دانشمندان ابزار جدیدی برای گوش دادن به انفجارهای هسته ای بدست می آورند

adminمارس 27, 2024

54 خواندن این مطلب 4 دقیقه زمان میبرد

دانشمندان ابزار جدیدی برای گوش دادن به انفجارهای هسته ای بدست می آورند

هر دو رویداد طبیعی و انسان ساخته می توانند زمین را به لرزه درآورند: صفحات تکتونیکی ساینده زمین لرزه ها را از طریق پوسته می فرستند و آزمایش های تسلیحاتی باعث انفجار می شوند. تشخیص تفاوت از راه دور دشوار اما بسیار مهم است، به ویژه در مورد اجرای توافقات بین المللی تسلیحاتی مانند معاهده منع جامع آزمایش هسته ای.

که در کاغذ جدید منتشر شده در مجله بین المللی ژئوفیزیکمحققان یک روش ریاضی جدید ارائه می‌کنند که قادر است 99 درصد انفجارها و 98 درصد زمین‌لرزه‌ها را در مجموعه داده‌های آزمایشی رویدادهای لرزه‌ای غرب ایالات متحده طبقه‌بندی کند.

این آخرین ابزار در زرادخانه رو به رشد است. دانشمندان چندین تکنیک را برای تشخیص زمین لرزه های طبیعی از انفجار ایجاد کرده اند، از جمله مطالعه امواج مختلف لرزه ای و جهت دار بودن انرژی تابیده شده از این رخدادهای لرزه ای

ما به روشی واقع بینانه نیاز داریم که بگوییم، این یک زلزله است و این یک زلزله نیست. این یک انفجار است

او گفت: «اما هیچ روشی کاملاً موفق نبوده است مارک هاگارد، دانشمند زمین در دانشگاه ملی استرالیا و نویسنده اصلی این مطالعه. روش های قبلی آزمایش های هسته ای انجام شده توسط کره شمالی در سال 2017 را از دست دادند. هوگارد گفت: «هدف داشتن گزینه های متعدد است. او توضیح داد که این قطع اعتماد به نفس را برای کارکرد این روش ها افزایش می دهد.

این تکنیک جدید توانست انفجارهای ناشی از آزمایش‌های هسته‌ای کره شمالی در چند دهه گذشته را که با روش‌های طبقه‌بندی قدیمی‌تر به اشتباه طبقه‌بندی شده‌اند، به درستی طبقه‌بندی کند.

این پیشرفت است، با توجه به ویپول سیلوال، دانشمند زمین در موسسه فناوری هند، رورکی. ما به روشی واقع بینانه نیاز داریم که بگوییم، این یک زلزله است و این یک زلزله نیست. سیلوال که در این مطالعه شرکت نداشت، گفت: این یک انفجار است.

یک کره در ابعاد مختلف

در مرکز روش جدید لرزه‌ای قرار دارند تانسورهای لحظه ای، نمایش های ریاضی چگونگی تغییر شکل زمین در منبع رویدادهای لرزه ای. با استفاده از روش‌های محاسباتی، دانشمندان می‌توانند تانسورهای لحظه‌ای را به نقاطی که بر روی سطح یک کره چند بعدی یا ابرکره قرار می‌گیرند تبدیل کنند – در این مورد، یک کره در پنج بعد. هاگارد می گوید: «مفهوم سازی بیش از سه بعد برای مغز ما ممکن است دشوار باشد، اما ما می توانیم آن را با ریاضیات انجام دهیم.

پیش‌بینی تانسورهای لحظه‌ای لرزه‌ای بر روی یک ابرکره به دانشمندان این امکان را می‌دهد تا الگوهای توزیع این نقاط را با استفاده از آمار و الگوریتم‌های طبقه‌بندی تجزیه و تحلیل کنند و بین زلزله‌ها و انفجارها با دقت بالا تمایز قائل شوند.

سیلوال گفت: «یکی از راه‌های فکر کردن درباره این تبدیل‌های پیچیده ریاضی این است که تصور کنیم دستگیره‌های اضافی برای بازی اضافه می‌کنیم. این دستگیره‌ها می‌توانند به دانشمندان کمک کنند تا تجزیه و تحلیل‌های خود از تانسورهای لحظه‌ای را واقعاً اصلاح کنند و بفهمند که در آغاز رویدادهای لرزه‌ای چه اتفاقی افتاده است.

قبلاً فرض بر این بود که نقاطی که تانسورهای لحظه ای را نشان می دهند به شکل کروی روی سطح ابرکره خوشه می شوند. اما هوگارد و همکارانش دریافتند که نقاط به جای آن در یک بیضی جمع شده اند. هوگارد گفت: «این نشان می‌دهد که رویدادهای لرزه‌ای پیچیده‌تر از آن چیزی هستند که قبلاً تصور می‌شد. ما فکر می‌کنیم که در مجموعه داده‌های آزمایشی خود نمایش دقیق‌تری از رویدادهای لرزه‌ای داریم.» این به نوبه خود به هاگارد و همکاران کمک کرد تا تمرکز دقیق‌تری روی انفجارها در مقابل زلزله‌های طبیعی داشته باشند.

سیلوال گفت: “این مقاله یک پیشرفت روش شناختی برای تمایز بین زلزله و انفجار است.”

کار در حال انجام

ما می خواهیم احتمال از دست دادن یک انفجار واقعی و تصور اینکه این یک زلزله طبیعی است را به حداقل برسانیم.

مطالعه جدید همچنین چندین چین و چروک تحلیلی دیگر را برای افزایش دقت مدل‌سازی اضافه می‌کند. هاگارد گفت: «ما می‌خواهیم احتمال از دست دادن یک انفجار واقعی و تصور اینکه این یک زلزله طبیعی است را به حداقل برسانیم.

این روش به خوبی عمل می‌کند و آزمایش‌های هسته‌ای انجام‌شده توسط کره شمالی در سال‌های 2016-2017 را که مدل‌های قبلی اشتباه طبقه‌بندی کرده بودند، به درستی شناسایی می‌کند. اما به گفته هاگارد، هنوز جای کار وجود دارد. مدل جدید چندین انفجار را به اشتباه به عنوان زلزله طبیعی طبقه بندی کرد.

هوگارد گفت: «یکی از چیزهایی که ما مسلم می دانیم وجود تانسورهای لحظه ای لرزه ای است. اما اینها توابع ریاضی ساخته دست بشر هستند و می توانند خطا داشته باشند.» او اکنون در تلاش است تا تانسورهای گشتاور لرزه ای را با خطاهای کمتر بازیابی کند و سپس بررسی خواهد کرد که آیا تانسورهای گشتاور بازیابی شده دقت مدل را بهبود می بخشد یا خیر.

در همین راستا، سیلوال گفت که مایل است مدل جدید در برابر مجموعه داده های کنترل شده تری آزمایش شود. وی گفت: در مجموعه داده‌های فعلی که برای آموزش مدل استفاده می‌شود، تا حدودی فرض می‌کنیم که آنچه زلزله نامیده می‌شود در واقع یک زلزله طبیعی است. استفاده از یک مجموعه داده مصنوعی که در آن زمین لرزه های طبیعی را در برابر سایر رویدادها تعریف می کنیم، گام بعدی برای آزمایش این مدل خواهد بود.

– آدیتیاروپ چاکراورتی (chakravo@gmail.com)، نویسنده علم