فیزتک

گداختگی و تابناکی دو راه اصلی تولید نور هستند. در گداختگی، جریان الکتریکی از یک رسانا (نظیر رشته ی لامپ معمولی) عبور می کند. دمای رسانا بخاطر مقاومت در مقابل جریان عبوری افزایش می یابد و رسانا شروع به تابش نور (درخشش) می کند. حالت دیگر، تولید نور بدون گرما، تابناکی خوانده می شود که گاهی به «نور سرد» مشهور است. تابناکی انواع مختلفی دارد: تابناکی الکتریکی، تابناکی شیمیایی، تابناکی نوری، ... .درخشش اسباب بازی های تیره اغلب بر اساس تابناکی نوری است. رنگ اسباب بازی با قرار گرفتن در معرض نور ماورای بنفش (نور سیاه)، نوری در محدوده ی مرئی (به رنگ سبز) ساطع می کند که هیچ گرمایی ندارد. میله های نوری اضطراری نمونه ای از تابناکی شیمیایی می باشند. با شکستن میله، دو ماده شیمیایی موجود در آن ترکیب می شوند و واکنشی شیمیایی بین آنها رخ می دهد که نور تولید می کند، این بار نیز گرمایی ایجاد نمی شود. تابناکی الکتریکی پدیده ای است که در آن انرژی میدان الکتریکی به نور تبدیل می شود. چراغهای دوشاخه دار، دیودهای نوری، و بعضی صفحه های نمایش بر این اساس کار می کنند.فن آوری تابناکی الکتریکی چند وقتی است که فراگیر شده است؛ با این حال اخیراً گروهی محقق از انستیتوی تکنولوژی جورجیا یک پیشرفت قابل توجه داشته است. آنها تابناکی الکتریکی را از یک مولکول منفرد نقره تولید کرده اند. آنها فیلمهای نازکی از اکسید نقره را که الکتروتابناک نیستند، در معرض جریان مستقیم تقریباً یک آمپری قرار دادند. این کار بعضی از مولکولهای اکسید نقره را فعال ساخت، که بعد از آن در نواحی بی رنگ فیلم ظاهر شدند (تصویر الف). زمانیکه الکترودها جریان متناوب را انتقال می دهند و این جریان به فیلم وارد می شود، یک خط باریک از خوشه های نقره شروع به تابش نور در رنگهای متنوع می کند که بستگی به اندازه ی خوشه ها دارد (تصویر ب). وقتی آنها تصویر را با بزرگنمایی مشاهده کردند (تصویر پ) آثار تابش نور از مولکول منفرد قابل رویت بود. این اولین بار بود که تابناکی اکتریکی در مولکول منفرد مشاهده می شد. کنکاش بیشتر ما را به سمت منابع نوری کوچک رهنمون می سازد که می توان در چیپهای کامپیوتری، حافظه های نوری کوچک، ایجاد اطلاعات کوانتومی بسیار کارآمد و رمزگذاری مورد استفاده قرار داد. Single Molecule Electroluminescenceby Anton Skorucak and ScienceIQ.com (A) Silver oxide film exposed to DC current; (B) activated regions emitting light when conected to AC current; (C) zoom shows single molecule electroluminescenceProceedings of the National Academy of Sciences Incandescence and luminescence are two main ways of producing light. In incandescence, electric current is passed through a conductor (filament of a light bulb for example). The resistance to the current in the conductor heats it up and it starts emitting light - glowing. Any other form of producing light without heat is called Luminescence, sometimes referred to as 'cold light'. There are various types of luminescence: electroluminescence, chemiluminescence, photoluminescence, etc. Most glow in the dark toys work on the photoluminescence principle: you expose the dye in the toy to UV - Ultra Violet light (black light) and it emits light in the visible (say green) without getting hot. Emergency light sticks would be an example of chemiluminescence. Two chemicals contained in the stick are mixed when you break the stick and the chemical reaction between them produces light, again without the stick getting hot. Electroluminescence, however, is a phenomenon where electric field energy is converted into light. Plug-in night lights, light emitting diodes, and some displays work on this principle. Electroluminescent technology has been around for some time; however a research group from the Georgia Institute of Technology has recently made a breakthrough. They produced electroluminescence from a single molecule of silver. They exposed thin films of silver oxide, which are not electroluminescent, to direct current of approximately one ampere. This activated some of the silver oxide molecules, which then appeared within discolored regions in the film (image part A). When electrodes carrying alternating current were then attached to the film a thin line of silver clusters began to emit light in colors that varied depending on the size of the clusters (image part B). When they zoomed in (image part C), single molecule light emission signatures were visible. This was a first observation of a single molecule electroluminescence. Further research may lead to small light sources that can be used on computer chips, small optical memories, high-efficiency quantum information processing and cryptography.

هنگام اندازه گیری دقیق سرعت چرخش کهکشانها، ستاره شناسان تصادفا ً با یک معمای کیهانی عظیم مواجه شدند: تعیین گرانش ِ (جاذبه ی) کهشکان. آنها توانستند با محاسبه ی جرم تمام ستارگان مرئی و گاز موجود در کهکشان، چرخشی را که باید داشته باشد تخمین بزنند و از آنجا گرانش آن را تعیین کنند. علت اصلی تعجب زیادشان این بود که اندازه گیریها نشان داد که اکثر کهکشانها سریعتر از آنچه باید بچرخند، می چرخند. نه کمی سریعتر. خیلی سریعتر! بیشتر از دو برابر سریعتر. این یعنی اینکه، مطابق نظریه ی گرانش اینشتین، این کهکشانها بایستی تکه تکه به سویی پرتاب شوند. درحالیکه بوضوح می بینیم که اینطور نیست.پاسخ چه می تواند باشد؟ آیا ممکن است که اغلب کهکشانها بوسیله ی مقداری ماده ی «تاریک» احاطه شده باشند که با تلسکوپهای رادیویی، مادون قرمز، مرئی، ماورای بنفش، اشعه ی ایکس، یا اشعه ی گاما قابل مشاهده نباشد؟ آیا نظریه ی گرانش اینشتین، که تا کنون در تمامی موارد صحت آن به اثبات رسیده است، می تواند در بعضی موارد اشتباه باشد؟تلسکوپهای اشعه ی ایکس ابرهای وسیعی از گاز با چند میلیون درجه دما در خوشه های کهکشانها کشف کرده اند. این ابرهای داغ گازی جرم خوشه را افزایش می دهند، اما این افزایش برای حل معمای کیهان کافی نیست. در حقیقت آنها یک روش مستقل اندازه گیری ِ ماده ی تاریک بدست آورده اند. اندازه گیری نشان می دهد که بایستی جرم تمام ستارگان و گازی که مشاهده می شوند حداقل چهار برابر مقدار جرم ماده ی تاریک باشد، در غیر اینصورت گاز داغ، خوشه را ترک می کند.Dark Matter Mysteryby Chandra X-Ray Observatory Center and ScienceIQ.comHot Gas CloudsImage Credit: Image Courtesy ROSATWhile carefully measuring the speed of rotation of galaxies, astronomers stumbled upon a profound cosmic mystery. Determining the gravity of the galaxy. They could estimate what the rotation speed should be by calculating the mass of all the visible stars and gas, thereby determining the gravity of the galaxy. Much to their surprise, the measurements showed that most galaxies are rotating faster than they should. Not a little faster. Much faster! More than twice as fast. This meant that, according to Einstein's theory of gravity, these galaxies should be flying apart. Yet clearly, they are not. What can the answer be? Is it possible that most galaxies are surrounded by some 'dark' form of matter that cannot be observed by radio, infrared, optical, ultraviolet, X-ray, or gamma-ray telescopes? Could Einstein's theory of gravity, which has proved to be correct in all cases so far, be somehow wrong? X-ray telescopes have discovered vast clouds of multimillion degree gas in clusters of galaxies. These hot gas clouds increase the mass of the cluster, but not enough to solve the mystery. In fact they provide an independent measurement of dark matter. The measurement shows that there must be at least four times as much dark matter as all the stars and gas we observe, or the hot gas would escape the cluster.

از آنجا که اینشتین فکر می کرد جهان ساکن است، حدس زد که حتی خالی ترین فضای ممکن، تهی از ماده و تابش، بایستی هنوز یک انرژی تاریک داشته باشد، که آنرا « ثابت [نظام مند] (وابسته به فلسفه انتظام گیتی) » نامید. زمانیکه ادوین هابل انبساط جهان را کشف کرد، اینشتین این را بزرگترین اشتباه او خواند و نظرش را رد کرد. همین که ریچارد فاینمن و دیگران نظریة کوانتومی ماده را توسعه دادند، پی بردند ‹ فضای تهی › پُر است از ذرات موقتی (‹مجازی›) که مرتباً در حال شکل دهی و نابود سازی خویش اند. فیزیکدانان به مرور گمان کردند که حقیقتاً بایستی خلاء شکل تاریکی از انرژی را داشته باشد، ولی نتوانستند اندازه اش را پیش بینی کنند.بواسطة اندازه گیریهای اخیر انبساط جهان، ستاره شناسان کشف کردند که « اشتباهِ » اینشتین یک اشتباه نبود: به راستی شکلی از انرژی تاریک ظاهر میشود که بر کل محتوای جرم-انرژی جهان تسلط دارد، و گرانش دافع خارق العاده اش در حال جدا ساختن جهان است. ما هنوز نمی دانیم که چرا یا چگونه انبساط با شتاب زیاد در جهان پیشین ( تورم ) و انبساط شتابدار کنونی ( بواسطة انرژی تاریک ) به یکدیگر مربوط ند.یک مأموریت ماوراء اینشتین انبساط را با دقت کافی اندازه گیری خواهد کرد تا بفهمیم که آیا این انرژی یک خاصیت ثابت فضای خالی است ( همانگونه که اینشتین حدس زد )، یا آیا این علائمی از ساختار قویتری را نشان می دهد که در نظریات متحد شدة مدرنِ نیروهای طبیعی امکان پذیر است.What is Dark Energy?by NASA Goddard Space Flight Center and ScienceIQ.comImage Courtesy Beyond EinsteinBecause he originally thought the Universe was static, Einstein conjectured that even the emptiest possible space, devoid of matter and radiation, might still have a dark energy, which he called a 'Cosmological Constant.' When Edwin Hubble discovered the expansion of the Universe, Einstein rejected his own idea, calling it his greatest blunder. As Richard Feynman and others developed the quantum theory of matter, they realized that 'empty space' was full of temporary ('virtual') particles continually forming and destroying themselves. Physicists began to suspect that indeed the vacuum ought to have a dark form of energy, but they could not predict its magnitude. Through recent measurements of the expansion of the Universe, astronomers have discovered that Einstein's 'blunder' was not a blunder: some form of dark energy does indeed appear to dominate the total mass-energy content of the Universe, and its weird repulsive gravity is pulling the Universe apart. We still do not know whether or how the highly accelerated expansion in the early Universe (inflation) and the current accelerated expansion (due to dark energy) are related.  A Beyond Einstein mission will measure the expansion accurately enough to learn whether this energy is a constant property of empty space (as Einstein conjectured), or whether it shows signs of the richer structure that is possible in modern unified theories of the forces of nature.