با پاداش دادن به نیکوکار بدکار را بیازار . [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

 عناصر رادیواکتیو معمولا سه نوع ذره یا اشعه از خود صادر می‌کنند که شامل ذره آلفا ، ذره بتا و اشعه گاما است. با قرار دادن اشعه رادیواکتیو تحت تاثیر میدان مغناطیسی متوجه شده‌اند که ذره آلفا دارای بار مثبت ، بتا دارای بار منفی و اشعه گاما بدون بار است.

خواص ذره آلفا

جنس ذره آلفا ، هسته اتم هلیوم است که از دو نوترون و دو پروتون تشکیل یافته است. جرم آن حدود 4 برابر جرم پروتون و بار الکتریکی آن 2+ و علامت اختصاری آن (4,2)He است. برد ذره آلفا به عنصر مادر ، انرژی اولیه و جنس محیط بستگی دارد. مثلا برد ذره آلفا صادره از رادیوم در هوا تقریبا 4.8 سانتیمتر می‌باشد. ذره آلفا به علت داشتن 2 بار مثبت هنگامی که از نزدیکی یک اتم عبور می کند، ممکن است تحت تاثیر میدان الکتروستاتیکی خود ، الکترون مدار خارجی آن اتم را خارج سازد و یا به عبارت دیگر اتم را یونیزه کند. همچنین ذره آلفا قادر است محل الکترون را تغییر دهد، یعنی الکترون تحت تاثیر میدان الکتریکی ذره آلفا از مدار پایین تری به مدار بالاتر صعود می‌کند و در نتیجه اتم به حالت برانگیخته در می‌آید. قابلیت نفوذ ذره آلفا بسیار کم است.

خواص ذره بتا

جنس ذره بتای منفی ، از جنس الکترون می‌باشد، بار الکتریکی آن 1- و علامت آن بتای منفی است. برد ذره بتا در هوا در حدود چند سانتیمتر تا حدود یک متر است. البته برد این ذره نیز به انرژی اولیه (عنصر مادر) و جنس محیط بستگی دارد. برخلاف ذره آلفا ، ذره بتا از نظر حفاظت یک خطر خارجی محسوب می‌شود. خاصیت یون سازی این ذره به مراتب کمتر از ذره آلفا است، یعنی بطور متوسط در حدود 100 مرتبه کمتر از ذره آلفا می‌باشد. ذره بتا می‌تواند در اتمها ایجاد برانگیختگی کند، ولی این خاصیت نیز در ذره بتا، به مراتب کمتر از ذره آلفا است. قدرت نفوذ ذره بتا بطور متوسط 100 برابر بیشتر از ذره آلفا است. طیف ذره بتا تک انرژی نیست، بلکه یک طیف پیوسته است که تمام مقادیر انرژی از 0 تا انرژی ماکزیمم را دارا می‌باشد. این ذره همان پوزتیرون است که ضد ماده الکترون می‌باشد. جرم آن با جرم الکترون برابر بوده و دارای باری مخالف با بار الکترون است و علامت اختصاری آن حرف بتای مثبت است.

خواص اشعه گاما

جنس اشعه گاما از جنس امواج الکترومغناطیسی می‌باشد، یعنی از جنس نور است. ولی با طول موج بسیار کوتاه که طول موج آن از 1 تا 0.01 آنگستروم تغییر می‌کند. جرم آن در مقیاس اتمی صفر ، سرعت آن برابر سرعت نور ، بار الکتریکی آن صفر و علامت اختصاری آن حرف گاما می‌باشد. انرژی اشعه گاما از 10 کیلو الکترون ولت تا 10 مگا الکترون ولت تغییر می‌کند. برد آنها بسیار زیاد است. مثلا در هوا چندین متر است. خاصیت ایجاد یونیزاسیون و برانگیختگی در اشعه گاما نیز وجود دارد. ولی به مراتب کمتر از ذرات آلفا و بتا است. مثلا اگر قدرت یونیزاسیون متوسط اشعه گاما را یک فرض کنیم، قدرت یونیزاسیون متوسط ذره بتا 100 و ذره آلفا 104 خواهد بود. قدرت نفوذ این اشعه به مراتب بیشتر از ذرات بتا و آلفا است. طیف انرژی اشعه گاما ، همانند ذرات آلفا تک انرژی است. یعنی تمام فوتونهای گامای حاصل از یک عنصر رادیواکتیو دارای انرژی یکسانی هستند.


کلمات کلیدی: هسته ای


نوشته شده توسط مهدی 85/2/17:: 1:56 عصر     |     () نظر

 

نویسنده : فرشید کریمی

به گفته اخترشناسان طی چند سال آینده میتوان سایه کلی سیاهچاله واقع در مرکز کهکشان راه شیری را مشاهده کرد.

در هسته کهکشان راه شیری یک سیاهچاله پرجرم قرار دارد که نور را به درون خود می مکد و بدین ترتیب باعث نامرئی شدن خود می شود. اما اختر شناسان می گویند که طی چند سال آینده قادر خواهند شد سایه کلی این سیاهچاله را مشاهده کنند.

آوری برادریک (Avery Broderick) از مرکز اختر فیزیک هاروارد می گوید" کلید و اساس اختر شناسی سیاهچاله ای اکنون در چنگ ماست. ما اکنون می توانیم سایه ای که سیاهچاله بر روی مواد اطراف خود می اندازد مشاهده کرده و اندازه و چرخش خود سیاهچاله را تعیین کنیم.هیچ چیز حتی نور نمی تواند از حوزه گرانشی شدید یک سیاه چاله فرار کند. و به دلیل اینکه از خود نور یا هر گونه شکلی از ماده منتشر نمی کند ، مدرک قابل روئیتی از وجود آنها در دست نیست. اما همینکه ماده به داخل کشیده می شود ، گرم شده و انرژی را به صورت "نقاط داغ" (Hot Spots) منتشر می کند. بخشی از این تابش فرار کرده و قابل ردیابی می گردد. اختر شناسان قبلا تابش ناشی از نقاط داغ را درست بیرون از سیاهچاله ردیابی کرده اند. آنها عقیده دارند که این تابشها پس زمینه ای را ترسیم می کند که شناسه و به عبارت دیگر سایه سیاهچاله بر روی آن خودنمائی می کند.به دلیل اینکه فن آوری جهت روئیت این سایه تا چند سال آینده امکان پذیر نخواهد بود ، برادریک و آویل اوب از مرکز اختر فیزیک هاروارد مدلی را طراحی کرده اند که ظاهر این سایه را پیش بینی می کند.

نقطه داغ تابش به دور سیاهچاله می چرخد اما محققین نمی دانند که آیا خود سیاهچاله هم می چرخد یا نه. بنابراین Broderick و Loeb دو حالت را ایجاد کردند : یکی سیاهچاله بدون حرکت و دیگری چرخش با حداکثر سرعت. در هر کدام از حالتها ، نقطه داغ بصورت یک حباب با رنگهای رنگین کمانی که به دور یک صفحه آبی سخت می چرخد نمایش داده می شود. صفحه آبی نمایانگر صفحه پیوسته سیاهچاله است که ماده در آن جمع و داغ می شود تا در نهایت به درون خود سیاه چاله مکیده شود.برادریک می گوید" مشاهده تمام وقایع تا لبه سیاهچاله واقع در مرکز کهکشان راه شیری یک رصد واقعا قابل ملاحظه است: چاله ای با قطر 10 میلیون مایل که بیش از 25.000 سال نوری دور می باشد. بمنظور روئیت این سایه ، اختر شناسان به رادیو تلسکوپی نیاز دارند که به بزرگی کره زمین باشد. یک چنین تلسکوپی کما بیش درتحقیقات استفاده می شود. به جای رادیو تلسکوپی که اندازه غول آسای آن امکان ساخت را غیر ممکن می کند ، اختر شناسان قرائتهای مجموعه ای از تلسکوپهای submillimeter سراسر قاره را ادغام خواهند کرد.

قبلا از این روش که interferometry نامیده می شود برای مطالعه پرتوها و علائم طول موج بلند فضای خارج استفاده شده است. اختر شناسان معتقدند که بررسی علائم طول موج کوتاه می تواند تصاویری با کیفیت بالا از ناحیه بیرونی سیاهچاله ایجاد کند. چاه گرانشی موجود در مرکز کهکشان راه شیری بهترین هدف برای رصد با استفاده از interferometry می باشد زیرا این روش وسیع ترین منطقه از آسمان را برای رصد سیاهچاله پوشش می دهد. ادغام نتایج رصدهای انجام شده توسط ابزارهای فروسرخ می تواند تصویر با کیفیت تری بوجود آورد.لینکولن گرین هیل (Lincoln Greenhill) از مرکز اختر فیزیک هاروارد می گوید: رصدهای فرو سرخ و Submillimeter مکمل یکدیگر هستند. ما می باید هر دو روش را برای بوجود آوردن با کیفیت ترین رصدها مورد استفاده قرار دهیم. این تنها راهی است که بتوان یک تصویر کامل از مرکز کهکشانی بدست آورد." اما یک تصویر واضح و شفاف از این سیاهچاله تنها حسن شناسائی و رویت سایه آن نیست. این داده ها در نهایت به اختر شناسان کمک خواهد کرد تا فرضیه نسبیت عام انیشتین را در میان میدان گرانشی شدیدا قدرتمند یک سیاهچاله مورد آزمایش قرار دهند.زمانیکه اختر شناسان به این هدف نایل شوند ، اولین تصویر از سایه سیاهچاله و صفحه یکنواخت درون آن به کتابهای درسی راه خواهد یافت و نظریات ما در مورد گرانش گستره فضا- زمان که قویا منحنی تصور می شود مورد آزمایش قرار خواهند گرفت.

کلمات کلیدی: اختر فیزیک


نوشته شده توسط مهدی 85/2/17:: 1:55 عصر     |     () نظر

 

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.


کلمات کلیدی: هسته ای


نوشته شده توسط مهدی 85/2/17:: 1:54 عصر     |     () نظر

 آشکارسازی ذرات عبارتست از فرآیندی که در آن خصوصیاتی مانند جرم ، انرژی ، بار الکتریکی ، مسیر حرکت و ... و در مجموع نوع یک ذره حامل انرژی که در واکنش‌های هسته‌ای بوجود می‌آید، توسط دستگاهی (اغلب آشکارساز) تعیین می‌شود.
دید کلی
فرآیند آشکارسازی متشکل از یک دستگاه آشکارساز است که بسته به نوع ذره تابشی و آشکارسازی خصیصه‌ای از ذره ، نوع دستگاه فرق می‌کند. سهم عمده در آشکارسازی ذره توسط ماده‌ای متناسب با ذره تابشی در دستگاه آشکارساز انجام می‌شود که عبارت است از برهمکنش ذره باردار حامل انرژی با الکترونهای مداری ماده آشکارسازی که این برهمکنش توسط مدارهای الکترونیکی آشکارساز ، به یک پالس الکتریکی تبدیل می‌شود. عوامل موثر بر آشکارسازی ذرات در این مقوله مورد بررسی قرار می‌گیرد.
ذرات تابشی
واپاشی هسته‌ای یک فرآیند خودبخودی است، یعنی سیستم بطور خودبه‌خودی ، از حالتی به حالتی دیگر تغییر می‌کند. پایستگی انرژی ایجاب می‌کند که انرژی حالت نهایی پایین‌تر از حالت اولیه باشد. این اختلاف انرژی به طریقی به خارج سیستم فرستاده می‌شود. در تمام این موارد ، این امر با گسیل ذرات حامل انرژی بدست می‌آید که این ذرات یک یا ترکیبی از گسیل الکترومغناطیسی ، گسیل بتا و گسیل نوکلئون است که کلا می‌توان ذرات تابشی را به دو بخش ، ذرات تابشی باردار حامل انرژی و ذرات بی‌بار حامل انرژی ، تقسیم‌بندی کرد.
ذرات تابشی باردار حامل انرژی
بار الکتریکی ذرات باردار حامل انرژی سهم مهمی در آشکارسازی ذره دارد. وقتی ذره تابشی از کنار اتمها عبور می‌کند، به علت باردار بودن ، بر الکترونهای مداری نیروی الکتریکی وارد می‌کند. در این برهم‌کنش انرژی مبادله می‌شود که باعث کند شدن حرکت ذره تابشی و کنده شدن الکترونها از مدارشان می‌شود. این الکترونهای جدا شده از مدار اساس بسیاری از روشهای آشکارسازی ذرات تابشی و اندازه گیری جرم ، بار ، انرژی و ... آنها است.
روش‌های کلی آشکار کردن ذرات باردار حامل انرژی
سه روش اساسی برای آشکار کردن ذرات باردار تابشی با استفاده از یونش وجود دارد :
یونش را می‌توان قابل روئیت کرد، بطوری که رد ذرات را بتوان دید و یا عکسبرداری کرد.
وقتی که زوج الکترون _ یون دوباره ترکیب می‌شوند، نور گسیل شده را با یک دستگاه حساس به نور می‌توان آشکارسازی کرد.
با استفاده از یک میدان الکتریکی می‌توان الکترونها و یونها را جمع‌آوری کرد و از این طریق یک علامت الکتریکی تولید کرد.
ذرات تابشی بی‌بار حامل انرژی
در آشکارسازی ذرات باردار حامل انرژی ، بار ذره عامل مهمی در آشکارسازی ذره بود ولی نوترونها و فوتونها (در ناحیه پرتوهای ایکس و گاما) فاقد بار هستند، لذا روش‌هایی که برای آشکارسازی آنها بکار رفته، کمتر از ذرات باردار است. احتمال برهمکنش نوترونها یا پرتوهای ایکس و گاما با اتم یا هسته آن به‌صورت سطح مقطع کل بیان می‌شود.
فوتونها (در ناحیه پرتوهای ایکس و گاما)
پرتوهای ایکس و گاما با الکترونهای مداری ماده از طریق سه برهمکنش شناخته شده ، یعنی اثر فوتوالکتریک ، پراکندگی کامپتون و تولید زوج الکترون _ پوزیترون برهمکنش می‌کنند. برای پرتوهای ایکس و گاما سطح مقطع کل با مجموع سطح مقطع‌های سه برهمکنش اساسی یاد شده در بالا برابر است.
نوترونها
نوترونها می‌توانند پراکنده شوند و یا واکنشهای هسته‌ای ایجاد کنند که بسیاری از این واکنشها منجر به گسیل ذرات باردار حامل انرژی می‌شود. تمام روشهای آشکارسازی نوترونها در نهایت به آشکارسازی ذرات باردار منجر می‌شود که بعد از تابش نوترون به یک ماده خاص ذره باردار تابش می‌شود. برای نوترون سطح مقطع کل با مجموع سطح مقطع‌های واکنش و پراکندگی برابر می‌باشد.
اصول کار دستگاههای آشکارساز
اصول کار اغلب دستگاههای آشکارساز مشابه است. تابش وارد آشکارساز می‌شود، با اتمهای ماده آشکارساز برهمکنش می‌کند (اثر تابش بر ماده) و ذره ورودی بخشی از انرژی خود را صرف جداسازی الکترونهای کم‌انرژی ماده آشکارساز از مدارهای اتمی خود می‌کند. این الکترونها و یونش ایجاد شده جمع‌آوری می‌شود و توسط یک مدار الکترونیکی برای تحلیل به صورت یک تپ ولتاژ یا جریان در می‌آید.
خصوصیات مواد آشکارساز بکار رفته در آشکارسازها
ماده مناسب برای آشکارسازی هر ذره بستگی به نوع ذره تابشی دارد.
برای تعیین انرژی تابشی بایستی تعداد الکترونهای آزاد شده از ماده زیاد باشد.
برای تعیین زمان گسیل تابش باید ماده‌ای را انتخاب کنیم که در آن الکترونها به سرعت تبدیل به تپ شوند.
برای تعیین نوع ذره باید ماده‌ای انتخاب شود که جرم و بار ذره اثر مشخصی بر روی ماده داشته باشد.
اگر بخواهیم مسیر ذره تابشی را دنبال کنیم، باید ماده آشکارساز نسبت به محل ورود ذره تابشی حساس باشد.
انواع آشکارسازها
اتاقک ابر
اتاقک ابر متشکل از محفظه‌ای از هوا و بخار آب به حالت اشباع است. در اطراف یونهای تشکیل شده از تابش ذرات باردار حامل انرژی ، قطره‌های آب تشکیل می‌شود که با نوردهی مناسب می‌توان مسیر حرکت ذره را دید یا عکسبردای کرد.
اتاقک حبابی
اتاقک حباب متشکل از محفظه‌ای از مایع فوق گرم است. در اتاقک حباب وقتی به طرز ناگهانی از فشار کاسته می‌شود، مایع شروع به جوشیدن می‌کند. حبابها بر روی یونهایی که در مسیر ذرات باردار تابشی پرانرژی قرار دارند، تشکیل می‌شوند که می‌توان آنها را روئیت کرد یا از آنها عکسبرداری کرد.
اتاقک جرقه‌ای
اتاقک جرقه متشکل از دو صفحه یا دو سیم موازی است که ولتاژ قوی میان هر جفت از صفحه‌ها برقرار است. در مواقعی که جرقه‌های قوی بین دو صفحه زده می‌شود که به احتمال قوی جرقه‌ها در همان مسیر حرکت ذره باردار حامل انرژی است که در گاز مربوطه یونش ایجاد کرده است که می‌توان آن را دید یا عکسبرداری کرد.
امولسیون عکاسی
در مسیر ذرات تابشی باردار حامل انرژی دانه‌های هالوژنه نقره تشکیل می‌شود که می‌توان آن را پس از ظهور فیلم عکاسی روئیت کرد.
آشکارساز سوسوزن (سینتیلاسیون)
در یک بلور جسم جامد ، برهمکنش ذره باردار پرانرژی با الکترونهای مداری باعث کنده شدن آنها می‌شود. الکترون کنده شده وقتی در تهیجا (مدار الکترونی فاقد الکترون) می‌افتد، نور گسیل می‌کند. اگر بلور به این نور شفاف باشد، عبور ذره باردار حامل انرژی با سینتیلاسیون یا سوسوزنی نور گسیل شده از بلور علامت داده می‌شود که این علامت نوری توسط اثر فتوالکتریک به یک تپ الکتریکی تبدیل می‌شود.
آشکارساز گازی
در آشکارساز گازی ذره باردار حامل انرژی در گاز پر شده میان دو الکترود فلزی تولید زوج الکترون _ یون می‌کند. میدان الکتریکی از برقراری ولتاژ حاصل می‌شود که این میدان باعث شتاب الکترونها و یون‌ها به ترتیب به طرف الکترود مثبت و منفی می‌شود. چون در مسیر حرکت با اتمهای دیگر برخورد می‌کنند، حرکت آنها حرکت سوقی است.
آشکارسازهای حالت جامد یا نیم رسانا
این نوع آشکارسازها از یک اتصال p - n میان سیلیسیم یا ژرمانیم نوع P و نوع n تشکیل یافته است. وقتی ولتاژی در خلاف جهت رسانش دیود اعمال می‌شود، ناحیه‌ای تهی از حاملهای بار در پیوندگاه بوجود می‌آید. هنگامی که ذره باردار حامل انرژی در طول ناحیه تهی حرکت می‌کند، در نتیجه برهمکنش آن با الکترونهای داخل بلور مسیر با زوجهای الکترون _ حفره معین می‌شود. الکترونها و حفره‌ها جمع می‌شوند و تپی الکتریکی در شمارشگر بوجود می‌آید.
طیف‌سنج‌های مغناطیسی
در طیف‌سنج‌های مغناطیسی از میدان مغناطیسی یکنواخت استفاده می‌کنند. اگر از یک منبع چند تابش مختلف داشته باشیم، وقتی ذرات باردار حامل انرژی تابشی وارد میدان مغناطیسی یکنواخت می‌شوند، مسیرهای دایره‌ای متفاوت می‌گیرند. از برخورد این مسیرهای دایره‌ای متفاوت با وسیله ثابتی مثلا فیلم عکاسی به تعداد ذرات باردار تابشی ، تصویر تشکیل می‌شود.
آشکارساز تلسکوپی
آشکارسازی تلسکوپی متشکل از دو یا چند شمازشگر است که در آن تابش به ترتیب از شمارشگرها عبور می‌کند. شمارشگرهای اولیه نازک هستند، بطوری که ذره نسبتی از انرژی خود را به آنها می‌دهد، ولی در آخرین شمارشگر بطور کامل انرژی ذره جذب می‌شود. این شمارشگر بیشتر برای زمان‌سنجی استفاده می‌شوند.
شمارشگر تناسبی چندسیمی
این شمارشگر به عنوان آشکارسازی که نسبت به محل برهمکنش ذره حساس است، استفاده می‌شود.
قطب سنج ها
اغلب برای اندازه گیری قطبیدگی تابش استفاده می‌شود.


کلمات کلیدی: هسته ای


نوشته شده توسط مهدی 85/2/16:: 1:52 عصر     |     () نظر

 

او هرگز با کوانتوم آشتى نکرد

مریم جعفر اقدمى

همیشه وقتى سخن از اینشتین به میان مى آید، ذهن ها متوجه نظریه نسبیت و پیامدهاى انقلابى آن در فیزیک مى شود. اما کمتر کسى این نکته را به خاطر مى آورد که اینشتین همانطور که در اولین انقلاب علمى قرن بیستم یعنى نظریه نسبیت سهیم بود، در انقلاب دیگر یعنى فیزیک کوانتومى نیز نقش بسزایى داشت. حتى جایزه نوبل هم به خاطر مقاله «اثر فوتوالکتریک» که تاییدى بر کوانتومى بودن نور بود، به او اهدا شد. اما بازى سرنوشت آنگونه شکل گرفت که یکى از بزرگترین حامیان مکانیک کوانتومى، منتقد تراز اول آن نیز باشد. این مقاله نگاهى است به واکنش اینشتین نسبت به مکانیک کوانتومى و مباحثات او با فیزیکدانان بانى نظریه کوانتوم به ویژه نیلز بور. هدف توصیف اتفاقاتى است که در تاریخ کوانتوم افتاده است و تنها در موارد ضرورى مسائل علمى ذکر شده است.

کنگره سولوى

همه چیز از کنگره سولوى شروع شد. بانى این سرى کنگره ها، یک صنعتگر آلمانى به نام ارنست سولوى بود. او اولین کنگره بین المللى سولوى را کمى قبل از شروع جنگ جهانى اول، در شهر بروکسل برگزار کرد. قرار بر این بود که در این کنفرانس ها حدود 30 نفر از فیزیکدانان برجسته دعوت شوند و بر روى موضوع از قبل تعیین شده اى، بحث و بررسى کنند. از سال 1911 تا 1927 پنج کنگره با این روش برگزار شد و هر کدام به یکى از پیشرفت هاى فیزیک در آن سال ها اختصاص داشت. معروف ترین کنگره سولوى در سال 1927 و با موضوع فیزیک کوانتومى برگزار شد. در بین شرکت کنندگان در این کنفرانس 9 فیزیکدان نظرى حضور داشتند که بعد ها همه آنها به خاطر سهم مهمى که در شکل گیرى نظریه کوانتوم داشتند، برنده جایزه نوبل شدند. ماکس پلانک، نیلز بور، ورنر هایزنبرگ، اروین شرودینگر و... آلبرت اینشتین از جمله آن فیزیکدان ها بودند. اما اینشتین هنگام شرکت در کنگره به خاطر نظریه نسبیت و همین طور دریافت جایزه نوبل به قدر کافى مشهور بود. به همین دلیل نظر او براى دیگر فیزیکدان ها اهمیت زیادى داشت. هنگام برگزارى پنجمین کنگره سولوى یکى، دو سال بود که از ارائه فرمول بندى شسته رفته اى از مکانیک کوانتومى مى گذشت. ماکس بورن یک فرمول بندى آمارى از مکانیک کوانتومى منتشر کرده بود و هایزنبرگ هم اصل عدم قطعیت (uncertainty principle) خود را مطرح کرده بود. نیلز بور نیز براساس این دستاوردها تعبیر معرفت شناختى خود را از مکانیک کوانتومى پیشنهاد کرده بود که در ضمن آن ایده مکملیت (complementarity) را نیز معرفى مى کرد. همه این موارد دلایلى کافى بودند که اینشتین در تمام طول کنفرانس با بور و هایزنبرگ به بحث بنشیند.

تعبیر کپنهاگى

نکته مهم در اصل عدم قطعیت هایزنبرگ این بود که، نمى توان مکان و تکانه (یا سرعت) یک ذره را به طور همزمان و به طور دقیق اندازه گیرى کرد. با اندازه گیرى مکان عدم قطعیتى در اندازه گیرى سرعت به وجود مى آید و بالعکس. با مطرح شدن این اصل جنجال برانگیز خیلى ها عدم قطعیت را ذاتى طبیعت دانستند و گفتند که این مشکل دستگاه اندازه گیرى یا ناظر نیست. به این ترتیب اصل علیت را زیر سئوال بردند، به این معنى که وقتى نمى توانیم زمان حال یک سیستم را به طور دقیق بدانیم پس از آینده آن نیز چیزى نمى دانیم و از آنجا که این جهل به ذات طبیعت و نه به دستگاه اندازه گیرى مربوط است، روابط على مخدوش مى شود. این نتیجه گیرى از یک اصل کاملاً فیزیکى یکى از جنبه هاى تعبیرى بود که بعدها به «تعبیر کپنهاگى» از مکانیک کوانتومى معروف شد. از دیگر مولفه هاى تعبیر کپنهاگى ویژگى آمارى و احتمالاتى پدیده هاى زیراتمى بود. براى مثال اگر ناظرى سرعت ذره اى را در راستاى معینى اندازه گیرى کند، به احتمال X یک مقدار خاص و به احتمال Y مقدار دیگرى را به دست مى آورد. روى دادن هر کدام از این احتمالات هم کاملاً تصادفى است و هیچ مکانیسمى براى چگونگى اتفاق آنها بیان نمى شود. نکته دیگر تعبیر کپنهاگى انکار واقعیت فیزیکى بود، به این معنا که فرمول بندى مکانیک کوانتومى تنها واقعیت موجود است. پیش بینى نتایج و کارآمد بودن فرمول بندى کافى است و لازم نیست که این فرمول بندى حتماً با یک واقعیت عینى فیزیکى متناظر باشد.

اینشتین بر ضد بور

اینشتین به هیچ وجه نمى توانست زیر بار یک چنین تعبیرى برود. او فیزیکدانى بود که همواره به دنبال کشف طبیعت بود و یک چنین نظریه اى با این نتایج عجیب و غیرشهودى او را راضى نمى کرد. اینشتین به رئالیسم اعتقاد داشت و نمى توانست بپذیرد که مشاهده کننده واقعیت یک پدیده فیزیکى را تعیین مى کند. او معتقد بود که فیزیکدان ها به ایده آلیسمى از نوع بارکلى روى آورده اند که آنها را سرمست کرده است و از هدف اصلى علم و همچنین فیزیک دور شده اند. به همین دلیل بود که در کنگره سولوى به شدت در مقابل نظریات بور و هایزنبرگ موضع گیرى کرد. هایزنبرگ در خاطرات خود مى نویسد: «همه بحث ها در سر میز غذا شکل مى گرفت و نه در تالار کنفرانس و بور و اینشتین کانون همه بحث ها بودند. بحث معمولاً از سر میز صبحانه شروع مى شد و اینشتین آزمایش فکرى جدیدى که گمان مى کرد اصل عدم قطعیت را رد مى کند، مطرح مى کرد. پس از بحث هاى بسیار در طول روز، بور سر میز شام به اینشتین ثابت مى کرد که آن آزمایش هم نمى تواند اصل عدم قطعیت را خدشه دار کند. اینشتین کمى ناراحت مى شد، اما صبح روز بعد با یک آزمایش فکرى دیگر که پیچیده تر از آزمایش قبلى بود، از راه مى رسید. پس از چند روز پاول اهرنفست فیزیکدان هلندى که دوست اینشتین بود گفت: من به جاى تو خجالت مى کشم، استدلال هاى تو در برابر مکانیک کوانتومى شبیه استدلال هایى است که مخالفانت در برابر نظریه نسبیت مى آورند.» اینشتین با این آزمایش هاى فکرى مى خواست وجود ناسازگارى در مکانیک کوانتومى را نشان دهد تا بتواند آن را رد کند، اما موفق نشد. او همیشه مى گفت نمى تواند قبول کند که خدا شیر یا خط بازى مى کند. او معتقد بود اگر خدا مى خواست تاس بازى کند این کار را به طور کامل انجام مى داد و در آن صورت ما دیگر مجبور نبودیم به دنبال قوانین طبیعت بگردیم، چرا که دیگر قانونى نمى توانست وجود داشته باشد. جواب بور به تمامى این جملات نغز این بود که: ما هم وظیفه نداریم براى خدا در اداره کردن جهان تعیین تکلیف کنیم. به این ترتیب بور در پنجمین کنگره سولوى توانست از سازگارى منطقى تعبیر کپنهاگى دفاع کند. اما بحث هاى اینشتین و بور به ششمین کنگره سولوى در سال 1930 نیز کشیده شد و باز هم اینشتین نتوانست نتیجه اى بگیرد. پس از آن تلاش کرد که ناقص بودن مکانیک کوانتومى را نشان دهد.

اینشتین، پودلسکى و روزن

اینشتین در ادامه تلاش هایش براى اثبات ناقص بودن تعبیر استاندارد مکانیک کوانتومى، مقاله اى را در سال 1935 با همکارى پودلسکى و روزن منتشر کرد. این مقاله با عنوان «آیا توصیف مکانیک کوانتومى از واقعیت فیزیکى مى تواند کامل باشد؟» بعدها با نام اختصارى EPR معروف شد. آنها در مقاله شان سعى کردند که با یک آزمایش فکرى نشان دهند عناصرى از واقعیت وجود دارند که در توصیف کوانتومى وارد نشده اند و بنابراین مکانیک کوانتومى ناقص است. طبق نظر اینشتین نظریه اى کامل است که هر عنصرى از واقعیت فیزیکى مابه ازایى در آن داشته باشد. چهار ماه بعد، بور در مقاله اى با همان عنوان آزمایش EPR را رد کرد و نشان داد که استدلال آنها مغالطه آمیز است.اما این پایان ماجرا نبود. نه اینشتین و نه بور، هیچکدام راضى نشده بودند. اینشتین تا پایان عمرش در سال 1955 همچنان مشکلات مکانیک کوانتومى را یادآورى مى کرد. در مورد بور هم معروف است عکسى که از تخته سیاه او درست یک روز قبل از مرگ او گرفته شده، شامل طرح آزمایشى است که در سال 1930 مورد بحث او و اینشتین بوده است. اینشتین هیچ گاه مکانیک کوانتومى را نپذیرفت و در بهترین حالت قبول کرد که این نظریه، فقط یک نظریه موقتى است که کامل نیست و فیزیکدانان باید به دنبال نظریه اى دیگر باشند. نظریه اى که هم به علیت و هم به رئالیسم مقید باشد و در عین حال زیبا و ساده نیز باشد


کلمات کلیدی: کوانتوم


نوشته شده توسط مهدی 85/2/16:: 1:49 عصر     |     () نظر
<   <<   96   97   98   99   100   >>   >