در پایان سال میلادی، سایت physics world.com نگاهی انداخته است به اتفاقات فیزیک در سال 2016 که با توجه به انبوه پروژه های تعریف شده در زمینه‌های فیزیک ذرات، نجوم و کیهان شناسی احتمالاً رخ خواهد داد. در زیر ترجمه این متن را می‌خوانید:

مدیریت جدید: رئیس جدید سرن، فابیولا جیانوتی

اجازه بدهید با سرن شروع کنیم،‌ جایی که فیزیکدان‌ها در برخورددهنده بزرگ هادرونی LHC سال 2016 را با برخورد دادن پروتون‌ها با انرژی 13Tev به یکدیگر به عنوان بخشی از پروژه‌ی Run II که سال گذشته آغاز شده، ادامه خواهند داد.

فابیولا جیانوتی (Fabiola Gianotti)، پانزدهمین مدیر کل سرن که ماه گذشته این مسئولیت را از رالف دیتر هیور Ralf-Dieter Heuer)) تحویل گرفته مصمم است تا، حتی اگر LHC احتمالاً نتواند به برنامه خود برای برخوردهایی با Tev 14 یا رسیدن به «یک فیزیک جدید فراتر از مدل استاندارد» دست یابد، بیشترین داده‌های آزمایشگاهی ممکن با کیفیت بالا را جمع آوری کند. در واقع طبق اولین داده‌هایی از Run II در آزمایش‌های ATLAS و CMS که دقیقاً پیش از کریسمس در سرن ارائه شد، به نظر می‌رسد دست یافتن به ذرات «ابرمتقارن» هنوز نیازمند انرژی‌های بالاتری است. آن بالاها در فضا، ماموریت جونو متعلق به ناسا (NASA's Juno mission) برای ورود به مدار مشتری در 4 جولای آماده می‌شود، یعنی زمانی که مردم آمریکا بتوانند آن راببینند. بعد از فضاپیمای گالیله (Galileo) در 1995، جونو اولین فضاپیمایی خواهد بود که پس از یک سفر پنج ساله به مشتری می‌رسد. آژانس فضایی ژاپن (JAXA) هم سال پرکاری را خواهد داشت. فضاپیمای آکاتسوکی (Akatsuki) ماه گذشته وارد مداری به دور ونوس شده است و دانشمندان این ماموریت انتظار دارند که اولین داده‌ها را در آوریل دریافت کنند. JAXA همچنین برنامه دارد که تلسکوپ پرتوی ایکس آسترو اچ X-ray) (ASTRO-H را امسال به مداری نزدیک زمین بفرستد تا همه چیز از ساختارهای بزرگ مقیاس کیهان گرفته تا توزیع ماده‌ی تاریک در خوشه‌های کهکشانی را مطالعه کند.

فرستاده‌ای به آسمان: ماموریت جونوی ناسا، 4 جولای به مشتری خواهد رسید

آژانس فضایی اروپا نیز نخستین داده‌ها از ماموریت گایا (Gaia mission) را، که درصدد تهیه کاتالوگی سه بعدی از حدود یک میلیارد شیء سماوی است، اوایل سال جدید منتشر خواهد کرد. در ماه مارس شاهد آغاز به کار فضاپیمای مسیریاب لیزا (Lisa Pathfinder) متعلق به آژانس فضایی اروپا خواهیم بود که به امتحان کردن فناوری برای رصدخانه‌ی امواج گرانشی در آینده می‌پردازد. از دیگر چشم اندازهای هیجان انگیز در سال 2016، تلسکوپ افق رویداد (Event Horizon) است که برای اولین از یک سیاهچاله تصویربرداری خواهد کرد.

در همین حال، فیزیکدان‌های ذرات سماوی در حال آماده سازی پروژه‌ای 14 میلیون دلاری برای به روز‌ رسانی رصدخانه‌ی پی‌یر اوژه ((Pierre Auger Observatory- بزرگترین رصدخانه‌ی پرتوی کیهانی- در آرژانتین هستند. به روز رسانی اولیه‌ی اوژه (Auger Prime Upgrade) شامل نصب آشکارسازهای الکترونیکی در کنار 1660 آشکارساز چرنکوف آبی موجود است که به پژوهشگران اجازه می‌دهد تا الکترون‌ها ومیون‌هایی را که در آبشار ذرات ثانویه‌ای که از برخورد یک پرتوی کیهانی با جو زمین به وجود می‌آید، به طور موثرتری از هم تفکیک کنند. این کار به نوبه خود باید تشخیص پرتوهای کیهانی را که پروتون‌هایی پرانرژی هستند ساده‌تر ‌کند.

فراز و نشیب‌ها

البته همه چیز در نجوم آنقدرها هم خوب نیست. به تازگی، رای دادگاه عالی هاوایی مجوز ساخت 1.4 میلیارد دلاری برای تلسکوپ سی متری (Thirty Meter Telescope) (TMT) بر فراز کوه موناکی را لغو کرده است. با این حکم، طرفداران تلسکوپ مجبورند مراحل کسب مجوز را از ابتدا آغاز کنند که باعث تاخیر پروژه و بلاتکلیفی‌های بعدی می‌شود. ساخت TMT از آوریل گذشته در پی اعتراض اهالی هاوایی که بناکردن آن روی موناکی را بی احترامی به قله‌ی معنوی و فرهنگی‌شان می‌دانستند، به حالت تعلیق در آمده بود.

در فیزیک هسته‌ای، رآکتور گداخت توکامک ITER که در کاداراچ (Cadarache) در جنوب فرانسه در حال ساخت است، سال پر تلاطمی را پیش رو خواهد داشت. پس از جلسه شورای ITER در نوامبر گذشته، شایعاتی به گوش ‌می‌رسد که تکمیل پروژه ممکن است 6 سال یعنی از 2019 به 2025، به تعویق بیفتد. این شورا تا ماه ژوئن به بررسی امکان قطعی‌کردن زمانبندی و کم کردن هزینه‌ها با ارائه یک طرح یا پایه جدید خواهد پرداخت. در همین راستا، استلراتور وندلشتاین 7-x (Wendestein 7-X stellerator) در گرینزوالد آلمان که هفته‌ی گذشته کلید خورد، قرار است سال آینده شروع به کار کند تا پژوهشگران این نوع از ابزار گداخت را امتحان کنند.

مرزهای کوانتوم

پیش‌بینی آنچه در بقیه بخش‌های فیزیک و صنایع وابسته به آن اتفاق می‌افتد سخت‌تر است زیرا پیشرفت در این حوزه‌ها اساسی اما در گروه‌ها، بخش‌ها و تجارت‌های بیشمار پراکنده است. به عقیده‌ی من پای Li-Fi – جایگزین نوری برای Wi-Fi با فرکانس رادیویی- توجه بازار را جلب خواهد کرد. تحقیق بر روی گرافین و سایر مواد دو بعدی با تمرکز بر روی لایه‌بندی برخی از این مواد برای تولید ساختارهای گوناگون «طراح» جدید با استفاده از مثلا لایه‌های گرافین به عنوان الکترود و نیترید بروم به عنوان عایق ادامه پیدا می‌کند. کاربردهای فیزیک بسیار مهم هستند و به لطف آن‌ها- و حمایت سازمان‌هایی مانند موسسه‌ی فیزیک (IOP) که Physics World را منتشر می‌کند- است که بودجه علمی انگلستان از تعدیل کلی هزینه‌های کشور که اخیراً انجام شد جان سالم به در برد. با گشایش موسسه‌ی 650 میلیون پوندی فرانسیس کریک (Francis Crick) در سال 2016، پیشرفت‌های مثبت دیگری هم برای علم انگلستان در راه است. این موسسه به نام همکار کاشف ساختار DNA نامگذاری شده و با داشتن 1250 پرسنل که یک پنجم آن‌ها فیزیکدان، شیمیدان، ریاضیدان یا مهندس هستند، گل سر سبد آزمایشگاه‌های علوم زیست‌پزشکی این کشور خواهد بود. به خاطر داشته باشید که طبق لیست آلتمتریک (Altmetric) در بین 100 مقاله علمی برتر سال 2015، که بر اساس میزان اشتراک گذاری و مطرح شدن آن‌ها در رسانه‌های اجتماعی انتخاب می‌شوند، علوم زیستی و محیطی در صدر قرار دارند.

فناوری آینده: فیزیک کوانتوم همچنان شگفتی آفرین خواهد بود.

البته به قول برندگان دستاورد بزرگ سال 2015 از طرف physics World، زیبایی فیزیک در این است که حتی مبهم‌ترین تحقیق‌ها هم ممکن است به مزایای پیش بینی نشده منجر شود. ما، جیان-وی پَن (Jian Wei Pan) و چائویانگ لو (Chaoyang Lu) از دانشگاه علم و فناوری چین در هی فی (Hefei) را برگزیدیم. چون نخستین کسانی بودند که به انتقال کوانتومی از راه دور دو خاصیت ذاتی یک ذره‌ی بنیادی-فوتون- به طور همزمان دست یافتند. این پژوهشگران از کاربردهایی نظیر مخابرات کوانتومی دوربرد با امنیت نفوذناپذیر، رایانه‌های کوانتومی فوق سریع وشبکه‌های کوانتومی خبر داده‌اند. به علاوه با توجه به پروژه فناوری‌های کوانتومی ملی انگلستان با هزینه‌ی هنگفت 270 میلیون پوندی، که در پی راه اندازی کاربردهای فیزیک کوانتوم است، می‌توان انتظار پیشرفت‌های بیشتری را در سال 2016 داشت.

راستی، آیا سال 2016 سالی خواهد بود که آنتون زیلینگر (Anton Zilinger)، پیش‌کسوت مخابرات، محاسبات و اطلاعات کوانتومی بالاخره جایزه‌ی نوبل فیزیک را از آن خود کند؟ من مدت‌هاست که روی اساتید کوانتوم اتریش برای دریافت جایزه نوبل حساب کرده ام و 2016 احتمالاً با آلن اسپک (Alain Aspect) و جان کلوزر (John Clauser) به خاطر آزمایش‌های نامساوی بل باید چنین سالی باشد. کمیته نوبل فیزیک در این باره تصمیم خواهد گرفت.

موضوعات فصلی

ما به عنوان گروه Physics World، در سال 2016 نیز همچنان نگاهمان به جنبه‌ی صنعتی فیزیک را از طریق مجموعه‌ی Focus on حفظ می‌کنیم. این مجموعه شامل مباحث انرژی هسته‌ای (ماه آوریل)، نانوتکنولوژی (ماه می)، اپتیک و فوتونیک (ماه ژوئن) و تکنولوژی خلاء (ماه آگوست) خواهد بود. به علاوه مطالبی هم با تمرکز به پراکندگی نوترون (ماه اکتوبر) و نجوم و فضا (ماه سپتامبر) منتشر می‌شود. در ضمن گزارش ویژه‌ی ما در مورد چین را در سپتامبر از دست ندهید. در این گزارش تیم ویراستاری از سریعترین نیروگاه فیزیکی در حال توسعه جهان بازدید می‌کند. ویژه نامه هایی هم در مورد تنوع (در مارس)، فیزیک سیارات (در جولای) و بلایای طبیعی (در نوامبر) داریم. علاوه بر این وب سایت، تمام پیشرفت‌های دنیای فیزیک را از طریق کانال‌های خبر، وبلاگ‌ها و همچنین فایل‌های صوتی، ویدئو ها و علم 100 ثانیه‌ای دنبال می‌کنیم. حرف آخر اینکه، به یاد داشته باشید همه‌ی اعضای IOP می‌توانند مجله‌های دیجیتالی برنده‌ی-جایزه را به طور آنلاین یا در نرم افزارهای ما(apps) بخوانند. پس اگر قبلاً عضو IOP نشده‌اید، برای دسترسی فوری به هر مطلب، پیوستن به آن را فراموش نکنید.

منبع