سفارش تبلیغ
صبا ویژن
آنکه سرگرمی اش فراوان شد، خردش کم گردید . [امام علی علیه السلام]
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

نور می تواند به الکترونهای موجود در یک فلز انرژی بدهد و موجب شود که این الکترونها با انرژی جنبشی خاصی سطح فلز را ترک کنند . چون فلز در بدو امر بدون بار است از دست رفتن الکترونها در فلز بار مثبت به جا می گذارد . هر گاه یک رسانا در جایی گذاشته شود که بتواند الکترونها را جمع آوری کند این رسانا بار منفی پیدا می کند . چنین وسیله ای که چشم الکترونی نامیده میشود می تواند برای تولید جریان الکتریکی از نور خورشید مورد استفاده قرار گیرد . توجه داشته باشید که وقتی تجمع بار زیاد می شود الکترونها به علت بار منفی موجود در کلکتور رانده می شوند ( و بار فلز فرار الکترونها را مشکل تر می کند) و در نتیجه الکترونها سرگردان شده و به راه ( نادرستی ) می روند . آن چه برای رفع این مشکل لازم است نوعی (راهرو یک طرفه ) است که امکان می دهد الکترون ها فقط در یک جهت جریان پیدا کنند . این کار تا اندازه محدودی با ساختن صفحه ای حساس به نور ، از فلزی که الکترونها ی خود را به سهولت آزاد کند ، و ساختن کلکتوری از یک فلز که چنین خاصیتی را نداشته باشد ، انجام می شود .

اما تاکنون چشمی الکترونی که بتواند به عنوان یک منبع انرژی مفید به کار آید ساخته نشده است . یک ( راهرو یک طرفه ) بهتر ممکن است به صورت ساندویچی از دو لایه ماده متفاوت ساخته شود به طوری که نور را جذب کند و الکتریسیته را بسیار بهتر از یک عایق ولی نه به خوبی یک فلز هدایت کند . سیلیسم و ژرمانیوم نمونه های خوبی از این گونه موادند ( که نیم رسانا نامیده می شوند) . خاصیت اتصالی بین دو نیم رسانا ی مناسب این است که جریان الکتریکی در آن ها فقط در یک جهت می تواند جریان پیدا کند.

هرگاه نور به اتصال مذکور برخورد کند ، همچنان که درباره چشم الکترونی دیدیم ، سبب جدایی بار می شود . جدایی بار بین دو لایه اختلاف پتانسیل ایجاد می کند ، این فرایند را اثر فوتوولتایی می‌گویند زیرا نور ولتاژ ایجاد می کند . هرگاه مداری آن دو را به هم متصل کند ولتاژ جریان الکتریکی به وجود می‌آورد . این(ساندویچ )را فوتوسل یا سلول خورشیدی می نامند .

چند چیز مانع می شود که سلول خورشیدی تمام انرژی نور را به الکتریسیته تبدیل کند . نخست آن که مقداری از نور باز تابیده می شود و مقداری از آن هم به طور مستقیم از سلول می گذرد ، این نور هرگز مورد استفاده سلول قرار نمی گیرد . دوم آن‌که هرچند اتصال مذکور (راهروی یک طرفه ) خوبی است ولی کامل نیست . بدین معنی از بارهای + و – ایجاد شده در واقع بار دیگر درون سلول با هم ترکیب می‌شوند این زاییده را (بار ترکیب) می‌گویند . نتیجه کلی این رویداد آن است که مقداری از انرژی به الکتریسیته تبدیل نشده بلکه سبب گرم کردن سلول می شود .

پژوهشگران در این‌باره دو هدف عمده را برای اصلاح سلولهای خورشیدی دنبال می کنند .

1 - باز ترکیب بارهای + و – را کاهش میدهند تا سلول در حد ممکن کارآیی پیدا کند .

2- سلول هایی بسازند که تولید انبوه آن‌ها به طور ارزان امکان پذیر باشد .


کلمات کلیدی: اپتیک


نوشته شده توسط مهدی 86/4/1:: 10:52 عصر     |     () نظر

چرا ستارگان می درخشند؟

با چشم غیر مسلح در یک شب تاریک و بدون ماه و در هوای صاف می توان حدود 2500 ستاره را در آسمان شناسایی کرد. با دوربین یا تلسکوپ می شود میلیون ها ستاره را تشخیص داد. از سیاره های منظومه شمسی خودمان نظیر (زهره) و (زحل) که چشم پوشی کنیم تمامی این ستارگان دوردست خورشیدها یا به عبارت دیگر گلوله های گازی پر حرارتی هستند که در سطح خود می توانند تا هزاران درجه و در درون خود تا میلیون ها درجه حرارت داشته باشند. در حقیقت بعضی از آنها با شدتی ده هزار برابر خورشید ما می درخشند و برخی از آن ها هم خیلی کم نورتراز ستاره مرکزی منظومه ما هستند. ولی تمام ستارگان در یک مورد مشترکند: آن ها در ژرفای درون خود از طریق تبدیل هیدروژن به هلیم انرژی هسته ای تولید می کنند این چشمه جوشان و پایان ناپذیر انرژی- به ستارگان کمک می کند که عمری بسیار طولانی داشته باشند. مثلا خورشید با مواد سوختنی که دارد 10 میلیارد سال عمر خواهد کرد. انرژی ایجاد شده در مرکز ستاره به خارج منتقل می شود و از سطح ستاره به شکل پرتوهای ماورای بنفش - رونتگن - ذره ای - نوری - گرمایی و امواج رادیویی انتشار می یابد. برخی از ستارگان در پایان عمر خود از طریق انفجارهای بسیار عظیم از بین می روند. آنگاه از آن ها فقط گوی های مادی کوچک و کاملا در هم فشرده ای باقی می ماند که در علم ستاره شناسی ( کوتوله های سفید ) ( ستاره نوترونی) و یا (سیاهچاله) نامیده می شوند. خورشید هم روزی تبدیل به یک کوتوله سفید خواهد شد.

کهکشانه ها چیستند؟

ستارگان بطور یکنواخت در کیهان پراکنده نیسند. آن ها خانواده های عظیمی را در فضا تشکیل می دهند که ( کهکشانه) نامیده می شوند. مثلا خورشید ما تنها یکی از 200 میلیارد ستاره کهکشانه ما یعنی (کهکشان راه شیری) است. کهکشان راه شیری به وجود این که ابعاد عظیمی دارد یک کهکشان متوسط و عادی محسوب می شود. ما کهکشانه هایی را می شناسیم که چندین هزار میلیارد خورشید دارند. برخی کهکشانه های دیگر نیز فقط چند میلیارد ستاره دارند. کهکشانه ها در شکل های گوناگونی دیده می شوند که مهمترین اشکال آنها مدل های مارپیچی - مارپیچی میله ای و بیضوی هستند. کهکشانه ها گروههای بزرگ و کوچکی را می سازند که ( مجموعه کهکشانی ) نامیده می شود. مثلا کهکشان راه شیری به گروه محلی خود تعلق دارد که دارای 30 عضو است و بزرگترین دستگاه آن کهکشان سحابی آندرومدا (Andero Medanebulo) یا امراه المسلسله که حدود 2 میلیون سال نوری با ما فاصله دارد. با حدود 400 میلیارد ستاره است. تا آنجا که تلسکوپ های بزرگ می توانند ژرفای عالم را رصد کنند کهکشانه ها دیده می شوند. بسیاری از آن ها میلیاردها سال نوری با ما فاصله دارند.

آیا ( انفجار بزرگ) یا ( انفجار اولیه) واقعا وجود داشته است؟

دانشمندان در این زمینه هر چه بیشتر درباره گذشته و آینده پژوهش می کنند نظریاتشان نامطمئن تر و ناپایدارتر می شود. مثلا در حالیکه فاصله ماه از زمین و یا تاریخ اولیه کره زمین را به خوبی می شناسیم به توجه به این که فقط 400 سال از عمر تاریخ پژوهش های جدید گذشته است بسیار مشکل می توان به تاریخ میلیاردها ساله آغاز خلقت نظر انداخت. فرضیه انبساط عالم به خودی خود کافی نیست که ما با اطمینان نتیجه بگیریم که انفجار اولیه وجود داشته است. ولی در اینجا یک نکته جالب توجه دیگر نیز به آن افزوده می شود: هرچه ما بیشتر به عمق کیهان نظاره می کنیم در واقع بیشتر به عمق زمان گذشته می نگریم. یک ستاره را که در فاصله 10 سال نوری قرار دارد به همان صورتی می بینیم که 10 سال قبل بوده است. دورترین اجرامی را که انسان می تواند با تلسکوپ های بزرگ نجومی نظاره کند کوازارها هستند. ( Quasar مخفف عبارت نجومی Quasistallar object و عبارت است از عضوی از گروههای گوناگون ستاره مانند که دارای پرتوهای قرمز استثنایی می باشند و غالبا از خود فرکانسهای رادیویی و نیز امواج نوری قابل دیدن منتشر می کنند.) آنها در واقع کهکشانه های کاملا جوانی هستند که در مراحل اولیه شکل گیری به سر می برند. حال اگر انسان نگاهش را در سمت دلخواهی به دورتر و بازهم دورتر متوجه کند باید به مرزی برسد که در آنجا آغاز خلقت را مشاهده کند و به عبارت دیگر آن گاز داغ اولیه را ببیند که تمام کهکشانه ها - ستارگان - سیارات و موجودات از آن ایجاد شده اند. بنابراین می بایست پیرامون ما را پیوسته پوسته کاملا درخشانی در دوردست احاطه می کرد و آسمان هم می بایست شب ها همچون روز روشن می شد اما این دیوار آتشین با سرعت زیادی از ما دور می شود زیرا که عالم لحظه به لحظه انبساط می یابد سرعت دورشدن به قدری زیاد است که نور این پوسته دارای طول موج بلندتری می شود که ما آن را فقط به صورت تشعشعات و امواج رادیویی دریافت می کنیم.دقیقا همین امواج هستند که اکنون کشف شده. امواج مفروضی که از همه جهات به طور یکنواخت بر ما می تابند و به نام تشعشعات پیشینه - 3 k نامگذاری شده اند. وجود این پرتو ها را می توان با رادیو تلسکوپ ها به سادگی اثبات کرد این تشعشعات تکیه گاهی مهم برای اثبات فرضیه انفجار اولیه می باشد.

عالم در ابتدا چگونه به نظر می آمد؟

آشکار است برای آگاهی از چگونگی اولین ثانیه ها و یا بهتر بگوییم اولین اجزای ثانیه های پس از انفجار اولیه نباید از ستاره شناسان پرسید بلکه در این مورد باید به فیزیکدان های متخصص در امر فیزیک ذره ای مراجعه کرد که در مورد تشعشعات و ماده در شرایط کاملا سخت و غیر عادی تحقیق می کنند و تجربه می کنند. تاریخ کیهان معمولا به 8 مقطع کاملا متفاوت و غیر مساوی تقسیم می شود:

مرحله اول : ( صفر تا 43- 10 ثانیه ) : این مساله هنوز برایمان کاملا روشن نیست که در این اولین اجزای ثانیه ها چه چیزی تبدیل به گلوله آتشینی شد که بعدا کیهان باید بعدا از آن ایجاد گردد . هیچ معادله و یا فرمول های اندازه گیری برای درجه حرارت بسیار بالا و غیر قابل تصوری که در این زمان حاکم بود در دست نمی باشد.

مرحله دوم : ( 43- 10 تا 32- 10 ثانیه) : اولین سنگ بناهاب ماده مثلا کوارک ها و الکترون ها و پاد ذره های آنها از برخورد پرتوها با یکدیگر به وجود می آیند. قسمتی از این سنگ بناها دوباره با یکدیگر برخورد می کنند و به صورت تشعشع فرو می پاشند. در لحظه های بسیار بسیار اولیه ذرات فوق سنگین - x نیز می توانسته اند به وجود آمده باشند. این ذرات دارای این ویژگی هستند که هنگام فروپاشی ماده بیشتری نسبت به ضد ماده و مثلا کوارک های بیشتری نسبت به آنتی کوارک ها ایجاد می کنند. ذرات x که فقط در همان اولین اجزای بسیار کوچک ثانیه ها وجود داشتند برای ما میراث مهمی به جا گذاردند که عبارت بود از : ( افزونی ماده در برابر ضد ماده )

مرحله سوم : ( از 32- 10 ثانیه تا 6- 10 ثانیه ) : کیهان از مخلوطی از کوارک ها - لپتون ها - فوتون ها و سایر ذرات دیگر تشکیل شده که متقابلا به ایجاد و انهدام یکدیگر مشغول بوده و ضمنا خیلی سریع در حال از دست دادن حرارت هستند.

مرحله چهارم : ( از 6- 10 ثانیه تا 3- 10ثانیه ) : تقریبا تمام کوارک ها و ضد کوارک ها به صورت پرتو ذره ها به انرژی تبدیل می شوند. کوارک های جدید دیگر نمی توانند در درجه حرارت های رو به کاهش به وجود آیند ولی از آن جایی که کوارک های بیشتری نسبت به ضد کوارک ها وجود دارند برخی از کوارک ها برای خود جفتی پیدا نکرده و به صورت اضافه باقی می مانند. هر 3 کوارک با یکدیگر یک پروتون با یک نوترون می سازند. سنگ بناهای هسته اتم های آینده اکنون ایجاد شده اند.

مرحله پنجم : ( از 3- 10 ثانیه تا 100 ثانیه ) : الکترون ها و ضد الکترون ها در برخورد با یکدیگر به اشعه تبدیل می شوند. تعدادی الکترون باقی می ماند زیرا که ماده بیشتری نسبت به ضد ماده وجود دارد. این الکترون ها بعدا مدارهای اتمی را می سازند.

مرحله ششم : ( از 100 ثانیه تا 30 دقیقه ) : در درجه حرارت هایی که امروزه می توان در مرکز ستارگان یافت اولین هسته های اتم های سبک و به ویژه هسته های بسیار پایدار هلیم در اثر همجوشی هسته ای ساخته می شوند. هسته اتم های سنگین از قبیل اتم آهن یا کربن در این مرحله هنوز ایجاد نمی شوند. در آغاز خلقت عملا فقط دو عنصر بنیادی که از همه سبکتر بودند وجود داشتند : هلیم و هیدروژن

مرحله هفتم : ( از 30 دقیقه تا 1 میلیون سال پس از خلقت ) : پس از گذشت حدود 300000 سال گوی آتشین آنقدر حرارت از دست داده که هسته اتم ها و الکترون ها می توانند در درجه حرارتی در حدود 3000 درجه سانتی گراد به یکدیگر بپیوندند و بدون اینکه دوباره فورا از هم بپاشند اتم ها را تشکیل دهند . در نتیجه آن مخلوط ذره ای که قبلا نامرئی بود اکنون قابل دیدن می شود.

مرحله هشتم : ( از یک میلیون سال پس از خلقت تا امروز ) : از ابرهای هیدروژنی دستگاههای راه شیری ستارگان و سیارات به وجود می ایند. در داخل ستارگان هسته اتم های سنگین از قبیل اکسیژن و آهن تولید می شوند. که بعد ها در انفجارات ستاره ای آزاد می گردند و برای ساخت ستارگان و سیارات و حیات جدید به کار می ایند.

>

عناصر اصلی حیات زمینی چه زمانی پدیدار شد؟

برای زمین با توجه به گوناگونی حیات که در آن وجود دارد 3 چیز از اهمیت خاصی برخوردار بوده است:

1 - از همان ابتدای خلقت همیشه ماده بیشتری نسبت به ضد ماده وجود داشته و بنابراین همواره ماده برای ما باقی می ماند.

2 - در مرحله ششم هیدروژن به وجود آمد این ماده که سبک ترین عنصر شیمیایی می باشد سنگ بنای اصلی کهکشانه ها و سیارات می باشد. هیدروژن همچنین سنگ بنای اصلی موجودات زنده ای است که بعدا روی زمین به وجود آمدند و احتمالا روی میلیاردها سیاره دیگر نیز وجود دارند.

3 - در مرکز ستارگان اولیه هسته اتم های سنگین از قبیل اکسیژن و یا کربن یعنی سنگ بناهای اصلی لازم و ضروری برای زندگی و حیات بوجود آمدند.

آیا عالم همواره در حال انبساط خواهد بود؟

جنبش انبساطی یا به عبارت دیگر از همدیگر دور شدن کهکشانه ها به هر حال رو به کند شدن است. زیرا جزایر جهانی متعدد در واقع به سمت یکدیگر جذب می شوند و در نتیجه حرکت انبساطی آن ها کند تر می شود. اکنون پرسش فقط این است که آیا زمانی تمام این حرکت ها متوقف خواهد گردید و این عالم در هم فرو خواهد پاشید؟ این مساله بستگی به تراکم ماده در جهان هستی دارد. هر چه این تراکم بیشتر باشد نیرو های جاذبه بین کهکشانه ها و سایر اجزای گیتی بیشتر بوده و به همان نسبت حرکت آن ها با شدت بیشتری متوقف خواهد شد. در حال حاضر چنین به نظر می رسد که تراکم جرم بسیار کمتر از آن است که زمانی عالم در حال انبساط را به توقف در آورد. به هر حال این امکان وجود دارد که هنوز جرم های بسیار بزرگ ناشناخته ای از قبیل ( سیاهچاله های اسرار آمیز) یا ( ابرهای گازی شکل تاریک) وجود داشته باشند و نوترینو ها که بدون جرم محسوب می شوند جرمی هرچند کوچک داشته باشند. اگر این طور باشد در این صورت حرکت کیهانی زمانی شاید 30 میلیارد سال دیگر متوقف خواهد شد. در آن زمان کهکشان ها با شتابی زیاد حرکت به سوی یکدیگر را اغاز خواهند کرد تا در نهایت به شکل یک گوی آتشین عظیم با یکدیگر متحد شوند. آن زمان شاید می باید روی یک انفجار اولیه جدید دیگر و تولد یک عالم جدید حساب کنیم. با توجه به سطح کنونی دانش بشر و میزان پژوهش های انجام شده باید اینطور فرض کرد که عالم تا ابدیت انبساط خواهد یافت.



نوشته شده توسط مهدی 86/4/1:: 10:51 عصر     |     () نظر

سوپ ِ کوارک-گلوئون (quark-gluon plasma) یک حالت جدید ماده است. اما نه برای جهان چون دنیا یادش هست که وقتی فقط یک میلیاردیم ثانیه عمر داشت، به مدت ده میلیونیم ِ ثانیه به شکل همین سوپ بوده، پس این چشمهای ما آدمهاست که تا حالا چنین حالت جدیدی از ماده ندیده اند، نه جهان. سوپ ِ کوارک-گلوئون در واقع نوعی پلاسماست که در آن کوارکها و چسبهای بین کوارکها (یعنی ذراتی بنام گلوئونها) به حالت آزاد وجود دارند. انتظار می رود که چنین سوپی در قلب ستاره های نوترونی هم وجود داشته باشد.

فیزیکدانان شتابدهنده ی RHIC هفت روز قبل خبر دادند که چنین سوپی را توانستند رد گیری کنند. به اینصورت که دو باریکه ی طلا را کله به کله به هم زدند. با این کار گرما و فشار بشدت بالا می رود و پروتونها و نوترونها می توانند تغییر فاز بدهند و کوارکها و چسبهای بین آنها (گلوئونها) برای مدت بسیار کوتاهی از هر قید و بندی آزاد شوند. این همان سوپیست که از آن سخن رفت. همه ی اینها قبلا در نظریه ی کرومودینامیک کوانتومی تمام پیش بینی های مربوط به این سوپ ساخته شده.

بدلیل محدودیت ِ امکانات زمینی در تولید فشار و دما تا کنون نتوانسته بودیم چنین محیطی را فراهم کنیم. هنوز هم تیم ِ توماس کرک (Thomas Kirk) که این برخورد طلا-طلا را سازمان داده اند، نمی خواهند ادعای ساختن ِ اولین سوپ ِ کوارک-گلوئون (quark-gluon plasma) روی این سیاره را بکنند، چون همه چیز در آنی رخ می دهد و دقتها را باید کمی بیشتر کرد. تا امروز چهار آزمایش مختلف انجام شده اند تا امضای این سوپ یافته شود.

کاری که در RHIC انجام شد بطور ِ خلاصه عبارت بود از برخورد دو باریکه ی طلا از رو به رو (کله به کله) با هم. اینکار باعث می شود نزدیک به 400 پروتون و نوترون در محل برخورد وجود داشته باشند. دمای آن منطقه حدودا 300 میلیون برابر ِ دمای سطح خورشید می شود که در این دما (که البته تقریبا نزدیک به دمای ثانیه ی اول جهان است) پروتونها و نوترونها دیگر نمی توانند بصورت ذره ای باشند و گلوئونهایی که بین کوارکهای پروتونها و نوترونها کشش ایجاد می کنند، آزاد می شوند و کوارکها هم آزاد می شوند. پس معجونی از گلوئون و کوارک پدید می آورد که به سوپ QGP یا سوپ ِ پلاسمایی ِ کوارک-گلوئون معروف است.

چون زمان ِ بوجود آمدن ِ سوپ بسیار کم است بنابراین خود ِ سوپ را نمی توان دید بلکه اثرات ِ آن قابل مشاهده است. بوجود آمدن ِ سوپ علائمی چون جهش ذراتی از آن منطقه در جهتهای مخالف دارد که به جت (jet) معروفند.

جت ها یا ذرات ثانویه ای که بعد از تولید سوپ ِ کوارک-گلوئون در RHIC آشکار شدند کمتر و نامتقارن تر از این شکل در آزمایش برخورد دوترون-طلا هستند.

یکی از نکات مهم در پخش شدن ذرات ِ بعد از خلقت ِ سوپ کوارک-گلوئون اینست که این ذرات ِ ثانویه یا جت (jet) که انتظار می رفت بصورت جفت در جهتهای مخالف ِ هم دیده شوند نقصهایی داشتند به این معنی که اگر جتی از یک طرف ظاهر شد، جفتش با همان تکانه در جهت مخالف مشاهده نمی شود. از همه مهمتر اینست که تعداد جتهایی که بعد از برخورد کله به کله ی طلا مشاهده می شود بسیار کمتر از تعدادیست که پیش بینی می شد. مثلا در برخوردی ضعیفتر که همین دو سه ماه پیش در همین RHIC رخ داد و در آن مولکول سبکتر ِ دوترون به طلا خورد تعداد جتهای بیشتری بوجود آمدند. البته در آن هنگام دما خیلی بالا نرفت و جت هایی که تشکیل شدند امضای سوپ ِ مورد نظر را نداشتند.

اینکه جتها در اینجا آنچنان زیاد نیستند و تقارن در پخش شدن هم ندارند، از نظر تئوری توجیه شد و متوجه شدیم که یک حوضه در محل برخورد دو باریکه ی طلا وجود دارد که مثل یک دیواره ی اتش عمل می کند و اگر کوارکی از آن بیرون بیاید مشاهده پذیر می شود و ثابل آشکارسازی، و اگر بیرون نیاید و آشکار نشود به این معنیست که کوارک در آن حوضه به دام افتاده و برهم کنش کرده. به این پدیده «جت خوری (jet quenching) » می کویند. پس قانون بقای تکانه به نحوی پایسته می ماند.

تشکیل ِ شرایط ِ ابتدای جهان روی زمین کار بزرگیست که می تواند بسیاری از پرسشها را پاسخ دهد.


کلمات کلیدی: فیزیک نوین


نوشته شده توسط مهدی 86/4/1:: 10:50 عصر     |     () نظر

پس از سال 1985 کم کم مشخص شد که تئورى تار (ریسمان) تصویر کاملى نیست. اول آن که مشخص شد که تارها فقط یک عضو از دسته وسیعى از موضوعاتى هستند که مى توان آنها را به بیش از یک بعد گسترش داد. پال تونسند که همانند من یکى از اعضاى بخش ریاضى کاربردى و فیزیک نظرى در کمبریج است و بسیارى از پژوهش هاى بنیادى این حوزه را انجام داده است، نام پ-برین را براى آنها برگزیده است. هرپ-برین در جهت داراى طول است. بنابراین یک برین با تار است و برین با یک سطح یا غشا و به همین ترتیب تا آخر. به نظر مى رسد که هیچ دلیلى وجود ندارد که تار هاى با را بر سایر مقدار هاى ممکن ترجیح دهیم. در عوض باید اصل موکراسى را بپذیریم: تمام تارها به طور برابر ایجاد شده اند.

تمام تارها را مى توان به عنوان راه حل هایى براى معادلات نظریه هاى ابرگرانش در 10 یا 11 بعد در نظر گرفت. هر چند که ابعاد 10 گانه یا 11 گانه با فضا زمانى که درک مى کنیم، چندان شباهتى ندارد؛ اما در توجیه این نکته گفته مى شود که 6 یا 7 بعد دیگر چنان پیچ خورده و کوچک شده اند که متوجه وجود آنها نمى شویم و فقط ? بعد باقیمانده را که بزرگ و تقریباً مسطح هستند، درک مى کنیم.

لازم است یادآور شوم که شخصاً از پذیرفتن ابعاد بالاتر چندان خرسند نبوده ام. اما از آنجا که اثبات گرا هستم، پرسش «آیا ابعاد بالاتر واقعاً وجود دارند؟» بى معنى است. فقط مى توان پرسید آیا مدل هاى ریاضیاتى با ابعاد بالاتر توصیف مناسبى از جهان ارائه مى دهد یا خیر. ما تاکنون مشاهداتى نداشتیم که براى تفسیر آنها به وجود ابعاد بالاتر نیازى باشد. با این همه این احتمال وجود دارد که این ابعاد را در برخورد دهنده بزرگ هادرون که در ژنو قرار دارد، مشاهده کنیم. اما آنچه که بسیارى از افراد و از جمله مرا متقاعد ساخته است که مدل هاى با ابعاد بالاتر را جدى تلقى کنند، آن است که شبکه اى از ارتباط هاى غیرمنتظره که دوگانگى نامیده مى شود، در این مدل ها وجود دارد. این دوگانگى ها نشان مى دهد که مدل ها اصولاً معادل یکدیگرند، به عبارت دیگر این مدل ها جنبه هاى مختلف یک نظریه بنیادى هستند، که نظریه ام-تئوری نام گرفته است.

اگر وجود این شبکه از دو گانگى ها را نشانه اى از حرکت در مسیر صحیح ندانیم، تقریباً مثل آن است که فکر کنیم خداوند فسیل ها را در صخره ها قرار داده است تا داروین در مورد تکامل حیات گمراه شود. این دوگانگى ها نشان مى دهد که 5 نظریه ابرتار مبانى فیزیکى یکسانى را بیان مى کند و از لحاظ فیزیکى معادل ابرگرانش است. نمى توان گفت که ابر تارها بنیادى تر از گرانش است یا برعکس، ابر گرانش بنیادى تر از ابرتار. بلکه این نظریه ها بیان هاى متفاوتى از یک نظریه بنیادى است که هرکدام از آنها براى محاسبه در موقعیت هاى مختلف مفید واقع مى شوند. نظریه هاى تار براى محاسبه حوادثى که هنگام برخورد چند ذره با انرژى بالا و تفرق آنها روى مى دهد، مناسب است زیرا فاقد بى نهایت ها است. با این همه این نظریه براى توصیف چگونگى تابدار شدن جهان به وسیله انرژى تعداد زیادى ذره یا تشکیل حالت محدود مثل سیاهچاله فایده چندانى ندارد. براى چنین وضعیت هایى به ابر گرانش نیاز است که اصولاً از نظریه فضا زمان خمیده اینشتین همراه با بعضى موضوع هاى دیگر تشکیل شده است. این تصویرى از عمده مطالبى است که پس از این در مورد آنها صحبت خواهم کرد.

مناسب است براى تشریح اینکه چگونه تئورى کوآنتوم به زمان و فضا شکل مى دهد، ایده زمان موهومى را بیان کنیم. شاید به نظر برسد زمان موهومى برگرفته از داستان هاى علمى تخیلى باشد، اما زمان موهومى در ریاضیات مفهومى کاملاً تعریف شده است: زمان موهومى زمانى است که با اعداد موهومى سنجش مى شود. مى توان اعداد حقیقى معمولى همانند 1، 2، 5/3- و غیره را به صورت مکانشان روى خطى که از چپ به راست امتداد دارد در نظر گرفت: صفر در وسط خط، اعداد حقیقى مثبت در سمت راست و اعداد منفى حقیقى در سمت چپ قرار دارند.

اعداد موهومى را مى توان به صورت مکانشان روى خط عمود در نظر گرفت: صفر باز هم در وسط خط قرار دارد، اعداد موهومى مثبت رو به بالا و اعداد موهومى منفى رو به پایین ترسیم مى شود. بنابراین اعداد موهومى را مى توان به صورت نوع جدیدى از اعداد، عمود بر اعداد حقیقى معمولى در نظر گرفت. از آنجایى که این اعداد ساختارى ریاضیاتى هستند لازم نیست که به طور فیزیکى تحقق یابند، هیچکس نمى تواند به تعداد عدد موهومى پرتقال داشته باشد یا صاحب یک کارت اعتبارى با صورت حساب اعداد موهومى باشد.

ممکن است کسى فکر کند که این گفته ها به این معنى است که اعداد موهومى فقط یک بازى ریاضى است که با دنیاى واقعى کارى ندارد. با این همه از دیدگاه فلسفه اثبات گرا نمى توان تعیین کرد که چه چیزى واقعى است. تنها کارى که مى توانیم انجام دهیم این است که دریابیم کدام مدل هاى ریاضى جهانى را که در آن زندگى مى کنیم، توصیف مى کند. معلوم مى شود که مدل ریاضیاتى شامل زمان موهومى نه تنها آثارى را که پیش از این مشاهده کردیم، پیش گویى مى کند، بلکه آثارى را پیش گویى مى کند که تاکنون نتوانسته ایم اندازه گیرى کنیم، ولى به دلایل دیگر، آنها را باور داشتیم. پس چه چیز واقعى و چه چیز موهومى است؟ آیا این دو فقط در ذهن ما متمایز از یکدیگرند؟

نظریه نسبیت عام کلاسیک (یعنى غیر کوآنتومى) اینشتین زمان واقعى را با سه بعد دیگر فضا ادغام مى کند تا فضا زمان چهار بعدى را به وجود آورد.اما جهت زمان واقعى با سه جهت دیگر زمان تفاوت داشت؛ خط جهانى یا تاریخ یک ناظر در زمان واقعى همیشه افزایش مى یابد (به عبارت دیگر زمان همیشه از گذشته به سوى آینده حرکت مى کند.) ولى سه بعد دیگر فضا هم مى توانند کاهش یابند و هم افزایش به عبارت دیگر مى توان در فضا تغییر جهت داد اما نمى توان در خلاف جهت زمان حرکت کرد.

از طرف دیگر، از آنجایى که زمان موهومى عمود بر زمان واقعى است، همانند جهت فضایى چهارم رفتار مى کند و بنابراین زمان موهومى مى تواند شامل احتمال هایى بیش از مسیر راه آهن زمان واقعى باشد که داراى آغاز و پایان است یا روى یک مسیر بسته حرکت مى کند. با توجه به این مفهوم موهومى است که مى گوییم زمان داراى شکل است.


کلمات کلیدی: فیزیک نوین


نوشته شده توسط مهدی 86/3/31:: 6:7 عصر     |     () نظر

آیا نسبیت عام در زندگى روزمره ما اهمیت دارد؟ بستگى دارد توقع مان از زندگى چه باشد. دو مثال زیر موضوع را روشن مى کند.

امروز مردم توقع دارند که بتوان زمین لرزه را پیش بینى کرد تا از فاجعه هایى که پیشتر طبیعى یا آسمان نامیده مى شد جلوگیرى شود. این کار نیازمند آن است که شبکه اى از ایستگاه هاى لرزه نگارى در سطح زمین ایجاد شود. هر ایستگاه لرزه نگارى در واقع سه ابزار بسیار مهم دارد: یکى لرزه نگار که وسیله اى است که لرزش هاى زمین را ثبت مى کند، یک ساعت دقیق که باید زمان را ثبت کند و یک فرستنده که باید اطلاعات را به ایستگاه هاى مرکزى بفرستد. نقش ساعت در اینجا بسیار مهم است. وقتى در یک جاى زمین لرزه اى روى مى دهد موجى در سطح و عمق زمین راه مى افتد و به ایستگاه هاى مختلف مى رسد. هر ایستگاه موجى را که به آن رسیده ثبت مى کند. براى آنکه کانون زمین لرزه و ساختار زمین شناختى مسیر آن معلوم شود، باید دانست که دقیقاً موجى کى به کدام ایستگاه رسیده است. بدون چنین اطلاعى آنچه لرزه نگارها ثبت مى کنند بسیار کم ارزش است. بنابراین باید ساعت هایى که در ایستگاه هاى لرزه شناسى هست با دقت کار کنند و علاوه بر آن با دقت با هم همزمان شده باشند. این کار باید با دقت بسیار زیادى انجام شده باشد و در اینجا است که نسبیت عام وارد مى شود. فیزیک پیشه ها سال ها است که تصحیح هاى نسبیت عامى را در این همزمان کردن و تنظیم کردن ساعت ها رعایت مى کنند.7 پس اگر دوست داریم سیستم لرزه نگارى جهانى بتواند اطلاعات درستى از زمین لرزه ها ثبت کند تا زمین فیزیک پیشه ها به کمک آنها بتوانند شناخت کامل ترى از زمین لرزه پیدا کنند، تا بتوان زمین لرزه ها را پیش بینى کرد و از فاجعه ها جلوگیرى کرد، آن وقت مى بینیم در زندگى روزمره هم به نسبیت عام نیازمندیم. توقع دیگرى که امروز مردم دارند این است که وسیله اى داشته باشند که در هر جا که هستند موقعیت شان را نشان بدهد. چنین فناورى اى اکنون هست. آمریکا ماهواره هایى مى سازد و آنها را در مدار هایى به دور زمین قرار مى دهد. این ماهواره ها به همراه چند ایستگاه زمین سیستمى را مى سازند که جى پى اس نام دارد.8 هر یک از این ماهواره ها در واقع یک ساعت اتمى بسیار دقیق و یک فرستنده است. فرستنده در هر لحظه اطلاعاتى را به زمین مى فرستد. یکى از مهم ترین اطلاعات زمانى است که ساعت توى ماهواره نشان مى دهد. این اطلاعات چنانند که اگر در نقطه اى روى زمین بتوانیم همزمان اطلاعاتى را که چهار ماهواره مى فرستند بگیریم، مى توانیم با محاسباتى مکان خود را تعیین کنیم. براى آنکه بتوانیم با دقت بهترى از چند صد متر مکان یابى کنیم، باید تصحیح هاى نسبت عامى را هم وارد کنیم. پس اگر دوست داریم سیستم مکان یابى ما بتواند بین کوچه هاى مختلف یک خیابان فرق بگذارد، مى بینیم که در زندگى روزمره هم به نسبیت عام نیازمندیم.

*گروه فیزیک، دانشگاه الزهرا

پى نوشت ها

1- خود اینشتین این کشف را شادترین رویداد، زندگى اش نامید.

2- اتاقک را از هر جایى که ول کنیم و با هر سرعت اولیه اى که ول کنیم این حرف درست است. از جمله اگر اتاقک را از ارتفاع چند هزار کیلومترى و با چنان سرعتى رها کنیم که به دور زمین بگردد! ماهواره هایى که به دور زمین مى گردند دقیقاً چنین اتاقک هایى هستند و آنچه مشاهده مى شود این است که در این سفینه ها هیچ چیز وزن ندارد!

3- ریمان که مى خواست در دانشگاه گتنیگن استخدام شود، مى بایست به رسم آن روز سه مطلب به هیات داوران پیشنهاد کند و درباره یکى از آنها به انتخاب هیات داوران سخنرانى کند. گاوس جزء داوران بود و یکى از عناوینى که ریمان انتخاب کرده بود براى گاوس بسیار جذاب بود: درباره فرض هایى که اساس هندسه اند. گاوس این موضوع را انتخاب کرد و ریمان در یک سخنرانى اساس چیزى را بیان کرد که امروزه هندسه ریمانى نام دارد.

4- در واقع پس از این دوره اینشتین یکى از هندسه پیشه هاى بزرگ بود؛ هم تراز هندسه پیشه هایى مثل الى کارتان و هرمان وایل.

5- نسبیت عام در 1915 یعنى درست وسط جنگ جهانى اول تکمیل شد. شوارتس شیلد در این موقع افسر بود و در سال 1916 بر اثر بیمارى درگذشت. یک نفر وسط جنگ نظریه اى ساخته که گرانش و نسبیت خاص را آشتى بدهد، یکى دیگر وسط همین جنگ به فکر حل کردن این معادله هاى جدید افتاده و تازه یکى از دانش پیشه هاى کشور دشمن به این فکر افتاده که برویم وسط دریا از خورشیدگرفتگى عکس بگیریم، ببینیم این حرف ها درست است یا نه!

6- هر وقت از مدل استاندارد چیزى نام برده مى شود، منظور این است که این مدل آنقدر موفق است که تقریباً همه فیزیک پیشه هاى آن رشته به درست بودن آن اعتقاد پیدا کرده اند و آن را مبناى کار هاى بعدى گذاشته اند. البته اگر فیزیک پیشه هایى بتوانند نشان بدهند که یک «مدل استاندارد»ى درست نیست، کار بزرگى کرده اند.

7- اگر نکنند نتیجه غلط مى شود. در واقع اگر امروز با صرف هزینه بسیار یک ساعت اتمى فوق دقیق بخرید و به خانه بیاورید، باید ارتفاع خانه تان از سطح دریا را با دقت تعیین کنید و آن را به کامپیوتر ساعت بدهید. ساعت بر مبناى معادله هاى نسبیت عامى براى شما زمان سنجى مى کند. تازه در این وضعیت ساعت شما در واقع یک کرونومتر است. براى آنکه آن را با ساعت رسمى (UT یا GMT) به دقت همزمان کنید باید باز هم تصحیح هاى نسبیت عامى را محاسبه و اعمال کنید!

8- روس ها هم سیستم مشابهى دارند به نام GLONASS.

بزرگ ترین اشتباه اینشتین

بعد از تکمیل نسبیت عام اینشتین به این مسئله پرداخت که معادله هایى که نوشته چه چیزى براى کل جهان یا کیهان پیش بینى مى کنند. فرض هایى بسیار معقول و کلى براى کل کیهان کرد. مثلاً اینکه کیهان در مقیاس هاى بزرگ نه مرکز مرجحى دارد نه امتداد. مرجحى معادله ها را حل کرد و در کمال تعجب دید که حل ایستا ندارند: یا جهان در حال بزرگ شدن است یا در حال کوچک شدن، در گذشته اى متناهى از یک نقطه آغاز شده و ممکن است در آینده اى متناهى به یک نقطه بینجامد! از این حل خوشش نیامد. دستى در معادله هایش برد. جمله اى به آنها افزود. در این جمله ثابتى ظاهر مى شود که آن را ثابت کیهان شناختى نامگذارى کرد. اگر این ثابت که آن را با ؟ نشان مى دهند، صفر باشد، معادله ها مى شوند همان معادله هاى قبلى اگر لاندا مثبت باشد، جلوى انبساط عالم گرفته مى شود و اگر لاندا منفى باشد، جهان به نحو فزاینده اى منبسط مى شود. چند سال بعد ادوین هابل منجم آمریکایى انبساط جهان را کشف کرد! پس از آن اینشتین گفت این افزودن جمله کیهان شناختى به معادله هایش بزرگ ترین اشتباه زندگى اش بوده. امروز یک نظریه بسیار موفق براى کیهان شناخت داریم موسوم به مدل استاندارد کیهان شناخت.6 یکى از سنگ هاى اصلى این بناى بسیار عظیم و زیبا نسبیت عام است

سه قدرتى که در جهان حکومت مى کنند

«2 راه براى زندگى است:

یکى از این تفکر که هیچ چیز یک معجزه نیست. دیگر این تفکر که همه چیز یک معجزه است»

آلبرت اینشتین (1955-1897)

بیشتر اوقات ساکت و خاموش بود و هرگز بازى هاى کودکان را دوست نداشت. آن روزها وقتى سربازان با غرش طلب ها در خیابان هاى مونیخ به حرکت درمى آمدند، پنجره هاى عمارت ها براى دیدن آنها باز مى شد اما هنگامى که آلبرت کوچک با پدر و مادرش با چنین صحنه هایى برخورد مى کردند برخلاف کودکان دیگر به گریه و زارى مى پرداخت. از همان دوران کودکى از «اجبار» جمعى توسط عده اى دیگر تنفر داشت. سرانجام پسر بچه یهودى ما به مدرسه کاتولیک ها رفت و هیچ وقت دروغ نمى گفت. شاگردان مدرسه نام او را «شرافتمند» گذاشته بودند و همه او را شاگردى خیالباف و دوست داشتنى مى دانستند. پدر و مادرش گرچه از دیرفهمى او نگران بودند اما این قضیه را پنهان مى کردند. مادرش یک روز گفت «شاید روزى او استاد بزرگى شود» در مواقعى که فامیل و آشنایان دسته جمعى به تپه هاى سرسبز اطراف مى رفتند و همه بچه ها دسته جمعى دنبال بالا رفتن از تپه و بازى هاى خاص کودکان بودند ولى آلبرت به گوشه اى مى رفت و ساعت ها به برگ درختان و حرکت موج گونه درختان موقع وزش باد یا حرکت مورچه ها یا ملخ ها خیره مى شد و متفکرانه غرق در طبیعت مى شد. در یکى از روزهاى ماه ژوئن 1905 مردى جوان با موهاى ژولیده خسته و وامانده به اداره پست شهر «برن» آمد و بسته نسبتاً بزرگى را که روکش آن از زرورق هاى سیگار بود به دست کارمند داد.

آدرس: «مجله عملى آنالن در رشته فیزیک در لایپزیک آلمان» وقتى که مرد برمى گشت آرامش فکرى نداشت. نتیجه سال ها کوشش شدید فکرى و زحمت بسیار فشرده مغز او بود که پست شد. مرد آنقدر خسته بود که چند روز بر سر کار خود در اداره ثبت اختراعات برن حاضر نشد. سال 1905 در مجله آنالن فیزیک، 5 مقاله از او درج شد. مقاله اى تحت عنوان «سنجش ابعاد مولکول از یک راه نو» که در دانشگاه را براى این کارمند ناشناس گشود.

مقاله اى تحت عنوان «درباره نظریه مربوط به تولید و تبدیل نور» که بعدها نام «فتوالکتریک» گرفت براى او جایزه نوبل را به ارمغان آورد. این کشف او بر اعتبار فیزیک کوانتوم افزود و به کارهاى طیف نگارى کمک کرد. سومین مقاله مربوط به «حرکت کوچکترین ذره شناور در یک مایع» است که زمانى موضوع تحقیقات رابرت براون گیاه شناس معروف انگلیسى بود. چهارمین مقاله «الکترودینامیک اجسام متحرک» بود. این مقاله عجیب و غریبى بود! چرا که هیچ زیرنویس و منبع و ماخذى نداشت و نویسنده به هیچ دانشمند قبلى استناد نکرده است. این مقاله در نمایش خطوط کلى نظریه نسبیت نوشته شده بود.

و مقاله پنجم «آیا سختى یک جسم به انرژى محتوى آن بستگى دارد؟» که یک جورهایى به قصد بیان نظریه نسبیت از وجود نیرویى شگرف و بى سابقه خبر داد. آلبرت آنقدر معروف شده بود که دیگر همه او را در دنیا مى شناختند. از کشورهاى دیگر دعوتنامه دریافت کرد که براى سخنرانى یا زندگى به آنجا برود. او به انگلیس، فرانسه و ژاپن رفت و سرانجام به آمریکا و پرینستون. روزى 2 دانشجوى آمریکایى بر سر شهرت اینشتین شرط بندى مى کنند. لذا نامه اى به نام و نشانى کوتاه و مختصر «پروفسور اینشتین، اروپا» پست کردند که این نامه بدون تاخیر به مقصد رسید. دخترى از اهالى پرینستون غالب روزها منزل خود را ترک مى کرد و به منزل اینشتین مى رفت. مادر او از این موضوع متعجب شده و از دخترک توضیح خواست و دخترک گفت، مسئله ریاضى مدرسه را نمى توانستم در منزل حل کنم و مردم مى گفتند که در خانه شماره 112 ریاضیدان بزرگى زندگى مى کند که درعین حال مرد بسیار خوبى است، به خانه او رفتم و از او خواهش کردم که در حل مسئله به من کمک کند، وى با کمال میل قبول کرد و مسئله را بسیار خوب براى من توضیح داد و وقتى که او شرح مى داد مسئله خیلى ساده تر از آن بود که معلم مدرسه براى بچه ها بیان مى کرد. و در آخر هم به من گفت، هر وقت مسئله و مشکلى داشتى که نتوانستى آن را حل کنى پیش من بیا. مادر از این کار دختر خود ناراحت شد و از اینشتین عذرخواهى کرد. اما اینشتین پاسخ داد: هیچ گونه عذرخواهى لازم نیست، قطعاً من ضمن صحبت با این کودک خیلى بیشتر از او آموختم تا او از من. پروفسور آلبرت اینشتین روز دوشنبه 28 فروردین سال 1334 مصادف با 28 آوریل 1955 جهان پرآشوب را وداع گفت.

بنابر وصیت اینشتین هیچ گونه تشییع جنازه اى از او به عمل نیامد.

دانشگاه تهران نیز تلگراف تسلیتى به مناسبت درگذشت آلبرت اینشتین مخابره کرد و مجلس یادبودى برپا ساخت. جواهر لعل نهرو نخست وزیر هند بحق در مورد وى گفته است «وى دانشمند بزرگ این عصر و به واقع یکى از جویندگان عدالت و راستى بود که هرگز با ناراستى و ظلم مصالحه نکرد». اینشتین درباره تدریس فیزیک به کودکان تفکر بسیار کرده بود. و نظرهاى جالب توجهى داشت و بر خلاف اغلب دانشمندان که از تدریس مطالب مقدماتى عار دارند، همواره اظهار تاسف مى کرد که هیچ وقت فرصت تدریس در مدرسه متوسطه نداشته است!


کلمات کلیدی: فیزیک نوین


نوشته شده توسط مهدی 86/3/31:: 6:5 عصر     |     () نظر
<      1   2   3   4   5   >>   >