در فاصله 600 سال نوری از زمین قرار دارد. ابط الجوزا یک ابرغول قرمز با قطری حدود 1400 برابر خورشید است. ابط الجوزا در آینده نزدیک یک انفجار ابرنوستاره ای را تجربه خواهد کرد بطوری که در طول روز نیز قابل مشاهده خواهد بود.

واضح ترین تصویری که از ابط الجوزا گرفته شده و سطح ابرغول قرمز رنگ را نشان می دهد.