پروفسور محمد حسن: ارتباط شگفت‌انگیز فیزیک هسته‌ای و حرکت شن‌های بیابان

مقدمه: دانشمندی از سودان با دیدگاهی جهانی

پروفسور محمد حاج‌علی حسن، فیزیکدان برجسته سودانی و فارغ‌التحصیل دکترای فیزیک پلاسما از دانشگاه آکسفورد، نه تنها در پیشبرد علم در کشورهای در حال توسعه نقش محوری ایفا کرده، بلکه یکی از بنیانگذاران و رئیس سابق آکادمی جهانی علوم (TWAS) است. او در حوزه‌های متنوعی از جمله فیزیک پلاسمای نظری، انرژی پایدار و پدیده‌های زیست‌محیطی و ژئوفیزیکی، به ویژه مطالعه الگوهای حرکت تپه‌های ماسه‌ای، آثار علمی مهمی از خود به جای گذاشته است.

ارتباط شگفت‌انگیز فیزیک هسته‌ای و حرکت شن

پروفسور حسن در گفتگویی اختصاصی، به فعالیت‌های پژوهشی خود در دو حوزه ظاهراً متفاوت فیزیک هسته‌ای و حرکت شن‌های ماسه‌ای اشاره کرد و گفت که ارتباط این دو حوزه در شباهت معادلات ریاضی حاکم بر آنهاست. وی توضیح داد که در پدیده حرکت شن توسط باد، دو عنصر اصلی وجود دارد: شن و ماسه سبک و آزاد و باد. این دو عنصر، جریان و زمینه ثابت را تشکیل می‌دهند.

این فیزیکدان برجسته تصریح کرد: «زمانی که در مورد پلاسما (گاز داغ در حد دمای خورشید) مطالعه می‌کردم و سعی داشتم حرکت یون‌ها و الکترون‌های کوچک و نحوه حرکت آنها را در میدان مغناطیسی درک کنم، متوجه شدم معادلات کاملاً شبیه معادلات پدیده انتشاری است که برای مطالعه حرکت شن توسعه داده بودم. فقط پارامترها متفاوت بودند، اما ساختار معادله کم و بیش یکسان بود.» به عبارت دیگر، بسیاری از معادلات ریاضی مورد استفاده در فیزیک پلاسما و همجوشی هسته‌ای، برای درک پدیده‌های محیطی مانند حرکت شن در بیابان نیز کاربرد دارند.

چالش‌های همجوشی هسته‌ای: ناپایداری گاز داغ

پروفسور حسن در پاسخ به این سوال که کدام رشته تحقیقاتی را ترجیح می‌دهد، اظهار داشت که در ابتدای کارش بر روی همجوشی هسته‌ای تمرکز زیادی داشت. در آن زمان تصور می‌شد به زودی می‌توان گاز بسیار داغ (با دمای ۱۰۰ میلیون درجه فارنهایت) را در یک محفظه با استفاده از میدان مغناطیسی مهار کرد.

زمانی که اواخر دهه ۶۰ و اوایل دهه ۷۰ میلادی تحقیق در این زمینه را شروع کردم، فیزیکدانان خوشبین بودند که این دستاورد به‌زودی محقق خواهد شد، اما آنها مشکل اساسی یعنی ناپایداری را درک نکردند. وقتی به دمای خاصی می‌رسد، منفجر می‌شود و همه چیز را از بین می‌برد و تا امروز دانشمندان در تلاش برای حل این مشکل هستند.

وی همچنین به کاربرد این ایده در بمب‌های هیدروژنی اشاره کرد و گفت که در آنجا نیز انرژی بمب هیدروژنی تولید و مهار شده، سپس بلافاصله به الکتریسیته تبدیل می‌شود و چیزی نابود نمی‌گردد. در مورد استفاده از گازهای دوتریوم و تریتیوم به جای گازهای دیگر، پروفسور حسن گفت که این گازها کارآمدتر و به وفور یافت می‌شوند و قابلیت دریافت از دریا را دارند و منابع نامحدودی به شمار می‌آیند.

تمرکز بر پدیده‌های زیست‌محیطی: اهمیت گرد و غبار صحرا

پژوهشگر سودانی تأکید کرد که بررسی مشکلات زیست‌محیطی در کشورش، سودان، و پدیده‌هایی مانند شن، باد و گرد و غبار، و مدل‌سازی حرکت گرد و غبار در بیابان‌ها، آلودگی زیست‌محیطی و درک نحوه حرکت آن برای او بسیار جالب است.

گرد و غبار صحرای بزرگ آفریقا: فراتر از یک پدیده محلی

پروفسور حسن توضیح داد که مقدار زیادی غبار از صحرای بزرگ آفریقا منتشر شده و به جو می‌رسد. این ذرات ریز می‌توانند با هوا در مسافت‌های طولانی جابجا شوند. به عنوان مثال:

• تمام اروپا حدوداً یک سال پیش با غبار صحرا پوشیده شده بود.
• مقدار زیادی از این غبار از اقیانوس اطلس عبور کرده و به آمریکا و فلوریدا می‌رسد.
• این غبار در فلوریدا و آمازون رسوب می‌کند.

وی خاطرنشان کرد که این غبار برای آفریقایی‌ها فقط یک پدیده مزاحم نیست، بلکه ذرات اصلی خاک است که برای آبیاری و حاصلخیزی خاک به آن نیاز دارند. او افزود که مقدار زیادی از این غبار در آمازون رسوب می‌کند و برخی کارشناسان معتقدند که همین امر دلیل سرسبزی بی‌نظیر آمازون است.

خطرات زیست‌محیطی و کاربرد تحقیقات

پروفسور محمد حسن هشدار داد که انتشار گرد و غبار برای بدن، چشم‌ها و کل محیط زیست بسیار خطرناک است و می‌تواند فاجعه‌بار باشد. او در پاسخ به این سوال که آیا تحقیقات او در مورد حرکت شن و ماسه در صنعت هم کاربردی دارد، اظهار داشت: «البته در صنعت خیر، ولی برای محیط زیست بسیار مهم است.»