تحولات اخیر در تحقیقات انجام شده با LIGO part2 (اخترفیزیک)
عکس رابرت کاتزکی در Unsplash
1. بهبود دقت کالیبراسیون LIGO با استفاده از فیلترهای وابسته به زمان برای جبران تغییرات زمانی (arXiv)
انجام پروژه در فریلنس پروژه
چکیده: پاسخ تداخل سنج های پیشرفته LIGO با زمان متفاوت است [arXiv:1608.05134]. بنابراین کالیبراسیون دقیق تداخل سنج ها باید تغییرات زمانی در پارامترهای مدل کالیبراسیون را ردیابی و جبران کند. این تغییرات در طول سه اجرای رصد پیشرفته LIGO اول ردیابی شدند و جبران برخی از آنها در روش کالیبراسیون اجرا شده است. در طول اجرای مشاهده دوم، اصلاحات ضربی در پاسخ تداخل سنج در حالی که دادههای کرنش کالیبرهشده هم در زمان واقعی و هم در زمان تأخیر بالا تولید میشد، اعمال شد. در یک کالیبراسیون با تأخیر بالا که پس از اجرای دوم مشاهده و در طول کل اجرای سوم مشاهده انجام شد، اصلاحی شامل بهروزرسانی فیلترها در کالیبراسیون اعمال شد - وابستگی زمانی فرکانس قطب حفره جفت شده fcc. اکنون روشهایی برای جبران تغییرات در پاسخ تداخلسنج که به فیلترهای وابسته به زمان نیاز دارند، از جمله صفرهای متغیر، قطبها، بهرهها و تأخیرهای زمانی ایجاد شدهاند. جبران وابستگی زمانی خوب مدل شده پاسخ تداخل سنج به کاهش خطاهای سیستماتیک در کالیبراسیون به کمتر از 2% در بزرگی و <2∘ در فاز در حساس ترین باند فرکانسی LIGO 20-2000 هرتز کمک کرده است [arXiv:2005.02531، arXiv: 2107.00129]. علاوه بر این، چنین جبرانی برای کاهش عدم قطعیت و تعصب در مکانیابی آسمان برای ادغام ستارههای نوترونی دوتایی شبیهسازی شده نشان داده شد.
2. المپیک سیاه چاله: انتخاب متریک از تلسکوپ افق رویداد و رصدهای LIGO-VIRGO (arXiv)
نویسنده : دنگ وانگ
چکیده: ما یک پارادایم جدید در زمینه فیزیک سیاهچاله پیشنهاد می کنیم، به عنوان مثال، با مشاهدات بیشتر و دقیق تر، باید یک انتخاب متریک انجام داد تا مشخص شود کدام سیاهچاله از نظر رصدی ترجیح داده می شود. با توجه به دادههای تصویربرداری سایهای از تلسکوپ افق رویداد و اندازهگیریهای امواج گرانشی حاصل از همکاری LIGO-VIRGO، ما سعی میکنیم به این موضوع بپردازیم. اگرچه بر اساس دادههای کنونی هیچ اولویت آشکاری برای یک متریک سیاهچاله خاص پیدا نمیکنیم، به عنوان ارائه این الگوی تحقیقاتی جدید، ما این معیارهای سیاهچاله را با استفاده از معیار اطلاعات بیزی رتبهبندی میکنیم. ما متوجه شدیم که کر و رایسنر-نوردستروم مقام اول بازیهای المپیک سیاهچاله را به دست آوردهاند. جالب توجه است، ما کران بالای 2σ از میانگین بار الکترونیکی Q<2.82×1018 C را برای فضازمان رایسنر-نوردستروم، و محدودیت 2σ را روی پارامتر اسپین متوسط a=-0.02+4.07-4.04 متر برای فضازمان کر میدهیم، که با پیش بینی چرخش صفر برای ناظر دور سازگار است. مشاهدات چند پیام رسان و چند طول موجی آینده، کاربرد این پارادایم جدید را در آزمون های تئوری های گرانشی و سیاهچاله ها افزایش خواهد داد. △
طراحی لوگو با بهترین طراحان لوگو
3. کاهش ابعاد متمایز با استفاده از شبکه های عصبی عمیق برای خوشه بندی LIGOData (arXiv)
نویسنده: سارا بهادینی، یونان وو، اسکات کوفلین، مایکل زوین، آگلوس کی. کاتساگلوس
سفارش ساخت سایت در فریلنس پروژه
چکیده: در این مقاله، با استفاده از قابلیتهای شبکههای عصبی برای مدلسازی غیرخطیهای موجود در دادهها، مدلهای متعددی را پیشنهاد میکنیم که میتوانند دادهها را در یک منیفولد کمبعد، متمایز و صاف نمایش دهند. مدلهای پیشنهادی میتوانند دانش را از دامنه کلاسهای شناخته شده به دامنه جدیدی که کلاسها ناشناخته هستند، منتقل کنند. یک الگوریتم خوشهبندی بیشتر در دامنه جدید برای یافتن کلاسهای بالقوه جدید از مجموعه دادههای بدون برچسب استفاده میشود. مشکل تحقیق و داده های این مقاله از پروژه جاسوسی گرانش که یک پروژه جانبی رصدخانه امواج گرانشی تداخل سنج لیزری پیشرفته (LIGO) است، نشات گرفته است. هدف پروژه LIGO شناسایی امواج گرانشی کیهانی با استفاده از آشکارسازهای عظیم است. با این حال اختلالات غیر کیهانی و غیر گاوسی معروف به «اشکال» در دادههای امواج گرانشی LIGO نشان داده میشوند. این نامطلوب است زیرا مشکلاتی را برای فرآیند تشخیص امواج گرانشی ایجاد می کند. Gravity Spy به شناسایی اشکالات با هدف درک منشأ آنها کمک می کند. از آنجایی که انواع جدیدی از اشکالات در طول زمان ظاهر می شوند، یکی از اهداف Gravity Spy ایجاد کلاس های جدید اشکال است. برای انجام این کار، ما یک روش در این مقاله برای انجام این کار ارائه می دهیم
انجام پروژه متلب در فریلنس پروژه با بهترین متخصصان
نیروی ضعیف - سردرد یا ناجی؟
با توجه به دانش امروزی ما، 4 نیروی "بنیادی" در فیزیک وجود دارد. این بدان معنی است که هر نیرو یا تعاملی را می توان به این 4 نیرو تقلیل داد یا به آنها ردیابی کرد، اما با توجه به دانش فعلی ما نمی توان این نیروها را بیش از این کاهش داد. این نیروها عبارتند از
نیروی گرانش
نیروی الکترومغناطیسی
نیروی هسته ای ضعیف
نیروی هسته ای قوی
همانطور که گفته شد، بحث امروز ما حول محور نیروی هسته ای ضعیف خواهد بود.
به هر حال نیروی هسته ای ضعیف چیست؟
انجام پروژه فریلنس پروژه
خوب، زیاد وارد جزئیات فنی نمیشویم، این نیرویی است که میتواند یک پروتون را به نوترون یا بالعکس تبدیل کند و مسئول واپاشی بتا است (در این مقاله بیشتر در این مورد بحث خواهیم کرد)
اما چرا "ضعیف" است؟
نیروی ضعیف در محدوده بسیار کمی از فواصل قابل توجه است. فقط در محدوده 10^-17 متر موثر است. اگر بخواهیم این را در نظر بگیریم، حتی از قطر یک پروتون هم کوچکتر است!!
اما چرا این نیروی ضعیف و بامزه سردرد است؟
خوب، نیروی ضعیف به دلایل زیادی سردرد است، بدیهی است که تا حدودی در شکافت هسته ای نیز دخالت دارد، اما این چیزی نیست که امروز در مورد آن صحبت خواهیم کرد.
سفارش ساخت سایت در فریلنس پروژه
اکنون، فیزیکدانان سخت کار می کنند تا جهان را رصد کنند و سپس مشاهدات خود را با تئوری مستحکم توضیح می دهند و برای این کار، قوانینی را در مورد اینکه چگونه فکر می کنند جهان رفتار می کند، وضع می کنند. و همانطور که معلوم است نیروی ضعیف قوانین زیادی را زیر پا گذاشته است و به فیزیکدانان زمان سختی می دهد.
برای شروع، طبق گفته فیزیکدانان قبل از کشف واپاشی های رادیواکتیو، تصور می شد که اتم های یک عنصر خاص به همان شکلی که هست می مانند، اما معلوم شد که دقیقاً اینطور نیست. این امر از زمان کشف رادیواکتیویته محقق شد و نیروهای هسته ای قوی و ضعیف نقش مهمی در آن دارند.
اما باید به این فکر کنید که اگر نیروهای قوی و ضعیف در رادیواکتیویته نقش دارند، چرا ما این همه تقصیر را به گردن نیروی ضعیف می اندازیم؟ خوب این به این دلیل است که نیروی قوی به من رشوه داده است….
میدونم خیلی شوخی بود ولی پس چرا دقیقا؟؟ برای درک این موضوع، باید تفاوت بین دو نوع مختلف رادیواکتیویته، یعنی واپاشی آلفا و بتا را درک کنیم.
زوال آلفا
در این نوع فروپاشی، یک هسته سنگین که ناپایدار است، یک ذره آلفا (هسته هلیوم) ایجاد می کند و به هسته ای با عدد اتمی و جرمی کمتر تبدیل می شود. بهترین مثال، تجزیه رادیواکتیو اورانیوم است:
طراحی لوگو با بهترین طراحان لوگو
در این تغییر هسته ای، اتم اورانیوم به اتم توریم تبدیل شد و در این فرآیند، یک ذره آلفا منتشر کرد. یک ذره آلفا این نماد را از کجا می گیرد؟ عدد پایین در نماد هسته ای تعداد پروتون ها است. این بدان معناست که ذره آلفا دو پروتون در خود دارد که توسط اتم اورانیوم از بین رفته است. دو پروتون همچنین دارای بار 2+ هستند. عدد بالایی، 4، عدد جرمی یا مجموع پروتونها و نوترونهای ذره است. از آنجایی که ذرات آلفا دو پروتون و در مجموع چهار پروتون و نوترون دارد، ذرات آلفا نیز باید دو نوترون داشته باشند. ذرات آلفا همیشه همین ترکیب را دارند: دو پروتون و دو نوترون.
حال، از آنجایی که می دانیم هسته ای بسیار کوچک و پر از پروتون هایی که بار یکسانی دارند، آیا نباید یکدیگر را دفع کنند و از هم جدا شوند؟
پاسخ این است که نیرویی که قبلاً ناشناخته بود، هسته را کنار هم نگه میدارد و آن را به صورت توپی از نوکلئونهای فشرده در میآورد. این نیرو به عنوان نیروی هسته ای قوی شناخته می شود. نیروی قوی آنقدر برد کوتاه دارد که در فاصله 15-10 متری به سرعت به صفر می رسد. با این حال، مانند چسب، هنگامی که نوکلئون ها به یکدیگر نزدیک می شوند، بسیار قوی است.
تعادل نیروی الکترومغناطیسی با نیروهای هسته ای چیزی است که به هسته اجازه می دهد شکل کروی خود را حفظ کند. اگر به هر دلیلی، نیروی الکترومغناطیسی بر نیروی هسته ای غلبه کند، اجزای هسته از هم جدا می شوند.
واپاشی آلفا به نوعی از فروپاشی اشاره دارد که زمانی اتفاق می افتد که پروتون های زیادی در هسته یا در عناصر با اعداد اتمی بالاتر وجود داشته باشد. در طول واپاشی آلفا، هسته دو پروتون و دو نوترون (ذره آلفا) را به بیرون پرتاب میکند و به نیروی هستهای قوی اجازه میدهد تا تعادل را با نیروی الکترومغناطیسی دافعه به دست آورد.
فروپاشی بتا
انجام پروژه متلب درفریلنس پروژه
در این نوع فروپاشی، یک هسته فقط پروتون یا نوترون را از دست نمی دهد، در عوض یک نوترون به پروتون تبدیل می شود، و این نوع "تبدیل" یک نوکلئون به دیگری با نیروی ضعیف توضیح داده می شود. اکنون، اینکه دقیقاً چگونه کل این دگرگونی اتفاق میافتد، جزییات زیادی است و در مقاله بعدی به آن خواهیم پرداخت. اما در حال حاضر، نکته کلیدی این است که وقتی یک پروتون به نوترون تبدیل می شود یا برعکس، نیروی ضعیفی درگیر می شود. همچنین در طی این نوع تبدیل، یک الکترون گسیل می شود (در واپاشی بتا) یا جذب می شود (در جذب الکترون). بهترین مثال توریم-234 است که در بالای تجزیه به پروتاکتینیوم-234 تشکیل شده است.
در حال حاضر، انواع دیگری از رادیواکتیویته نیز وجود دارد، اما این 2 مورد برای پیشبرد ما کافی است. نکته کلیدی که من میخواستم ارائه کنم این بود که نیروی هستهای قوی مسئول نگهداشتن نبرد است