سالهاست نظریهپردازان در مورد چگونگی ادامه این مبارزه با یکدیگر دست و پنجه نرم میکنند. اما اخیرا راهی جدید برای آنان باز شده است. نظریهپردازان در حال بازنگری اندیشهای با نام طبیعی بودن هستند که برای مدتهای طولانی به عنوان یک فرضیه در نظر گرفته شده است، روشی برای استدلال آنچه انتظار میرود طبیعی باشد یا در قوانین طبیعت وجود داشته باشد. این ایده ارتباط نزدیکی با ساختار تقلیل گرای طبیعت، چیزی شبیه عروسکهای تو در توی ماتروشکا، دارد، که در آن چیزهای بزرگتر توسط چیزهای کوچکتری که داخل آن نهفته است توضیح داده میشوند. در حال حاضر نظریهپردازان در مورد این موضوع تردید دارند که آیا مشکلات عمیق طبیعی بودن مانند فقدان ذرات جدید برخورد دهنده هادرون بزرگ میتوانند به معنای این باشد که قوانین طبیعت با این ساختار ساده از کوچک به بزرگ ساخته نشدهاند. در انبوهی از مقالات جدید، این موضوع در حال بررسی است که چگونه جاذبه زمین ممکن است بر تغییر دادن این تصویر و نظریه، به طور چشمگیری تاثیر گذار باشد.
به گزارش برنا؛ سالی که در آن هستیم درست در زمانی آغاز شد که تلسکوپ فضایی جیمز وب در حال باز کردن سپر خورشیدی خود بود و پس از باز شدن، رصد خانه را در سایهای منجمد فرو برده و دید ما را به جهانی گستردهتر باز کرد. چند ساعت بعد از باز شدن این سپر خورشیدی احتمال بروز مشکل و خراب شدن تلسکوپ جدید وجود داشت، و ممکن بود میلیاردها دلار و دههها سال تلاش را به باد بدهد. اما این سپر خورشیدی کاملا باز شد و پنجرهای جدید را در دنیای فیزیک گشود.
تلسکوپ جیمز وب، خیلی زود مشاهدات خود را با ارسال چهرهای متفاوت و زیبا از کیهان آغاز کرد. بایدن، رئیس جمهور آمریکا در تاریخ ۱۱ جولای، از اولین تصویرارسالی از تلسکوپ پردهبرداری کرد. این تصویر یک پانورامای زیبا از هزاران کهکشان در فواصل مختلف در زمان و فضا بود. روز بعد، چهار تصویر نمادین دیگر نیز از تصاویر ارسالی توسط این تلسکوپ منتشر شدند. از آن زمان، دادههای تلسکوپ، در اختیار صدها ستارهشناس و کیهانشناس قرار گرفته و اکتشافات و مقالات کیهانی زیادی منتشر شدهاند.
به گفته ماریا اسپیروپولو، رهبر تیم تحقیقاتی موسسه فناوری کالیفرنیا، در ماه نوامبر فیزیکدانان از اولین «آزمایش گرانش کوانتومی بر روی یک تراشه» خبر دادند. آنها یک «پروتکل کرم چاله» را در کامپیوتر کوانتومی Sycamore گوگل اجرا کرده و جریان اطلاعات کوانتومی در کامپیوتر را به گونهای دستکاری کردند که از نظر ریاضی، با اطلاعاتی که از یک کرم چاله بین دو نقطه در فضا-زمان عبور میکرد، برابر یا دوبرابر آن بود.
پیشرفتها در زمینه فیزیک ماده چگال نیز سرعت زیادی داشته است. نتیجه تحقیقات منتشر شده در ماه سپتامبر از منشا ابررسانایی در دماهای بالا خبر میداد که این موضوع به جستجوی دائمی برای نسخه گرمتری از این پدیده که میتواند در دمای اتاق نیز جوابگو باشد کمک خواهد کرد. همچنین این موضوع، هدفی برای تحقیق در مورد مواد دو بعدی است. امسال، نوعی کریستال مسطح، به عنوان یک پلتفرم قوی برای پدیدههای کوانتومی عجیب و غریب که بهطور بالقوه مفید هستند، پدیدار شد.
هزاران فیزیکدان ماده چگال، بر روی گرافن، ورقهای کریستالی که از اتمهای کربن با خواص ویژهای ساخته شدهاند، مطالعاتی انجام دادهاند. اما اخیرا خانواده جدیدی از کریستالهای مسطح بنام دی کالکوژنایدهای فلزات واسطه (TMD) روی کار آمدهاند. انباشته شدن TMDهای مختلف، باعث ایجاد موادی با خواص و رفتارهای کوانتومی متفاوت میشود.
زمانی که بایدن از اولین تصاویر دریافتی از تلسکوپ جیمز وب رونمایی کرد، محققان کهکشانهای جالبی در تابلویی وسیع در مقابل خود میدیدند. در عرض چند روز مقالات علمی زیادی به صورت آنلاین منتشر شدند. دو هفته بعد Quanta گزارش داد که دادههای تلسکوپ جیمز وب، اکتشافات جدیدی در مورد کهکشانها، ستارهها، سیارات فرا خورشیدی و حتی سیاره مشتری انجام داده است. یکی از هیجانانگیزترین یافتههای اولیه این بود که به نظر میرسد کهکشانها در اوایل تاریخ کیهانی به طرز شگفتآوری دور هم جمع شدهاند- حتی شاید زودتر از آن چیزی که مدلهای کیهانی بتوانند به راحتی توضیح دهند. انتظار میرود که اطلاعات بیشتری در مورد این موضوع در سال ۲۰۲۳ منتشر شود.
ممکن است دیدن ردپاهای زیستی در آسمان آنها بعید باشد. با این حال برخی از اخترشناسان تمام دوران حرفهای خود را صرف این موضوع کردهاند. لیزا کالتنگر، مدیر موسسه کارل ساگان در دانشگاه کرنل و یکی از پیشگامان مدلساز کامپیوتری جهانهای قابل سکونت بالقوه، درست زمانی که اولین سیارههای فراخورشیدی کشف شدند، روی کار آمد. او به گروهی از رویاپردازان پیوست که بر روی یافتن شیوه زندگی روی یک سیاره کار میکردند. شناخت ما از کالتنگر، حکایت از آن دارد که چطور او و نسل ستارهشناسان سیارات فراخورشیدی، دهههاست که برای این دوره برنامهریزی میکنند و در سالهای آینده درباره آنها بیشتر خواهیم شنید.
این روزها حجم بالایی از دادههای جدید در اختیار دنیای نجوم قرار گرفته است. مثلا در ماه می، تلسکوپ Event Horizon اولین عکس از سیاهچالهای بزرگ در قلب کهکشان ما را منتشر کرده و این اتفاق یکی از چندین رصد اخیر بوده که به اخترفیزیکدانان کمک کرد تا به چگونگی رفتار کهکشانها پی ببرند. سایر تلسکوپها در حال نقشهبرداری از موقعیت میلیونها کهکشان دیگر هستند، تلاشی که اخیرا شواهد شگفتانگیزی از عدم تقارن در گستردگی کهکشانها به دست آورده است.
همچنین باید صبورانه منتظر مطالعات پیشبینی شده بیشتری از تلسکوپ جیمز وب در مورد سیارات سنگی در یک منظومه ستارهای نزدیک به خودمان، به نام TRAPPIST-۱ باشیم. یکی از تخصصهای کلیدی تلسکوپ جیمز وب، آنالیز نور ستارهای است که جو یک سیاره دور از خود را در حین حرکت آن سیاره سوراخ کرده و به آن نفوذ میکند. این اطلاعات مشخص خواهد کرد که اتمسفر سیاره از چه چیزی ساخته شده است، از جمله احتمال وجود گازهای «ردپای زیستی» که ممکن است نشاندهنده زیست گونههای بیگانه (آدم فضاییها) باشد. در حال حاضر این تلسکوپ سیارات فراخورشیدی فوقالعادهای را شناسایی کرده است. اما جهانهایی نظیر سیارات TRAPPIST-۱ که به طور بالقوه قابلیت سکونت دارند، آنقدر کوچک هستند که باید قبل از نمایان شدن ویژگیهای جوی، در چند سال آینده چند بار از مقابل خورشید منظومه خود عبور کنند.