سفارش تبلیغ
صبا ویژن
دورى تو از کسى که تو را خواهان است ، در بهره‏اى که تو را از اوست نقصان است ، و گرایشت بدان که تو را نخواهد خوار ساختن گوهر جان است . [نهج البلاغه]
وبلاگ تخصصی فیزیک
پیوندها
وبلاگ شخصی محمدعلی مقامی
* مطالب علمی *
ایساتیس
آقاشیر
.: شهر عشق :.
جملات زیبا
تعقل و تفکر
دکتر رحمت سخنی
بیگانه ، دختری در میان مردمان
تا ریشه هست، جوانه باید زد...
اس ام اس عاشقانه
خاطرات خاشعات
اس ام اس سرکاری اس ام اس خنده دار و اس ام اس طنز
وسوسه عقل
پرهیزکار عاشق است !
فروش و تعمیر موبایل در استان یزد
آموزش
وبلاگ تخصصی کامپیوتر
هک و ترفند
فروش و تعمیر موبایل در استان یزد
انجمن فیزیک پژوهش سرای بشرویه
عاشقان خدا فراری و گریزان به سوی عشق و حق®
وبلاگ عشق و محبت ( اقا افشین)
باید زیست
دست نوشته های دو میوه خوشمزه
در دل نهفته ها
روزگاران(حتما یه سری بهش بزن ضرر نمی کنی)
فقط برای ادد لیستم...سند تو ال
تجربه های مدیریت
سولات تخصصی امتحان دکترا دانشگاه آزاد
سولات تخصصی امتحان دکترا دانشگاه آزاد
ارزانترین و بزرگترین مرکز سوالات آزمون دکترا
عکس و اس ام اس عشقولانه
دانلود نرم افزار های روز دنیا
شاهرخ
مکانیک هوافضا اخترفیزیک
مکانیک ، هوافضا ،اخترفیزیک
وبلاگ تخصصی فیزیک و اختر فیزیک
وبلاگ تخصصی فیزیک جامدات
همه با هم برای از بین نرفتن فرهنگ ایرانی
انتخاب
فیزیک و واقعیت
ترجمه متون کوتاه انگلیسی
دنیای بیکران فیزیک
آهنگ وبلاگ

دو فیزیکدان امریکایی توانسته اند با تغییراتی در طراحی شیرها ، ابعاد قطره های خروجی از شیر را کنترل کنند.
اشتباه نکنید ، این یافته ها ، کاربردهایی در نشتی شیرآلات و یا چکه کردن شیر ندارد ، بلکه مهمترین کاربردهای آن در صنعت چاپ ، زیست فناوری و میکروالکترونیک است.

قطرات ریز ، پایه اصلی فناوری هایی هستند که در زندگی روزمره به شکل چاپگرهای جوهر افشان، خود را نشان می دهند ؛ اما کاغذ و جوهر در استفاده از این فناوری تنها نیستند.

در لحیم کاری مدارهای بسیار ریز و تهیه شبکه های ویژه ای از DNA برای تحلیل ژنتیکی نیز از این قطرات ریز استفاده وسیعی می شود.

حتما برای آبیاری باغچه ، تمیز کردن حیاط و یا شستشوی خودرو از شیلنگ آب استفاده کرده اید و برای بالا بردن اثر جریان آب ، انگشت خود را سر شیلنگ قرار داده اید.

در این حالت ، سرعت قطرات آب بیشتر می شود ، ولی با اندکی دقت ، متوجه می شوید ابعاد قطرات آب بشدت کاهش می یابد. برای تولید قطرات کوچکتر به شیپورهای کوچکتری نیاز است ، ولی اگر قرار باشد تعداد قطرات به همان مقدار سابق باشد ، فشار بیشتری باید پشت آب قرار گیرد.

بدین ترتیب ، این فشار می تواند به قدری افزایش یابد که منجر به ترک خوردن یا شکسته شدن شیپوره شود.
فیزیکدانان دانشگاه هاروارد توانستند با تغییر شکل سطح مقطع شیپوره از دایره به مثلث، قطرات کوچکتری را به ازای فشار یکسان تولید کنند.

آنان در محاسبات خود متوجه شدند شیپوره ای که سطح مقطع دایره ای دارد ، بدترین گزینه ممکن برای تولید قطرات ریز است ؛ ولی اگر این شیپوره بین 3نقطه محدود شود و شکلی مثلثی با سطوح مقعر به دست آید ، قطراتی تولید می شوند که حجم آنها 21درصد کمتر از قطرات تولید شده در شیپوره دایره ای است.
این محاسبات به شیپوره های بسیار کوچک چاپگر جوهرافشان قابل اعمال است ، ولی اگر عرض شیپوره بیش از یک میلی متر باشد ، نیروی گرانش بر اندازه قطره تاثیر خواهد گذاشت و بدین ترتیب فایده ای ندارد در دوش حمام از سوراخ های مثلثی شکل استفاده شود ، چون ابعاد قطره زیاد کوچک نمی شود.


کلمات کلیدی: فیزیک حالت جامد


نوشته شده توسط مهدی 86/3/30:: 6:32 عصر     |     () نظر

  در زمانه کاهش وزن و تناسب اندام، حتی خود وزن هم نگران وزن خود است. دانشمندان می گویند کیلوگرم استاندارد سبک تر می شود و این امر می تواند باعث ایجاد اشتباهات بالقوه ای در بسیاری از تحقیقات علمی شود. کیلوگرم به وسیله استوانه ای از جنس پلاتین ـ ایریدیم که در سال 1889 در انگلستان ساخته شده است، تعریف می شود. هیچ کس نمی داند دلیل این کاهش وزن چیست، یا حداقل چرا وزن این استوانه در مقایسه با سایر وزنه های مرجع کاهش می یابد، اما در هر صورت این تغییر وزن عاملی شد تا یک جست وجوی بین المللی برای یافتن تعریف دقیق تری از وزن صورت گیرد.

پیتر بیکر یکی از دانشمندان آزمایشگاه استانداردهای فدرال، که موسسه ای با 1500 محقق است و کارش اختصاصاً توسعه روش های جدید برای اندازه گیری هرچه دقیق تر کمیت هاست، در این مورد می گوید: «مطمئناً داشتن استانداردی که به طور مرتب در حال تغییر است، مفید نخواهد بود. » حتی تغییری به اندازه 50 میکروگرم ـ کمتر از وزن یک دانه نمک ـ در یک کیلوگرم برای ایجاد خطا در محاسبات دقیق علمی کافی است.

دکتر بیکر سرپرست یک گروه بین المللی از محققانی است که در جست وجوی راهی برای ارائه تعریف جدیدی از کیلوگرم برپایه تعداد اتم های یک عنصر خاص هستند. سایر دانشمندان از جمله محققان انستیتو ملی و فناوری در واشنگتن، در حال توسعه فناوری دیگری هستند که کیلوگرم را با استفاده از مکانیسم پیچیده دیگری که با عنوان ترازوی وات شناخته می شود تعریف کنند. تصمیم نهایی نیز برعهده کمیته بین المللی اوزان و مقادیر، سازمانی که طی یک معاهده بین المللی در سال 1865 به وجود آمده است، قرار دارد. این سازمان حفاظت از کیلوگرم مرجع بین المللی را برعهده دارد و آنرا تحت تدابیر شدید امنیتی در شاتو واقع در حومه پاریس نگهداری می کند. این استاندارد سالی یک بار تحت تدابیر شدید امنیتی توسط تنها سه نفری که کلید آن را در اختیار دارند، مورد بازبینی قرار می گیرد. اما تغییر وزن ایجاد شده خاطرنشان کرده است که زمان کنار گذاشتن این استاندارد برای انجام اندازه گیری ها فرا رسیده است. دکتر ریچارد دیویس رئیس قسمت جرم در بخش تحقیقات کمیته بین المللی می گوید: «این کار قسمتی از وظایف ماست. اگر نتوان به مفاد پیمان نامه پایبند بود، لازم است که تغییراتی در آن صورت گیرد. »

کیلوگرم تنها مورد از هفت واحد اصلی اندازه گیری است که از زمان تعریف آن در قرن نوزدهم تاکنون بدون تغییر مانده است. طی سالیان گذشته، دانشمندان در تعریف واحدهایی نظیر متر (که در اصل بر مبنای محیط زمین تعریف شده بود) و ثانیه (که بر اساس کسری از یک روز تعریف شده بود) تجدیدنظر کرده اند. هم اکنون متر بر اساس فاصله ای که نور طی یک ـ 458/692/299ام ثانیه طی می کند، و ثانیه بر اساس مدت زمانی که طول می کشد، اتم سزیم 660/631/192/9 مرتبه ارتعاش کند، تعریف می شود.

هرکدام از این کمیت ها را می توان با دقت بسیار اندازه گرفت و نکته دیگری که از اهمیت مشابهی برخوردار است آنکه در هر کجای جهان می توان آنها را دوباره ایجاد کرد. در ابتدا کیلوگرم بر اساس جرم یک لیتر آب تعریف شده بود، اما بعدها مشخص شد، که اندازه گیری دقیق جرم یک لیتر آب بسیار مشکل است. در عوض قرار شد یک طلاساز انگلیسی استخدام شود تا یک استوانه از جنس پلاتین ایریدیم بسازد که برای تعریف کیلوگرم استاندارد به کار رود. یکی از عواملی که باعث شد تا کیلوگرم از این لحاظ از سایر واحدها عقب بماند، این بود که، سود عملی فوری برای افزایش دقت آن متصور نبود. با این همه انحراف در وزن کیلوگرم استاندارد باعث ایجاد خطا در سایر اندازه گیری ها می شد. برای مثال ولت بر اساس کیلوگرم تعریف می شود، بنابراین تعریفی بر مبنای کیلوگرم پایدار منجر به آن می شود که تعریف ولت بر مبنای واحدهای اصلی اندازه گیری با دقت هرچه بیشتر صورت گیرد.

حدود هشتاد نسخه از روی کیلوگرم مرجع ،تولید و بین کشورهای امضاکننده معاهده سیستم متریک توزیع شد. تاریخ پرشور این استوانه کوچک فلزی بیانگر آن است که کل جهان طی مدت های مدیدی از تعریف واحدی برای کیلوگرم استفاده کرده است. بعضی از این نمونه های فلزی که به کشورهای امضاکننده اختصاص یافته بود بعدها ناپدید شد، از جمله نمونه ای که در اختیار صربستان بود. ژاپن نیز پس از جنگ جهانی دوم مجبور شد نمونه خود را تسلیم کند. آلمان نیز چند نمونه از آن را تحویل گرفت، از جمله یکی که در سال 1889 به ایالت باواریا اختصاص یافت و نمونه دیگری که به آلمان شرقی تعلق گرفت.

آلمان ضمن همکاری با دانشمندان سایر کشورها از جمله استرالیا، ایتالیا و ژاپن سرگرم ساخت یک کریستال دقیقاً کروی یک کیلوگرمی از جنس سیلیکون برای روزآمد کردن کیلوگرم است. ایده ساخت این نمونه بر این مبنا قرار دارد که با دانستن تعداد دقیق اتم های موجود در کریستال، فاصله آنها از یکدیگر و اندازه کره، تعداد دقیق اتم های موجود در آن را می توان حساب کرد. دکتر بیکر و همکارانش برای جداسازی سه ایزوتوپ سیلیکون به کارخانه های قدیمی ساخت سلاح های هسته ای شوروی روی آورده اند. سانتریفوژهای موجود در این کارخانه زمانی برای تولید اورانیم غنی شده به کار می رفت و امروزه نیز می تواند سیلیکون با خلوص مورد نظر را تولید کند. دکتر بیکر می گوید: «ما به حدود نه تا از این دستگاه ها نیاز داریم. » تجهیزات غنی سازی اورانیم یکی از مکان هایی است که می توان از این گونه دستگاه ها استفاده کرد. دکتر بیکر در ادامه می گوید: «قرار است از چهار تا از این دستگاه ها استفاده کنیم. » و بدین ترتیب می توان سیلیکون 28 را با خلوص 99/99 درصد تولید کرد. پیش از این یک بلور آزمایشی ساخته شده بود. دکتر آرنولد نیکلاس یکی دیگر از دانشمندان آزمایشگاه استانداردهای آلمان مسئولیت تحقیق در مورد اینکه آیا این کره واقعاً گرد است یا خیر را برعهده داشت. وی حدود نیم میلیون مکان مختلف از این کریستال را اندازه گرفت تا شکل آن را مشخص کند. این کره شاید گردترین چیزی باشد که بشر تاکنون ساخته است. دکتر نیکلاس می گوید: «اگر کره زمین هم همین قدر گرد بود، آن وقت کوه اورست فقط چهار متر ارتفاع داشت. » یکی از مشخصات جالب این کره واقعاً صاف این است که راهی برای تشخیص چرخش یا سکون آن وجود ندارد. مگر آنکه لکه کوچکی را روی سطح آن ایجاد کنیم تا چشم بتواند مسیر حرکت آن را ردیابی کند. دانشمندان ایالات متحده، انگلستان، فرانسه و سوئیس مدعی هستند که محاسبه تعداد دقیق اتم های سیلیکون موجود در کریستال با استفاده از فناوری امروز از دقت کافی برخوردار نیست و به همین دلیل آنها سرگرم ابداع روشی برای محاسبه کیلوگرم با استفاده از ولتاژ هستند.

دکتر ریچارد اشتاینر، یکی از دانشمندان، انستیتو استانداردها و فناوری واشنگتن، که سرپرست یک طرح بین المللی برای ساخت ترازوی وات است، در این زمینه می گوید: «اندازه گیری انرژی آسان تر از شمارش اتم هاست. »

وی طی هفته گذشته گزارشاتی ارائه داد مبنی بر اینکه داده هایی که به دست آورده اند دقیقاً همان چیزی است که به آن نیاز دارند. وی می گوید: «خطایی که در محاسبات ما وجود دارد بسیار ناچیز است. » چرا که خطای آنان حدود 10 قسمت در ده میلیون است. ایده ترازوی وات بر مبنای اندازه گیری نیروی الکترومغناطیسی مورد نیاز برای برقراری تعادل با یک کیلوگرم استاندارد است. از آنجایی که میدان گرانشی مکانی که آزمایش در آن انجام می گیرد با دقت زیاد مشخص شده است، جرم مورد نظر را می توان به قدرت الکترومغناطیسی مربوط ساخت.

(اندازه گیری میدان مغناطیسی بسیار پیچیده است و به اطلاعات زیادی از جمله تغییرات هر روزه نیروی جاذبه نیاز دارد. ) بنابراین تعریف کیلوگرم باید براساس اندازه گیری آن نیرو یا برحسب چیز دیگری که از آن کمیت اخذ شده است، مثلاً جرم یک الکترون تعریف شود. این آزمایش ها در واشنگتن در حال پیگیری است، اما علی رغم پیچیدگی آنها و مسیر پرپیچ وخم محاسبات جرم، دکتر اشتاینر می گوید وی مطمئن است که گروه وی به زودی خواهد توانست اطلاعات مجاب کننده را ارائه دهد. وی می گوید: «خلاصه بگویم، فکر می کنم ما برنده ایم. »

دکتر دیویس که عضو گروهی است که تصمیم گیری نهایی سرنوشت کیلوگرم را بر عهده دارند می گوید، وی هنوز هم از سرنوشت این طرح مطمئن نیست.

بسیاری از دانشمندان بر این عقیده اند که بهترین روش برای تعریف کیلوگرم شمارش تعداد کلی اتم های یک عنصر خاص است. طرحی نیز در دست اجراست که در آن تعداد اتم های طلا شمارش می شود. اما تعداد بسیار زیاد اتم های موجود در یک کیلوگرم، عددی تقریباً 25 رقمی، باعث می شود انجام این کار را در آینده نزدیک غیرممکن جلوه دهد. وی مایل است دیدگاه خود را وارد دنیای اندازه گیری های بسیار دقیق کند. او می گوید: «بسیار عالی خواهد بود اگر دو روش آزمایش متفاوت داشته باشیم که یکدیگر را تایید کنند. »


کلمات کلیدی: فیزیک حالت جامد


نوشته شده توسط مهدی 86/3/30:: 6:28 عصر     |     () نظر
 طرفداران سریال تلویزیونی پیشتازان فضا Star Trek علاقه فراوانی به درک چگونگی تله پورت دارند. در این سریال هنرپیشگان فیلم پس از قرار گرفتن در نقطه ‌ای از سفینه اینترپرایز که ترانسپورتر نام دارد خود را در یک آن به اتاقی دیگر، سیاره‌ ای دیگر و یا کهکشانی دیگر می‌فرستند.

نویسندگان داستانهای علمی ــ تخیلی به این تکنولوژی تله پورت نام داده ‌اند و در آن تمام ذرات جسم انسان از یک موقعیت جغرافیایی به موقعیت دیگری در کهکشان ارسال شده و در مقصد همان جسم با مشخصات واقعی مجدداً بازسازی می‌شود. چگونگی عملیات انتقال کوانتمی در داستانها و فیلمهای سینمایی و تلویزیونی توضیح داده نشده است. ولی عموماً به این صورت اتفاق می‌افتد که در ابتدا اطلاعات مولکولی اجسام را اسکن کرده و پس از ارسال به مقصد، اطلاعات دریافت شده کاملا شبیه اصل بازسازی می‌شود. در مرحله آخر مونتاژ اطلاعات دریافتی لزوماً نباید از مواد جسم اصلی استفاده شود و می‌توان از اتمهایی که به نسخه اصلی شباهت دارند استفاده کرد. دستگاه تله پورت در داستانهای خیالی شباهت کامل به دستگاههای فکس کنونی دارد و تفاوت آن در توانایی اسکن اجسام به صورت سه بعدی و از بین بردن همزمان اطلاعات اصلی اجسام است. تله پورت کوانتومی به انتقال ذرات اطلاعات کامپیوتری که کیو بیت Quantum bits نام دارند اطلاق می‌شود. علت نامگذاری این تکنولوژی به تله پورت انتقال اجسام تبدیل شده به کیو بیت به یک محل دیگر است.

علم با تئوری داستانها خیالی سریال پیشتازان فضا موافق نیست اما در دهه گذشته دانشمندان قدمهای بزرگی در بخش تله پورت کوانتوم برداشته ‌اند. در ابتدا با موضوع تله پورت به صورت جدی برخورد نمی‌شد و دلیل آن عدم اطمینان دانشمندان از مکانیسم اصول کوانتوم و عدم امکان اندازه گیری در مراحل اسکن و ارسال تمام ذرات اطلاعاتی اسکن شده یک اتم به مقصد بود. به زبانی ساده تر آن چه که با استفاده از تکنولوژی کوانتوم در مبدا اسکن می‌شد قادر نبود مشابه خود را در مقصد مجدداً بازسازی کند. سرانجام گروهی شامل 6 محقق و دانشمند از کشورهای مختلف برای مشکل اسکن کوانتومی یک راه حل منطقی یافتند. آنها با استفاده از تکنیکی که «انشتاین ــ پودالوسکی ــ روسن» نام دارد به مشکلات انتقال اطلاعات با کوانتوم خاتمه دادند. در سال 1993 این 6 دانشمند که چارلز اچ بنت از آی بی ام و ویلیام ووتر فیزیکدان دانشگاه ویلیامز ماساچوست عضو آن بودند موافقت اصولی خود را با امکان ساخت نوعی تله پورت جهت انتقال اشیاء در صورت از بین بردن نسخه اصلی ابراز داشتند. پس از گذشت یک سال پروژه تله پورت به صورت آزمایشی در سیستم‌های گوناگون آغاز شد. در ابتدای پروژه یک فوتون، منبع نور منسجم، چرخش هسته‌ ای و یون محصور شده مورد آزمایش قرار گرفت. ویلیام ووتر در سال 1993 در مقاله ‌ای انجام تئوری تله پورت به طریق کوانتوم را عملی دانست. به نظر او تنها اطلاعات کوانتومی می‌تواند ضمن جابجایی اجسام نسخه اصلی را در مقصد از بین برده و اجازه تکثیر و یا کپی برداری از آن را ندهد. اطلاعات کوانتومی اشیا را جسم تلقی می‌کند و نمی‌تواند بدون نابود کردن اصل شبیه آن را مجدداً خلق کند. تفاوت بین فکس و تله پورت در این است که دستگاه فکس نسخه ناقص غیر دقیق و مبهمی را چاپ می‌کند و نسخه اصلی را دست نخورده باقی می‌گذارد.

ووتر و همکارانش نشان دادند از مشکلات اصولی کوانتوم عدم توانایی در اندازه گیری و اسکن دقیق ذرات بسیار ریز اتم در مبدا است که سبب می‌شود مشابه جسم در مقصد دقیقاً مانند اصل آن نباشد. ووتر با ارائه تئوری دیگری که از فرضیه Spooky action at a distance «عملیات شبح و روح در فاصله دور» الهام گرفته اعتقاد دارد اگر 2 ذره را با هم ارتباط داده و درگیر کنیم، آنها در موقعیتی قرار خواهند گرفت تا مانند یک شی عمل کنند. هر عمل و تغییری که در اصل یکی از آنها وارد کنیم دقیقاً منجر به ایجاد همان تغییر در دیگری خواهد شد اگر چه فاصله بین دو ذره بسیار زیاد باشد.

Entanglement روش درگیری در ارتباط دو ذره اطلاعاتی دور از هم است. پس از برش فوتون و تقسیم آن به دو قسمت، فوتون‌ تقسیم شده در جهت مخالف دیگری به حرکت درآمده و در واقع تله پورت می‌شود در چنین شرایطی انجام هر تغییراتی در فوتون اولیه فوتون دوم را هم تحریک کرده و اثرات تغییر در آن هم مشاهده خواهد شد. ساموئل برانشتاین تئوری ووتر را تائید کرده و آن را به گونه دیگری توضیح می‌دهد. او می‌گوید فرضیه درگیری و ارتباط ذره ‌ها با یکدیگر مانند رابطه عاشقانه بین دو زوج است که کاملاً به خصوصیات اخلاقی طرف دیگر خود آشنا هستند و می‌توانند به جای دیگری به هرگونه سئوالی پاسخ دهند اگر چه در میان آنها هزاران مایل فاصله باشد. از دیگر موفقیت‌های تئوری تله پورت در سال 1993، انتقال تعدادی کیو بیت با کمک فوتون از یک آزمایشگاه واقع در زیرزمین دانشکده پزشکی به آزمایشگاهی دیگر در فاصله 2 کیلومتری است. این آزمایش به نام گیسین از دیگر اعضای تیم فیزیکدانان و 20 تن از دانشجویان فارغ ‌التحصیل بخش تحقیقات دانشگاه ژنو کشور سوئیس به ثبت رسیده است. گیسین یک سال پس از آن به رکورد دیگری دست یافت و توانست با موفقیت یک فوتون را در مسافت 4 مایلی جابجا کند.

ابتدا در سال 1997 و سپس در سال 1998نیکلاس گیسین در راس تیمی از دانشمندان موفق به انتقال اولین حجم نوری 2 بعدی به نقطه ‌ای دیگر (از یک گوشه میز به گوشه دیگر میز) شد.

ساموئل برانشتاین پرفسور مشهور رشته انفورماتیک دانشگاه بنگور ولز انگلستان انجام آزمایشهای موفقیت آمیز گیسین را قدم مهمی در رسیدن به هدف تله پورت دانست.

تله پورت در صورت رسیدن کامل به اهداف آن برای انسان بسیار مفید خواهد بود. نیکلاس گیسین می‌گوید با تکنولوژی فعلی تله پورت یک بعد فیزیکی مانند مداد بیشتر به رویا شباهت دارد و واقعیت این است که برخلاف داستانهای خیالی، دانشمندان حتی راجع به انتقال انسان فکر هم نمی‌کنند. در آینده نزدیک از کوانتوم در بخشهای گوناگون علم و در حل مشکلات روزانه اشخاص و کسب و کار، کامپیوتر، تلفن راه دور، ارتباط با اینترنت، سیستم‌های امنیتی، نقل و انتقال الکترونیکی وجوه بانکی و رای گیری الکترونیکی استفاده خواهد شد.

آنتون زیلینگر فیزیکدان دانشگاه وین در اتریش از اعضای تیم تله پورت کوانتومی در سال 1997 بود. او اعتقاد دارد تکنولوژی کوانتوم در آینده نزدیک ابتدا کامپیوتر و روشهای ارتباطی و مخابراتی را متحول خواهد ساخت؛ تغییراتی مانند ارسال پیامهای سری سوار بر امواج فیبر نوری توسط کامپیوتر جهت گشودن اسامی رمز بدون ترس از دستیابی شخص و یا کامپیوتر دیگری به آن رمز دور از ذهن به نظر نمی‌رسد.

پس از موفقیت تیم فیزیکدانان دانشگاه ملی اتریش در تله پورت نور از یک آزمایشگاه به آزمایشگاه دیگر دکتر دیوید وایت هاوس، سردبیر بخش اخبار علمی بی بی سی به تعدادی از سئوالات شنوندگان خود در مورد جابجایی به راه دور پاسخ گفت.

جابجایی نور چه اثری بر زندگی مردم دارد؟

کامپیوترهای بسیار سریع آینده بر اساس تشعشات نوری با به کارگیری انرژی اتم و یا مکانیسم کوانتوم طراحی خواهند شد و استفاده از نور و کوانتوم سرعت کامپیوترها را بیش از یک تریلیون بار افزایش خواهد داد.

تله پورت انسان در سریال Star Trek چگونه انجام می‌شود و آیا شباهتی با موفقیت‌های دانشمندان فیزیک دارد؟ در آن فیلم بدن انسان به میلیاردها ذره اطلاعاتی تبدیل شده و پس از تله پورت، در مقصد کیوبیت‌ها مجدداً بازسازی شده و شخصیت و هویت هنرپیشه اصلی از بین رفته و کپی آن به زندگی ادامه می‌دهد. این تئوری هیچ شباهتی با فرضیه های دانشمندان ندارد.

آیا زمانی خواهد رسید که ما بتوانیم اشیاء را به حرکت در آوریم؟

با تکنولوژی موجود جواب منفی است. به نظر می‌رسد جابجایی فوتون که فاقد وزن است بیشترین موفقیت ما تا امروز بوده است. در چند سال آینده ما قادر خواهیم بود یک اتم را تله پورت کنیم، برخی از دانشمندان از آن هم فراتر رفته و می‌‌گویند در آینده نه چندان دور ما شاهد جابجایی ویروس از یک نقطه به نقطه ‌ای دیگر خواهیم بود.

آیا سرانجام روزی خواهد رسید تا انسان تله پورت شود؟

برای تله پورت انسان به دانشی بیش از آنچه که اکنون در اختیار است احتیاج داریم. ما باید موقعیت دقیق هر اتم انسان را بدانیم تا مقدمات تله پورت انسان فراهم شود. این تعداد اتم شاید بیش از عدد 1 با 19 صفر در مقابل آن باشد. برای جابجایی چنین اطلاعاتی با سریعترین سیستم ارسال موجود ما به زمانی بیش از عمر کهکشان خود نیاز داریم که در حدود 15 میلیارد سال است. از مشکلات دیگر تله پورت انسان، مسائل حقوقی آن است به طور مثال اگر قرار باشد پس از تله پورت اصل نابود شود، آیا از بین بردن اصل جنایت تلقی می‌شود؟ و یا چه کسی و یا سازمان می‌تواند تطابق کامل میان نسخه اصلی و بازسازی شده را تضمین کند؟

به هرحال دوستداران سریال تلویزیونی پیشتازان فضا احتمالاً باید زمان زیادی را در انتظار باشند تا رویای تله پورت به واقعیت بپیوندد.


نوشته شده توسط مهدی 86/3/30:: 6:26 عصر     |     () نظر
 بمب اتمی سلاحی است که نیروی آن از انرژی اتمی و بر اثر شکاف هسته (فیسیون ) اتمهای پلوتونیوم یا اورانیوم ایجاد می شود .در فرآیند شکافت هسته ای ، اتمهای ناپایدار شکافته و به اتمهای سبکتر تبدیل می شوند .

نخستین بمب از این نوع ، در سال 1945 م در ایالات نیو مکزیکو در ایالات متحده آمریکا آزمایش شد . این بمب ، انفجاری با قدرت 19 کیلو تن ایجاد کرد ( یک کیلو تن برابر است با

انرژی اتمی آزاد شده 190 تن ماده منفجره تی . ان . تی ) انفجار بمب اتمی موج بسیار نیرومند پرتوهای شدید نورانی ، تشعشعات نفوذ کننده اشعه گاما و نوترونها و پخش شدن مواد رادیو اکتیو را همراه دارد . انفجار بمب اتمی چندین هزار میلیارد کالری حرارت را در چند میلیونیوم ثانیه ایجاد می کند .

این دمای چند میلیون درجه ای با فشار بسیار زیاد تا فاصله 1200 متری از مرکز انفجار به افراد بدون پوشش حفاظتی صدمه می زند و سبب مرگ و بیماری انسان و جانوران می شود . همچنین زمین ، هوا آب و همه چیز را به مواد رادیو اکتیو آلوده می کند .

بمب های اتمی شامل نیروهای قوی و ضعیفی اند که این نیروها هسته یک اتم را به ویژه اتم هایی که هسته های ناپایداری دارند، در جای خود نگه می دارند. اساسا دو شیوه بنیادی برای آزادسازی انرژی از یک اتم وجود دارد: 1- شکافت هسته ای: می توان هسته یک اتم را با یک نوترون به دو جزء کوچک تر تقسیم کرد. این همان شیوه ای است که در مورد ایزوتوپ های اورانیوم (یعنی اورانیوم 235 و اورانیوم 233) به کار می رود.

برای تولید یک بمب اتمی موارد زیر نیاز است:

یک منبع سوخت که قابلیت شکافت یا همجوشی را داشته باشد.

دستگاهی که همچون ماشه آغازگر حوادث باشد.

راهی که به کمک آن بتوان بیشتر سوخت را پیش از آنکه انفجار رخ دهد دچار شکافت یا همجوشی کرد.

در اولین بمب های اتمی از روش شکافت استفاده می شد. اما امروزه بمب های همجوشی از فرآیند همجوشی به عنوان ماشه آغازگر استفاده می کنند.بمب های شکافتی (فیزیونی): یک بمب شکافتی از ماده ای مانند اورانیوم 235 برای خلق یک انفجار هسته ای استفاده می کند. اورانیوم 235 ویژگی منحصر به فردی دارد که آن را برای تولید هم انرژی هسته ای و هم بمب هسته ای مناسب می کند. اورانیوم 235 یکی از نادر موادی است که می تواند زیر شکافت القایی قرار بگیرد.اگر یک نوترون آزاد به هسته اورانیوم 235 برود،هسته بی درنگ نوترون را جذب کرده و بی ثبات شده در یک چشم به هم زدن شکسته می شود. این باعث پدید آمدن دو اتم سبک تر و آزادسازی دو یا سه عدد نوترون می شود که تعداد این نوترون ها بستگی به چگونگی شکسته شدن هسته اتم اولیه اورانیوم 235 دارد. دو اتم جدید به محض اینکه در وضعیت جدید تثبیت شدند از خود پرتو گاما ساطع می کنند. درباره این نحوه شکافت القایی سه نکته وجود دارد که موضوع را جالب می کند.

1 - احتمال اینکه اتم اورانیوم 235 نوترونی را که به سمتش است، جذب کند، بسیار بالا است. در بمبی که به خوبی کار می کند، بیش از یک نوترون از هر فرآیند فیزیون به دست می آید که خود این نوترون ها سبب وقوع فرآیندهای شکافت بعدی اند. این وضعیت اصطلاحا «ورای آستانه بحران» نامیده می شود.

2 - فرآیند جذب نوترون و شکسته شدن متعاقب آن بسیار سریع و در حد پیکو ثانیه (12-10 ثانیه) رخ می دهد.

3 - حجم عظیم و خارق العاده ای از انرژی به صورت گرما و پرتو گاما به هنگام شکسته شدن هسته آزاد می شود. انرژی آزاد شده از یک فرآیند شکافت به این علت است که محصولات شکافت و نوترون ها وزن کمتری از اتم اورانیوم 235 دارند. این تفاوت وزن نمایان گر تبدیل ماده به انرژی است که به واسطه فرمول معروف mc2= E محاسبه می شود. حدود نیم کیلوگرم اورانیوم غنی شده به کار رفته در یک بمب هسته ای برابر با چندین میلیون گالن بنزین است. نیم کیلوگرم اورانیوم غنی شده انداز ه ای معادل یک توپ تنیس دارد. در حالی که یک میلیون گالن بنزین در مکعبی که هر ضلع آن 17 متر (ارتفاع یک ساختمان 5 طبقه) است، جا می گیرد. حالا بهتر می توان انرژی آزاد شده از مقدار کمی اورانیوم 235 را متصور شد.برای اینکه این ویژگی های اروانیوم 235 به کار آید باید اورانیوم را غنی کرد. اورانیوم به کار رفته در سلاح های هسته ای حداقل باید شامل نود درصد اورانیوم 235 باشد.در یک بمب شکافتی، سوخت به کار رفته را باید در توده هایی که وضعیت «زیر آستانه بحران» دارند، نگه داشت. این کار برای جلوگیری از انفجار نارس و زودهنگام ضروری است. تعریف توده ای که در وضعیت «آستانه بحران» قرار داد چنین است: حداقل توده از یک ماده با قابلیت شکافت که برای رسیدن به واکنش شکافت هسته ای لازم است. این جداسازی مشکلات زیادی را برای طراحی یک بمب شکافتی با خود به همراه می آورد که باید حل شود.

1 - دو یا بیشتر از دو توده «زیر آستانه بحران» برای تشکیل توده «ورای آستانه بحران» باید در کنار هم آورده شوند که در این صورت موقع انفجار به نوترون بیش از آنچه که هست برای رسیدن به یک واکنش شکافتی، نیاز پیدا خواهد شد.

2 - نوترون های آزاد باید در یک توده «ورای آستانه بحران» القا شوند تا شکافت آغاز شود.

3 - برای جلوگیری از ناکامی بمب باید هر مقدار ماده که ممکن است پیش از انفجار وارد مرحله شکافت شود برای تبدیل توده های «زیر آستانه بحران» به توده هایی «ورای آستانه بحران» از دو تکنیک «چکاندن ماشه» و «انفجار از درون» استفاده می شود.تکنیک «چکاندن ماشه» ساده ترین راه برای آوردن توده های «زیر بحران» به همدیگر است. بدین صورت که یک تفنگ توده ای را به توده دیگر شلیک می کند. یک کره تشکیل شده از اورانیوم 235 به دور یک مولد نوترون ساخته می شود. گلوله ای از اورانیوم 235 در یک انتهای تیوپ درازی که پشت آن مواد منفجره جاسازی شده، قرار داده می شود.کره یاد شده در انتهای دیگر تیوپ قرار می گیرد. یک حسگر حساس به فشار ارتفاع مناسب را برای انفجار چاشنی و بروز حوادث زیر تشخیص می دهد:

1 - انفجار مواد منفجره و در نتیجه شلیک گلوله در تیوپ

2 - برخورد گلوله به کره و مولد و در نتیجه آغاز واکنش شکافت

3 - انفجار بمب

در «پسر بچه» بمبی که در سال های پایانی جنگ جهانی دوم بر شهر هیروشیما انداخته شد، تکنیک «چکاندن ماشه» به کار رفته بود. این بمب 5/14 کیلو تن برابر با 500/14 تن TNT بازده و 5/1 درصد کارآیی داشت. یعنی پیش از انفجار تنها 5/1 درصد ازماده مورد نظر شکافت پیدا کرد.

در همان ابتدای «پروژه منهتن»، برنامه سری آمریکا در تولید بمب اتمی، دانشمندان فهمیدند که فشردن توده ها به همدیگر و به یک کره با استفاده از انفجار درونی می تواند راه مناسبی برای رسیدن به توده «ورای آستانه بحران» باشد. البته این تفکر مشکلات زیادی به همراه داشت. به خصوص این مسئله مطرح شد که چگونه می توان یک موج شوک را به طور یکنواخت، مستقیما طی کره مورد نظر، هدایت و کنترل کرد؟افراد تیم پروژه «منهتن» این مشکلات را حل کردند. بدین صورت، تکنیک «انفجار از درون» خلق شد. دستگاه انفجار درونی شامل یک کره از جنس اورانیوم 235 و یک بخش به عنوان هسته است که از پولوتونیوم 239 تشکیل شده و با مواد منفجره احاطه شده است. وقتی چاشنی بمب به کار بیفتد حوادث زیر رخ می دهند:

1 - انفجار مواد منفجره موج شوک ایجاد می کند.

2 - موج شوک بخش هسته را فشرده می کند.

3 - فرآیند شکافت شروع می شود.

4 - بمب منفجر می شود.

در «مرد گنده» بمبی که در سال های پایانی جنگ جهانی دوم بر شهر ناکازاکی انداخته شد، تکنیک «انفجار از درون» به کار رفته بود. بازده این بمب 23 کیلو تن و کارآیی آن 17درصد بود.شکافت معمولا در 560 میلیاردم ثانیه رخ می دهد.بمب های همجوشی: بمب های همجوشی کار می کردند ولی کارآیی بالایی نداشتند. بمب های همجوشی که بمب های «ترمونوکلئار» هم نامیده می شوند، بازده و کارآیی به مراتب بالاتری دارند. برای تولید بمب همجوشی باید مشکلات زیر حل شود:دوتریوم و تریتیوم مواد به کار رفته در سوخت همجوشی هر دو گازند و ذخیره کردنشان دشوار است. تریتیوم هم کمیاب است و هم نیمه عمر کوتاهی دارد بنابراین سوخت بمب باید همواره تکمیل و پر شود.دوتریوم و تریتیوم باید به شدت در دمای بالا برای آغاز واکنش همجوشی فشرده شوند. در نهایت «استانسیلا اولام» دریافت که بیشتر پرتو به دست آمده از یک واکنش فیزیون، اشعه X است که این اشعه X می تواند با ایجاد درجه حرارت بالا و فشار زیاد مقدمات همجوشی را آماده کند. بنابراین با به کارگیری بمب شکافتی در بمب همجوشی مشکلات بسیاری حل شد. در یک بمب همجوشی حوادث زیر رخ می دهند:

1 - بمب شکافتی با انفجار درونی ایجاد اشعه X می کند.

2 - اشعه X درون بمب و در نتیجه سپر جلوگیری کننده از انفجار نارس را گرم می کند.

3 - گرما باعث منبسط شدن سپر و سوختن آن می شود. این کار باعث ورود فشار به درون لیتیوم - دوتریوم می شود.

4 - لیتیوم - دوتریوم 30 برابر بیشتر از قبل تحت فشار قرار می گیرند.

5 - امواج شوک فشاری واکنش شکافتی را در میله پولوتونیومی آغاز می کند.

6 - میله در حال شکافت از خود پرتو، گرما و نوترون می دهد.

7 - نوترون ها به سوی لیتیوم - دوتریوم رفته و با چسبیدن به لیتیوم ایجاد تریتیوم می کند.

8 - ترکیبی از دما و فشار برای وقوع واکنش همجوشی تریتیوم - دوتریوم ودوتریوم - دوتریوم و ایجاد پرتو، گرما و نوترون بیشتر، بسیار مناسب است.

9 - نوترون های آزاد شده از واکنش های همجوشی باعث القای شکافت در قطعات اورانیوم 238 که در سپر مورد نظر به کار رفته بود، می شود.

10 - شکافت قطعات اروانیومی ایجاد گرما و پرتو بیشتر می کند.

11 - بمب منفجر شود.

کلمات کلیدی: فیزیک نوین


نوشته شده توسط مهدی 86/3/1:: 7:56 عصر     |     () نظر
 هر جسم جامدی کسر یعنی از تابش فرودی بر سطح خود را درمی‌آشامد، بقیه این تابش بازتاب می‌یابد. یک جسم سیاه ایده‌آل به صورت ماده‌ای که تمامی تابش فرودی را ، بدون هیچ بازتابس درمی‌آشامد، تعریف می‌شود.

از دیدگاه نظریه کوانتومی ، جسم سیاه عبارت است از ماده‌ای که تعداد بیشماری تراز انرژی کوانتیده (در گستره وسیعی از اختلاف انرژیها) است. بطوری که هر نوترونی که با بسامدی بر آن فرود آید در آشامیده می‌شود. از آنجا که انرژی درآشامیده بوسیله یک ماده دمای آن را افزایش می‌دهد، اگر هیچ انرژی گسیل نشود، یک درآشام کامل یا جسم سیاه ، گسیل کننده کامل نیز هست.

اطلاعات اولیه

تمام اجسام در دمای متناهی ، امواج الکترومغناطیسی تابش می‌‌کنند. طیفهای تابشی ناشی از گازهای اتمی ، که در آنها اتمها بسیار از هم دور و فقط بطور ضعیف به هم بر هم کنش می‌کنند، شامل فرکانس‌ها یا طول موجهای گسسته هستند. طیف مولکولها، که علاوه بر گذارهای الکترونی ، با سمعهای ناشی از گذارها دورانی و ارتعاشی همراه هستند، نیز شامل خطوط گسسته‌اند.

یک جسم جامد ، از لحاظ تابش یا درآشامی از این هم پیچیده‌تر است، و از بعضی لحاظ می‌توان آن را به عنوان یک مولکول بسیار بزرگ که تعداد درجات آزادی آن متناظر افزایش یافته است، در نظر گرفت. تابش گسیل شده توسط جامد ، با تابش تمام فرکانس‌ها یا طول موج‌ها، شامل یک طیف پیوسته است. بر این اساس به صورت ایده‌آل ماده‌ای تعریف می‌شود که می‌تواند تمام فرکانس‌های طیف الکترومغناطیسی را جذب کند. همین جسم اگر چنانچه گرم شود، باید بتواند تمام فرکانس‌های طیف الکترومغناطیسی را تابش کند.

جسم سیاه تقریبی

کاواکی که حفره بسیار کوچکی در روی آن تعبیه شده است، تقریب بسیار خوبی از جسم سیاه است. هر تابشی مه بر این حفره بتابد، از طریق آن وارد کاواک می‌شود و احتمال بسیار کمی وجود دارد که بلافاصله مجددا باز تابیده شود. در عوض بازتابش، این تابش یا درآشامیده می‌شود یا بطور مکرر در دیواره‌های داخلی جسم سیاه بازتاب می‌یابد. در نتیجه عملا تمامی تابش که از طریق این حفره وارد کاواک می‌شود، در این ظرف درآشامیده می‌شود.

حال اگر کاواک مورد نظر را تا دمای مفروض T حرارت دهیم، دیواره‌های درونی آن، با آهنگ یکسان فوتونها را گسیل می‌کنند و درمی‌آشامند. تحت این شرایط می‌توان گفت که تابش الکترومغناطیسی با دیواره‌های داخلی در تعادل گرمایی است. کیرشهف نشان داد که طبق قانون دوم ترمودینامیک تابش داخل کاواک در هر طول موجی باید همسانگرد (یعنی ، شار تابشی مستقل از راستا باشد)، همگن (شار تابشی در تمام نقاط فضا یکسان باشد) بوده و نیز در تمام کاواک‌هایی که دمایشان برابر است یکسان باشد.

خواص عمومی تابش جسم سیاه

· انرژی که در بازه کوچک فرکانسی dv

· بین فرکانس‌های v

· و v+dv

· گسیل می‌شود، در دمای ثابت نخست با فرکانس افزایش پیدا می‌کند، سپس به یک تعداد ماکزیمم می‌رسد، و سرانجام در فرکانس‌های باز هم بالاتر کاهش می‌یابد.

· انرژی تابشی به ازای هر فرکانس با دما افزایش پیدا می‌کند، در نتیجه ، انرژی کل تابشی ، با دما افزایش می‌یابد. قبل از پیدایش نظریه پلانک در مورد جسم سیاه ، معلوم شد که انرژی تابشی با توان چهارم دما تغییر می‌کند، که این بیان به قانون استیفان بولتزمن معروف است.

· با افزایش دمای جسم تابش کننده کسر بیشتری از تابش گسیل شده توسط مولفه‌های فرکانس بالاتر حمل می‌شود.

· طیف تابش جسم سیاه مستقل از ماده‌ای است که تابش کننده از آن ساخته شده است.

توجیه خواص جسم سیاه با استفاده از نظریه کلاسیک

تمام کوششها برای به دست آوردن منحنی‌های مشاهده شده تجربی در مورد تابش جسم سیاه ، با شکست مواجه شد. از جمله این کوشش‌ها می‌توان به قانون وین استفاده کرد. وی با استفاده از مدلی که جز برای تاریخ دانها، برای دیگران جالب نبود، شکل خاصی را برای انرژی تابشی یا گسیل شده بر حسب دما ارائه داد. قانون وین با وجود این که با مفاهیم کلی فیزیک کلاسیک سازگاری نداشت، توانست در فرکانس‌های بالا نتایج تجربی را به خوبی تفسیر کند. اما در فرکانس‌های پایین با مشکل مواجه می‌شد.

کار دیگری که در این زمینه انجام شد، قانون ریلی - جینز بود. ریلی قانون خود را از دو نتیجه کلاسیکی قانون تقسیم مساوی انرژی و محاسبه تعداد مدهای تابش الکترومغناطیسی محبوس در داخل کاواک بدست آورد. قانون ریلی - جینز نیز در فرکانس بالا که در آن فرمول وین صادق است با نتایج تجربی وفق نمی‌دهد اما در فرکانس‌های پایین می‌توانست منحنی‌ها را توجیه کند. بطور کلی ریلی – جینز نمی‌تواند درست باشد، چون این قانون چگالی انرژی کل را بینهایت پیشگویی می‌کند.

توجیه موافق با آزمایش تابش جسم سیاه

در سال 1900 ماکس پلانک با تلفیق ماهرانه قوانین وین در فرکانس‌های بالا و ریلی - جینز در فرکانس‌های پایین ، رابطه‌ای را ارائه داد که می‌توانست در تمام فرکانس‌ها با نتایج تجربی در توافق باشد. حسن رابطه پلانک در این است که هرگاه فرکانس به سمت صفر میل کند، این قانون به قانون ریلی - جینز تبدیل می‌شود. همچنین در صورتی که فرکانس بزرگتر باشد، قانون وین نتیجه می‌شود.


کلمات کلیدی: فیزیک نوین


نوشته شده توسط مهدی 86/3/1:: 7:54 عصر     |     () نظر
<      1   2   3   4   5   >>   >