دیدار آدینه ۳۳

دانش آدینه این هفته به چگال‌ترین ماده کیهان پرداخته است که در قلب ستارگان نوترونی شکل می‌گیرد؛ ماده‌ای که به آن نام پاستای هسته‌ای داده‌اند.

کد خبر: ۸۰۹۴۶
۱۷:۳۲ - ۱۰ بهمن ۱۳۹۹

تیتر امروز

دانش آدینه ۲۴: پخت و پز کیهانی پاستای هسته‌ای

دیدارنیوز ـ سروش زمانی‌مقدم: شاید شگفت انگیزترین حقیقت در مورد اسرار کیهان آن باشد، که تمامی آنچه که امروزه در اطرافمان می‌بینیم و حتی خودمان و تک تک اتم‌ها و عناصر بدنمان، در اجاق‌های هسته‌ای ستارگان خلق شده اند، اما این همه هنرنمایی سرانگشتان توانای کیهان نیست!


در یک آشپزی کیهانی عظیم، به شرحی که خواهیم دید، در قلب موجوداتی عجیب به نام "ستارگان نوترونی"، ماده‌ای ایجاد می‌شود که سخت‌ترین و چگال‌ترین ساختار شناخته شده در کیهان است. این ماده شگفت انگیز در حدود ۱۰ میلیارد برابر قوی‌تر از فولاد است و بنا به شکل ظاهری آن پس از تشکیل شدن که همانند استوانه‌هایی بلند و یا ورقه‌هایی تخت است، معمولا "ماکارونی" و "لازانیا" لقب گرفته و اطلاق نام "پاستای هسته ای" به آن نیز به این دلیل است.


بیایید در ابتدا با هم نگاهی اجمالی به آنچه که ستاره نوترونی می‌نامیم داشته باشیم تا پس از آن بتوانیم به شرح آنچه که در قلب آن تحت عنوان پخت پاستای هسته‌ای رخ می‌دهد بپردازیم.


در ساده‌ترین تعریف، این موجودات کیهانی، نوع خاصی از ستاره هستند که از رمبش گرانشی ستارگانی که جرم اولیه هسته شان حدود ۱.۵ الی ۳ برابر خورشیدمان بوده‌اند تشکیل یافته‌اند و بنابر آنچه که از نام آن‌ها مشخص است، به دلیل نیروی گرانش شدیدشان، پروتون‌ها و الکترون‌های درونشان آن قدر به هم فشرده شده‌اند که هسته مواد درونی شان و همچنین پروتون‌هایشان شکسته شده و در نهایت با جوش خوردن پروتون‌ها و الکترون‌های آنها، ساختاری تماما از ذرات نوترون پیدا کرده‌اند. در واقع ستارگان نوترونی آخرین مرحله قبل از تشکیل یک سیاهچاله هستند که با جرم هسته ستارگانی حداقل سه برابر بزرگتر از خورشید تشکیل می‌شوند. در اولین تخمین سرانگشتی برای درک این درهم فشردگی استخوان شکن تصور کنید که تمام جرم خورشیدمان، در مکانی به وسعت تنها یک شهر جا داده شود!


بنابراین اندازه یک ستاره نوترونی فقط در حدود چند ده کیلومتر است حال آنکه چگالی آن حدود صدهزار میلیون کیلوگرم در سانتی متر مکعب است!


پر واضح است که این موجودات که آن‌ها را هیولا‌های گرانشی نیز می‌نامند، از چگال‌ترین و فشرده‌ترین ساختار‌های شناخته شده کیهانی ما هستند به طوری که تنها یک قاشق چای خوری از آنها، بطور میانگین، حدود پنج میلیون تن وزن دارد! و این در حالیست که یک قاشق چای خوری از خورشیدمان تنها حدود دو کیلوگرم وزن دارد!


بنابراین به نظر امکان تصور نیروی خارق العاده گرانش آن‌ها غیر ممکن است. در واقع میزان نیروی گرانش یک ستاره نوترونی به حدی است که هر موجودی سه بعدی همچون انسان، در صورت وجود فرضی اش روی آن، آنقدر فشرده و تخت می‌گردد تا در نهایت بصورت یک موجودی دو بعدی له شود چرا که بدن ما توانایی تحمل این تجربه سخت و خشن که وزنش میلیارد‌ها برابر شود را نخواهد داشت. پر واضح است که شکل گیری ساختار‌های مرتفع سه بعدی بر روی سطح ستارگان نوترونی با داشتن جاذبه سطحی که میلیارد‌ها برابر سطح زمین است، تا چه اندازه بعید و سخت است و بنابراین در مقام مقایسه، کوه اورست یک ستاره نوترونی، ارتفاعی بیش از پنج میلی متر نخواهد داشت!


این فشردگی و فشار تا به حدی است که گویی بتوانیم با پرکردن تمام فضای خالی اتم ها، جملگی نسل زنده بشر را تنها در یک حبه کوچک قند جا بدهیم! حبه قندی که وزنی در حدود کوه اورست را خواهد داشت.

اما ماجرا به این مرحله ختم نمی‌شود و تحقیقات علمی نظری مبتنی بر مدل‌های شبیه سازی شده بر پایه آن چیزی که تا به حال درباره شرایط تشکیل ستارگان نوترونی می‌دانیم نشان می‌دهند که اوضاع در لایه‌های درونی‌تر ستارگان نوترونی وخیم‌تر است و بازچینش مواد درونی و چگالش لایه‌های درونی‌تر تحت فشار در ستاره‌های نوترونی بصورتی است که ساختار‌های تخت و استوانه مانندی به شکل لازانیا می‌سازنند که اصولا غیر قابل شکستن بوده و از آن‌ها با عنوان پاستای هسته‌ای نام می‌بریم.


بیایید این بار به جای کیهان، با هم به پخت این فرآورده شگفت بپردازیم.‌


می‌توان دستور آشپزی این فرآورده غریب را بصورت خلاصه چنین بیان و آن را بصورت زیر اجرا کرد:

در ابتدا مهمترین ماده لازم برای شروع پخت این پاستای دندان شکن، ستاره‌ای بزرگ، و در حال مرگ است که باید با صبوری هرچه تمامتر در حدود یک میلیارد سال آن را بجوشانید تا در نهایت بخوبی پف کرده و طی فعل و انفعالاتی درونی، تبدیل به فرآورده‌ای موسوم به ابرنواختر شده و سپس در یک انفجاری ابرنواختری، منفجر شود.

در ادامه آنچه در ابتدا باقی می‌ماند هسته پخته شده و چروکیده ستاره است. نگران نباشید فرآورده شما از بین نرفته است. پس دست به کار شوید و با همزن کیهانی خود تمامی پروتون ها‌ و الکترون های‌ درون این هسته چروکیده برجا مانده از ستاره را به خوبی هم بزنید تا به صورت یکدست با هم ادغام شده و برایتان سوپ فراچگالی از نوترون‌ بسازند.

نکته مهم در این مرحله آنست که نباید در استفاده از چاشنی لازم و قوام آور گرانش دریغ فرمایید و تا جایی که نیاز است نیروی گرانش را به این سوپ بیافزایید.

حال به یک شکل خمیر مانند ساخته شده از نوترون دست یافته‌اید. زمان را از دست ندهید، آنقدر آن را به هم بفشارید تا به کره‌ای به اندازه یک شهر تبدیل شود. در این زمان بدون آنکه دستان خود را بسوزانید، آن را با یک پوسته بلوری پوشانده و با اجاق کیهانی خود به آن حدود ششصد هزار درجه سانتیگراد حرارت دهید.

به نظر تمام است. نگران سختی بیش از حد پاستای خود نباشید، زیرا همانطور که گفته شد، طبیعت این فرآورده چنین است و شما علی الاصول موفق به پخت پاستای هسته‌ای خود که سخت‌ترین ماده شناخته شده کیهانی می‌باشد شده اید!

پاستای عجیب و غریبی که نام فنی‌تر آن، "ماده ابرشاره نوترونی فوق تبهگن" یا "پلاسمای کوارک_گلوئون ابرچگال" می‌باشد.
جای بسی خوشحالی است که نزدیکترین ستاره نوترونی شناخته شده به ما، که کالورا CALVERA نام دارد، بیش از ششصد سال نوری از ما فاصله داشته و این به نظر فرصت خوبی است تا در آرامش کامل و به دور از قدرت استخوان خردکن این هیولای کیهانی، در آفرینش محیط اطرافمان تفکر کرده و به این جمله زیبای فیزیکدان بزرگ جان ویلر بیاندیشیم که:

"ما در جزیره‌ای زندگی می‌کنیم که با دریایی از جهل محاصره شده است. همچنان که جزیره دانش ما رشد می‌کند، ساحل جهل ما نیز گسترش می‌یابد".
ارسال نظرات
نام:
ایمیل:
نظر: