نظر بدهید

مطالبی را که دوست دارید در مورد آن ها بدانید به آدرس زیر پست کنید یا در قسمت نظر سنجی بنویسید.

[e-mail]

 

تبريك

با آرزوي پيروزي تيم ملي ايران در مقابل ژاپن

اين هم از يار سيزدهم

برای درخواست چاپ مقاله ای در این وبلاگ نظر دهید.

مقالات درخواستی شما در اسرع وقت نوشته خواهند شد.

کوارک چیست؟

مدت زيادي اين طور تصور مي شد كه پروتونها و نو ترونها ذرات بنيادي هستند وبنابراين گمان مي رفت مثل تقسيم الكترون ديگرقابل تقسيم نبوده و داراي يك ساختار داخلي نيستند امروزه مي دانيم كه نو كلئونها يا به عبارت ديگر پروتونها و نو ترونها خود از ذرات كوچكتري ساخته شده اند كه كوارك ناميده مي شوند.

تا به حال 6نوع كوارك متفاوت شناسايي شده اند با اين همه فقط دو نوع آنها در تشكيل مواد پايدار معمولي نقش مهمي دارند كه عبارت از كوارك u و كوارك D هستند U علامت اختصاري براي بالا (UP) و D علامت اختصاري براي پايين (down) مي باشد .

اگر روابط ونسبتها در اتمها كه در مقايسه با كواركها بزرگ هستند مهم و چشمگير است اين روابط در كواركها ي كوچك مسلماً مهمتر هستند مثلا كواركها هيچ گاه به تنهايي نقشي را به عهده ندارند بلكه هميشه در گروههاي 2و 3تايي هستند ذراتي كه از 2كوارك تشكيل مي شوند مزون نام دارند ذراتي را كه از 3كوارك دارند بار يون مي نامند كواركها دركنار بار الكتريي اي كه دارند خاصيت مرموز ديگري نيز دارا مي باشند كه رنگ خوانده مي شود كوراكها از ين جهت به قرمز سبز و آبي طبقه بندي مي شود البته از اين طبقه بندي بايد رنگهاي حقيقي را تصور كرد بلكه منظور نوع با ر الكتريكي آنهاست . بنابراين ذرات آزاد معلق درطبيعت بايد هميشه داراي رنگ خنثي و به عبارت ديگر سفيد باشند به شرخ زير اين نتيجه حاصل ي شوديك كوارك قرمز يك كوارك سبر ويك كوارك آبي يك گروه سه تايي مثلا يك پروتون مي سازد.

همان طور كه تركيب رنگهاي رنگين كمان رنگ سفيد را به وجود مي آورد ازتركيب رنگهاي سه گانه كوارك نيز سفيد به دست مي آيد به اين ترتيب يك ذره سفيد مجاز و پايدار تشكيل مي شود. امكان ديگر اين است كه يك كوارك قرمز با يك ضد كوارك كه رنگ ضد قرمز دارد يك زوج بسازند قرمز و ضد قرمز همديگر را خنثي كرده رنگي خنثي را به وجود مي آورند به هرحال چون اين گروههاي دوتايي (مزونها ) از ماده و پادماده ايجاد شده اندخيلي سر يع فور مي پاشند به اين جهت مزونها پايدار نيستند .

كواركها نوكلئونها را ميسازند وآنها به يكديگر متصل شده هسته اتمها را به وجود مي آروند . هسته هاو الكترونها دراتحاد با يكديگر اتمها را ايجاد مي كنند و اتمها نيز با پيوستن به يكديگر مولكولها ي كوچك و بزرگ از قبيل مولكولهاي آب يا سفيده تخم مرغ را مي سازد.

ميلياردها مولكول سلولهاي بدن ما را به وجودمي آورند و هرانسان در بدن خود ميلياردها سلول دارد اما با تمام تقاوتهايي كه انسانها ،جانوران ،گياهان سياره ها و يا ستارگان با يكديگر دارند باز هم تمام آنها فقط اط 3ذره زير بنايي ساخته شده اند كه عبارتند از كوراكها U كواركهاي D و الكترونها .

آيا كوارك ها را مي توان مشاهده كرد؟ روشن است كه كوارك ها را نمي توان مشاهده كرد بلكه مي وشد وجود أنها را مثل هسته اتمها از طريق آزمايشهاي فراوان پيچيده اثبات نمود براي اين كار مثل آنچه كه رادرفورد 75 سال پيش براي شناسايي هسته اتم انچام داد عمل مي شود و پرو تونها يا الكترونها ي بسيار پر شتاب مورد اصابت قرار مي گيردند بيشتر الكترونها در اين آزمايش به ندرت تغيير مسير مي دهند ولي تعدادي از 'آنها كاملا از مدار خود خارج مي شوند درست مثل اينكه به گلوله هاي سخت وكوچكي در داخل پرو تونها برخورد كنند اين گلوله هاي بسيار كوچك همان كوا رك ها هستند كه در جستجويشان بوده ايم يك بررسي دقيق نشان داده كه پرو تون در مجموع از سه سنگ بناي اوليه اين چنين تشكيل شده است .

نسبيت

 

اگر به فهرست نام هاي دانشمندان توجه كنيم، اسمي را در صدر همه اين نام ها مي بينيم: آلبرت اينشتين. اينشتين در مجامع علمي از اعتبار ويژه اي برخوردار است، چرا كه وي با انجام رشته اي از اكتشاف هاي هوشمندانه، تصور ما از مفاهيم فضا و زمان و ماده و انرژي را تغيير داده است. براي بسياري از مردم نام وي با يك كلمه كه عموما اشتباه نيز درك شده است، گره خورده است: نسبيت.

نسبيت به ما مي گويد نحوه كاركرد ظاهري جهان- مواردي مثل اجسام با چه سرعتي حركت مي كنند، زمان با چه سرعتي عبور مي كند - به اين نكته بستگي دارد كه ما در كجا قرار داريم. اگر با سرعتي كاملا نزديك سرعت نور حركت كنيم ساعات كند مي شود. با سفر به مركز سياهچاله، كه در آن جرم ستاره رمبش (collapse) يافت است، زمان متوقف مي شود.

مشهورترين و در عين حال بدنامترين جنبه تئوري نسبيت، هم ارزي جرم (M) و انرژي (E) است. اين هم ارزي در رابطه اي خلاصه شده است كه حتي دانشجوي رشته ادبيات هم آن را مي داند:

E=MC²  قسمت وحشتناك داستان اين است كه ثابتC اين دو كميت را به يكديگر مربوط مي كند. اين ثابت سرعت نور يعني عددي بسيار بزرگ است و هنگامي كه در خود ضرب مي شود به عدد بسيار بزرگ تبديل مي شود كه تقريبا غير قابل درك است. كافي است فقط چند كيلوگرم جرم در يك آن به انرژي تبديل شود تا هيروشيما سوخته و به تلي از خاكستر تبديل شود. اما اگر جرم به آرامي به انرژي تبديل شود انرژي لازم براي حركت طولاني مدت يك زير دريايي در اعماق آب فراهم مي شود.

 

در صورت همکاری شما با این وبلاگ در زمینه ی علوم فیزیک و شیمی خوشحال خواهیم شد.

در ضمن صورت دیگر این وبلاگ در پرشین بلاگ موجود است:

 www.physic-chemistry.persianblog.com

با تشكر.

 

تئوري كوانتوم

تا سال 1911 چارچوب كلي ساختار اتم مشخص شده بود. قسمت اعظم جرم اتم در مركز آن كه منطقه اي بسيار كوچك است و هسته نام دارد متمركز بود. اوايل دانشمندان ساختار اتم را به منظومه شمسي كوچكي تشبيه مي كردند كه هسته داراي بار مثبت، نقش خورشيد را برعهده دارد. الكترون ها نيز كه ذرات باردار منفي هستند همانند سياراتي هستند كه به گرد خورشيد مي گردند. اين تشبيه براي تصور قلمروي كه آنچنان كوچك و غير قابل مشاهده است، كمك بسيار مؤثري محسوب مي شد، اما نمايش كاملا دقيقي از اتم به حساب نمي آمد. گام بزرگ بعدي را نظريه پرداز بزرگ دانماركي نيلزبور (Niels Bohr)  برداشت.

وي ايده هاي نو ماكس پلانك (Max Plank) فيزيكدان آلماني را كه مي گفت انرژي به صورت ذرات مجزا از هم، همانند دانه هاي شن يك ساعت شني منتقل مي شود و همانند عبور رودخانه به صورت قسمت هايي از يك جريان پيوسته نيست، به دنياي اتم وارد كرد.

در سال 1913 تصور مي شد كه ابرهاي الكتروني، مدارهاي ثابتي را اشغال كرده اند و سطوح انرژي ثابتي دارند ، كه اين سطوح انرژي با جذب يا نشر يك ذره انرژي كه فوتون (Photon) نام دارد، تغيير مي كند. فيزيكداناني كه ساختار هسته اي را دقيقتر كاويدند، دريافتند كه هسته اتم يك جنگل تمام عيار از ذرات زير اتمي با طول عمر متفاوت جديد سامان يافت. اين تئوري فرض مي كند كه جهان از تعداد كمي ذرات مشخص كه كوآرك (quark) نام دارند، تشكيل شده است. بسته به آرايش اين ذرات و روش انجام آزمايش ها، كوآرك ها حضور خود را به شكل يكي از اين ذره زير اتمي آشكار مي سازند. هم اكنون، مفهومي كه مدل استاندارد (Standard Model) ناميده مي شود، اغلب (و البته نه همه) اسرار قلمرو كوانتوم را كشف مي كند.

طي اين روند بود كه تمام انواع تجهيزات مفيد سربرآوردند: از تصوير برداري مغناطيسي هسته (MRI) كه قادر به شناسايي غده سرطاني موجود در قسمت هاي داخلي بدن است، گرفته تا ليزر كه مي توان آن را چنان دقيق تنظيم كرد كه سلول هاي سرطاني را از بين ببرد بدون آنكه به بافت هاي سالم اطراف آن آسيبي وارد كند. علي رغم همه اين پيشرفت هاي عظيم كه حاصل شده است، هنوز يك راز ناگشوده باقي مانده است. تئوري نسبيت مي تواند دنياي بسيار بزرگ اطراف ما و نحوه عملكرد نيروهاي گرانشي در گيتي را به شيوه اي بسيار عالي تشريح كند. تئوري كوانتوم هم براي تفسير قلمروهاي بسيار كوچك، يعني فواصل درون اتم به كار مي رود.

چيزي كه هنوز حاصل نشده است و فيزيكدانان اميدوارند طــي آزمايش هاي قرن بيست و يكم بـه آن دسـت يـابـنـد، تئـوري هـمـه چيــز (Theory of every thing) نام دارد. پاداش عظيم دستيابي به اين بينش توانايي استفاده از الكترومغناطيس براي ايجاد گرانش است، همانطور كه با كليد مي توان چراغ را روشن و خاموش كرد.


 پيشرفت هاي صورت گرفته در زمينه علوم پزشكي طي  قرن بيستم مديون توصيفات غني و عميقي است كه از دنياي طبيعي توسط زيست شناسان طي 200 سال گذشته صورت گرفته است. اين مشاهدات عميق نهايتا منجر به  كشف آنتي بيوتيك ها شد، كه همانند گلوله اي در مقابل آلودگي ها مي مانند و واكسن هايي كه عملا فلج اطفال را ريشه كن كردند، شد. بزرگترين شكاف موجود در آگاهي  ما از سيستم زنده با كشف DNA، پر شد. با پر شدن اين شكاف، زيست شناسان توانستند با ارائه يك نظريه منسجم چگونگي تشكيل و عملكرد حيات را شرح دهند.

 

 

ابر رسانايي

 

اگردمای فلزات مختلف را تا دمای معينی(دمای بحرانی) پايين اوريم پديده شگرفی در انها اتفاق می افتد که طی ان به ناگهان مقاومتشان را در برابرعبور جريان برق تا حد صفراز دست خواهند داد .وتبديل به ابررسانا خواهند شد.

(البته موادی مانند نقره نيز هستند که مقاومت ويژه شان حتی در دمای صفر درجه کلوين نيز صفر نمی شود).هرچند در اين دما ميتوان بسياری از مواد را ابر رسانا نمود محققا ن  برای رسيدن به چنين دمايی مجبورند از هليم مايع ويا هيدرژن استفاده کنند که بسيار گرانند .

امروزه ابر رسانايی را در موادی ايجاد می کنند که دمای بحرانيشان زيادتر از ۷۷درجه کلوين است که برای رسيدن به چنين دمايی از ازت مايع استفاده می کنند که نقطه جوشش۷۷ درجه کلوين است.

تاريخجه ابررسانايی:

ابررسانايی برای اولين باردر سال ۱۹۱۱توسط هايک کامرلينگ اونس(۱۸۵۳-۱۹۲۶)مطرح گرديد.

وی دمای يک ميله منجمد جيوه ای را تا  دمای نقطه جوش هليم مايع(۴.۲ درجه کلوين )پايين اوردد و مشاهده نمود که مقاومت ان ناگهان به صفر رسيد.

 سپس يک حلقه سربی را در دمای ۷درجه  کلوين ابررسانا نمود و قوانين فارادی را بر روی ان ازمايش کردومشاهده نمود وقتی با تغيير شار در حلفه جريان القايی توليد شود

حلقه سربی برعکس رسانا های ديگر رفتارمی نمايديعنی پس از قطع ميدان تا ماداميکه در حالت ابر رسانايی قرار داردجريان اکتريکی را حفظ می کند .

به عبارتی اگريک سيم ابررسانا داشته باشيم پس از بوجود امدن جريان الکتريکی دران بدون مولد الکتريکی ( مثل باطری يا برق شهر )نيز می تواند حامل جريان باشد.

اگر در همين حالت ميدان مغناطيس قوی در مجاورت سيم ابررسانا قرار دهيم ويا دمای سيم را با لاتر از دمای بحرانی ببريم جريان در ان  بسرعت صفر خواهد شد چون دراين حالتها سيم را از حالت ابررسانايی خارج کرده ايم .

 اقای اونس با همين کشف جايزه نوبل فيزيک در سال ۱۹۱۳ را از ان خود نمود.