نشر نموذج ثلاثي الأبعاد لإشعاع بقايا الكون للطباعة

لست متأكدًا من كيفية تزيين سطح المكتب الخاص بك؟ كيف تحب هذا الخيار: نسخة صغيرة من الكون المبكر. وبالتحديد ، المجال الإشعاعي المرتقب - إشعاع خلفية الميكروويف الذي يملأ الكون الذي نشأ خلال عصر إعادة تركيب الهيدروجين الأساسي.

هذا ليس مجرد تذكار جميل ، ولكن نموذج تم التحقق منه علمياً تم تجميعه وفقًا لمرصد بلانك الفضائي . يمكن استخدامه كدليل دراسة. جنبا إلى جنب مع الانزياح الكوني ، يعتبر الإشعاع المنبعث أحد التأكيدات الرئيسية لنظرية الانفجار العظيم.

وفقًا لنظرية الانفجار العظيم ، كان الكون المبكر عبارة عن بلازما ساخنة من الإلكترونات والبروتونات والفوتونات. في هذه البلازما ، تنبعث الفوتونات باستمرار ، وتصطدم بجزيئات أخرى ، وتمتصها. مع توسع الكون ، تسبب الانزياح الأحمر الكوني في تبريد البلازما ، بحيث أنه في مرحلة معينة ، بدأت الإلكترونات المتباطئة في الاندماج مع البروتونات المبطنة ، لتشكيل الذرات الأولى في الكون (تسمى هذه العملية إعادة التركيب الأولي للهيدروجين). حدث هذا بعد حوالي 380،000 سنة من الانفجار العظيم ، عند درجة حرارة البلازما حوالي 3000 درجة مئوية.

منذ ذلك الوقت ، كانت بعض الفوتونات قادرة على التحرك بحرية في الفضاء ، عمليًا دون التفاعل مع المادة. إشعاع بقايا - تلك الفوتونات القديمة التي بثت بلازما الكون المبكر بعد الانفجار الكبير باتجاه الموقع المستقبلي للأرض. بعد 13.8 مليار سنة ، لا تزال الفوتونات تصل إلينا ، لأن توسع الكون لا يزال مستمراً.

الآن درجة حرارة الإشعاع حوالي 2.7 درجة مئوية. يأتي من جميع الجهات بشكل موحد تقريبًا.

يسمى الكون المرصود في الانكسار من خلال الإشعاع المرآب سطح التشتت الأخير. هذا هو أبعد مسافة يمكننا ملاحظتها.

من الظواهر المثيرة للاهتمام للإشعاع المتلاشي تباينها ، أي عدم التجانس. في مارس 2013 ، نشر متخصصون من وكالة الفضاء الأوروبية أكثر خريطة إشعاعية تفصيلية تم تجميعها من جمع بيانات مرصد الفضاء بلانك منذ عام 2009.



ظاهرتان غريبتان مرئيتان بوضوح على هذه الخريطة. الأول هو التغير في سعة درجة الحرارة في نصفي الكون.


التغير في سعة درجة الحرارة في نصفين من الكون

الظاهرة الثانية هي بقعة باردة كبيرة بشكل غير عادي ، يمكن رؤيتها بوضوح على الخريطة. في السابق ، اعتقد الخبراء أن هذا كان خطأ في القياس. لكن مرصد بلانك قدم معلومات أكثر دقة ، مؤكدا التأثير.


مقارنة دقة الأقمار الصناعية الفلكية التي تسجل إشعاعات الإدمان

وفقًا للعلماء ، فإن التفاوت في إشعاع الإشعاع - تقلبات درجة الحرارة - يرجع إلى تذبذبات البلازما في الكون الصغير جدًا بعد الانفجار العظيم بوقت قصير.

تقليديا ، يتم عرض تقلبات درجة الحرارة من قبل مناطق بألوان مختلفة. على سبيل المثال ، تكون المناطق الأكثر سخونة باللون الأحمر والأكثر برودة باللون الأزرق. يتم عرض هذه المناطق على خريطة مسطحة باستخدام الإسقاط المجسامي القياسي . كانت هناك محاولات لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد للكمبيوتر من مجال CMB ، والتي يمكن للمستخدم تدويرها وعرضها على الشاشة. ولكن في هذه الحالة ، تم إرسال معلومات حول متباين الخواص وفقًا لنفس المبدأ البصري من خلال مقياس اللون.

اقترح خريجو قسم الفيزياء في إمبريال كوليدج لندن طريقة جديدة للتصور باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد . على المجال الإشعاعي المرتقب المصمم من قبلهم ، لا يتم الشعور بمناطق درجات الحرارة المختلفة بصريًا فحسب ، بل أيضًا بلمس. في رأيهم ، فإن المجال المحمول لـ CMB ، والذي يمكن أخذه في الاعتبار ، له عدد من المزايا في العمل التعليمي والعلمي ، وهو مفيد بشكل خاص للأشخاص الذين يعانون من إعاقات بصرية.

سابقا، وقد استخدمت 3D الصحافة ل تصور وظائف حسابية و نتائج محاكاة الأنظمة المعقدة .


يعد مثلث بنروز أحد الأشكال المستحيلة التي حاول نيل وسلافكوفسكي طباعتها على طابعة ثلاثية الأبعاد ، مؤلفو العمل العلمي " الرسوم التوضيحية الرياضية باستخدام طابعات ثلاثية الأبعاد"»

تعد CMB مثالاً آخر على التطبيق المفيد للطباعة ثلاثية الأبعاد للأغراض العلمية. لتحويل البيانات العلمية لمرصد Planck Space Observatory إلى تنسيق STL ، استخدم العلماء البريطانيون الشباب برامج MeshLab و Cura و Blender! و Netfabb وغيرها. نُشر

العمل العلمي في مجلة European Journal of Physics (doi: 10.1088 / 0143-0807 / 38/1/015601). يتم وضع ملفات الطباعة بشكل منفصل على استضافة علمية Zenodo. 128_scaled.stl - ملف STL لطباعة النسخة الأحادية اللون (استخدم الباحثون طابعة Ultimaker). cmbhollow.wrl - ملف VRML لتلوين المنتج في ZPrinter.








طريقة مماثلة مناسبة لتصور البيانات العلمية الأخرى ، بما في ذلك نتائج الملاحظات الفلكية. على سبيل المثال ، لطباعة الخرائط الطبوغرافية للكواكب ، ونماذج الأسطح والهيكل الداخلي للنجوم ، وتوزيع النجوم في المجرات ، وتوزيع المادة في نموذج مصغر للكون. بمعنى ما ، يمكن اعتبار هذا العمل بمثابة النموذج المفاهيمي الأول لعدد كبير من حالات الاستخدام المحتملة.

Source: https://habr.com/ru/post/ar398627/