physics

نانولوله هاي كربني؛ از سنتزتا كاربرد

خلاصه :
اگر قبول كنيم كه روش‌هاي توليد به كمك فناوري نانو به دوران طلايي خود رسيده است بايد نانولوله‌هاي كربني را بچه‌هاي طلايي اين دوران به شمار آوريم. خواص منحصر به فرد (مكانيكي- الكترونيكي- شيميايي- مغناطيسي- ) اين مواد رويايي موجب شده است كه قابليت‌هاي كاربردي زيادي براي آن ها به وجود آيد. پيش‌بيني يك بازار 12 ميليارد دلاري در مدت 5 سال ( 2002تا 2007) حاكي از آن است نانولوله‌هاي كربني تأثير بيشتري از ترانزيستور در جامعه امروزي خواهند داشت. خبرنامه فناوري نانو در راستاي رسالت مشخص خود، مطالعات مختلف وگسترده اي را در زمينه نانو لوله ها صورت داده و آن ها را به صورت خبر يا مقاله (در ماه نامه و سايت ستاد) در دسترس علاقه مندان قرار داده است. در تحقيق حاضر با بررسي تمامي مقالات و خبرهاي منتشر شده در100 شماره پيشين خبرنامه، ضمن جمع‌بندي خلاصه ويژگي‌ها و موانع توليد نانولوله‌ها، روند حاكم بر اين محصول از سنتز تا كاربرد به طور اجمالي ارائه شده است.

اشاره
اگر قبول كنيم كه روش‌هاي توليد به كمك فناوري نانو به دوران طلايي خود رسيده است بايد نانولوله‌هاي كربني را بچه‌هاي طلايي اين دوران به شمار آوريم. خواص منحصر به فرد (مكانيكي- الكترونيكي- شيميايي- مغناطيسي- ) اين مواد رويايي موجب شده است كه قابليت‌هاي كاربردي زيادي براي آن ها به وجود آيد.
پيش‌بيني يك بازار 12 ميليارد دلاري در مدت 5 سال ( 2002تا 2007) حاكي از آن است نانولوله‌هاي كربني تأثير بيشتري از ترانزيستور در جامعه امروزي خواهند داشت.
خبرنامه فناوري نانو در راستاي رسالت مشخص خود، مطالعات مختلف وگسترده اي را در زمينه نانو لوله ها صورت داده و آن ها را به صورت خبر يا مقاله (در ماه نامه و سايت ستاد) در دسترس علاقه مندان قرار داده است. در تحقيق حاضر با بررسي تمامي مقالات و خبرهاي منتشر شده در100 شماره پيشين خبرنامه، ضمن جمع‌بندي خلاصه ويژگي‌ها و موانع توليد نانولوله‌ها، روند حاكم بر اين محصول از سنتز تا كاربرد به طور اجمالي ارائه شده است.

نانولوله‌ هاي كربني‌ كه از صفحات كربن به ضخامت يك اتم و به شكل استوانه‌اي توخالي ساخته شده است در سال 1991 توسط ساميو ايجيما (از شركت NEC ژاپن) كشف شد. خواص ويژه و منحصر به فرد آن ازجمله مدول يانگ بالا و استحكام كششي خوب از يك طرف و طبيعت كربني بودن نانولوله‌ها (به خاطر اين كه كربن ماده‌اي است كم وزن، بسيار پايدار و ساده جهت انجام فرايندها كه نسبت به فلزات براي توليد ارزان‌تر مي‌باشد) باعث شده که در دهه گذشته شاهد تحقيقات مهمي در كارايي و پرباري روش‌هاي رشد نانولوله‌ها باشيم. كارهاي نظري و عملي زيادي نيز بر روي ساختار اتمي و ساختارهاي الكتروني نانولوله متمركز شده است. كوشش‌هاي گسترده‌اي نيز براي رسيدگي به خواص مكانيكي شامل مدول يانگ و استحكام كششي و ساز وکار عيوب و اثر تغيير شكل نانولوله‌ها بر خواص الكتريكي صورت گرفته است.مي توان گفت اين علاقه ويژه به نانولوله‌ها از ساختار و ويژگي‌هاي بي‌نظير آن ها سرچشمه مي‌گيرد.

جمع بندي
همانطور كه اشاره شد بعد از ساخت اولين نانولوله ، دانشمندان بر روي روش‌هاي سنتز اين نانولوله فعاليت زيادي انجام داده و توانستند به روش‌هاي مختلفي كه بعضي از مهمترين آن ها در بالا اشاره شد دست يابند و سپس سعي كردند با ارائه روش‌هاي متنوع بر مشكلات موجود نيز فائق بيايند كه بعضي از مشكلات تا حدي مرتفع و بعضي نيز همچنان پابرجاست. با اين وجود امروزه سنتز نانولوله‌ها يك مسأله كاملاً حل شده است لذا كمتر محققي به دنبال سنتز نانولوله با روش‌هاي خاص مي‌باشد. مي‌توان گفت امروزه بعد از گذر از مرحله سنتز به مرحله تجاري‌سازي نانولوله‌ها رسيده‌ايم، مرحله‌اي كه مي‌تواند توان رقابتي بالاي شركت‌ها را نمايان سازد.
بعضي اوقات تجارت به جهان دارويني شبيه مي‌شود، جهاني كه شركت‌ها براي تسلط بر يكديگر در آن با هم به رقابت مي‌پردازند. در اين فرايند شركت‌هاي ضعيف‌تر مجبور به ترك صحنه سرمايه‌گذاري تجاري مي‌شوند. به نظر مي‌رسد اين ماجرا در مورد يكي از شاخه‌هاي اصلي فناوري نانو يعني نانولوله‌هاي كربني نيز صادق مي باشد.
شركت‌هايي از سراسر جهان،‌ از جزيره كوچك قبرس گرفته تا جمهوري خلق چين، ادعاي ريسك و سرمايه‌گذاري بر روي نانولوله‌هاي كربني را دارند. محصولاتي كه از فولاد سخت‌تر، از آلومينيوم سبك‌تر و از مس ضريب هدايت بيشتري داشته و نيمه‌هادي خوبي نيز هستند. توليد كنندگان در حال سرمايه‌گذاري جهت پيشبرد اين بخش و كاهش قيمت‌هاي اين فرآورده هستند. اما در واقع بقاي اين شركت‌ها وابسته به نوع نانولوله‌هايي است كه ارائه مي دهند، چه از لحاظ كيفي و چه از لحاظ ثبت اختراعات در اين زمينه.
درست است كه هنوز سوددهي اقتصادي نانولوله‌ها كاملاً روشن نيست، اما دانشمندان معتقدند چيزي قوي‌تر از فولاد به خوبي مي‌تواند جاي خود را در بازار باز كند. لذا در آينده نه چندان دور شركت‌هايي كه از نانولوله‌ جهت بهتر كردن كيفيت محصولات خود استفاده مي‌كنند بازار آينده را در اختيار خواهند گرفت.

+ نوشته شده در دوشنبه سیزدهم اردیبهشت 1389ساعت 18:2 توسط فیزیکی های 85 چمران |

يک ستاره دنباله دار جديد کشف شد

يک ستاره شناس آماتور سوييسي يک ستاره دنباله دار جديد کشف کرد.
يک ستاره شناس آماتور سوييسي از يک رصد خانه در غرب منطقه "يورا" موفق به کشف يک ستاره دنباله دار جديد شده است.
به گزارش واحد خبر مركز مطالعات و پژوهش هاى فلكى ـ نجومى به نقل از سايت www.ats.business.gov.au"" ، از قرن هفدهم تنها پنج ستاره دنباله دار مشابه از سوييس مستند شده است.
در اين گزارش آمده است، ستاره دنباله دار جديد که قطر آن 20 هزار کيلومتر است به نام "مايکل اوري" که آنرا کشف کرده است "اوري" ناميده شد.
انتظار مي رود ماههاي اکتبر و نوامبر بهترين زمان رويت اين ستاره دنباله دار باشد.
در حال حاضر حدود 200 ستاره دنباله دار به ثبت رسيده است که معروفترين آنها ستاره دنباله دار "هالي" است.
اوري از پيش حدود 50 سيارک کشف کرده است.

+ نوشته شده در یکشنبه بیست و سوم فروردین 1388ساعت 11:43 توسط فیزیکی های 85 چمران |

ستاره دنباله دار

هر ستاره دنباله دار، هسته ای متشکل از یخ و غبار (موسوم به گلوله برفی کثیف) دارد که پهنای آن حدود ۲۰ کیلومتر (۱۲ مایل) است. هنگامیکه این ستاره به خورشید نزدیک می گردد، هسته اش تبخیر شده و سری درخشان و دنباله ای طولانی شکل می گیرد.
بخش اعظم میلیاردها ستاره دنباله دار منظومه شمسی، در محدوده های دور دست آن قرار دارند، اما مدار بعضی از این ستارگان از نزدیکی خورشید عبور می کند و این امر موجب می شود تا شب هنگام در آسمان بخوبی دیده شوند.
تمام منظومه شمسی ما از جمله دنباله دارها حدود۴.۵ میلیون سال پیش از رمبیدن یک توده ی بزرگ ابر و گاز به وجود آمد.این توده ابتدا به آرامی می چرخید ولی هر چه رمبش ادامه پیدا کرد ،چرخش سریعتر شد و دمای آن بالا رفت.(درست مثل این که یک اسکیت باز با جمع کردن دستانش سریعتر می چرخد). این چرخش سریع از ریختن همه ی مواد به داخل هسته جلوگیری کرد.در عوض این ابر و مواد موجود در آن به شکل یک صفحه ی تخت متراکم گشت.در همین زمان دمای هسته ی این ابر بالا رفت تا آن جا که همجوشی هسته ای آغاز گشت و بدین گونه خورشید به وجود آمد. با وجود این مناطق خارجی این صفحه کاملا سرد بود .به علت کم بودن دما دانه های یخ شکل گرفتند و با تجمع آن ها توده های یخی با بزرگی چند کیلومتر شکل گرفتند،و توده های بزرگتر نیز سیاره ها را شکل دادند.
پهنای هسته یک ستاره دنباله دار فقط چند کیلومتر می باشد، اما دنباله آن بسیار طولانی است. ستاره دنباله دار عظیمی که در سال ۱۸۴۳ دیده شد، دارای دنباله ای بطول ۳۳۰ میلیون کیلومتر (۲۰۵ میلیون مایل) بود. چگالی این دنباله ها حتی از بهترین خلئی که در شرایط آزمایشگاهی در روی زمین ایجاد شده، کمتر است.
● چرا ستاره های دنباله دار دنباله دارند؟
دنباله ی یک دنباله دار بارزترین مشخصه آن است. همچنانکه دنباله دار به خورشید نزدیک تر می شود دم درخشانی در امتداد آن و در جهت مخالف خورشید گسترش می یابد. در فاصله ای زیاد از خورشید هسته دنباله دار ها سرد و مواد داخل آن منجمد می باشند. با نزدیک شدن به خورشید باد های شدید خورشیدی قسمتی از هسته را تصعید می کنند که این مواد کما را تشکیل می دهند. فعل و انفعالاتی که باد های خورشیدی روی کما انجام می دهند باعث به وجود آمدن هسته می شوند. ساختار شیمیایی کما مواد تشکیل دهنده دنباله را تعیین می کند. ممکن است به نظر آید که دنباله داری دم ندارد ولی واقعا این طور نیست بلکه دنباله آن قدر شفاف است که دیده نمی شودولی دانشمندان با استفاده از فیلتر های مخصوص قادر به دیدن آن ها هستند.مثلا دم دنباله دار هیل پاب(۱۹۹۷)به راحتی در نور مرئی دیده می شد ولی عکس هایی که با فیلترتهییه شده بودند وجود تعدادی دنباله تشکیل شده از غبار و گاز های یونیده را نشان دادند.
● انواع دنباله ها:
دو نوع دنباله وجود دارد:غبار و گاز یونیده.یک دم تشکیل شده از غبار محتوی ذراتی به بزرگی ذرات موجود دردود می باشد.این نوع دم هنگامی تشکیل می شود که یک باد خورشیدی مقداری ماده از کما جدا می کند.چون این ذرات بسیار کوچکند با کوچکترین نیرویی جابجا می شوند در نتیجه این دنباله ها مامولا پخش و خمیده اند.دنباله های گازی وقتی تشکیل می شوند که نورخورشید مقداری از مواد کما را یونیده می کند و سپس یک باد خورشیدی این مواد یونیده را از کما دور میکند.دنباله های یونی معمولا کشیده تر و باریک ترند.هر دوی این دنباله ها ممکن است تا میلیون ها کیلومتر در فضا پراکنده شوند.وقتی که دنباله دار از خورشید دور میشود دم و کما ازبین میروند و فقط مواد سرد و سخت درون هسته باقی می مانند.تحقیقات راجع به ستاره دنباله دار هیل پاب وجود نوعی دم رانشان داد که شبیه دنباله های تشکیل شده از غبار بود ولی از سدیم خنثی تشکیل شده بود.(همان طور که گفتیم مواد موجود در هسته نوی کما و دنباله را تعیین می کنند).
● دنباله دار ها از کجا می آیند؟
دنباله دار ها در دو جا به طور بارز یافت می شوند :کمر بند کوییپر و ابر اورت.دنباله دار های کوتاه مدت معمولا از ناحیه ای به نام کمربند کوییپر می آیند.این کمربند فراتر از مدار نپتون قرار گرفته است.اولین جرم متعلق به کمربند کوییپر در سال ۱۹۲۲ کشف شد.این اجسام معمولا کوچک هستند و اندازه ی آن ها از ۱۰ تا ۱۰۰ کیلومتر تغییر می کند.طبق رصد های هابل حدود ۲۰۰میلیون دنباله دار در این ناحیه وجود دارد که گمان می رود از ابتدای تشکیل منظومه ی شمسی بدون تغییر مانده اند.دنباله دار های با تناوب طولانی مدت از ناحیه ای کروی متشکل از اجرام یخ زده به نام ابر اورت سرچشمه می گیرند.این اجرام در دورترین قسمت منظومه ی شمسی قرار دارند و از آمونیاک منجمد ، متان ، سیانوژن ، یخ آب و صخره تشکیل شده اند.معمولا یک اختلال گرانشی باعث راه یافتن آن ها به داخل منظومه ی شمسی می شود.
● مسیر حرکت دنباله دارها
مدار سیارات نزدیک به دایره است حال آن که مدار دنباله دار ها به شدت بیضوی است. به علت تاثیرات گرانشی دنباله دار ها در حضیض سریعتر حرکت می کنند تا در اوج.دنباله دار ها از مدت چرخششان یه دور خورشید طبقه بتدی می شوند: دنباله دار ها بامدت تناوب کوتاه و متوسط-مانند هالی با دوره تناوب ۷۶ سال- بیشتر در بین خورشید و پلوتون به سر می برند.این دنباله دارها ابتدا در کمربند کوییپر هستند ولی نیروی گرانش یکی از سیارات به خصوص مشتری آن ها را نزدیک خورشید می راند و دوره تناوب آن ها کمتر از ۲۰۰ سال است.(شومیکر-لوی ۹ یکی از این دنباله دارها بود که عاقبت در مشتری سقوط کرد). دنباله دار های بلند مدت با تناوبی بیش از ۲۰۰ سال که بیشتر در ابر اورت هستند. هیل پاب نمونه ای از این دنباله دار ها است که تناوبی برابر با۴،۰۰۰ سال دارد.
ستارگان دنباله دار بر اساس دوره تناوب مداری شان به دو دسته تقسیم میشوند:
ـ ستارگان دارای دوره تناوب مداری بیش از ۲۰۰ سال
ـ ستارگانی که دوره تناوب مداری شان کمتر از ۲۰۰ سال می باشد.
گروه اول، ستارگان با دوره تناوب طولانی و گروه دوم ستارگان با دوره تناوب مداری کوتاه هستند.
این ظن وجود دارد که ستارگان دارای دوره تناوب مداری کوتاه، زمانی در ابر اوپتیک - اورت دارای دوره تناوب طولانی بوده اند. بسیاری از ستارگان دارای دوره تناوب مداری کوتا ، در فواصل زمانی منظمی دیده شده اند که معروفترین آنها ستاره دنباله دار هالی است. ستاره دنباله دار انکی کوتاهترین دوره تناوب مداری را دارد که ۵/۳ سال می باشد.

ستارگان دنباله دار با هر بار گذشتن از کنار خورشید، مقداری از مواد خود را بر اثر تبخیر از دست می دهند. دنباله ستارگان دارای دوره تناوب مداری کوتاه، بسیار درخشان است، اما با هر بار گذشتن از کنار خورشید، مواد خود را از دست داده و بدین ترتیب، امکان رویت آنها کمتر می شود.
بعضی از این ستارگان قبل از متلاشی شدن فقط یک بار دیده می شوند، هر چند که طول عمر معمولی یک ستاره دنباله دار با دوره تناوب کوتاه حدود ۱۰۰۰۰ سال است. گردش بسیاری از ستارگان دنباله دار دارای دوره تناوب طولانی بدور خورشید هزاران یا حتی میلیونها سال طول می کشد. بنابر این، طول عمر این ستارگان بسیار بیشتر از نوع دیگر است.

هالی مشهورترین ستاره ی دنباله دار دوره ای است-از نوع ستاره هایی که به دور خورشید می گردند و در زمانی مشخص در آسمان ما پدیدارمی شوند-.

این ستاره ی دنباله دار به نام یک ستاره شناس انگلیسی ،ادموند هالی (1742-1656) نامیده شده که در سال 1682 آن را رویت کرده است؛ او به طور دقیق پیش بینی کرد که این ستاره در سال 1758 برخواهد گشت، اماخیلی زودتر از آنکه بتواند دوباره آن را ببیند خودش مرد. ستاره هالی یک دوره ی هفتاد و شش ساله دارد و در 1910 و در آخرین بار در 1986 دیده شده است.در سال 2061 نیز دوباره ظهور خواهد کرد .

+ نوشته شده در یکشنبه بیست و سوم فروردین 1388ساعت 11:32 توسط فیزیکی های 85 چمران |

توليد اشعه X با نوار چسب

باز كردن سريع نوار چسب توليد نور مي كند. آنهم از نوع اشعه ...

كريسمس امسال كه هداياي خود را باز مي كنيد مراقب باشيد.كندن نوار چسبها باعث ايجاد اشعه X ميشود.

پژوهشگران در دانشگاه كاليفرنيا-لس آنجلس نشان دادهاند كه كندن نوار چسبهاي معمولي در خلاء اشعه X توليد مي كند.ميزان توليد آن به اندازه كافي بوده است كه از آن براي عكسبرداري از استخوان انگشت يكي از دانشمندان شركت كننده در اين آزمايش استفاده شود.

"از برخي جهات ما كمي ترسيده بوديم" اين نقل قولي است از Juan Escobar يكي از اعضاي اين تيم تحقيقاتي. اما او و همكارانش بزودي دريافتند كه اشعه X تنها وقتي ساطع مي شود كه اين آزمايش در شرايط خلاء انجام گيرد.لذا دليلي براي ترس مردم در استفاده روزمره از نوار چسبها وجود ندارد.

اين نوع آزادسازي انرژي triboluminescence نام داشته و به صورت تابش نور مشاهده مي شود.

اين پديده زماني روي مي دهد كه يك جامد(غالبا يك كريستال-بلور) شكسته شده يا ماليده شده يا خراشيده شود. اين يك پديده رازآلود است كه از زمانهاي قديم مكرر مشاهده شده است.فرانسيس بيكنFrancis Bacon در سال 1605 ميلادي آن را مشاهده كرده بود.او گزارش كرده است كه خراشيدن يك تكه بلور شكر باعث ساطع شدن نور از آن شده است.

ادامه مطلب

+ نوشته شده در یکشنبه ششم بهمن 1387ساعت 21:16 توسط فیزیکی های 85 چمران |

سفر در زمان چطور انجام میشود؟

یکی از جالبترین افکار بشر، ایده جابجایی در بعد زمان است.
البته اگر از یک بعد دیگر به قضیه نگاه کنیم همه ما مسافر زمان هستیم. همین الان که شما این را میخوانید، زمان در حول و حوش و به پیش میرود و آینده به حال و حال به گذشته تبدیل میشود. نشانه اش هم رشد موجودات است. ما بزرگ میشویم و میمیریم. پس زمان در جریان است.

آلبرت اینشتین با ارائه نظریه نسبیت خاص نشان داد که این کار از نظر تئوری شدنی است. بر طبق این نظریه اگه شیئی به سرعت نور نزدیک شود گذشت زمان برایش آهسته تر صورت میگیرد. بنابراین اگر بشود با سرعت بیش از سرعت نور حرکت کرد، زمان به عقب برگردد. مانع اصلی این است که اگر جسمی به سرعت نور نزدیک بشود جرم نسبی ان به بینهایت میل میکند لذا نمیشود شتابی بیش از سرعت نور پیدا کرد. اما شاید یه روز این مشکل هم حل شود. بر خلاف نویسنده ها و خیالپردازها که فکر میکنند سفر در زمان باید با یک ماشین انجام شور، دانشمندان بر این عقیده هستند که اینکار به کمک یک پدیده طبیعی صورت میگیرد. در این خصوص سه پدیده مد نظر است: سیاهچاله های دوار، کرم چاله ها و ریسمانهای کیهانی.

سیاهچاله ها: اگر یه ستاره چند برابر خورشید باشد و همه سوختش را بسوزاند، از انجا که یک نیروی جاذبه قوی دارد لذا جرم خودش در خودش فشرده میشود و یک حفره سیاه رنگ مثل یه قیف درست میکند که نیروی جاذبه فوق العاده زیادی دارد طوری که حتی نور هم نمیتواند از ان فرار کند.
عكس
اما این حفره ها بر دو نوع هستد. یه نوعشان نمی چرخند لذا انتهای قیف یک نقطه است. در انجا هر جسمی که به حفره مکش شده باشه نابود میشود. اما یه نوع دیگر سیاهچاله نوعی است که در حال دوران است و برا همین ته قیف یه قاعده داره که به شکل حلقه اس. مثل یک قیف واقعی است که تهش باز است. همین نوع سیاهچاله است که میتواند سکوی پرتاب به آینده یا گذشته باشد. انتهای قیف به یک قیف دیگر به اسم سفیدچاله میرسد که درست عکس ان عمل میکند. یعنی هر جسمی را به شدت به بیرون پرتاب میکند. از همین جاست که میتوانیم پا به زمانها و جهان های دیگر بگذاریم.

کرم چاله : یک سکوی دیگر گذر از زمان است که میتواند در عرض چند ساعت ما را چندین سال نوری جابجا کند. فرض کنید دو نفر دو طرف یک ملافه رو گرفته اند و میکشند. اگر یک توپ تنیس بر روی ملافه قرار دهیم یک انحنا در سطح ملافه به سمت توپ ایجاد میشود.
عكس
اگر یک تیله به روی این ملافه قرار دهیم به سمت چاله ای که ان توپ ایجاد کرده است میرود. این نظر اینشتین است که کرات آسمانی در فضا و زمان انحنا ایجاد میکنند؛ درست مثل همان توپ روی ملافه. حالا اگه فرض کنیم فضا به صورت یک لایه دوبعدی روی یه محور تا شده باشد و بین نیمه بالا و پایین ان خالی باشد و دو جرم هم اندازه در قسمت بالا و پایین مقابل هم قرار گیرد، آن وقت حفره ای که هر دو ایجاد میکنند میتواند به همدیگر رسیده و ایجاد یک تونل کند. مثل این که یک میانبر در زمان و مکان ایجاد شده باشد. به این تونل میگویند کرم چاله.
عكس
این امید است که یک کهکشانی که ظاهرا میلیونها سال نوری دور از ماست، از راه یک همچین تونلی بیش از چند هزار کیلومتر دور از ما نباشئ. در اصل میشود گفت کرم چاله تونل ارتباطی بین یک سیاهچاله و یه سفیدچاله است و میتواند بین جهان های موازی ارتباط برقرار کند و در نتیجه به همان ترتیب میتواند ما را در زمان جابجا کند. آخرین راه سفر در زمان ریسمانهای کیهانی است. طبق این نظریه یک سری رشته هایی به ضخامت یه اتم در فضا وجود دارند که کل جهان را پوشش میدهند و تحت فشار خیلی زیادی هستند. اینها هم یه نیروی جاذبه خیلی قوی دارند که هر جسمی را سرعت میدهند و چون مرزهای فضا زمان را مغشوش میکند لذا میشود از انها برای گذر از زمان استفاده کرد.
عكس
حالا اینها رو گفتیم ولی چند اشکال در این کار است. اول اینکه اصلا نفس تئوری سفر در زمان یک پارادوکس است. پارادوکس یا محال نما یعنی چیزی که نقض کننده(نقیض) خودش در درونش است. یک مثال :اگه خدا میتواند هر کاری را انجام دهد پس آیا میتواند سنگی درست کند که خودش هم نتواند تکانش دهد؟ این یک پارادکس است چون اگر بگوییم آری پس انوقت با اینکه خدا هرکاری را میتواند انجام دهد متناقض است و اگر بگوییم نه باز هم همان میشود یعنی خدا هر کاری را نمیتواند انجام دهد. یک مثال دیگر این است که اگر من در زمان به عقب برگردم , به تاریخی که هنوز بدنیا نیامده بودم پس چطور میتوانم انجا باشم. یا مثلا اگر برگردم و پدربزرگ خودم را بکشم پس من چطور بوجود اومده ام؟ یک راه حلی که برای این مشکل پیدا شده است، نظریه جهانهای موازی است. طبق این نظریه امکان دارد چندین جهان وجود داشته باشد که مشابه جهان ماست اما ترتیب وقایع در انها فرق میکند. پس وقتی به عقب برمیگردیم در یک جهان دیگر وجود داریم نه در جهانی که در ان هستیم. طبق این نظریه بینهایت جهان موازی وجود دارد و ما هر دستکاری که در گذشته انجام بدهیم یک جهان جدید پدید می اید.

+ نوشته شده در چهارشنبه بیست و دوم آبان 1387ساعت 8:13 توسط فیزیکی های 85 چمران |

کاربرد انرژی هسته ای

نیروگاه هسته ای:
نیروگاه هسته ای (Nuclear Power Station) یک نیروگاه الکتریکی که از انرژی تولیدی شکست هسته اتم اورانیوم یا پلوتونیم استفاده می کند. اولین جایگاه از این نوع در 27 ژوئن سال 1958 در شوروی سابق ساخته شد. که قدرت آن 5000 کیلو وات است. چون شکست سوخت هسته ای اساساً گرما تولید می کند از گرمای تولید شده رآکتور های هسته ای برای تولید بخار استفاده می شود از بخار تولید شده برای به حرکت در آوردن توربین ها و ژنراتور ها که نهایتاً برای تولید برق استفاده می شود .

بمب های هسته ای:
این نوع بمب ها تا حالا قویترین بمبهای و مخربترین های جهان محسوب می شود. دارندگان این نوع بمبهاجزو قدرت های هسته ای جهان محسوب می شود .

پیل برق هسته ای Nuelear Electric battery:
پیل هسته ای یا اتمی دستگاه تبدیل کننده انرژی اتمی به جریان برق مستقیم است ساده ترین پیل ها شامل دو صفحه است. یک پخش کننده بتای خالص مثل استرنیوم 90 و یک هادی مثل سیلسیوم.
جریان الکترون های سریعی که بوسیله استرنیوم منتشر می شود ازمیان نیم هادی عبور کرده و در حین عبور تعداد زیادی الکترون ها اضافی را از نیم هادی جدا می‌کند که در هر حال صدها هزار مرتبه زیادتر از جریان الکتریکی حاصل از ایزوتوپ رادیواکتیو استرنیوم 90 می باشد .

کاربردهای پزشکی:

کاربردهای انرژی هسته‌ای

در پزشکی تشعشعات هسته ای کاربردهای زیادی دارند که اهم آنها عبارتند از:
    • رادیو گرافی
    • گامااسکن
    • استرلیزه کردن هسته ای و میکروب زدایی وسایل پزشکی با پرتو های هسته ای
    • رادیو بیولوژی

کاربرد انرژی هسته ای در بخش دامپزشکی و دامپروری :
تکنیکهای هسته ای در حوزه دامپزشکی موارد مصرفی چون تشخیص و درمان بیماریهای دامی ، تولید مثل دام ، اصلاح نژاد و دام ، تغذیه ، بهداشت و ایمن سازی محصولات دامی و خوراک دام دارد.

کاربرد انرژی هسته ای در دسترسی به منابع آب :
تکنیکهای هسته ای برای شناسایی حوزه های آب زیر زمینی هدایت آبهای سطحی و زیر زمینی ، کشف و کنترل نشت و ایمنی سدها مورد استفاده قرار میگیرد. در شیرین کردن آبهای شور نیز انرژی هستهای کاربرد دارد

کاربردهای کشاورزی:
تشعشعات هسته ای کاربرد های زیادی در کشاورزی دارد که مهم ترین آنها عبارتست از:
• موتاسیون هسته ای ژن ها در کشاورزی
• کنترل حشرات با تشعشعات هسته ای
• جلوگیری از جوانه زدن سیب زمینی با اشعه گاما
• انبار کردن میوه ها
• دیرینه شناسی )باستان شناسی) و صخره شناسی )زمین شناسی) که عمر یابی صخره ها با C14 در باستان شناسی خیلی مشهور است.

کاربردهای صنعتی:
در صنعت کاربردها ی زیادی دارد از جمله مهمترین آنها عبارتند از
• نشت یابی با اشعه
• دبی سنجی پرتویی(سنجش شدت تشعشعات ، نور و فیزیک امواج)
• سنجش پرتویی میزان سائیدگی قطعات در حین کار
• سنجش پرتویی میزان خوردگی قطعات
• چگالی سنج موادمعدنی با اشعه
• کشف عناصر نایاب در معادن

تکنیکهای هسته ای بر کشف مینهای ضد نفر نیز کاربرد دارد. بنابرین ، دانش هسته ای با این قدرت و وسعتی که دارد، هر روز بر دامنه استفاده از فناوری هسته ای و بویژه انرژی هسته ای افزوده می شود. کاربرد انرژی در بخشهای مختلف به گونه ای است که اگر کشوری فناوری هسته ای را نهادینه نماید، در بسیاری از حوزه‌های علمی و صنعتی ، ارتقای پیدا می کند و مسیر توسعه را با سرعت طی می نماید.

انرژی هسته ای در پزشکی هسته ای و امور بهداشتی:
در کشورهای پیشرفته صنعتی ، از انرژی هسته ای به صورت گسترده در پزشکی استفاده می گردد. با توجه به شیوع برخی از بیماریها از جمله سرطان ، ضرورت تقویت طب هسته ای در کشورهای در حال توسعه ، هر روز بیشتر می شود. موارد زیر از مصادیق تکنیکهای هسته ای در علم پزشکی است:
تهیه و تولید کیتهای رادیو دارویی جهت مراکز پزشکی هسته ای
تهیه و تولید رادیو دارویی جهت تشخیص بیماری تیرویید و درمان آنها
تهیه و تولید کیتهای هورمونی
تشخیص و درمان سرطان پروستات
تشخیص سرطان کولون ، روده کوچک و برخی سرطانهای سینه
تشخیص تومورهای سرطانی و بررسی تومورهای مغزی ، سینه و ناراحتی وریدی
تصویر برداری بیماریهای قلبی ، تشخیص عفونتها و التهاب مفصلی ، آمبولی و لختههای وریدی
موارد دیگری چون تشخیص کم خونی ، کنترل رادیو داروهای خوراکی و تزریقی و ...

کاربرد انرژی هسته ای در تولید برق :
یکی از مهم ترین موارد استفاده صلح آمیز از انرژی هسته ای ، تولید برق از طریق نیروگاههای اتمی است. با توم به پایان پذیر بودن منابع فسیلی و روند رو به رشد توسعه اجتماعی و اقتصادی ، استفاده از انرژی هسته ای برای تولید برق را امری ضروری و لازم می دانند و ساخت چند نیروگاه اتمی را دنبال مینماید.
ایران هر ساله حدودا به هفت هزار مگاوات برق در سال نیاز دارد. نیروگاه اتمی بوشهر 1000 مگاوات برق را در صورت راه اندازی تامین می نماید. و احداث نیروگاههای دیگر برای رفع این نیازی ضروری است. برای تولید میزان برق حدود 190 میلیون بشکه نفت خام مصرف می شود. که در صورت تامین از طریق انرژی هسته ای سالیانه 5 میلیارد دلار صرفه جویی خواهد شد.

برتری انرژی هسته ای بر سایر انرژیها:
علاوه بر صرفه اقتصادی دلایل زیر استفاده از انرژی هسته ای را ضروری مینماید. منابع فسیلی محدود بوده و متعلق به نسلهای آتی میباشد. استفاده از نفت خام در صنایع تبدیل پتروشیمی ارزش بیشتری دارد. تولید برق از طریق نیروگاه اتمی ، آلودگی نیروگاههای کنونی را ندارد. تولید هفت هزار مگاوات با مصرف 190 میلیون شبکه نفت خام ، هزارتن دیاکسید کربن ، 150 تن ذرات معلق در هوا ، 130 تن گوگرد و 50 تن اکسید نیتروژن را در محیط زیست پراکنده می کند، در حالی که نیروگاه اتمی چنین آلودگی را ندارد.

در مقالات بعدی سعی میشود اطلاعات بیشتری در این زمینه ارائه شود

+ نوشته شده در چهارشنبه پانزدهم آبان 1387ساعت 8:44 توسط فیزیکی های 85 چمران |

عکس برداری با سرعت بالا از اجسام در حال فروپاشی

+ نوشته شده در یکشنبه بیست و هشتم مهر 1387ساعت 11:12 توسط فیزیکی های 85 چمران |

بلور شناسی

نگاه اجمالی
بلور شناسی ، علم مطالعه بلورهاست. با ارائه روشی برای توضیح چگونگی تعیین خواص فیزیکی ماده از روی سطح آن ، یعنی اصل تقارن بلور شناسی بصورت علمی مستقل در آمد. در دهه 1880 ، فیزیکدانان شواهد کافی گرد آورده بودند که پدیده‌های مختلفی از قبیل در شکستگی ، انبساط گرمایی ، وقف الکتریسیته و پیزو الکتریسیته را باید با استفاده از شکل بلور توضیح داد. برای مطالعه بلورها روشهای مختلفی وجود دارد که از مهمترین آنها بلور شناسی توسط اشعه ایکس و روشهای پراش الکترون.

سیر تحولی و رشد
مطالعه بلورها به دوران یونانیها و رومیها و مطالعات کوارتزهای گوناگون ، توسط ننوفراستو و پلینیو ، باز می‌گردد. در سده هفدهم نخستین تلاشها برای توصیف نظم ساختاری بلورها به عمل آمد. رابرت هوک اظهار داشت که مشکل کوارتز را با فرض این که کوارتز از آرایش تناوبی کره‌هایی تشکیل شده باشد، می‌توان توضیح داد. کریستیان هویگنس به منظور توصیف پدیده دو شکستی نور ، فرض کرد که کلسیت از آرایش تناوبی بیضیهای دوار تشکیل شده است. در سال 1784 ، ژنه ژوست هادی این فرض را مطح کرد که در بلورها مولکولها در گروههایی به شکل متوازی السطوح قرار گرفته‌اند. در آرایش فضایی این گروهها می‌تواند شکل بلوری ماکروسکوپیکی مشاهده شده را توضیح دهد.

در سال 1827 اوگوست کوشی معادله مربوط به کشسانی را بدست آورد و با این مطالعات و با استفاده از بیست و یک پارامتر توانست شرح دهد، چگونه جسم جامد تحت اثر کنش خارجی معلوم کرنش می‌کند. او به مطالعات خود ادامه داد و دریافت که برای توصیف بلورها با توجه به طبیعت شبکه‌ای‌ آنها به پارامترهای کمتری نیاز است. پنج سال بعد توانست ارنست نویمن این نتیجه‌ها را برابر مطالعه برهمکنش میان نورد ماده بر اساس مکانیک بکار برد. او فرض کرد که نور از ذرات خردی درست شده است. دانشجوی وی والدر سار فوگست که بعدها استاد دانشگاه کوتینگتون شد، نخستین کسی بود که تمام اطلاعات و دستاوردهای مربوط به ارتباط میان خواص فیزیکی و ساختار بلورها را در تناوبی گرد آورد.

بلورشناسی نوین
در سال 1912 ، بلورشناسی نوین متولد یافت. در آن سال ماکس و گروهش تصویری از پراش پرتوهای ایکس توسط بلور 3ns بدست آوردند. این آزمایشها سرشت موجی پرتوهای ایکس را ، که ویلهم کنراد رونتگن در اواخر سده نوزدهم کشف کرده بود و همچنین آرایش تناوبی خوشه‌های اتمها را در دوران بلور به اثبات رساند. ویلیام لارش براک و پدرش ، ویلیام هنری براگ در همین زمینه به پژوهش پرداختند و معادله مشهور زیر را بدست آوردند:
2sinӨ = nλ

که در آن d فاضله میان صفحه‌ای خانواده معینی از صفحه‌های بلوری ، n که مرتبه بازتاب نامیده می شود، عدد طبیعی λ طول موج ایکس مورد استفاده و Ө زاویه فرود و زاویه بازتاب باریکه است. این معادله می‌گوید که کدام زاویه برای بازتاب با طول موج و خانواده صفحه‌های خاص مناسب است، بازتابهایی که از لحاظ هندسی مجازند در طبیعت یافت می‌شوند.

بلور شناسی با پرتو ایکس
اگر نمونه‌ای از تک بلور را با استفاده از پرتوهای سفید ایکس ، پرتوهایی که نه یک طول موج ، بلکه گستره‌ای از طول موجها را در بردارد مورد مطالعه قرار دهیم. نقش خون لاوه بدست می‌آید تحت این شرایط در معادله 2dsinӨ = nλ می‌تواند مقادیری زیاد داشته باشد. اما Ө زاویه‌ای میان پرتو فرودی و صفحه ، برای یک خانواده صفحات خاص مقداری ثابت است. معمولا طول موجی مانند λ وجود دارد که در معادله براگ صدق می‌کنند و بازتاب رخ می‌دهد.

اگر نمونه‌ای را با فیلم عکاسی یا آشکارسازی جدید دیگری احاطه کنیم. در نقاط مختلف روی فیلم لکه‌هایی بدست می آوردیم که به پرتوهای بازتابیده از خانواده‌های مختلف صفحات بلور مربوط می‌شوند. با پردازش این داده‌ها به طریق ریاضی به آنچه نقش پراشی را بوجود می‌آورد می‌توان پی برد. در نتیجه ، ساختار میکروسکوپی بلور را معین می‌کند، یعنی می‌توان فهمید شبکه بلوری این ساختار چگونه است و چه اتمهایی در تلاقی شبکه‌ای قرار دارند.

روش پودری
برای مطالعه بلور شناسی توسط اشعه ایکس روشهای استاندارد دیگری هم وجود دارند که در این میان روش پودر از همه رایجتر است. در روش پودر بجای تک بعدی از نمونه‌ای استفاده می‌شود که بصورت بلورهای کوچکی به ابعاد 1µm یا کمتر خرده شده است. در این روش باریکه تک فام از پرتوهای ایکس به نمونه تابیده می‌شود. و در این حال برای هر خانواده خاصی از صفحات تعداد زیادی بلورک با سمتگیری مناسب پیدا می‌شوند که بازتاب براگ فرودی است. اما تند چتری که هر تکه از پارچه آن با دسته چتر زاویه‌ای یکسان می‌سازند. باریکه‌های بازتابیده روی مخروطی قرار می‌گیرند که گشودگی آن دو برابر گشودگی مخروط قبلی است. زیرا باریکه بازتابیده نسبت به باریکه اولیه زاویه 2Ө می‌سازد و این در حالی است که زاویه بین صفحه و باریکی اولیه برابر Ө است.

اگر فیلم عکاسی را در راه باریکه خروجی قرار دهیم، از تلاقی مخروط اخیر با صفحه عکاسی یک دایره بدست می‌آید: فیلم عکاسی را معمولا به شکل نوار باریک دایره‌ای در می‌آوردند و آنرا روی صفحه‌ای که شامل باریکه خروجی است قرار می‌دهیم. فیلم را سوراخ می‌کنند تا باریکه بتواند به نمونه برسد. از تلاقی مخروطهای بازتابشی مربوط به صفحه‌های مختلف بلور فیلم نقش پراشی خطی بدست می‌آید.

بلور شناسی به روش پراش الکترون
در آغاز دهه 1990 روشهای جدیدی پیدا شدند که مشاهده مستقیم سطحهای بلورین را امکان می‌سازند. درک تغییرات ریخت شناسی که هنگام رویاندن بلور برای کاربردهای الکترونیک روی می‌دهند. با استفاده از پراش الکترون بجای پرتو ایکس و تحت زاویه‌ای کم از سطح بلورها حاصل شده است. با استفاده از میکروسکوپ تونلی روبشی برای نخستین بار ، امکان مشاهده مستقیم ساختار شبکه‌ای بلورها از طریق مشاهده اتم منفرد فراهم شد.

__________________

معانی در کلمات نیست در سکوتی است که بین آنهاست
کلمات دانسته ها را در برمی گیرند اما
کیست جزسکوت که سهم مارا از اسرار نادانسته ادا کند

+ نوشته شده در شنبه بیست و هفتم مهر 1387ساعت 10:36 توسط فیزیکی های 85 چمران |

چگونه جهان كلاسيك از مكانيك كوانتوم پديدار شد

شرح قلمرو كوانتوم و تفاوت عمده جهان كلاسيك ماكروسكوپي نه تنها در فرمول هاي رياضي بلكه در اساس مفهوم و نتيجه فلسفي آنها مورد بررسي قرار ميگيرد. اينكه سيستم هاي فيزيكي چه زمان و چگونه رفتار كوانتومي را متوقف و رفتار كلاسيكي را شروع مي كند، هنوز بحث سنگيني در انجمن فيزيك و موضوعي مرتبط با تحقيقات نظري و تجربي ميباشد.

مفهوما متفاوت با برنامه ي بي نظمي، ما يك دستيافت نظرياتي جديد به رئاليسم ماكروسكوپي و فيزيك كلاسيك در تئوري كوانتوم را معرفي مي نماييم. اين دستيافت جديد بر روي محدوديت هاي مشاهده پذيري اثرات كوانتومي بر اشياء ماكروسكوپيك تمركز مي كند؛ به عنوان مثال، تمركز بر روي دقت لازم از دستگاههاي اندازه گيري ما كه مانند آن پديده ي كوانتومي هنوز قابل مشاهده است.

اولاَ ما نشان مي دهيم كه براي دقت اندازه گيري نامحدود، يك خطاي ماكرورئاليسمي براي سيستم هاي بزرگ غير منطقي ممكن است.

سپس ما براي يك سير تكاملي در يك زمان معين نشان ميدهيم كه تحت محدوديت ريز و درشت سنجش و اندازه گيري ها نه تنها ماكرورئاليسم بلكه حتي قوانين نيوتن، از معادلة شرودينگر و اصل موضوع پروژه به دست آمده است.

اين عمل امكان ناپذيري شفافي از اينكه چگونه حقيقت كلاسيك و قوانين جبري مي تواند از رويدادهاي اساساَ تصادفي كوانتوم پديدار شوند را مجددا حل ميكند.

http://www.quantum.at/research/quantum-information-theory/information-theoretical-foundations-of-quantum-physics.html

همه توصيفات ما از جهان به وسيله ي پيشنهادات ارائه مي شوند. اين ساختار شناختي، موضوع منتخب ما نيست. بلكه اين لزومي است كه در پشت همه ي تلاشهايمان براي استنتاج مفهوم حتي نه با استفاده از مشاهداتمان وجود دارد. ساده ترين پيشنهاد يك جواب به يك سوال واحد بله- خير است. تصور كردن يك پيشنهاد ابتدايي تر غير ممكن است.

اشاره كرديم كه ادراك طبيعي از بعضي از خصوصيات ذاتي فيزيك كوانتوم، از قبيل رويدادهاي تكي تصادفي ساده نشدني، حصر و مكمل كوانتوم، وقتي نتيجه مي دهد كه بنيادي ترين نظام فيزيكي، درستي ارزش يك گزاره مقدماتي را نشان دهد.متناوباَ، يك گزاره مي تواند بگويد كه بيشتر اصل سيستم را يك بيت اطلاعات حمل مي كند.

از آنجايي كه تمام اطلاعات به وسيله سيستم منتقل مي شود تعيين كردن نتايج همه اندازه گيري هاي ممكن كافي نيست، اين نتايج بايد شامل يك عنصر اصلي و ساده نشدني تصادفي باشند. بعلاوه، محدوديت تمام اطلاعات قابل مشاهده به طور ضمني بيان مي كند كه وجود يك مكمل، افزايش در شناختيك داده قابل مشاهده به معني كاهش شناخت در ديگران است. همچنين قانون مالوس، قانون شناخته شده كسينوس براي احتمالات كوانتوم.

از فرض تغيير ناپذيري جمع اطلاعات زير انتخاب يك مجموعه كامل دو طرفه قضيه هاي مكمل را منتج كرديم. سرانجام، نشان داده شده كه حصر كوانتومي برخاسته از احتمالي است كه اطلاعات در يك سيستم مركبدر ارتباطات بين مقدماتي نسبت به سيستم هاي مقدماتي فردي خودشان، بيشتر ممكن است مستقر باشد.

+ نوشته شده در یکشنبه چهاردهم مهر 1387ساعت 14:7 توسط فیزیکی های 85 چمران |

.:: نانو ::.

يك نانومتر يك هزارم ميكرون است و اگر بخواهيم احساس فيزيكي نسبت به آن داشته باشيم مي‌توان گفت كه يك نانومتر 80000/1قطر موي انسان مي‌باشد اما اين تعريف مقياس نانو، نمي تواند مقايسه درستي باشد چرا که ضخامت موي انسان با توجه خصوصيات فردي هرانسان از چند ده ميكرومتر تا چند صدميكرومتر متغير مي‌باشد.
بنابراين نياز به يك استاندارد براي بيان مفهوم مقياس نانو وجود دارد. با ايجاد ارتباط ميان اندازه اتم‌ها و مقياس نانو مي‌توان يك نانومتر را راحت‌ترتصوركرد. يك نانومتر برابر قطر 10 اتم هيدروژن و يا 5 اتم سيلسيم مي‌باشد. درك اين موضوع براي افراد معمولي نيز راحت‌تر مي‌باشد. علي‌رغم اينكه درك اندازه يك اتم براي افراد غيرعلمي ساده نمي‌باشد، با اينحال اندازه دقيق اتم براي فهماندن اين مقياس زياد اهميت ندارد.

فناوري نانو عبارت است از هنر دستكاري مواد در مقياس اتمي يا مولكولي و به خصوص ساخت قطعات و لوازم ميكروسكوپي (مانند روبات‌هاي ميكروسكپي)

فناري نانو فناوري است كه بر پايه دستكاري تك‌تك اتم‌ها و مولكول‌ها استوار است بدين منظور كه بتوان ساختاري پيچيده را با خصوصيات اتمي توليد كرد.

تعريف فناوري نانو: توسعه و استفاده از ادوات و قطعاتي كه اندازه آنها تنها چند نانومتر است. تحقيق بر روي قطعات و ادوات بسيار كوچك كه خواصشان به خواص الكترونيكي اين قطعات وابسته است و خواص الكتريكي آنها احتمالاً متأثر از حركت تعداد معدودي الكترون در طي عملكرد قطعه مي‌باشد. اين ادوات، سريع‌تر از ادوات بزرگتر عمل مي‌كنند. مسأله قابل توجه اين است كه مي‌توان چنين ساختارهاي در ابعاد مولكولي را به كمك انتخاب مناسب مراحل واكنش‌هاي شيميايي توليد كرد. همچنين مي‌توان چنين ساختارهايي را از طريق دستكاري اتم‌ها روي سطح به وسيله ميكروسكوپ‌هاي نيروي اتمي بدست آورد.