دستاوردهای نوآورانه فیزیك در سال ۲۰۲۴: از تراشه كوانتومی ویلو تا كشف آتشفشان در ماه

دستاوردهای نوآورانه فیزیك در سال ۲۰۲۴: از تراشه كوانتومی ویلو تا كشف آتشفشان در ماهمقالات بلند و اختصاصیفناوریعلمیچهارشنبه ۵ دی ۱۴۰۳ - ۲۰:۳۰مطالعه 12 دقیقهمهدیه یوسفیتبلیغاتمشاهده همه ویدئو‌هاتبلیغاتتبلیغاتدانشمندان در سال ۲۰۲۴، با دستاوردهای شگفت‌انگیز خود، نگاه ما به جهان را دگرگون كردند؛ از تراشه‌ی كوانتومی ویلو تا كشف آتشفشان‌های باستانی در ماه .

تبلیغاتسال ۲۰۲۴، سالی پربار برای فیزیك بود. از اعماق كیهان تا كوچك‌ترین ذرات، دانشمندان به كشفیات شگفت‌انگیزی دست یافتند. از یك سو، با كشف آتشفشان‌های باستانی در ماه، به منشا منظومه‌ی شمسی نزدیك‌تر شدیم و از سوی دیگر، با توسعه‌ی كامپیوترهای كوانتومی، به آینده‌ی محاسبات قدم گذاشتیم .

شفاف‌سازی پوست با رنگ خوراكی، انقلابی در زیست‌شناسی ایجاد كرد و به ما اجازه داد تا بدون جراحی، درون بدن را مشاهده كنیم. سردسازی پوزیترونیوم، درهای جدیدی به روی مطالعه‌ی پادماده گشود و گرافن نیمه‌رسانا، نویدبخش عصری جدید در صنعت الكترونیك است .

همچنین، كشف تغییرات انرژی تاریك و پیشرفت‌های چشمگیر هوش مصنوعی در حل مسائل پیچیده‌ی ریاضی، نشان از تلاش‌های بی‌وقفه دانشمندان برای درك بهتر جهان هستی دارد.حال كه در روزهای پایانی سال ۲۰۲۴ هستیم، از شما دعوت می‌كنیم مهم‌ترین دستاوردهای فیزیك امسال را با ما مرور كنید .

كپی لینكانقلابی در تصویربرداری زیستی؛ شفاف‌سازی پوست با رنگ خوراكییك روز صبح از خواب بلند ‌می‌شوید، كمی رنگ خوراكی زرد روی پوستتان می‌زنید و بعد، مستقیم درون بدنتان را تماشا می‌كنید! شاید فكر كنید قسمتی از یك داستانِ علمی‌تخیلی را می‌خوانید، اما گروهی از پژوهشگران دانشگاه استنفورد دقیقا این كار را روی موش‌ها انجام داده‌اند .

آن‌ها با استفاده از یك رنگ خوراكی معمولی به نام تارترازین، توانستند پوست موش‌ها را شفاف كنند و بدون هیچ برشی به درون بدنشان سرك بكشند.Chemistryworldتصویربرداری از بافت‌ها و اندام‌های داخلی بدن با استفاده از روش‌های اپتیكی كاری چالش‌برانگیز است .

زیرا بافت، نور تابیده شده را پراكنده می‌كند. پراكندگی نور به‌ این دلیل رخ می‌دهد كه بافت از بخش‌های متفاوتی مانند آب و چربی با ضریب شكست‌های متفاوت، تشكیل شده است. درنتیجه، عمق نفوذ نور به داخل بدن محدود می‌شود .

رنگ خوراكی موجود در مواد غذایی می‌تواند پوست موش‌ها را شفاف كندتكنیك جدید دانشمندان برای شفاف‌سازی موقت پوست با استفاده از رنگ تارترازین، می‌تواند روشی غیرتهاجمی را برای بررسی درون بدن موش‌های زنده ارائه دهد .

آنیتا طاهرانپورمطالعه '5تارترازین با جذبِ قویِ نورِ آبی و نورِ نزدیك به فرابنفش می‌تواند بافت‌های زیستی را در عرض چند دقیقه شفاف كند. در این حالت، نورِ تابیده شده تا عمق بیشتری نفوذ می‌كند. در آزمایش‌هایی كه روی پوست، ماهیچه و بافت‌های همبند موش‌ها انجام شد، پژوهشگران توانستند ساختارهای عمیق و فعالیت‌های زیستی را با وضوح بالا مشاهده كنند .

Chemistryworldتارترازین با جذب نور در محدوده‌ی آبی، یك تغییر جالب ایجاد می‌كند: ضریب شكست نور برای آب را در نواحی موردنظر برای طول‌ موج‌های نور قرمز تغییر می‌دهد. در این حالت، ضریب شكست نور برای آب در این طول‌موج‌ها به ضریب شكست نور برای چربی‌، نزدیك‌تر می‌شود .

بنابراین، بافت زیستی در طول‌ موجِ نور قرمز شفاف‌تر دیده می‌شود. البته این شفافیت با ته‌رنگی از قرمز همراه است.پژوهشگران با این روش توانستند بدون نیاز به جراحی، اندام‌های داخلی مانند كبد، روده‌ی كوچك و مثانه را از زیر پوست مشاهده كنند .

آن‌ها حتی موفق شدند نورون‌های روده‌ای را كه با پروتئین‌های فلورسنت نشانه‌گذاری شده بودند، در شكم موش‌ها ببینند و حركات این سلول‌های عصبی را دنبال كنند.یكی از مهم‌ترین دستاوردهای فیزیك در سال ۲۰۲۴، شفاف‌سازی پوست به‌كمك رنگ خوراكی برای بررسی اندام‌های داخلی موش بود پوست در عرض چند دقیقه شفاف می‌شود و با برداشتن رنگ، به حالت اولیه‌ی خود برمی‌گردد .

تا این لحظه، این تحقیق، تنها روی حیوانات انجام شده است، اما با انجام آن روی انسان، تحول عظیمی ایجاد خواهد شد. این تكنیك می‌تواند مزایای فراوانی در حوزه‌های زیست‌شناسی، تشخیص بیماری‌ها و حتی در صنایع آرایشی داشته باشد .

فقدان نیاز به نمونه‌برداری‌های تهاجمی (بیوپسی)، یكی از هیجان‌انگیزترین كاربردهای احتمالی این فناوری است. تصور كنید به جای جراحی‌های پیچیده، بتوان تنها با شفاف‌سازی پوست و بافت‌ها، ساختارهای داخلی را به‌دقت بررسی كرد! این پیشرفت می‌تواند راه را برای روش‌های ایمن‌تر و ساده‌تر در پزشكی باز كند .

این همكاری علمی از یك گفت‌وگوی ساده و دوستانه در كافه‌ای در دانشگاه استنفورد در تابستان ۲۰۲۱ آغاز شد. در آن زمان، یك دانشجوی دكترا تاثیر امواج مایكروویو را بر مغز بررسی می‌كرد. از سوی دیگر، یك پژوهشگر پسادكتری مشغول انجام پروژه‌ای در رابطه با برهم‌كنش انواع مختلف مولكول‌های رنگی با نور بود .

تركیب دو پروژه، جرقه‌ای برای این كشف جذاب و شگفت‌انگیز شد.كپی لینكپرده‌برداری از رازهای پادماده با پوزیترونیوم سردسردسازی پوزینرونیوم اهمیت زیادی دارد، زیرا پس از ۳۰ سال دوباره راهی برای تحقیقات دقیق در باره‌ی این حالت كوانتومی منحصر‌به‌فرد فراهم شده است .

پیش از این، به‌دلیل نبود منابع پوزیترونیوم سرد با دمایی كمتر از دمای اتاق، مطالعه‌ی دقیق خواص این ذره ممكن نبود. در پروژه‌ی AEgIS در سِرن، تمركز دانشمندان بر مطالعه‌ی سیستم‌های پادماده در میدان‌های گرانشی است و پوزیترونیوم به‌عنوان ابزاری كلیدی برای این تحقیقات استفاده می‌شود .

پوزیترونیوم سبك‌ترین اتم در طبیعت و از یك الكترون و همتای پادماده‌اش، پوزیترون، تشكیل شده است. این دو ذره، تنها حدود ۱۰۰ میلیاردم ثانیه می‌توانند در كنار یكدیگر بمانند و پوزیترونیوم را شكل دهند. BBCپوزیترونیوم سیستمی بسیار ایده‌آل برای پژوهشگران فیزیك نظری است، زیرا هیچ پیچیدگی اضافی‌ ندارد .

همچنین، سطوح انرژی این ذرات نقطه‌مانند را با دقت فوق‌العاده بالایی می‌تواند مطالعه كرد. درنتیجه، پوزیترونیوم سیستمی بی‌نظیر برای انجام آزمایش‌های پیشرفته و بررسی خواص پادماده است. پژوهشگران AEgIS با سردسازی پوزیترونیوم، امید دارند بتوانند اثرات حركت زمین در مدار خورشید را از طریق اندازه‌گیری فركانس خاص پوزیترونیوم و مشاهده‌ی انتقال به سرخ گرانشی، بررسی كنند .

این آزمایش نه‌تنها نقطه عطفی در مطالعه‌ی پادماده خواهد بود، بلكه دریچه‌ای تازه به‌سمت درك قوانین بنیادین طبیعت باز می‌كند. سردسازی پوزیترونیوم كلید اصلی این پیشرفت بی‌سابقه است، زیرا امكان بررسی دقیق‌تر ویژگی‌های این ماده‌ی اسرارآمیز را فراهم می‌كند .

در ادامه، كمی در مورد این فرآیند سردسازی پوزیترونیوم با لیزر، صحبت می‌كنیم. كپی لینكسردسازی اتم با لیزرهنگامی‌كه نور لیزر با فركانسی خاص را بر یك اتم می‌تابانیم، آن اتم به یكی از حالت‌های برانگیخته‌اش (حالت‌هایی با انرژی بیشتر) می‌رود .

تا زمانی‌كه فركانسِ لیزرِ تابیده شده با اختلاف انرژی حالت‌های برانگیخته‌ی اتم مطابقت داشته باشد، این اتفاق رخ می‌دهد. به زبان ساده، اتم، انرژی لیزر را جذب می‌كند و از حالت عادی به حالت پرانرژی‌تر (برانگیخته) می‌رود .

این فرآیند به‌دلیل هماهنگی دقیق بین انرژی لیزر و تفاوت انرژی بین حالت‌های اتم، امكان‌پذیر است. اتم پس از رفتن به حالت برانگیخته، به حالت كم‌انرژی‌تر یا حالت زمینه كه حالتی پایدارتر است، برمی‌گردد. این بازگشت، با تابش فوتون در جهتی تصادفی همراه است .

اما این تمام داستان نیست و بخش بسیار مهم‌تری نیز وجود دارد.سردسازی پوزیترونیوم با لیزر، كلید مطالعه‌ی پادماده استوقتی اتم با تابش لیزر به حالت برانگیخته می‌رود، مقداری انرژی به‌شكل یك نیروی كوچك در جهت تابش لیزر دریافت می‌كند .

این حالت را می‌توانیم مشابه حالتی تصور كنیم كه لیزر، اتم را در مسیر جذب فوتون هل می‌دهد. اما پس از بازگشت اتم به حالت پایه، فوتون در جهتی كاملا تصادفی منتشر می‌شود. به این پدیده فشار تابشی می‌گوییم. فشار تابشی به نیرویی اشاره دارد كه به‌دلیل جذب و انتشار فوتون‌ها، بر یك اتم وارد می‌شود و می‌تواند باعث حركت یا تغییر مسیر آن شود .

با تابش مداوم لیزر، اتم به حالت برانگیخته می‌رود و پس از مدت زمان كوتاهی به حالت پایه برمی‌گردد. با تكرار این چرخه، اتم به تدریج در جهت تابش لیزر سرعت می‌گیرد.لیزر، معجزه‌ نور؛ از جراحی تا صنعت و كاوش‌های فضاییاز جراحی‌های چشم تا برش فلزات، لیزر در صنایع مختلف كاربرد گسترده‌ای دارد كه در این مطلب با آن‌ها آشنا می‌شویم .

مهدیه یوسفیمطالعه '15برای كنترلِ دقیق‌ترِ حركت اتم‌ها، به پدیده‌ی جالب دیگری به‌نام اثر دوپلر نیاز داریم. این اثر زمانی اتفاق می‌افتد كه اتم در حال حركت به سمت لیزر یا دور شدن از آن باشد. همان‌طور كه گفتیم، اتم، تنها می‌تواند فوتون‌هایی را با فركانس خاص بپذیرد .

حال فرض كنید فركانس لیزر تابیده شده، دقیقا با انرژی لازم برای برانگیختگی اتم مطابقت نداشته باشد. در این حالت، اتم، تنها زمانی لیزر را حس می‌كند و برانگیخته می‌شود كه در حال حركت به‌سمت لیزر یا دور شدن از آن باشد .

این حالت، مشابه شنیدن صدای آمبولانس در اتوبان است. صدای آمبولانس، هنگام نزدیك شدن یا دور شدن از ما تغییر می‌كند. به این پدیده اثر دوپلر می‌گوییم. به‌لطف فشار تابشی می‌توان سیستمی طراحی كرد كه تنها اتم‌هایی با سرعت خاص، به لیزر واكنش نشان دهند .

به عبارت ساده‌تر، ما می‌توانیم اتم‌هایی را كه مثلا در حال حركت به سمت لیزر هستند، انتخاب و برانگیخته كنیم. این روش راهكاری مناسب برای كنترل حركت اتم‌ها با استفاده از نور است. حال برای سردسازی اتم از دو لیزر كه یكی از سمت راست و دیگری از سمت چپ تابیده می‌شود، استفاده می‌كنیم .

فركانسِ دو لیزر بسیار نزدیك به فركانسِ لازم برای برانگیختگی اتم است. درنتیجه، اتم‌ (پوزیترونیوم) تنها زمانی تحریك می‌شود كه با سرعت مشخصی به سمت یكی از لیزرها حركت كند.سردسازی پوزیترونیوم با لیزرIfpanاگر اتم به سمت لیزر راست حركت كند، با جذب انرژی، برانگیخته می‌شود و فشار تابشی لیزر آن را به سمت چپ هل می‌دهد .

همین اتفاق در جهت معكوس، هنگام حركت اتم به سمت لیزر چپ نیز رخ می‌دهد. نتیجه‌ی نهایی آن است كه اتم‌ها در این مسیر، تنها در صورت حركت با سرعتی خاصی، تحت‌تاثیر قرار می‌گیرند. با تكرار این فرآیند، اتم‌ها به تدریج سرعت خود را از دست می‌دهند و سرد می‌شوند .

كپی لینكگرافن، آماده برای سلطنت بر صنعت تراشهپژوهشگران موسسه‌ی فناوری جورجیا برای نخستین‌بار موفق به ساخت یك نیمه‌رسانای كاربردی از گرافن شده‌اند. گرافن، به‌صورت طبیعی نیمه‌رسانا نیست، زیرا انرژی گاف آن برابر صفر است .

ساخت گرافن به‌عنوان یك نیمه‌رسانا، چالشی بزرگ بوده كه اكنون به‌لطف این پژوهش، برطرف شده است.گرافن؛ ماده‌ای دوبعدی كه مرزها را درهم می‌شكندگرافن ماده‌ی دوبعدی شفافی است كه با خواص منحصربه‌فرد مانند استحكام فوق‌العاده و رسانایی بالا، پتانسیل بی‌نهایتی در صنایع پزشكی، انرژی و كامپیوتر دارد .

مسعود ذاكریمطالعه '15انرژی گاف، ویژگی‌ای است كه به ماده امكان می‌دهد جریان الكتریكی را مانند كلید برق، روشن و خاموش كند؛ مشخصه‌ای مهم در ترانزیستورها. گرافن با انرژی گافِ صفر نمی‌تواند جایگزین مناسبی برای سیلیكون، ماده‌ی اصلی ساخت تراشه‌های امروزی، باشد .

برای حل این مشكل، پژوهشگران از تكنیكی به نام دوپینگ استفاده كردند، كه طی آن اتم‌هایی به گرافن اضافه می‌شوند. این روش بدون آسیب به ساختار گرافن، آن را به یك نیمه‌رسانای كاربردی تبدیل می‌كند. سرپرست این پروژه، نتیجه‌ی به‌دست آمده را با اولین پرواز برادران رایت مقایسه می‌كند .

همان‌طور كه نخستین پرواز آن‌ها آغازگر عصری نو در صنعت هوانوردی بود، گرافنِ نیمه‌رسانا نیز می‌تواند سرآغازی برای عصری جدید در صنعت الكترونیك باشد.كپی لینكانقلاب در كیهان‌شناسی؛ انرژی تاریك در حال تغییر استاعلام ثابت نبودن مقدار انرژی تاریك، یكی دیگر از اخبار بسیار مهم فیزیك در سال ۲۰۲۴ است .

به‌گفته‌ی آدام ریس، اخترشناس در دانشگاه جانز هاپكینز، «یافته‌ی جدید ممكن است اولین سرنخ واقعی باشد كه در ۲۵ سال گذشته در مورد ماهیت انرژی تاریك به‌دست آورده‌ایم.»براساس یافته‌های غیرقطعی اخترشناسانی كه بزرگ‌ترین و دقیق‌ترین نقشه‌‌ی سه‌بعدی ساخته‌شده تاكنون از تاریخ كیهان را ترسیم كرده‌اند، مقدار انرژی تاریك نه‌تنها ثابت نیست، بلكه ممكن است تغییرپذیرتر باشد و درطول زمان قوی‌تر یا ضعیف‌تر، معكوس یا حتی ناپدید شود .

Uchicagoانرژی تاریك همان چیزی است كه باعث می‌شود انبساط جهان نه‌تنها ادامه پیدا كند، بلكه هر لحظه سریع‌تر شود. ثابت كیهانی، ساده‌ترین نوع انرژی تاریك است. شتاب گرفتن انبساط جهان، به‌دلیل مفهومی به‌نام فشار منفی، رخ می‌دهد .

فشار منفی با هیچ‌ یك از مفاهیم فیزیكی كه می‌شناسیم، مطابقت ندارد. اینجا همان جایی است كه وجود مفهومی به‌نام انرژی تاریك لازم می‌شود. كیهان‌شناسی در لبه تغییر؟ درك دانشمندان از انرژی تاریك ممكن است به‌كلی اشتباه باشدمدل استاندارد كیهان‌شناسی می‌گوید قدرت انرژی تاریك باید ثابت باشد؛ اما یافته‌های غیرقطعی نشان می‌دهند كه این نیرو ممكن است ضعیف شده باشد .

میلاد میركانیمطالعه '6نتیجه‌گیری اخیر در صورت تایید می‌تواند اخترشناسان و سایر دانشمندان را از پیش‌بینی تلخ سرنوشت نهایی جهان نجات دهد. اگر انرژی تاریك درطول زمان تاثیری ثابت داشته باشد، درنهایت تمام ستارگان و كهكشان‌ها را چنان از یكدیگر دور می‌كند كه حتی ممكن است اتم‌ها از هم بپاشند و جهان و كل حیات درون آن، نور و انرژی برای همیشه نابود شوند .

درعوض، به‌نظر می‌رسد كه انرژی تاریك می‌تواند مسیر را تغییر دهد و كیهان را به سوی آینده‌ای پرحاصل‌تر هدایت كند.كپی لینكدیپ‌مایند؛ جابه‌جایی مرزهای هوش مصنوعییكی دیگر از دستاوردهای هیجان‌انگیز فیزیك در سال ۲۰۲۴، پیشرفت چشمگیر دیپ‌مایند در توسعه‌ی دو پروژه‌ی مهم به‌نام‌های آلفا‌پروف (AlphaProof) و آلفا‌جئومتری (AlphaGeometry) بود .

آلفاپروف بر حل مسائل اثباتی در ریاضیات تمركز دارد، درحالی‌كه آلفاجئومتری در تحلیل و حل مسائل هندسی پیچیده، پیشتاز است. این دو سیستم در كنار هم نشان داده‌اند كه هوش مصنوعی می‌تواند در حد ریاضیدان‌های خبره عمل كند .

زومیتدیپ‌مایند با تركیب هوشمندانه‌ی شبكه‌های عصبی عمیق (مانند آنچه در مدل‌های زبانی پیشرفته‌ی امروزی به‌كار می‌رود) و استدلال نمادین (مانند آنچه نرم‌افزارهای ریاضی استفاده می‌كنند)، دستاورد بزرگی را رقم زده‌ است .

این تركیب، به‌نام نوروسیمبولیك (Neuro-Symbolic) با منطقی ساختاریافته، عملكردی مشابه مدل‌های زبانی بزرگ دارد و به هوش مصنوعی توانایی حل مسائل پیچیده‌ی ریاضی و هندسی را می‌دهد. هوش مصنوعی دیپ مایند در پیشرفتی چشمگیر موفق به حل سؤالات المپیاد ریاضی شدهوش مصنوعی گوگل با اثبات توانایی خود در حل سؤالات المپیاد ریاضی، گامی مثبت در رقابت برای ایجاد اثبات‌های ریاضی برداشت .

مریم صفدریمطالعه '4در جولای ۲۰۲۴، دیپ‌مایند اعلام كرد كه آلفاپروف و آلفاجئومتری به سطحی از مهارت رسیده‌اند كه می‌توان آن‌ها را با مدال‌آورِ نقره در المپیاد جهانی ریاضی مقایسه كرد. شاید این مقایسه در نگاه اول زیاد مهم به‌نظر نرسد، اما اهمیت آن وقتی مشخص می‌شود كه بدانیم برنده‌ی مدال فیلدز (معادل جایزه‌ی نوبل در ریاضیات)، تحت‌تاثیر این پیشرفت قرار گرفته است .

این دستاورد طی سال‌ها و به‌طور تدریجی شكل گرفته‌ است، اما سال ۲۰۲۴ را می‌توانیم نقطه‌ی اوج آن بدانیم. همچنین، دیپ‌مایند گام بعدی را حل مسائل پیچیده‌ی فیزیك می‌داند.كپی لینكگوگل، به رویاهای كامپیوترهای كوانتومی نزدیك‌تر شدتیم هوش مصنوعی كوانتومی گوگل برای نخستین بار نشان داد كه تصحیح خطای كوانتومی دقیقا همان‌طور كه پیش‌بینی می‌شد، در عمل قابل‌اجرا است .

اطلاعات در كامپیوترهای كوانتومی در واحدهایی به‌نام كیوبیت ذخیره می‌شوند. كیوبیت‌ها، برخلاف بیت‌های كلاسیك، بسیار حساس هستند و به‌راحتی تحت‌تاثیر نویزِ محیط یا خطاهای داخلی قرار می‌گیرند. ویلو، تراشه‌ كوانتومی گوگل؛ دریچه‌ای به جهان‌های موازیتراشه‌ی كوانتومی ویلو می‌تواند محاسباتی را در ۵ دقیقه انجام دهد كه یك ابركامپیوتر برای انجام آن به ۱۰ سپتیلیون سال نیاز دارد .

هوشیار ذوالفقارنسبمطالعه '10درنتیجه، تصحیح خطا یكی از مهم‌ترین چالش‌ها در مسیر ساخت كامپیوترهای كوانتمی است. چالشی كه محققان با آن روبه‌رو بودند آن بود كه افزودن كیوبیت‌ها، خود باعث افزایش خطا می‌شد .

براساس پژوهش‌های انجام شده، تصحیح خطا در كامپیوترهای كوانتومی امكان‌پذیر است و با افزودن كیوبیت‌های بیشتر به سیستم، خطاها به‌صورت غیرقابل‌كنترل افزایش نمی‌یابند. اما نباید فراموش كنیم كه كیوبیت‌های اضافه شده باشد كیفیت بالایی داشته باشند .

تصحیح خطا برای ساخت كامپیوترهای كوانتومی تجاری بسیار ضروری است. اگر این فرایند به‌درستی انجام نشود، ساخت كامپیوترهای كوانتومی كه بتوانند محاسبات پیچیده و قابل اعتماد انجام دهند، غیرممكن خواهد بود. روز نهم دسامبر ۲۰۲۴، گوگل اعلام كرد كه این روش تصحیح خطا را روی تراشه‌ای جدید به‌نام ویلو با ۱۰۵ كیوبیت استفاده كرده است .

این تراشه می‌تواند محاسبات را سریع‌تر از هر كامپیوتر كلاسیك و حتی ابركامپیوترها انجام دهد. هرچند نتیجه‌ی محاسبات انجام شده هنوز برای كاربردهای عملی قابل‌استفاده نیست و صرفا یك توزیع تصادفی است، اما این پیشرفت نشان‌دهنده‌ی گام بزرگی در مسیر ساخت كامپیوترهای كوانتومیِ تجاری و كاربردی است .

كپی لینكآیا باید قوانین گرانش را بازنویسی كنیم؟گرانش اصلاح‌شده و تحلیل داده‌های سیستم‌های دوتایی، یكی از جذاب‌ترین و چالش‌برانگیزترین خبرهای مرتبط با فیزیك در سال ۲۰۲۴ بود. سیستم دوتایی از دو جسم (مانند دو ستاره) تشكیل شده است كه در فاصله‌ای بسیار زیاد از هم، به‌دور یكدیگر می‌چرخند .

این سیستم، به‌دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردش، برای آزمایش نظریه‌های مرتبط با گرانش مانند نظریه‌ی دینامیك نیوتونی اصلاح شده (Modified Newtonian Dynamics یا MOND)‌ بسیار ارزشمند است. Astronomyنظریه‌ی MOND به‌عنوان یكی از مهم‌ترین رقیب‌های ماده‌ی تاریك مطرح شده است و تلاش می‌كند پدیده‌های كیهانی را بدون نیاز به وجود ماده‌ی تاریك توضیح دهد .

به‌احتمال زیاد از فیزیك هالیدی به یاد دارید كه نیروی گرانشی با مربع فاصله‌ی دو جسم از یكدیگر نسبت معكوس دارد (1/R^2). این بدان معنا است كه هرچه فاصله‌ی دو جسم از یكدیگر بیشتر باشد، نیروی گرانشی بین آن‌ها كوچك‌تر می‌شود .

این نسبت در فاصله‌های بسیار بزرگ ممكن است به R/1 تغییر كند. این تغییر باید هنگامی‌كه دو ستاره در فاصله‌های بسیار زیاد به‌دور یكدیگر می‌چرخند، قابل‌مشاهده باشد. اگر نظریه‌ی MOND درست باشد، این تغییر را می‌توانیم در زمان چرخش مدار ستاره‌ها (دوره‌ی تناوب)، مشاهده كنیم .

به زبان ساده، مدت‌زمانی كه طول می‌كشد تا ستاره‌ها یك دور كامل به‌دور هم بچرخند، با چیزی كه از گرانش نیوتونی انتظار داریم، متفاوت خواهد بود. بررسی این زمان‌ها، درست یا اشتباه بودن این نظریه را نشان می‌دهد .

در سال ۲۰۲۴، چند گروه تحقیقاتی پس از تحلیلِ داده‌های به‌دست آمده از سیستمِ دوتایی، به نتایج متناقضی رسیدند. نتایج یك گروه، نظریه‌ی MOND را تایید و نتایج گروهِ دیگر، نظریه‌ی MOND را رد كردند. در حال حاضر، هنوز هیچ نتیجه‌ی قطعی وجود ندارد و احتمالا این بحث تا سال ۲۰۲۵ ادامه خواهد یافت .

این ماجرا نشان می‌دهد چگونه تحلیل‌های مختلف از داده‌های یكسان می‌توانند نتایج متفاوتی داشته باشند. علاوه‌بر آن، موضوع گرانش اصلاح‌شده مستقیما به پرسش‌های بنیادی درباره‌ی ساختار كیهان و وجود ماده‌ی تاریك مرتبط است .

كپی لینكآتشفشان‌های باستانی در سمت پنهان ماهیكی از برجسته‌ترین موفقیت‌های علمی و فناوری سال ۲۰۲۴، ماموریت چانگ‌‌ای-۶ چین بود كه برای نخستین بار نمونه‌هایی را از سمت پنهان ماه به زمین آورد. سمت پنهان ماه همواره پشت به زمین قرار دارد و ارتباط مستقیم با آن ممكن نیست .