بررسی ماده ناپایدار در اتمسفر خورشید
دانشمندان یافته‌ها‌ی جدیدی مبنی‌بر رفتار ماده در شرایط نامتعادل جوّ خورشید منتشر کرده‌اند که نکاتی درباره‌ی موضوع بسیار شگفت‌انگیز پلاسما، حالت چهارم ماده را برای ما روشن می‌کند: پلاسما می‌تواند کلید پیشرفت ژنراتورهای ایمن و پاک انرژی هسته‌ای روی زمین باشد. دانشمندان از رادیوتلسکوپ‌های بزرگ و دوربین‌ها‌ی فرا‌بنفش تعبیه‌شده در یکی از فضا‌پیما‌های ناسا برای فهم بهتر حالت چهارم ماده به‌نام پلاسما استفاده کردند. پلاسما اهمیت بسیار زیادی دارد؛ اما به‌خوبی شناخته نشده است. دانشمندان یافته‌ها‌ی خود را در مجله‌ی بین‌المللی Nature Communications منتشر کردند.
بیشتر ماده‌ای که در زندگی روزمره با آن سر‌و‌کار داریم، از جامد یا مایع یا گاز تشکیل شده است؛ اما بیشتر ماده‌ی تشکیل‌دهنده‌ی جهان ما پلاسما (مایعی به‌شدت ناپایدار و دارای بار الکتریکی) است که خورشید منظومه‌ی ما نیز از آن ساخته شده است.
با اینکه پلاسما فراوان‌ترین ماده در جهان محسوب می‌شود، همچنان برای ما به‌خوبی شناخته‌شده نیست و اطلاعات بسیار کمی از آن داریم. دلیل اصلی این مسئله این است که پلاسما در شرایط معمول و طبیعی زمین بسیار کمیاب است؛ درنتیجه، مطالعه و بررسی آن برای ما بسیار دشوار است. آزمایشگاههای خاصی وجود دارند که می‌توان در آن‌ها شرایط نامتعادل تشکیل پلاسما را به‌وجود آورد؛ اما خورشید یکی از آزمایشگاههای بزرگ طبیعی برای مطالعه و بررسی پلاسما است. اتمسفر خورشید شرایط بسیار نا‌متعادلی دارد؛ به‌نحوی که نمی‌توان مانند آن را در آزمایشگاههای زمین ایجاد کرد.
دکتر ایان کارلی، پژوهشگر پسا‌دکتری در مؤسسه‌ی مطالعات پیشرفته‌ی دوبلین (DIAS) است که هدایت همکاری بین‌المللی اخیر را برعهده داشته است. وی دراین‌باره می‌گوید:
اتمسفر خورشید بستری بسیار پرتلاطم و مملو از کنش‌و‌واکنش‌ها است. در این شرایط، دما‌ی پلاسما به بیش از یک‌میلیون درجه‌ی سلسیوس می‌رسد و سرعت ذرات به سرعت نور نزدیک می‌شود. ذرات پر‌سرعت تابش رادیویی از خود گسیل می‌کنند؛ بنابراین، می‌توانیم با استفاده از رادیو‌تلسکوپ‌ها، این تابش را دریافت کنیم.
کارلی در ادامه افزود:
ما با دانشمندان رصد‌خانه‌ی پاریس همکاری نزدیکی کرده‌ایم و با استفاده از رادیو‌تلسکوپ بزرگ نانسی در مرکز فرانسه، خورشید را مشاهده کرده‌ایم. ما مشاهدههای رادیویی خود را با مشاهدههای دوربین‌ها‌ی فرا‌بنفش دینامیکی خورشیدی فضا‌یی ناسا مطابقت و نشان دادیم پلاسما‌ی خورشید معمولا امواجی رادیویی منتشر می‌کند که همچون نور فانوس دریایی به‌نظر می‌رسند. ما دهه‌ها از این موضوع باخبر بودیم؛ اما اکنون اولین‌بار به‌صورت هم‌زمان از ابزار و تلسکوپ‌ها‌ی فضا‌یی و زمینی برای به‌تصویر‌کشیدن پالس‌ها‌ی رادیویی پلاسما‌ی خورشید استفاده کردیم. بدین‌ترتیب، می‌توانیم ببینیم چگونه پلاسما‌ی اتمسفر خورشید ناپایدار می‌شود.
با مطالعه و بررسی پلاسما‌ی خورشید، می‌توان به مقایسه‌ای از رفتار پلاسما روی زمین و در سطح خورشید رسید. تلاش‌ها برای ساخت رآکتور‌ها‌ی هم‌جوشی محبوس‌شده‌ی مغناطیسی روی زمین ادامه دارد. این ژنراتورهای انرژی هسته‌ای بسیار ایمن‌تر و پاک‌تر و به‌صرفه‌تر از رآکتور‌ها‌ی شکافتی هستند که امروزه برای تولید انرژی از آن‌ها استفاده می‌شود.
پیتر گالاگر، پروفسور DIAS و همکار این پروژه معتقد است:
هم‌جوشی هسته‌ای نوع دیگری از روش‌ها‌ی تولید انرژی است که در آن، اتم‌ها‌ی پلاسما به یکدیگر جوش می‌خورند و ادغام می‌شوند؛ در‌حالی‌که در روش‌ها‌ی شکافت هسته‌ای، برای تولید انرژی، اتم‌ها را از یکدیگر جدا می‌کنند. هم‌جوشی بسیار ایمن‌تر و پایدار‌تر است و به سوخت به‌شدت رادیو‌اکتیو نیازی ندارد. بیشتر پسماند باقی‌مانده از هم‌جوشی هلیوم خنثی است.
تنها مشکل این است که پلاسما‌ها‌ی هم‌جوشی هسته‌ای بسیار ناپایدار هستند و به‌محض اینکه پلاسما تولید انرژی را آغاز می‌کند، فرایندی طبیعی آن را متوقف می‌کند. با اینکه این رفتار بیشتر شبیه ایجاد امنیت طبیعی و خود‌به‌خودی است، این فرایند نشان می‌دهد پلاسما نمی‌تواند به‌راحتی در حالت تولید انرژی باقی بماند. با فهم اینکه پلاسما چگونه در خورشید به نا‌پایداری می‌رسد، می‌توانیم به راه کنترل آن روی زمین دست پیدا‌کنیم.
با رابطه‌ی نزدیک پژوهشگران DIAS در ترینیتی و همکاران فرانسوی آن‌ها، موفقیت در این پژوهش امکان‌پذیر شده است. دکتر نیکول ویلمر، همکار اصلی این پروژه در پاریس، دراین‌زمینه می‌گوید:
رصد‌خانه‌ی پاریس سابقه‌ی طولانی در مشاهدههای رادیویی خورشید دارد و این کار از دهه‌ی ۱۹۵۰ در آنجا آغاز شده است. با همکاری دیگر گروه‌های نجوم رادیویی در سراسر اروپا می‌توانیم به کشف‌ها‌ی بسیار مهمی مانند این مورد اخیر دست پیدا کنیم و به موفقیت‌ها‌ی خود در نجوم رادیویی فرانسه تداوم ببخشیم. همچنین با این اتفاق، همکاری میان فرانسه و ایرلند محکم‌تر و پایدار‌تر می‌شود و امیدوارم در آینده نیز ادامه پیدا کند.
دکتر کارلی پیش‌تر در رصد‌خانه‌ی پاریس کار می‌کرد و بودجه‌ی این همکاری را شورا‌ی پژوهشی ایرلند و کمیسیون اروپا تأمین کرده است. او امروزه همکاری بسیار نزدیکی با همکاران فرانسوی خود دارد و امیدوار است به‌زودی بتواند همین پدیده را با استفاده از ابزار و وسایل فرانسوی و امکانات تازه‌ساز ایرلندی به‌صورت هم‌زمان بررسی کند.
دکتر کارلی گفت:
همکاری با دانشمندان فرانسوی همچنان در‌حال‌پیشرفت است و مشغول کار با رادیو‌تلسکوپ جدید ساخته‌شده در ایرلند نیز هستیم. از این تجهیزات جدید می‌توان آرایه‌ی فرکانس پایین را نام برد که با آن فیزیک جدید پلاسما‌ی خورشید را با جزئیات بیشتری درمقایسه‌با قبل می‌توان بررسی کرد. این بررسی‌ها به ما نشان می‌دهند رفتار پلاسما در سطح خورشید یا زمین و به‌طورکلی در سراسر جهان چگونه است.
شایان ذکر است بودجه‌ی این پژوهش را شورا‌ی پژوهشی ایرلند تأمین کرده است.
نظرات