جمعه 13 تير 1399   21:22:43
بيشتر
بازديدها
تعداد بازديد اين صفحه: 477913
تعداد بازديد کنندگان سايت: 108064462 تعداد بازديد زيرپورتال: 748321 اين زيرپورتال امروز: 360 سایت در امروز: 25262 اين صفحه امروز: 260
اخبار و اطلاعیه ها
1399/3/10 شنبه

جایزه هلمهولتز در حوزه ی اندازه‌گیری‌های دقیق نظریه نسبیت و نانو مواد



جایزه مهم اندازه شناسی  به گروه‌های تحقیقاتی از PTB  و برلین/فرایبورگ اعطا شد
جایزه هلمهولتز  گستره ی وسیعی از تحقیات علمی (نظری و کاربردی) از نظریه نسبیت خاص انیشتین در فیزیک ذرات بنیادی تا اصول کاربردهای اندازه گیری در گستره ی هزارم میکرومتر را دربرمی گیرد. جایزه هلمولتز که به تحقیقات علمی و فناورانه ی برجسته در زمینه ی اندازه گیری های بسیار دقیق در فیزیک ، شیمی و پزشکی تعلق دارد، هر دو سال یکبار به دانشمندان و محققان این حوزه اهدا می شود. تاکنون سه دانشمند از PTB‌ برای تحقیقات بنیادینی که در این زمینه ها انجام داده اند، موفق به دریافت این جایزه ی ارزشمند شده اند. با مقایسه ی طولانی مدت بین دو ساعت بسیار دقیق (ساعت های ایتربیوم نوری) در PTB ،  فیزیکدانان  این موسسه، کریستین سانر، نیلز هانتمن و ریچارد لنگ موفق شدند که تغییرات بسیار قابل توجهی در روند استانداردسازی آزمایشات مربوط به تقارن اساسی فضا (تقارن لورنتس) برای الکترون ها ایحاد کنند. جایزه هلمهولتز در اندازه شناسی کاربردی  همچنین به تیمی متشکل از 9 محقق از دانشگاه های هامبولت و فرایبورگ بهمراه ساسکا فیشر (فیزیکدان) و پیتر وویاس (متخصص میکروسیستم ها)  اعطا شده است. این گروه همچنین با تعیین پیش شرط های علمی و فنی استانداردسازی اندازه گیری نانوساختارها، زمینه های جدیدی از آزمایشات بنیادین را در عرصه ی نانوساختارها ارائه  داده اند. جایزه هلمولتز در اندازه شناسی که دانش انداگیری های دقیق می باشد، یکی از برجسته ترین جوایز در جهان به شمار می رود. این جایزه در دو دسته (تحقیقات بنیادی و اندازه گیری کاربردی ) به مبلغ 20 هزار یورو به دانشمندان این حوزه اهدا می شود.

آزمایش تقارن فضا-زمان با استفاده از ساعت های اتمی
تیم تحقیقاتی PTB با یک سؤال اساسی فیزیک سر و کار داشت. یکی از فرضیات نظریه نسبیت خاص انیشتین این است که سرعت نور همیشه ثابت و مستقل از جهتی است که در آن منتشر می شود. حال این سوال مطرح می شود که: چگونه این تقارن فضا (که تقارن لورنتس نامیده می شود) جهانی است؟ آیا این قاعده در مورد حرکت ذرات ماده نیز صادق است یا آنکه حرکت این ذرات در برخی جهات بر سرعتشان تاثیر گذار خواهد بود (با در نظر گرفتن انرژي یکسان)؟ برخی مدل های نظری گرانش کوانتومی برای ذراتی با انرزی بالا،  نقض تقارن لورنتس را پیش بینی می کنند. این مدل ها در کل برای توصیف جهان بی نهایت، جهان کوانتومی و گرانش بکار می روند.
آیا حرکت ذرات ماده نیز همین گونه خواهد بود یا جهت هایی وجود دارد که این ذرات سریعتر یا کندتر حرکت خواهند کرد (اگرچه انرژی آن ها یکسان است)؟
طیف سنجی نوری از گذار اتمی، که شامل بررسی تعامل نور با اتم ها است، سطح بسیار بالایی  از دقت اندازه گیری را می طلبد. این نوع طیف سنجی این امکان را فراهم خواهد ساخت تا فرضیات و پیش بینی های نظریه نسبیت را به صورت عملی آزمایش کنیم. در سال 2016 ، فیزیکدانانی از PTB یک ساعت اتمی با دقت ۱۰-۱۸  بر اساس تعامل لیزرهای بسیار دقیق با یک اتم تعریف شده (یون ایتربیوم) ارائه دادند. اگر این ساعت از  زمان انفجاربزرگ (مهبانگ)در عالم هستی، شروع به تیک زدن می کرد، خطای آن هم اکنون شاید به بیش از یک ثانیه هم نمی رسید. این یعنی یک دقت غیر قابل وصف. دو دستگاه از این ساعت نوری در جهت های مختلف مکانی برای اندازه گیری تقارن لورنتس و بطور خاص ایزوتروپی فضا-زمان بکار رفته و ثابت کردند که قوانین فیزیک هیچ وابستگی به جهت خاصی ندارند. در جهانی که بنای آن بر اساس قوانین تقارن لورنتس می باشد (همانطور که در تئوری نسبیت فرض شده است)، یک آزمایش فیزیکی، مستقل از جهت گیری در فضا یا حرکت یکنواخت خود،  همیشه باید نتیجه مشابه داشته باشد.  اما آیا ما می توانیم مطمئن باشیم که این تقارن در ساعت های ایتربیوم نیز حفظ می شود؟ کریستین سانر ، نیلز هانتمن و ریچارد لنگ بر اساس آزمایش مایکلسون-مورلی، که مربوط به بیش از 100 سال پیش می باشد، توانستند مرزهای ناهمسانگردی این آزمایش را بهبود بخشند. اما باید متذکر شویم که مقایسه طولانی مدت این دو ساعت اتمی، عدم قطعتی از مرتبه ی ۱۰-۱۸  ×۴ داشت.

مسیری جدیدی به سوی نانو اندازه شناسی استاندارد
جایزه هلمهولتز سال ۲۰۲۰ در اندازه شناسی کاربردی به تیمی متشکل از محققان دانشگاه های هامبولت و فرایبورگ اهدا شد. این دانشمندان (که نامشان در پورتال PTB‌ آمده است) موفق شدند تا برای اولین بار یک روش استاندارد برای اندازه گیری های نانوساختار ارائه دهند. مساله ی مهم در رابطه با مواد نانوساختار این است که این مواد اغلب خواصی کاملاً متفاوت از مواد ماکروسکوپی دارند. می توان گفت که در محدوده اندازه گیری های نانومتری، علاوه بر نوع ماده، شکل سطوح (یعنی ابعاد و بافت سطح ) نیز نقش اساسی دارد. شعار طراحی و معماری صنعتی صد سال پیش در ارتباط با مکتب باوهاوس (که می گفت شکل و فرم پیرو ساختار می باشد)، دیگر در محدوده نانومتر صادق نمی باشد. بنابراین برای ما بسیار حائز اهمیت است  که بتوانیم پارامترهای مواد را بطور دقیق و قابل اطمینان بسنجیم. این محققان، ضریب سیبک را با دقت بسیار بالا اندازه گیری کرده اند. چنانکه دامنه این اندازه گیری می تواند از مدلی که مورد بحث در این تحقیق خاص می باشد تا سایر نانوساختارها را نیز پوشش دهد. محققان نشان دادند که اندازه گیری های استاندارد با دقت بالا در گستره ی وسیعی از شرایط دما می تواند برای کل خصوصیات گرمایی (به عنوان مثال هنگام اندازه گیری هدایت الکتریکی ، هدایت گرمایی و ضریب سیبک) حتی برای نانومواد فلزی نیز امکان پذیر باشد. نتیجه ی این مطالعات هم اکنون در مجله ی نیچر منتشر شده است.  
برندگان :
*جایزه هلمهولتز سال ۲۰۲۰  برای اندازه گیری دقیق در تحقیقات بنیادین
دکتر کریستین سانر، دکتر نیلز هانتمن و ریچارد لانگ (هر سه از PTB) برای تحقیق خود با عنوان:
 "طیف سنجی تک اتمی با دقت ۱۰-۱۸ برای اندازه گیری تقارن فضا-زمان "
*جایزه هلملولتز سال ۲۰۲۰  برای اندازه گیری دقیق در اندازه شناسی کاربردی
ماکسیمیلیان کوکرت، دکتر دنی کوجدا، دکتر رودیگر میتانک، دکتر آنا موگیلاتنکو و پروفسور ساسکیا اف. فیشر دکتر ژی وانگ، دکتر یوهانس روهامر، دکتر مایکل کرونر و پروفسور دکتر پیتر وویاس برای تحقیق خود با عنوان:
"اندازه شناسی ساختار نانومتر: ضریب مطلق سیبک نانوسیم های نقره"