صوت موسیقی یا نت ، صوتی است که از ارتفاعهای منظم تشکیل شده است و اثر خوشایندی بر گوش انسان دارد.

صوتی را که می‌شنویم به خصوصیتهای گوش و ساز و کار شنوایی و نیز ویژگی‌های فیزیکی صوت بستگی داد. صوتی را که انسان با دستگاه شنوایی خود درک می‌کند، بر حسب سه مشخصه بلندی ، ارتفاع و طنین بیان می‌کنند.

تار مرتعش

هنگامی که یک تار را مرتعش می‌کنیم، تنها هماهنگ اول آن ایجاد نمی‌شود. بلکه هماهنگهای دیگر آن نیز بوجود می‌آیند. از برهمنهش این هماهنگها یک موج مرکب ایجاد می‌شود. آنچه ما پس از مرتعش کردن یک تار می‌شنویم، از این موج مرکب ایجاد می‌شود. اگر موج صوتی حاصل از پیانو و ویولون را با هم مقایسه کنیم و در هر دو مورد فرکانس صوت اصلی 440 باشد، تعداد و دامنه هماهنگهایی که در ساختن این موج مرکب سهیم هستند، متفاوت خواهد بود. در نتیجه اگر شکل موج مرکب حاصل را رسم کنیم باهم فرق خواهند داشت.

مشخصه‌های صوت

طنین

طنین صوت به شکل موج مرکب بستگی دارد. یعنی طنین به نوع ، تعداد و دامنه‌های هماهنگهایی که ایجاد شده‌اند، وابسته است.

ارتفاع

ارتفاع صوت با فرکانس موج اصلی که موج مرکب از آن ساخته می‌شود، تعیین می‌شود.

بلندی

بلندی صوت به شدت صوت و خصوصیتهای شنونده بستگی داد.

توصیف صوت موسیقی

فاصله موسیقی

نسبت فرکانس دو نت را فاصله موسیقی می‌نامند. تجربه نشان داده است که هر فاصله‌ای برای انسان خوشایند نیست. به همین خاطر صوت موسیقی از سایر اصوات متمایز می‌گردد. لازم به ذکر است که این احساس خوشایند نسبت به صوت موسیقی فقط مختص انسان نیست، بلکه سایر موجودات زنده نیز نسبت به آن حساسیت نشان می‌دهند. بگونه‌ای که اثرات صوت موسیقی بر اعمال موجودات زنده در بسیاری از مسائل تجربی مشاهده شده است.

گام موسیقی

گام موسیقی مجموعه‌ای از چند نت است که فاصله آنها برای گوش خوشایند است. گامهای متفاوتی در موسیقی وجود دارد.

- گام طبیعی :

گام طبیعی از هشت نت do2 , re , mi , fa , sol , la , si , do2 تشکیل شده است که فاصله آنها از یک نت مبنا (do2) که کمترین فرکانس را دارد به صورت زیر است.

1. (Si) نسبت به (do1) مثل 15 به 18 است.

2. (la) نسبت به (do1) مثل 5 به 3 است.

3. (Sol) نسبت به (do1) مثل 3 به 2 است.

4. (fa) نسبت به (do1) مثل 4 به 3 است.

5. (mi) نسبت به (do1) مثل 5 به 4 است.

6. (re) نسبت به do1 مثل 5 به 4 است.

7. (do2) نسبت به (do1) برابر 2 است.

فرکانس do2 دو برابر فرکانس do1 است و اکتاو do1 نامیده می‌شود. اگر do2 را نت مبنا بگیریم، با رعایت فاصله فوق می‌توانیم گام دوم را بسازیم. به همین ترتیب می‌توان بر مبنای do3 که اکتاو do2 است، گام سوم را ساخت و به همین ترتیب ادامه داد.

 می دانیم که برای ماده سه حالت جامد ، مایع و گاز در نظر گرفته میشود. اما در مباحث علمی معمولا یک حالت چهارم نیز برای ماده فرض میشود. حدوث طبیعی پلاسما در دماهای بالا ، سبب تخصیص عنوان چهارمین حالت ماده به آن شده است. یک نمونه بسیار طبیعی از پلاسما آتش است بنابراین خورشید نمونهای از پلاسمای داغ بزرگ است.

تعریف پلاسما

پلاسما گاز شبه خنثایی از ذرات باردار و خنثی است که رفتار جمعی از خود ارائه میدهد. به عبارت دیگر میتوان گفت که واژه پلاسما به گاز یونیزه شدهای اطلاق میشود که همه یا بخش قابل توجهی از اتمهای آن یک یا چند الکترون از دست داده و به یونهای مثبت تبدیل شده باشند. یا به گاز به شدت یونیزه شدهای که تعداد الکترونهای آزاد آن تقریبا برابر با تعداد یونهای مثبت آن باشد، پلاسما گفته میشود.

حدود پلاسما

اغلب گفته میشود که 99% ماده موجود در طبیعت در حالت پلاسماست، یعنی به شکل گاز الکتریسته داری که اتمهایش به یونهای مثبت و الکترون منفی تجزیه شده باشد. این تخمین هر چند ممکن است خیلی دقیق نباشد ولی تخمین معقولی است از این واقعیت که درون ستارگان و جو آنها، ابرهای گازی و اغلب هیدروژن فضای بین ستارگان بصورت پلاسماست. در نزدیکی خود ما ، وقتیکه جو زمین را ترک میکنیم بلافاصله با پلاسمایی مواجه می شویم که شامل کمربندهای تشعشعی وان آلن و بادهای خورشیدی است.

در زندگی روزمره نیز با چند نمونه محدود از پلاسما مواجه میشویم. جرقه رعد و برق ، تابش ملایم شفق قطبی ، گازهای داخل یک لامپ فلورسان یا لامپ نئون و یونیزاسیون. مختصری که در گازهای خروجی یک موشک دیده میشود. بنابراین می توان گفت که ما در یک درصدی از عالم زندگی میکنیم که در آن پلاسما بطور طبیعی یافت نمیشود.

آیا کلمه پلاسما یک کلمه بامسما است؟

کلمه پلاسما ظاهرا بیمسما به نظر میرسد. این کلمه از یک لغت یونانی آمده است که هر چیز به قالب ریخته شده یا ساخته شده را گویند. پلاسما به علت رفتار جمعی که از خودشان نشان میدهد، گرایشی به متاثر شدن در اثر عوامل خارجی ندارد، و اغلب طوری عمل میکند که گویا دارای رفتار مخصوص به خودش است.

حفاظ دبای

یکی از مشخصات اساسی رفتار پلاسما ، توانایی آن برای ایجاد حفاظ در مقابل پتانیسیلهای الکتریکی است که به آن اعمال میشوند. فرض کنید بخواهیم با وارد کردن دو گلوله بارداری که به یک باتری وصل شدهاند یک میدان الکتریکی در داخل پلاسما بوجود آوریم. این گلوله ها ، ذرات یا بارهای مخالف خود را جذب میکنند و تقریبا بلافاصله ، ابری از یونهای اطراف گلوله منفی و ابری اطراف گلوله مثبت را فرا میگیرند.

اگر پلاسما سرد باشد و هیچگونه حرکت حرارتی وجود نداشته باشد، تعداد بار ابر برابر بار گلوله میگردد، در این صورت عمل حفاظ کامل میشود و هیچ میدان الکتریکی در حجم پلاسما در خارج از ناحیه ابرها وجود نخواهد داشت. این حفاظ را اصطلاحا حفاظ دبای می گویند.

معیارهای پلاسما

طول موج دبای (لاندای دی) باید خیلی کوچکتر از ابعاد پلاسما ( L ) باشد.

تعداد ذرات موجود در یک کره دبای (ND ) باید خیلی بزرگتر باشد.

حاصلضرب فرکانس نوسانات نوعی پلاسما ( W ) در زمان متوسط بین برخوردهای انجام شده با اتمهای خنثی ( t ) باید بزرگتر از یک باشد.

کاربردهای فیزیک پلاسما

- تخلیه های گازی :

قدیمیترین کار با پلاسما ، مربوط به لانگمیر ، تانکس و همکاران آنها در سال 1920 میشود. تحقیقات در این مورد ، از نیازی سرچشمه میگرفت که برای توسعه لوله های خلائی که بتوانند جریانهای قوی را حمل کنند، و در نتیجه میبایست از گازهای یونیزه پر شوند احساس میشد.

- همجوشی گرما هسته ای کنترل شده:

فیزیک پلاسمای جدید ( از حدود 1952 که در آن ساختن راکتوری بر اساس کنترل همجوشی بمب هیدروژنی پیشنهاد گردید، آغاز میشود.

- فیزیک فضا:

کاربرد مهم دیگر فیزیک پلاسما ، مطالعه فضای اطراف زمین است. جریان پیوستهای از ذرات باردار که باد خورشیدی خوانده میشود، به مگنتوسفر زمین برخورد میکند. درون و جو ستارگان آن قدر داغ هستند که میتوانند در حالت پلاسما باشند.

- تبدیل انرژی مگنتو هیدرو دینامیک ( MHD ) و پیشرانش یونی:

دو کاربرد عملی فیزیک پلاسما در تبدیل انرژی مگنتو هیدرو دینامیک ، از یک فواره غلیظ پلاسما که به داخل یک میدان مغناطیسی پیشرانده میشود، میباشد.

- پلاسمای حالت جامد :

الکترونهای آزاد و حفرهها در نیمه رساناها ، پلاسمایی را تشکیل میدهند که همان نوع نوسانات و ناپایداریهای یک پلاسمای گازی را عرضه می دارد.

- لیزرهای گازی:

عادیترین پمپاژ ( تلمبه کردن ) یک لیزر گازی ، یعنی وارونه کردن جمعیت حالاتی که منجر به تقویت نور میشود، استفاده از تخلیه گازی است.

- شایان ذکر است که کاربردهای دیگری مانند چاقوی پلاسما ، تلویزیون پلاسما ، تفنگ الکترونی ، لامپ پلاسما و غیره نیز وجود دارد که در اینجا فقط کاربردهای پلاسما در حالت کلی بیان شده است.

 پرتو انتقال دهنده انرژی از راه تابش است. هنگامی ‌که پرتوی انرژی خود را از دست بدهد، دیگر پرتو نیست. پرتو می‌تواند وارد اتم بشود و با برخورد به الکترونها و یا هسته اتم را از حالت عادی و طبیعی خارج کند.

اصول کلی حفاظت در برابر پرتوزاها

پرتو در هر برخورد بخشی از انرژی خود را از دست می‌دهد و در نهایت متوقف می‌شود. برای مثال پرتوهای آلفا پس از متوقف شدن از حالت پرتوی خارج شده و به هسته اتمی ‌تبدیل می‌گردند. پرتوها می‌توانند ذره یا امواج الکترومغناطیسی باشند. پرتوگیری بدن از مواد رادیواکتیو می‌تواند منبع داخلی و یا خارجی داشته باشد، ولی برای حفاظت از پرتوها باید به حفاظت از بدن در برابر ورود مواد پرتوزا به بدن توجه کرد و این مستلزم این است که محیط اطراف از مواد پرتوزا عاری باشد و در صورت آلودگی محیط باید راه‌های ورود آلودگی به بدن مسدود شود.

مواد پرتوزا می‌توانند از راه تنفسی ، خوردن و آشامیدن مایعات و مواد غذایی آلوده و یا از راه پوست جذب شوند. خطر آلودگی شیمیایی یک ماده به مراتب کمتر از خطر آلودگی پرتوی همان ماده پرتوزا است. لذا تکنیک کنترل آلودگی محیط به مواد پرتوزا به مراتب مهمتر از کنترل ترکیبات شیمیایی غیرفعال است.

حداکثر مقادیر مجاز آلودگی

باید توجه داشت که هر مقدار آلودگی ، حتی اگر به مراتب کمتر از حداکثر میزان آلودگی مجاز باشد، باز هم کاملا بی‌خطر و بدون عارضه نمی‌باشد. برای آب و هوا حدود آلودگی مجازی که بدن انسان می‌تواند تحمل کند و برای بدن عارضه‌ای پیش نیاید، تعیین شده است.

نکات اساسی در تعیین مقادیر مجاز آلودگی

- تمام محاسبات ، با منظور کردن خصوصیات اندامهای یک انسان با هیکل استاندارد (70 کیلوگرم وزن و 170سانتیمتر قد) انجام می‌شود.

- برای تعیین حداکثر آلودگی مجاز در آب ، محاسبات بر اساس میزان مصرف و دفع روزانه آب از بدن انجام می‌شود.

- حداکثر آلودگی مجاز در هوا بر اساس میزان استنشاق هوا در محیط کار حساب می‌شود.

- طرز توزیع ماده پرتوزا در اندام ، در مجموع پرتوزاهایی که می‌توانند در اندام خاصی جایگزین شوند، منظور می‌گردد.

- نوع و همچنین نیم عمر فیزیکی و نیم عمر بیولوژیکی و بالاخره نیم عمر موثر ماده پرتوزا در نظر گرفته می‌شود.

- کلیه محاسبات بر اساس حداکثر مجاز پرتوگیری بدن انجام می‌شود.

پرتوزاهای آلوده کننده محیط

مواد پرتوزای آلوده کننده محیط زیست به دو دسته "طبیعی" و "مصنوعی" تقسیم می‌شوند. آلوده کننده‌های طبیعی همان مواد رادیواکتیو موجود در طبیعت هستند و آلوده کننده‌های مصنوعی خود به سه گروه تقسیم می‌شوند. اول پرتوهای ناشی از انفجارهای هسته‌ای ، دوم ، زباله‌ها و پسماندهای اتمی ‌و سوم ، پرتوزاهایی که در راکتورهای هسته‌ای و شتاب‌دهنده‌ها تولید می‌گردند.

کنترل آلودگی هوا

مواد پرتوزا به دلیل تنفس هوای آلوده ، خوردن مواد آلوده و یا به علت آلوده شدن پوسته به مواد رادیواکتیو ، وارد بدن شده و موجب پرتوگیری آن می‌گردند. می‌توان از ورود مواد پرتوزا از راه‌های بلع و آلودگی پوستی ممانعت کرد، ولی برای جلوگیری از ورود این مواد به بدن از راه استنشاق ، بهترین راه جلوگیری از آلوده شدن هوای مورد استنشاق است، که انجام آن در محیطهای کار الزامی ‌و اجتناب‌ناپذیر است. در محلهای محدود و سربسته‌ای که احتمال آلودگی هوا وجود دارد، الزاما بایستی میزان آلودگی بطور مداوم تحت کنترل باشد.

موثرترین راه برای کاهش میزان آلودگی هوا در چنین محل‌هایی خارج کردن هوای آلوده و رقیق کردن و پخش کردن آنها در هوای آزاد است. در محلهایی که از چشمه‌های بار پرتوزا استفاده می‌شود، بهترین راه برای جلوگیری از آلوده شدن هوای مورد استنشاق این است که کلیه عملیات بر روی آنها در محفظه‌ای با فشار منفی (فشار کمتر از فشار محیط) انجام شود. برای این کار هوای داخل محفظه بوسیله هواکش مکیده می‌شود و پس از عبور از ورقه‌های صافی به خارج فرستاده می‌شود. برای جلوگیری از ورود مجدد آن به محل اولیه و یا به محلهای مجاور ، عمل تخلیه هوا در ارتفاع مناسبی قرار می‌گیرد.

قسمت هواکش دستگاه در انتهای آن قرار داده می‌شود تا در صورت وجود منفذ یا سوراخ هوای آلوده نتواند به خارج سرایت کند. در صورتی‌که تخلیه هوای آلوده به خارج از محیط کار ممکن نباشد، با گذراندن هوای آلوده از صافی‌های مناسب و مطمئن ، آلودگی از هوا گرفته می‌شود و هوای نسبتا پاک مجددا به همان محل اولیه برمی‌گردد. در صورتی‌که در هوای آلوده گاز رادیواکتیوی وجود داشته باشد، نظر به اینکه جذب آن بوسیله صافیهای معمولی امکان‌پذیر نیست، بایستی نخست هوا از روی مواد جاذب گاز عبور داده شود و سپس بوسیله سیستم تهویه مناسب ، در هوای باز تخلیه گردد.

اصول حفاظت فردی

پس از اینکه تمام اقدامات لازم جهت کنترل آلودگی هوا به مواد پرتوزا انجام شد، باز لازم است که هر فرد جهت رعایت بهداشت و حفظ سلامتی خود از روشها و وسایل خاص استفاده کند و از ورود مواد پرتوزا به بدنش جلوگیری کند. بهترین وسیله برای جلوگیری از ورود مواد پرتوزا به بدن از راه استنشاق استفاده از "ماسکهای مخصوص" است. برای جلوگیری از ورود مواد پرتوزا به بدن از راه دهان باید خوردن و آشامیدن در محیط کار اکیدا ممنوع باشد. همچنین توصیه شده که در محلهای آلوده باید از انجام هر عملی که احتمالا موجب انتقال آلودگی به دهان می‌شود، مانند سیگار کشیدن و حتی استفاده از تلفن در محل کار خودداری شود.

برای جلوگیری از جذب مواد پرتوزا به بدن از راه پوست از دستکش‌های نازک پلاستیکی یکبار مصرف ، روپوش ، کلاه و کفش نایلونی یکبار مصرف یا پارچه‌های قابل شستشو و همچنین از کرم‌های ساده جهت پوشش دادن قسمت باز و بدون حفاظ سطح بدن استفاده کرد. استفاده از این وسایل هنگام کار و استحمام پس از انجام کار بخش مهمی ‌از حفاظت فرد را تامین می‌کند. پس از ورود مواد پرتوزا به بدن و جایگزین شدن آن در اندامی‌ از بدن جلوگیری از اثر بیولوژیکی آن محدود به دفع سریع این مواد از بدن است که این کار تقریبا غیر ممکن است.

 اکنون وظیفه ماست که ماهیت رابطه ذهنمان با طبیعت را چنان تمام و کمال درک کنیم که تغییر دیگرى، نظیر آنچه اینشتین در درک ما از این ماهیت به وجود آورد، براى همیشه غیرممکن باشد.

پرسى بریجمن- منطق فیزیک مدرن

در بررسى هاى تازه اى که درباره شکل گیرى مکاتب تجربه گراى نوین - نظیر پوزیتیویسم منطقى و عملیات گرایى- صورت پذیرفته است یک نکته واضح است: تجربه گرایان نوین بیش و پیش از آن که وامدار فلاسفه تجربه گراى پیش از خودشان باشند ملهم از نظریه هاى انقلابى علمى معاصر خود هستند. از نظر ایشان مکاتب فلسفى باید بتوانند نتایج ناشى از انقلابات علمى در فیزیک، شیمى، زیست شناسى، هندسه و منطق در پایان قرن نوزدهم و ابتداى قرن بیستم را هضم کنند. نمونه عالى این نتایج انقلابى نظریه نسبیت خاص و عام اینشتین است که درک فیزیکدانان و فلاسفه را از مفهوم فضا و زمان براى همیشه دستخوش تغییر کرد.

مکاتب فلسفه علم غالب در نیمه اول قرن بیستم که دغدغه به دست دادن معیار معنادارى براى تمییز گزاره هاى معنادار از بى معنا را داشتند معمولاً به مثال هاى اینشتین در مورد مفهوم همزمانى ارجاع مى دادند. فرض کنید کسى ادعا مى کند دو رویداد که از لحاظ مکانى دور از یکدیگر واقع شده اند به صورت همزمان رخ داده اند: مثلاً کسى ادعا مى کند که اولین خمیازه صبحگاهى رئیس جمهور ایران همزمان با یک سرفه عصرگاهى نخست وزیر ژاپن رخ داده است. این دو رویداد را به ترتیب رویداد ایران و رویداد ژاپن مى نامیم. همانطور که اینشتین به ما مى گوید براى تحقق این ادعا چند کار باید صورت پذیرد. اول به دو وسیله اندازه گیرى زمان احتیاج داریم که درون یک دستگاه زمانى واحد همزمان synchronized شده باشند. دو مشاهده گر باید لحظه وقوع رویداد ایران و رویداد ژاپن را ثبت کنند. سپس نتایج ثبت شده باید با یکدیگر مقایسه شوند؛ براى این کار باید یکى از مشاهده گرها نتیجه عمل اندازه گیرى خود را به دیگرى اعلام کند. در بهترین شرایط این انتقال اطلاعات حداکثر با سرعت نور میسر است. به این ترتیب مشخص مى شود که صحبت از همزمانى مطلق دو رویداد که در نقطه واحدى در جریان زمانى رخ داده باشند بى معناست. همه آنچه مى شود گفت همزمانى نسبى دو رویداد (درون یک دستگاه زمانى است) که محدودیت هاى ناشى از حد نهایى سرعت (نور) در آن دخیلند. تجربه گرایى نوین از مثال هایى نظیر این استفاده مى کردند تا نشان دهند همه محتواى تجربى یک گزاره آن است که بشود به صورت تجربى تحقیقش کرد. گزاره ها چیزى بیشتر از روش تحقیق تجربى شان نمى گویند.

از بین پوزیتیویست هاى منطقى موریتس شلیک بنیانگذار حلقه وین اولین کسى بود که به نتایج فلسفى نظریه نسبیت علاقه نشان داد. او در 1915مقاله اى منتشر کرد با عنوان «اهمیت فلسفى اصل نسبیت» که در آن ادعا کرده بود نه پوزیتیویسم ماخ و نه فلسفه نوکانتى کاسیرر نمى توانند حق نظریه نسبیت را ادا کنند و در نتیجه هر دو باید طرد شوند. ریشه هاى تفکر پوزیتیویست هاى منطقى را مى توان به راحتى در این کتاب یافت. از نظر آنان همه آنچه از فلسفه (علم) انتظار مى رود این است که تبعات منطقى/ مفهومى نظریه هاى علمى را بررسى کند.

از سوى دیگر استفاده از دستگاه هاى هندسى غیراقلیدسى در نظریه هاى اینشتین نیز باردیگر فلاسفه ریاضى را با سئوال «دستگاه هندسى درست کدام است؟» رو به رو کرد. این پرسشى است که کارنپ در تز دکترایش (1922) پى گرفت و باعث شد او بین هندسه تجربى/ مشاهدتى، هندسه قراردادى/ صورى و هندسه پیشینى/ شهودى تمایز قائل شود. از سوى دیگر مسئله سادگى (کدام نظریه ساده تر است؟ و چرا نظریه ساده تر بهتر است؟) از همین زمان به عنوان یکى از مسائل محورى فلسفه علم تجربه گرایان درآمد. براى تجربه گرایان منطقى صحبت از سادگى دستگاه هندسه اقلیدسى به خودى خود معنایى نداشت چون از این دستگاه پیش بینى تجربى در نمى آید. بحث سادگى آنجا مطرح مى شد که استفاده از دستگاه هاى هندسى غیراقلیدسى به صورتبندى ساده ترى از نظریه نسبیت عام- به مثابه یک ادعاى تجربى- مى انجامید و در نتیجه به انتخاب آنها توصیه مى شد.

از بین اعضاى حلقه وین اما شاید مهمترین کار درباره تبعات فلسفى نظریه نسبیت را فیزیکدان آلمانى هانس رایشنباخ انجام داده باشد. وى در دو کتاب مهمش «نظریه نسبیت و معرفت پیشینى» و «اصول بندى نظریه نسبیت» به بررسى توامان علمى و فلسفى این نظریه مى پردازد و ادعا مى کند مفهوم معرفت پیشینى که توسط کانتى ها ضرورى و جهانشمول فرض مى شود باید تغییر کند. رایشنباخ مفهوم معرفت پیشینى نسبى (نسبت به یک دستگاه مختصات) را پیش مى نهد که البته به دنبال انتقادات شلیک از این نگرش دست مى شوید.

نتیجتاً اینکه نظریه هاى نسبیت اینشتین هم در شکل گیرى آراى فلسفى تجربه گرایان نوین نقش داشته اند و هم به عنوان نظریه هاى غالب علمى موضوع بحث هاى فلسفه علمى ایشان بوده است.

امروز سوخت و انرژی در دنیا به چند دسته کلی تقسیم می شوند. سوخت های فسیلی و سوخت های غیرفسیلی و انرژی های تجدید پذیر و غیرقابل تجدید.

سوخت های فسیلی عبارتند از: نفت، گاز و زغال سنگ که با اکسیژن هوا ترکیب می شوند و ایجاد انرژی به شکل حرارت می کنند. این سوخت ها در مقایسه با سوخت های دیگر انرژی کمتر تولید می کنند. مثلاً یک کیلوگرم زغال سنگ حدود 8 کیلووات ساعت انرژی تولید می کند و یک کیلوگرم نفت حدود 12 کیلووات ساعت انرژی تولید می کنند. این سوخت ها آلوده کننده محیط زیست نیز هستند.

به علاوه جزء ذخایر غیرقابل تجدید بوده و دارای مشکلات زیادی در حمل و نقل ایمنی نیز هستند. مانند گازگرفتگی (خفگی) یا تولید گاز سمی منوکسید کربن. دسته دیگر از سوخت ها شامل سوخت های هسته ای هستند مانند اورانیوم یا پلوتونیوم یا ایزوتوپ های هیدروژن مانند دوتریوم یا تریتیوم یا فلز سبک لیتیوم. این سوخت ها در مقایسه با سوخت های دسته اول دارای امتیازات مثبت و منفی هستند. اول اینکه در این سوخت ها بعضی ایزوتوپ ها توانایی تولید انرژی به وسیله تکنولوژی فعلی بشر را دارد مانند ایزوتوپ های کمیاب اورانیوم 235 یا پلوتونیوم 239 یا اورانیوم 233 که به این ایزوتوپ ها شکاف پذیر می گویند. امتیازات اینها عبارتند از تولید مقادیر زیاد انرژی به وسیله حجم کم ماده سوختنی. مثلاً از یک کیلوگرم اورانیوم 235 یا پلوتونیوم 239 می توان مقدار 23 میلیون کیلووات ساعت گرما ایجاد کرد، اما مشکلاتی نیز دارند از آن جمله این که: غنی سازی و تولید این ایزوتوپ ها مشکلات و هزینه زیادی دارند. دوم اینکه، این سوخت های هسته ای سنگین پس از تولید انرژی مقادیر زیادی ایزوتوپ های پرتوزا از خود به جای می گذارند که به زباله های هسته ای موسوم است.

این زباله ها برای محیط زیست و سلامت افراد خطرناک هستند و باید برای صدها سال در انبار های محکم نگهداری شوند تا رادیواکتیو آن از بین برود. دسته دیگر از سوخت های هسته ای شامل عناصر سبک مانند دوتریوم یا تریتیوم یا لیتیوم هستند که قرار است در راکتور های گداخت یا همجوش هسته ای تولید انرژی کنند. البته تاکنون از اینها در بمب های هیدروژنی بهره برداری نظامی و تسلیحاتی می شد، اما برای تولید انرژی برای مصارف صلح آمیز تکنولوژی راکتور های گداخت باید تکمیل شود، این سوخت ها معایب و مزایای فراوانی دارند. اول تولید نوترون و تشعشعات نوترونی می کنند که باید در راکتور های همجوشی هسته ای به نحوی جذب و کنترل شوند دوم اینکه تریتیوم نباید از راکتور نشت کند زیرا یک ایزوتوپ رادیواکتیو است.مزایای این سوخت ها عبارت از این که فراوان در دسترس هستند و دوم اینکه تولید انرژی زیادتری نسبت به اورانیوم یا پلوتونیوم می کنند. مثلاً انرژی حاصل از گداخت هیدروژن به هلیوم مساوی است با 177 میلیون کیلووات ساعت در صورتی که انرژی حاصل از اورانیوم برابر است با 23000000 کیلووات ساعت. بنابراین یک کیلوگرم هیدروژن حدود 8 برابر یک کیلوگرم اورانیوم تولید انرژی می کند.

انواع دیگر انرژی عبارتند از: انرژی خورشیدی، انرژی باد، انرژی زمین گرمایی و انرژی بیوگاز که مشکل بزرگ این انرژی تجدیدپذیر اینکه بازده انرژی اینها پایین است و دوم اینکه دائمی نیستند و سوم اینکه تکنولوژی بشر برای استفاده مقیاس زیاد از اینها تکمیل نیافته است. ما در این مقاله سعی می کنیم جدیدترین طرح تولید انرژی که شاید یکی از منابع انرژی قرن 21 باشد را معرفی کنیم. این طرح تولید انرژی عبارت از شتاب دهنده ذرات اتمی برای تولید انرژی زیاد، عملکرد این سیستم و دستگاه براساس استفاده از میدان های الکتریکی و مغناطیسی برای شتاب دادن و کنترل ذرات باردار الکتریکی تا مرز سرعت نور است. این سیستم ها قادر هستند سرعت الکترون ها و پروتون ها را تا مرز سرعت نور شتاب دهند. وقتی ذرات تا این حد شتاب یافتند سطح انرژی آنها چند میلیون برابر می شود و دارای انرژی عظیم و فراوانی می شود. یک مثال نشان دهنده این مطلب است، به عنوان مثال شتاب دهنده پروتون در آزمایشگاه فرمی آمریکا قادر است ذرات پروتون را تا یک تریلیون الکترون ولت (Tev) شتاب دهد.

اگر ما به وسیله این شتاب دهنده پروتون های یک گرم هیدورژن معمولی که در آب زیاد است را تزریق کنیم و شتاب دهیم انرژی پروتون ها برابر خواهد بود با انرژی 26 میلیارد کیلووات ساعت انرژی، که مساوی است با انرژی تولید شده به وسیله شکافت حدود 1200 کیلوگرم اورانیوم یا 15 میلیون بشکه نفت. همه این انرژی عظیم و غیرقابل باور فقط به وسیله شتاب دادن پروتون های یک گرم هیدروژن تا سطح انرژی یک تریلیون الکترون ولت است. پس با این محاسبات دانستیم که شتاب دهنده ها دارای چه قدرت عظیمی هستند.

شتاب دهنده ها به چند دسته کلی تقسیم بندی می شوند

1 - شتاب دهنده های خطی

2 - شتاب دهنده های مداری

3 - شتاب دهنده سیلکووترون

علاوه بر آن ساخت و نگهداری شتاب دهنده آسان و کم هزینه است. در ضمن می توان این سیستم های مولد را در ابعاد و مقیاس های مختلف ساخت به عنوان مثال یک شتاب دهنده خطی که طول آن 100 متر و ولتاژ آن 10 میلیون ولت است که قادر است انرژی معادل یک گیگا (Gev) الکترون ولت تولید کند. این انرژی معادل است با انرژی 26 میلیون کیلووات ساعت در هر ثانیه. اگر تنها موفق شویم 50 درصد انرژی این شتاب دهنده را استفاده کنیم این شتاب دهنده قادر است معادل 20 هزار نیروگاه اتمی در مقیاس نیروگاه اتمی هزار مگاواتی نیروگاه بوشهر تولید انرژی کند. یعنی قادر خواهد بود 20 میلیون مگاوات انرژی الکتریکی تولید کند.

علاوه بر آن از حرارت و گرمای تولیدی این دستگاه می توان برای بخار کردن آب دریا و تولید آب شیرین استفاده کرد. محاسبات نشان می دهد که این سیستم قادر خواهد بود در سال معادل بارندگی سالیانه کشور آب شیرین تولید کند، بدون اینکه هوا را آلوده کند یا مشکلاتی از قبیل زباله های هسته ای یا پس مانده و آلودگی ایجاد کند، در واقع یکی از بهترین منابع انرژی خواهد بود. سوخت مصرفی این دستگاه تنها چند گرم هیدروژن معمولی است انرژی تولیدی از یک دستگاه شتاب دهنده یک گیگا الکترون ولت (Gev) برابر است با انرژی حاصل از سوختن 2500000 لیتر بنزین خواهد بود. بنابراین اگر به مدت یک سال کار کند معادل انرژی 500 میلیارد بشکه نفت انرژی تولید می کند.

ارزش اقتصادی این مقدار انرژی که 2 برابر انرژی ذخایر نفت عربستان سعودی است با احتساب قیمت هر بشکه نفت بر مبنای 20 دلار برابر است با 10 تریلیون دلار. در صورتی که ما از این سیستم شتاب دهنده استفاده کنیم نیازی به سوزاندن این حجم عظیم نفت و گاز برای تولید انرژی نداریم. مزایای این سیستم عبارتند از: 1- می توان در ابعاد و اندازه های مختلف ساخت. 2- هزینه ساخت و نگهداری آن کم بوده است. 3- هیچ گونه زباله یا آلودگی محیطی تولید نمی کند. محصول نهایی آن آب خالص یا بخار آب است. 4- با استفاده از این دستگاه عملاً عمر منابع انرژی نامحدود می شود و منبع عظیمی از انرژی در دسترس خواهد بود.

در حوزه ذرات

1- الکترون ولت: واحد انرژی است و برابر انرژی یک الکترون یا پروتون وقتی از اختلاف پتانسیل یک ولت عبور کند برابر است با