فوتونیک

 

       

یک تکنسین در حال آزمایش لیزر، لیزرها نقش مهمی در فوتونیک دارند.

فوتونیک علمی است که گستره آن شامل ایجاد، انتشار، انتقال، مدولاسیون، سوئیچینگ، تقویت و آشکارسازی نور می شود.

با اختراع لیزر، و پس از آن، با ساخت فیبر نوری شاخهٔ اپتیک در علم فیزیک آنقدر گسترده گردید و کاربردهای آن آنقدر زیاد شد، که زمینه‌ای جدید موسوم به فوتونیک در علم متولد گردید.

این شاخهٔ جدید در سه گرایش الکترونیک، مخابرات، و فیزیک کار خود را شروع نمود.

 

فوتونیک- الکترونیک

پیشرفت روز افزون تکنولوژی و ساخت قطعات الکترونیکی کوچک و کوچک‌تر تا به آنجا ادامه یافته است که امروزه پیش‌بینی می‌شود که در چند سال آینده دیگر نتوان قطعاتی از این کوچک‌تر ساخت که قادر به عبور جریان الکتریسیته باشند به گونه‌ای که در آنها عبور یک الکترون برابر خواهد بود با برقراری جریان و عدم عبور آن یعنی قطع جریان الکتریکی. این مساله باعث شده تحلیل مدارات دیگر از حوزه الکترونیک کلاسیک خارج شده و بررسی چنین سیستمی بر عهدهٔ مکانیک کوانتمی نهاده شود که دارای مشکلات خود می‌باشد. این امر باعث شده است تا دانشمندان به فکر جایگزینی برای الکترون بیافتند تا مشکلات الکترون را نداشته باشد و در اولین گزینه‌ها فوتون یعنی کوانتای نور را جایگزینی مناسب یافتند. پس، از این پس باید به دنبال ساخت ادواتی بود که جای ادوات الکترونیکی را در مدارات بگیرد و در آنها فوتون نقش اساسی را بازی کند. تحقیقاتی که این هدف را دنبال می‌کنند در حوزهٔ فوتونیک شاخه الکترونیک آن بررسی می‌شود و بر عهده این بخش است.

فوتونیک- فیزیک

شاخهٔ دیگری از علم فوتونیک، فوتونیک- فیزیک است. در این شاخه نیز به مباحث بسیار زیادی از جمله روابط حاکم بر برهمکنش نور با ماده، میکروسکوپ‌های روبشی میدان نزدیک نوری و ... پرداخته می‌شود.

فوتونیک مخابرات

ساخت فیبر نوری و اختراع لیزر بشر را به این سو هدایت کرد تا مخابراتی پیشرفته بر مبنای این دو تکنولوژی بسازد. این مخابرات اکنون به ظهور رسیده است و روز به روز بر قدرت و سرعت آن افزوده می‌شود.

 

برگرفته از سایت ویکی پدیا

با سلام لطفا نظراتتون رو در مورد این وبلاگ دریغ نفرمایید.

نسبیت عام

 نظریه‌ایست که در سال ۱۹۱۵ توسط اینشتین مطرح شد. این نظریه تعمیمی بر نظریه نسبیت خاص است که در مورد تمامی ناظرها اعم از لخَت و غیر لخت صحبت می‌کند. در این نظریه فضا-زمان توسط هندسه ریمانی بررسی می‌شود. این نظریه گرانش را به عنوان یک عامل هندسی و نه یک نیرو بررسی می‌کند. پایه نظری گرانش کیهان‌شناسی، این نظریه و تعمیم‌های آن است.

معادله اینشتین

معادله اصلی نسبیت عام عبارت است از:

البته با در نظر گرفتن c (سرعت نور) برابر یک که معمولاً این طور در نظر گرفته می‌شود.

در این معادله:

• R_μν تانسور ریچی
• R اسکالر ریچی یا انحنا
• g_μν تانسور متریک
• T_μν تانسور تنش-انرژی
• G ثابت جهانی گرانش

با تعریف G_μν تانسور اینشتین که می‌توان این معادله را به شکل فشرده‌تری نوشت:

 اصول نسبیت عام

اصل هم‌ارزی

هیچ ناظری نمی‌تواند فقط با آزمایش موضعی بین شتاب و میدان گرانشی تفاوت قائل شود.

 اصل ماخ

 

تصور دوبعدی از انحنای فضا-زمان. حضور ماده/انرژی فرم هندسی فضا-زمان را تغییر می‌دهد. از این انحنای هندسی به عنوان جاذبه تعبیر می‌شود.

اصل ماخ، اساسی ترین اصل نسبیت عام، بصورتهای مختلفی تعبیر می‌شود. قویترین صورت این اصل عبارتست از:

• «ماده هندسه را تعیین می‌کند و عدم وجود ان مبنی بر عدم وجود هندسه‌است.»

نسبیت عام با این صورت اصل ماخ سازگار نیست.(اگر ماده وجود نداشته باشد یعنی T_μν = 0 معادلات نسبیت عام دارای حل هستند و هندسه‌های مختلفی را توصیف می‌کنند.) اما صورت دیگری از اصل ماخ که نسبیت عام با آن سازگار است عبارتست از:

• «توزیع ماده چگونگی هندسه را تعیین می‌کند.» ماده تعیین می‌کند که فضا چگونه خمیده شود.

صورت دیگری از اصل ماخ که با نسبیت عام سازگاری ندارد و نزدیکترین صورت به بیان ماخ است عبارتست از:

• «یک جسم در فضای کاملاً تهی، هیچ خاصیت هندسی به خود نمی‌گیرد.»

اصل هم‌وَردایی عام

تمام ناظرین اعم از لَخت و غیر لخت هم ارزند. در اصل هموردایی همچنین می‌خوانیم: عموماً هر تبدیل از چارچوب لخت به چارچارچوب دیگر که با سرعت V در حال حرکت است، خصوصیات فیزیکی را ثابت نگاه می‌دارد. در اصل هموردایی شرایط فیزیکی به گونه‌ای هستند که تا اندازه‌ای تعبیر و تبیین ریاضی آن‌ها در تمام چارچوب‌ها یکسان است. نیز اینکه ناوردایی، مهم‌ترین نکته در این رابطه محسوب می‌شود که در نسبیت عام عنصر جهان خط ds² به عنوان ناوردای اساسی مطابق با اصل هموردایی بوده و همواره تحت تمامی تبدیلات مختصات ثابت می‌ماند. این بیان تازمانی ارزشمند است که متریک g_μν مختص چارچوب مورد نظر تغییری نکند. یعنی تنها هنگامی اصل هموردایی معتبر است که خصوصیات فضا و زمان دو چارچوب یکسان بوده و تنها این بیان مستقیماً به لختی و یا نالختی چارچوب ثانویه دلالت داشته باشد.

 اصل کمینه جفتیدگی گرانشی

این اصل چگونگی گذار از نسبیت خاص به عام را بیان می‌کند.

هنگام گذار از نسبیت خاص به نسبیت عام نیازی به افزودن جملات غیرضروری به معادلات نسبیت خاص نیست.

اصل هم‌خوانی

نظریه نسبیت عام در حالت‌های حدی به گرانش نیوتنی و نسبیت خاص تبدیل می‌شود

برگرفته از سایت ویکی پدیا

تاثير امواج راديو اكتيو بر بافتهاي بيولوژيك

در اوسط سال 1980 نخستين نسل از سامانه هاي راديو تلفني آنالوگ با استفاده از بسامدهايي كمتر از GHz 1توليد شد كه به سبب نبود استاندارد جهاني در اين زمينه ، سامانه هاي گوناگوني ظاهر ميشد ند .
سامانه هاي آنالوگ ، طيف وسيعي از بسامد را اشغال مي‌كرد ، به همين سبب سامانه هاي ديجيتال كه مراحل تكميلي خود را مي‌گذراند، جانشين آن ها شدند، كه بر اساس استانداردهاي اروپايي ، GSM نام‌گذاري شد.
سامانه ي DSC1800 نيز در محدوده GHz 1.8آغاز به كار كرد.
عامل مهم سامانه ارتباطات سيار ، كنترل توان بسامد راديويي آنها بود، و لازم بود اين اطمينان ايجاد شود ، كه ارتباطات سيار با نسبت سيگنال به نويز (S/N) قابل قبولي ارسال و به كار مي‌روند ، نه با توان راديويي زياد و غير ضروري كه باعث تداخل كانال‌هاي همجوار و در نتيجه كاهش ظرفيت شبكه خواهد بود . به همين منظور محاسبه تشعشعات وميدان هاي انتشار راديويي ضرورت پيدا كرد.
تاريخچه بررسي تشعشعات راديويي
در سال 1974، ا نجمن بين المللي حفاظت از تشعشعات (IRPA) كه عمد تا" به تشعشعات يونيزه هسته اي مي پردازد، گروه كاري تشعشعات غير يونيزه ""NIR ( يعني تشعشعات غير هسته اي نظير تشعشعات تجهيزات راديولوژي ، امواج نوري ، امواج مايكرويو و فرستنده هاي راديويي وغيره ) را تأسيس كرد . اين گروه كاري وظيفه داشت كليه مسائل و موضوعات مربوط به ايمني محيط زيست براي آحاد جامعه را در مقابل انواع مختلف تشعشعات غير يونيزه را مورد تحقيق وآزمايش قرار دهد ، و نتايج آن را به انجمن بين المللي حفاظت از تشعشعات گزارش نمايد.

در كنگره IRPA كه در سال 1977 در پاريس برگزار گرديد ، اين گروه كاري تغيير نام يافت ، و به نام كميته بين المللي تشعشعات غير يونيزه(INIRC) تبد يل شد. اين انجمن در همكاري با بخش بهداشت محيطي سازمان بهداشت جهاني (WHO) به كمك اين گروه توانست ، اسنادي مبني برحدها و معيار هاي سلامت جامعه در مقابل تشعشعات را به سازمان بهداشت جهاني ارائه نمايد ، كه دربرنامه بهداشت محيطي سازمان ملل(UNEP) مورد قبول واقع شد.
در هشتمين كنگره بين المللي حفاظت از تشعشعات نيز كه در مونترال كانادا در سال 1992 برگزار شد ، كميسيون تخصصي جديد ومستقلي تحت نام "كميسيون بين المللي حفاظت از تشعشعات غير يونيزه" (ICNIRP) تأسيس شد كه براي IRPA موفقيتي محسوب ميشد ، زيرا عمده ترين وظيفه اين كميسيون تخصصي بين المللي ، بررسي اصولي و علمي مخاطرات ناشي از تشعشعات غير يونيزه و شكل هاي مختلف آن و تأثيراتش بر روي محيط زيست بود.
اين كميسيون با داشتن 14 عضو اصلي داراي 4 كميته تخصصي به شرح ذيل است:
- كميته تخصصي امراض واگيردار(Epidemiology)
- كميته تخصصي زيست شناسي(Biology)
- كميته ي تخصصي سنجش تشعشعات(Dosimetery)
- كميته تخصصي تشعشعات نوري(Optical Radiation)
راهبردهاي كميسيون ICNIRP :
راهبردهاي اين كميسيون تخصصي ، انتشار اطلاعات و راهنمايي هايي براي كاهش خطرات ناشي
از تشعشعات غير يونيزه از 0 تا 300GHz بر بهداشت محيط زيست براي همگان است ، كه به طور عمده در زمينه انواع مختلف تشعشعات نوري شامل موارد ذيل است :
اشعه فرا بنفش،اشعه مرئي و فروسرخ،اشعه هاي ليزر،ميدان هاي مغناطيسي و الكتريكي ساكن،بسامدهاي راديويي شامل امواج ميكروويو و امواج ماوراء صوت
ميدان انتشار تلفن هاي همراه
گوشي هاي تلفن همراه كه در واقع فرستنده و گيرنده راديويي كوچكي است، به طورمعمول در هنگام ارتباط در مقابل سر و در نزديكي گوش و چشم انسان قرار مي گيرد، انتشار سيگنال راديويي توسط اين گوشي ها باتوجه به ساختار دريافت و ارسال سيگنال از طريق يك آنتن تك قطبي يا دوقطبي رخ مي دهد كه درون محفظه دستگاه
تلفن همراه تعبيه شده است ،. در لحظه ارتباط ، قسمت سرو گوش انسان به طوركامل در حوزه ميدان مغناطيسي و طول موج منتشره از سيگنال ها و در چند سانتيمتري از آن قرار خواهد گرفت .در دستگاه هاي ثابت (BTS) ، آنتن از يك رشته دوقطبي عمودي تشكيل شده كه با پهناي پرتو
باريكي و عموما"زاويه اي بين 7 تا 10 درجه قرار دارند. اين رشته آنتن ها اغلب در گوشه ي منعكس كننده ها
جهت انتشار با پهناي پرتو بين 60 تا 120 درجه تهيه و نصب مي شوند و غالبا" بر روي ساختمان هاي بلند يا برج هاي آزاد با حد اقل 15 متر ارتفاع مستقر مي شوند.
بنا بر اين امواج منتشره از آنتن ايستگاه هاي ثابت (BTS) در مقابل تمامي طول بدن قرار مي گيرندو عمدتا" فواصل اين تعامل با آنتن بزرگتر از است كه در آن D حداكثر طول آنتن و طول موج راديويي است . تحت اين شرايط مولفه هاي ميدان مغناطيسي و الكتريكي با فاصله آنتن از بدن انسان و چگالي قدرت RF با مجذور فاصله متغير است، اين ناحيه ميدان انتشار ناميده ميشود.
در گوشي هاي تلفن همراه ، فاصله بدن تا ميدان ، خيلي كمتر از است ، و در اين شرايط ميدان هاي RF داراي مولفه هاي خيلي قوي تري در تعامل با بافت هاي بيولوژيكي است.
واضح است كه در اين حالت پرتو متمركز شده در اطراف آنتن ، ميزان جذب ناشي از ميدان ايزوتروپيك را بيشتر سبب مي شود.

سنجش تشعشعات راديويي تابيده بر بافتهاي بيولوژيك(Dosimetry)
براي بسامدهاي بين 800 تا 2GHz واندازه گيري تعامل اين محدوده بسامد با بافت هاي بيولوژيكي، دستگاه هايي توليد شده است كه ميزان اين تعامل را با نسبت SAR (نسبت جذ ب ويژه) بر حسب وات بر كيلوگرم(W/Kg) مورد سنجش قرار مي دهند.
براي تطبيق ميزان اندازه گيري شده ، با حد هاي اصلي تشعشعات ، كه بر اساس فرمول SAR بيان شده است ، ميتوان از طريق تجويز نوك آنتن با ميزان انرژي جذب شده SAR آنرا محاسبه و بد ست آورد. ميزان قدرت جذب شده (SAR) از آنتن گوشي تلفن همراه ، بسيار غير همگن است و اين مقدار در تعا مل با آدمي ، بستگي به قدرت بسامد تشعشعي گوشي ، طراحي آنتن و وضع قرار گرفتن آن در مقابل سر و نيز مد عملكرد گوشي Duty cycle) ) دارد. محل تغذيه آنتن دراين رابطه نيزمهم توصيف شده است.
نتايج يك نمونه از ميزان SAR اندازه گيري شده كه بر اساس آزمايش ها و پژوهش ها و مطابق با استاندارد IEEE/1992 انجام شده ، درجدول ذيل آمده است:

Duty cycle ميزان SAR بر اساس IEEE توان گوشي همراه بر حسب وات
100% 8W/7Kg


آثار بيولوژيكي
نشريات علمي آثار بيولوژيكي تشعشعات ناشي از ميدان هاي امواج راديويي(به ويژه امواج مايكرو ويو) را بارها مورد بررسي و تحقيق قرار داده اند ، هر چند كه بيشتر اين مطالب بطور اخص در رابطه با استفاده از گوشي هاي تلفن همراه نبوده است ، ليكن اطلاعات آن ها در زمينه احتمال خطر در ايمني انسان در تعامل با تشعشعات راديويي است.كه عمدتا" ناشي از تجويز اين ميدان ها بااجسام بدون حفاظ ، و يا اختلاف در پاسخ هايي كه با سامانه هاي گوناگون بيولوژيك بدست آمده ، بوده است.
بيشترين نتايج بدست آمده از آثار بيولوژيكي ناشي از قرار گرفتن مدل هاي حيواني در معرض ميدان هاي امواج راديويي شامل پاسخ هايي نظير بالا رفتن بيش از يك درجه سانتيگراد حرارت در نسج يا بدن بوده، و كم ترين نتايج در رابطه با موضوع سرطان زايي است ، كه ذيلا" بآن پرداخته مي شود .
مطالعات مربوط به سرطان زايي تشعشعات راديويي
استدلال هاي علمي نشان مي دهد كه ميدان هاي RF غير يونيزه بوده و توان ايجاد حركت در اطراف خود را نداشته و بنابراين با آغازگرآماس سرطاني شباهتي ندارند.
به عنوان مثال در تعدادي از مطا لعات آزمايشگاهي، گزارش شده است كه تشعشعات راديويي فاقد آسيب رساندن به بافت DNA كه در معرض ميدان هاي RF قرارگرفته اند است .
و همچنين گزارشاتي از بي تاثيري ميدان هاي RF پيرامون تغييرات ناگهاني بسامد در ايجاد قارچ هاي تك سلولي (قندي) در بدن و ياخته هاي سرطاني خون(بيماري سرطان خون كه باعث ازدياد مفرط گلبول هاي سفيد خون مي شوند) روي موش هاواثر ناشي از عدم انطباق فاصله كانوني بسامد روي كروموزمها ، هيچ گونه آثاري بر روي گويچه بي رنگ خون انسان (Lymphocytes) مشاهده و گزارش نشده است.
در دو نمونه ازمطالعات بر روي جونده گان، نظريه اي وجود دارد كه حاكي از تاثير مستقيم ميدان هايRF بر روي بافت هاي DNA بوده است ، هنگامي كه اين آزمايش ها بر روي موش ها در ميدان تشعشعات با بسامد GHz 2.45و با چگالي توان محيطي W/m2 10توسط لاي و سينگ انجام گرفت ، مقدار
SAR در اين حالت برابر با W/Kg 1.18بود، و نشاني ازتغييرات ژنتيكي در مغز حيوان و آزماي ياخته ها وجود داشته است، لاي و سينگ در سال(1995) گزارش كرده بودند، موقعي كه موش هاي صحرايي در معرض امواج پالسي شكل( با د يرش 2ميكرو ثانيه و 500 پالس در ثانيه ) و امواج CW با
بسامد GHz 2.45و SAR هاي 1.2W/0.6Kg قرار ميگيرند ، تعداد ي شكاف هاي تك رشته در DNA مغز حيوان ظاهر مي شود، هر چند كه در هردو مقاله هيچ گونه اشاره اي به منابع ، ناپايداري آزمايش و خطاهاي ناشي از آزمايش هاو نيزنتايج عددي و رقمي ارائه نكرده بودند.
اين آزمايش ها مي بايست قبل از آن كه نتايج آن ها در مسائل مربوط به ايمني بيولوژيكي بكار برده شود ، تكرارمي شد ند، به ويژه آن كه مراكزعلمي اظهار نظر كرده بودند كه ميدان هاي RFسم زا (genotoxic)نيستند.
به علاوه در مطالعات روي حيوان ها بيش تر اين بررسي ها حاكي از فقدان اثرگذاري تشعشعات راديويي در جسم (مثل بدن) و جرم ياخته حيوانات بوده است.
بخشي از اين آزمايش ها يي كه توضيح داده شد در راستاي استفاده از ميدان هاي RF در بسامدها و مدوله سازي هاي مختلف ناشي از كاربرد تلفن هاي همراه است ، كه بر اساس استدلال ها و اظهار نظرها اين ميدان ها فاقد حركت بوده و شباهتي به آغازگر سرطان و دليلي براي تحريك يا مولد بافت هاي سرطاني و يا تومورها را به طور ذاتي ندارند.
آزمايش هاي ديگري مبني براين كه تشعشعات راديويي ممكن است بر روي پيشرفت تومورها از طريق افزايش در سرعت ياخته ها يا از طريق تاثير معالجات به طريقي كه تغييراتي در باروري ناشي از مجراهاي سيگنال دهي ،ويا هدايت در جهت ازدياد و تلفيق DNA ، تاثير بگذارد ، بيان شده است.
از آن جاكه شارهاي يوني از طريق غشاء سلول ، باعث تركيب سيگنال دهي هاي قوي ميشود ، در بعضي از گزارش ها اظهار نظر شده است كه تشعشعات راديويي ممكن است مستعد اثر گذاري بر روي شارهاي يوني از طريق اثر گذاشتن بر ايجادتپش هاي متناوب بر روي يون هاي مثبت پتاسيم و سديم درون سلول هاي قرمز خون حيواني كه در معرض تشعشعات راديويي و امواج مايكرويو قرار گرفته است ، باشد.آزمايش هايي هم در شرايط تقسيم و تكثير سلول ، تحت ميدان هاي RF روي گويچه بي رنگ خون انسان توسط اتحاديه ويژه DNA انجام و گزارش شده است ، كه در هردو آزمايش تقسيم و تكثير سلول در هنگام تابيدن تشعشعات راديويي ، با ميزان SAR به مقدار W/Kg 25نشان داده است كه هيچ گونه تغيير يا فشرده گي حتي در SAR هاي بالاتر در آنها حاصل نشده است.
همچنين مطالعات ونظريه هايي پيرامون تاثير گذاري تشعشعات راديويي امواج CW و پالس بر پيشرفت تومورهاي پوستي در حيوانات ارائه شده است. در مقابل اين گزارش ها، مطالعاتي مبني بر تزريق ياخته هاي حيواناتي كه در معرض تشعشعات
بسامد راديويي سيگنال هاي CW و پالس قرارگرفته اند، گزارش شده است، كه بيان‌گر فقدان آثار بر روي پيشرفت تومورها بوده است. به ويژه اين كه اين مطالعه ، بي تاثيري پيشرفت تومور هاي سياه رنگ قشر ضخيم پوست در موش هاي صحرايي را كه در معرض مداوم ميدان هاي تشعشعي RF و امواج CW و پالس قرار گرفته اند ، نشان داده است كه غير موجه و غير قابل قبول بوده اند.

 

منبع: سایت http://www.daneshju.ir

کارشناسی ارشد فیزیک

مقدمه:

رشته فيزيك يكي  از شاخه‌هاي  علوم پايه است كه در كشور ما هم، امكانات ادامه تحصيل در مقاطع كارشناسي ارشد و دكترا براي اين رشته وجود دارد. .كساني كه در مقطع كارشناسي فيزيك تحصيل مي‌كنند و يا فارغ‌التحصيل شده‌اند تا حدي در طول دوره 4 تا 6 ساله‌ي خود به گرايش‌‌ها و كاربردهاي شاخه‌هاي مختلف آن پي مي‌برند. اما براي كساني كه در مقطع كارشناسي رشته ديگري فارغ التحصيل شده‌اند بايد متذكر شد كه‌اين رشته گرايش‌‌هاي مختلفي دارد كه از جهاتي كاملاً با هم تفاوت دارند و بهتر است قبل از اتخاذ تصميم خود، سطح اطلاعات خود را در مورد هر گرايش بالا برده تا با علم به آن، به هدف دلخواه خود نائل شوند، لازم به ذكر است رشته‌هاي  كارشناسي مورد قبول عبارتند از : كليه گرايش‌‌هاي فيزيك (دبيري - كاربردي) كليه فارغ التحصيلان علوم پايه و فني و مهندسي با اين توضيحات به بررسي گرايش‌‌هاي موجود در رشته فيزيك مي‌پردازيم:

گرايش‌‌هاي رشته فيزيك را مي‌توان به صورت زير تقسيم‌بندي كرد كه عبارتند از

حالت جامد (كه ماده چگال هم مربوط به همين گرايش است)

اتمي   و مولكولي (كه شامل زير گرايش‌هاي  پلاسما، ليزر و آماري و فتونيك مي‌شود)

• هسته‌اي كاربردي – گداخت و پلاسماي كاربردي كه جزو رشته‌هاي فيزيك مهندسي و كاربردي است.
• ذرات بنيادي
• نجوم
• گرانش
• مهندسي نانومواد

و گرايش‌‌هاي كه بعضي از دانشگاه‌‌هاي خاص در نظر گرفته‌اند كه عبارتند از :

مهندسي سيستم‌‌هاي انرژي، مهندسي الكترواپتيك (كه كاربردهاي زيادي در صنايع دفاع دارد)

فيزيك رياضي، (نظريه‌ي ميدان‌‌هاي كوانتومي، ابر رسانايي، اپتيك نظري).

دروس امتحاني گرايش فيزيك و نانوفيزيك در كنكور كارشناسي ارشد شامل: مكانيك تحليلي، الكترومغناطيس، مكانيك كوانتوم و زبان مي‌باشد كه ضرايب كليه دروس براي هر دو گرايش‌‌ يكسان است.

دروس امتحاني گرايش فوتونيك در كنكور كارشناسي ارشد شامل: فيزيك مدرن، الكترونيك، الكترومغناطيس، مكانيك كوانتوم و زبان مي‌باشد.

 

 

جدول گرايش‌ها وضرايب رشته فيزيك در كنكور سراسري

 

رديف	ضرايب دروس گرايش	مكانيك تحليلي	الكترومغناطيس	مكانيك كوانتوم	زبان	الكترونيك	فيزيك مدرن
1	فيزيك	2	2	2	1	0	0
2	نانوفيزيك	2	2	2	1	0	0
3	فوتونيك	0	1	1	1	1	1

 

لازم به ذكر است دركانون فقط دو گرايش زير برگزار مي‌گردد:

 

جدول گرايش‌ها وضرايب رشته فيزيك

 

رديف	ضرايب دروس گرايش	مكانيك تحليلي	الكترومغناطيس	مكانيك كوانتوم	زبان
1	فيزيك	2	2	2	1
2	نانوفيزيك	2	2	2	1

 

 

 

ظرفيت پذيرش دانشگاه‌هاي دولتي شبانه و روزانه تحصيلات تكميلي دوره كارشناسي ارشد ناپيوسته در مجموعه فيزيك

 

رديف	گرايش	روزانه			شبانه			پيام نور
		تهران	شهرستان	كل	تهران	شهرستان	كل	تهران	شهرستان	كل
1	فيزيك	135	411	546	64	128	192	20	60	80
2	نانو فيزيك	0	2	2	0	1	1	0	0	0
3	فوتونيك	18	18	36	8	3	11	0	0	0
****		153	431	584	72	132	204	20	60	80

 

منابع مطالعاتي

مكانيك كوانتومي:

كتاب مرجع: فيزيك كوانتومي‌گاسيورويچ

كتاب پشتيبان: 1-فيزيك كوانتومي‌سلز وايدنر2- كتاب كوانتومي سُل و يدُر 3- كتاب فيزيك مدرن گاترئو ترجمه فرشيد نورعليشاهي

زبان عمومي:    1- گرامر  زبان عمومي كليه رشته‌هاي كارشناسي ارشد، تأليف وحيد عسگري، انتشارات: كانون فرهنگي آموزش.  2- لغت: 504 absolutely essntial words , TOFEL flash (vocabulary)      3- درك مطلب : TOFEL flash (Reading) ،-زبان انگليسي عمومي 2(درك مطلب)، انتشارات كانون فرهنگي آموزش

زبان تخصصي:

1- چهار جلد كتاب فيزيك هاليدي (زبان اصلي)

2-scientific English for students of science

3- English for the student of physics. (Dr. E. Faghih)

4- Essential words for the Tofel

مكانيك:

الف) منابع اصلي:

- فيزيك‌هاليدي جلد اول مكانيك (نشر دانشگاهي).

- مكانيك تحليلي: سايمون. ماريون

- مكانيك تحليلي فولز.

ب) منابع كمكي:

- مكانيك تحليلي آريا.

الكترومغناطيس:

فيزيك پايه- مرجع اصلي: فيزيك‌هاليدي (جلد سوم)

كتاب پشتيبان: ديويد چنگ

الكترومغنايس- مرجع اصلي: مباني نظري الكترومغناطيس (ميلفورد).

كتاب پشتيبان:

الكترومغناطيس: نايفه و براسل.

 

منیع:سایت کانون فرهنگی آموزش(قلم چی)

تکنیک خلا

ریشه لغوی

هر چند که کلمه لاتینی Vacum (خلا) به معنی خالی بودن (تهی ‌بودن) از ماده است. اما موضوع تکنیک خلا چیزی به کلی غیر از مقوله فضای بدون ماده است. در پایین‌تر‌ین وصول امروزه ، هنوز صدها ذره در هر سانتیمتر مکعب از گاز وجود دارد.

نگاه اجمالی

خلا در روی کره زمین در پاره‌ای از اعمال زندگی حیوانی به خلا پایین بر می‌خوریم. اما خلا بالا ، در روی کره زمین بصورت طبیعی ، شناخته (و یا مشاهده) نشده است. پاره‌ای از اعمال طبیعی از لحاظ کاربرد طبیعی خلا صورتی بسیار زنده دارند. نظیر عمل تنفس ، انسان حین دم تا حدود 740 تور هوا را به داخل ریه خود می‌کشد و در حین بازدم قادر است فشار داخل ریه را تا 300 تور پایین بیاورد. اکتاپوس می‌تواند فشار را در بازدم تا حدود 100 تور پایین بیاورد. البته بعضی اعمال طبیعی خلا‌سازی دارای ساز و کاری توأم با پیچیدگی است.

تاریخچه

سرآغاز تکنیک خلا به سال 1643 می‌رسد. سالی که در آن توریچلی موفق به ایجاد خلا در بالای ستون جیوه واقع در لوله شیشه‌ای دراز سر بسته‌ای شد که پس از پر کردن آن با جیوه از دهانه بازش روی تشتکی از جیوه بطور وارونه قرار می‌گرفت. دوره پیش آهنگ تکنیک خلا تا اختراع لامپ الکتریکی ادامه یافت. در این دوره در مورد مبانی قانونهای گاز پیشرفتهای نظری و تجربی مهمی حاصل شد. (قانونهایبویل ـ ماریوت ، شارل ـ گیلوساک ، برنولی ، آووگادرو ، ماکسول ، بولتزمن و غیره ).

اولین پیشرفت در کاربرد عملی خلا استفاده از آثار مکانیکی حاصل از اختلاف فشار بین خلا و اتمسفر بود. تجربه کلاسیکی گریک (در سال 1654) نشان داد که برای سوا کردن دو نیم کره تو خالی بهم چسبیده به شعاع 119 سانتیمتر که هوای درون آنها تخلیه شده بود. نیاز به نیروی کشش 16 نیوتن لازم است که دو اسب در دو جهت مخالف هم بر نیمکره‌ها وارد می‌کند. کاربرد این دانش برای افزایش راندمان ترامواها در دوبلین فقط چند سالی دوام یافت.

سیر تحولی و رشد

کار سیستمهای انتقال هوای فشرده یا خلا که در سالهای 1860 ـ 1850 در لندن و پاریس آغاز شده با کمی نو سازی تا کنون ادامه دارد. ساخت لامپ الکتریکی رشته‌ای (ادیسون 1879) نیز یکی از نتایج کار خلا سازی بود که توسط توپلر و اشیرتکل چند سالی پیش اختراع شده بود. خلاسنج ساخت مک لئود (در سال 1874) برای اولین بار امکان اندازه‌گیری فشارهای پایین را فراهم آورد. بدون پایین آوردن چگالی مولکولی (خارج ساختن اجزای فعال اتمسفر از درون محفظه لامپ) کار لامپ الکتریکی امکان پذیر نبود. مبنای کار لوله پرتوی کاتودیک ، افزایش مسیر آزاد میانگین مولکولها در درون لوله بود. اولین کاربرد عایق حرارتی حاصل از خلا ساخت فلاسک دو جداره بود (در سال 1893).

اختراع دیودها (1902) و تریودها (در سال 1907) که در خلا کار می‌کنند و استفاده از رشته تنگستن (در سال 1909) سرآغاز توسعه لامپهای الکترونیکی و تکمیل لامپ الکتریکی بود. همه این پیشرفتها که یکی به مبنای دیگری صورت می‌گرفت نیاز به تخلیه بیشتر و خلاسنجی بهتر و دقیقتر را روز افزون می‌ساخت. پمپ‌های دیفوزیون (Langmuir.Gaede) در سالهای 1915 و 1916 ساخته شدند. قبل از آن تاریخ ، در سال 1906 پیرانی خلاسنج (gauge) خود را ساخت و سپس در سال 1916 با ساخته شدن خلاسنج یونشی با کاتد گرم به اندازه گیری خلاهای بالا فراهم شد.

توسعه تکنولوژی خلا تا جنگ جهانی دوم ادامه یافت، در سالهای 36 ـ 1935 به سه بند تازه دسترسی یافت. پمپهای گازی بالاست (gas Ballast) ، پمپ دیفوزیون روغنی و خلاسنج یونشی با کاتد سرد پتینگ (Prnning) این سه قلم همراه با خلاسنج پیرانی ، از آن زمان تا کنون جزو اجزای جدایی ناپذیر اعلای سیستمهای خلا گشته است. از سال 1940 به بعد تکنولوژی خلا پیشرفت بسیار بزرگی در زمینه دستگاههای پژوهشی فیزیک هسته‌ای (سیکلوترون و جداسازی ایزوتوپ و غیره) ، فلز کاری خلا ، اندودن و خشک کردن تحت سرمای خلا داشته است.

تا سال 1950 گستره معرفی خلا به10^-7 ـ 10^-6 تور می‌رسید. شاید هم در آن سالها رسیدن به فشارهای پایین تر امکان پذیر بوده است، ولی با اندازه گیری آن فشار امکاناتی در دسترس نبود. خلاسنج بایارد ـ آلبرت (Bayard – Alpert gauge) در 1950 راه اندازه‌گیری فشارهای پایین‌تر را گشود، فشارهایی که بعدها نام خلا فرا بالا به خود گرفتند. ساخت پمپهای یونی در سالهای بعد 1953 ، رسیدن به فشارهای بسیار پایین را امکان پذیر ساخت. در دهه اخیر پژوهشهای فضایی و کوشش در راه حل مسائل خاص این زمینه ، جهش کمی بزرگی را برای تکنولوژی خلا فراهم آورده است.

مفهوم خلا

کلمه خلا به هر فضایی که فشار آن کمتر از فشار اتمسفر است، اطلاق می‌شود. خلا کامل یا مطلق (فضای تهی از ماده) که در آن ، فضا به کلی عاری از ماده باشد، حالتی است دست نیافتنی. فشار اتمسفر 760mmHg و چگالی عددی آن برابر n = 2.5x10¹⁹mol/Cm³ است.

• واحدی از فشار که عمدتا مورد استفاده ما خواهد بود، عبارت تور (Torr) است که به نام توریچلی ساخته شده و با تقریب خوبی ، برابر 1torr = 1mmHg است.
  
  
• واحد رایج دیگری به نام میکروبار است که برابر است با: 1Din/Cm³
  
  
• واحد فشار در دستگاه SI عبارت است از N/m² یا Pa پاسکال.
  
  
• واحدهای بسیار دیگری برای فشار وجود دارد که پاره‌ای از آنها در تکنیک خلا بکار می‌روند.

انواع خلا

• خلا طبیعی: خلأی است بدون دخالت انسان در طبیعت و از جمله کره زمین و طبقات جو آن موجود است.
  
  
• خلا مصنوعی: خلأی است که بدست انسان فراهم می‌آید و اصل موضوع تکنیک خلا همین مورد است.

خلا در فضا

می‌دانیم که فشار هوا در سطح دریا برابر 760 تور است و با صعود از سطح دریا به ارتفاعات بالا ، به تدریج کاهش می‌یابد. تا در ارتفاع 1000 کیلومتری (تروپوسفر و استراتوسفر) این کاهش کاملا منظم بوده و آهنگ افت آن برابر یک مرتبه مقداری از هر 15 کیلومتر است. با این افت منظم فشار مقدار آن در ارتفاع حدود 90 کیلومتری بوجود می‌آید. در یونسفر (400 ـ 100 کیلومتر) تعداد زیادی اتم یونیده موجود است و فشار در آن ناحیه به ازای هر 200 ـ 100 کیلومتر از ارتفاع به مقدار 10 بار کاهش می‌یابد. و بالاخره در ارتفاع 1000 کیلومتری به 10^-10 تور می‌رسد. در بالاتر از ارتفاع 400 کیلومتری شرایط خلا فرا بالا موجود است. در بالاتر از این ارتفاع ، آهنگ کاهش فشار باز هم کندتر می‌شود و نهایتا ارتفاع 10000 کیلومتری به حدود 1013 تور می‌رسد.

کاربردهای خلا در علوم و فنون

کاربردهای بسیار گوناگون خلا را می‌توان حالت فیزیکی کاربرد و یا بر حسب زمینه آن طبقه بندی کرد. روشن است که هر یک از موارد کاربردی از یک یا چند وضعیت و حالت فیزیکی بهره می‌گیرند. وضعیتهایی که ناشی از رقیق کردن گازها ، در ظرف تخلیه مورد کاربرد ، پی در پی بوجود می‌آیند. در پاره‌ای از موارد کاربردی ، فرآورده‌ها یا قابلیتهایی حاصل می‌شوند که بطور دائم در کل عمر آن ماندگارند. (مانند لامپها ، لوله‌های الکترونیکی و لوله‌های تخلیه الکتریکی ماشینهای شتاب دهنده و …) ، حال آنکه در پاره‌ای دیگر از کاربردهای تکنیکی ، حالت خلا فقط برای مدلی معین به عنوان واسطه‌ای در فرآیند تولید و به کار می‌رود. و محصول نهایی در شرایط اتمسفر مورد استفاده قرار می‌گیرد. (نظیر افزودن از خلا Vacum Caoting ـ خشکاندن در خلا و بارو کردن در خلا).
منبع:دانشنامه رشد

دستگاه پلاسما فوکوس

به نام خدا

دستگاه پلاسما فوکوس(DPF)(Dense plasma focus):

سالها بسیاری از دانشمندان علاقمند به همجوشی کنترل شده (Fusion) در پی مطالعه بر روی قدرت تخلیه الکتریکی بودند. یک تخلیه الکتریکی پر قدرت و سریع در گاز باعث ایجاد گرما در میدان مغناطیسی می شود برای مشاهده این اثر تیوبهای تخلیه مختلفی طراحی شده و به مرور زمان کامل گردید.

فیلیپوف تیوب جدیدی طراحی نمود که آن را پلاسما فوکوس نام نهاد این وسیله در سالهای بین سالهای 1960 تا 1964 توسط فیلیپف در روسیه و همزمان به وسیله مدر در آمریکا گسترش یافت در حال حاضر دانشگاه تبریز در ایران تنها دارنده این دستگاه می باشد.

پلاسما فوکوس چگال نه تنها یک ابزار مهم برای فهم مشکلات فیزیک پلاسما-مانند دینامیک پلاسما, نا پایداریهای میکروتوربولانس وغیره- است بلکه یک ابزار همجوشی کامل نیز می باشد.

DPF به سرعت به عنوان یک منبع نوترونهای پر انرژی و اشعه Xمشهور شد از آنجایی که بحث همجوشی در میان دانشمندان آن زمان بسیار جذاب بود دستگاه DPF زیادی در سراسر جهان ساخته شد.

برگرفته از کتاب آشنایی با گرایش اتمی و مولکولی نوشته افشین آقایان-انتشارات دانشگاه تبریز

آدرس گروه تحقیقاتی فیزیک پلاسما دانشگاه تبریز: http://www.tabrizu.ac.ir/show.asp?id=161

بزرگترين آزمايش تاريخ علم آغاز شد

بزرگترين آزمايش تاريخ علم آغاز شد

جام جم آنلاين:‌بزرگترين آزمايش علمي تاريخ بشر در مرز فرانسه و سوييس آغاز شد.ساعت 12 ظهر به وقت ايران، ‌اتاق كنترل شتاب دهنده حلقوي سرن به نام LHC‌ كه ميزبان مديران سالهاي دور و نزديك اين مجموعه،‌ دانشمندان و خبرنگاران بود ،‌با توضيحات كوتاه مدير فعلي سرن،‌كار خود را آغاز كرد.

به گزارش جام جم آنلاين وي در سخنان كوتاه خود اين روز را روز بزرگي براي سرن و شتاب دهنده LHC‌ خواند. شتاب دهنده اي كه با مشاركت بيش از 50 كشور جهان – از جمله ايران – و فعاليت شبانه روزي چند هزار دانشمند در مدت 10 سال ساخته شده است. اين شتاب دهنده به شكل دايره اي غول ژيكر در زير زمين و زير خاك كشورهاي فرانسه و سوييس مي گذرد و دايره اي به محيط 27 كيلومتر را شكل مي دهد.

پس از صحبتهاي ابتدايي ،‌اولين باريكه پروتون وارد اين شتاب دهنده شد و مراحل اول تنظيم مسير را سپري كرد.در اين آزمايش كه از آن به آزمايش مهبانگ نام مي برند،‌ قرار است دو پروتون با سرعت قريب به سرعت نور با هم برخورد كنند.

فيزيكدانان ذرات معتقدند در اين آزمايش مي توانند شرايط اوليه شكل گيري عالم بر مبناي نظريه مهبانگ را شبيه سازي كنند. آنها اميدوارند در اين چند ميليونيوم ثانيه،‌اتحاد نيروهاي اصلي ، ‌ابعاد اضافي عالم ، ‌ماده تاريك، ‌ضد ماده و همينطور بسياري از ذرات بنيادي ابتدايي را آشكار كنند.

بسياري از محققان اميدوارند با انجام اين آزمايش و تكرار آن در ماه‌ها و سالهاي آينده به شرايط اوليه كيهان دست يابند. همچنين با بررسي ذرات بنيادي بتوانند به ذره بنيادي كه عامل به وجود آمدن جرم در مواد مي شود دست پيدا كنند.

اين پرو‍‍ژه با هزينه اي بيش از 8 ميليارد يورو آغاز شده است و مهندسان پيچيدگي آن را بسيار بيش از پيچيدگي ماموريت سفر انسان به ماه مي دانند.

تا اين لحظه همه مراحل آزمايش مطابق برنامه از پيش تعيين شده به پيش رفته است.

منبع:http://www.jamejamonline.ir/newstext.aspx?newsnum=10094872

www.jamejamonline.ir

آزمايش قوي‌ترين شتاب‌دهنده ذرات جهان

آزمايش‌هاي قوي‌ترين شتاب‌دهنده جهان «ال.اچ.سي» که بزرگترين آزمايش‌هاي فيزيک و فيزيک ذرات در تاريخ بشر به شمار مي‌رود، ديروز دهم سپتامبر در مرکز سازمان اروپايي پژوهش‌هاي هسته‌اي به نام «سي.اي.آر.ان» و يا «سرن» در ژنو آغاز شد.

 

هدف آزمايش‌هاي اين شتاب‌دهنده 27 کيلومتري که حدود 100 متر زير زمين است، پاسخ به پرسش‌هاي بزرگ فيزيک از طريق برخورد پروتون‌ها با يکديگر با سرعت نور (سيصد هزار کيلومتر در ثانيه) است؛ اين که چرا در جهان ما ضد ماده وجود ندارد؟ در مهبانگ و انفجار بزرگ چه اتفاق و حادثه‌اي رخ داده است؟ آيا ذرات اسرارآميز «هيگز ـ بوزون» واقعا وجود دارند که طبق مدل و تئوري استاندارد در فيزيک به ذرات بنيادي جرم اعطا مي‌کنند؟ از جمله اين پرسش‌ها هستند.

اين آزمايش‌ها تحت تدابير شديد امنيتي انجام مي‌‌شود و از ماه‌ها پيش ورود به بخش‌ها و تأسيسات حساس اين شتاب‌دهنده، صرفا با کارت‌هاي ويژه الکترونيکي ممکن است. حمله هکرها به شبکه کامپيوتري مرکز «سي.اي.آر.ان»، يکي از نگراني‌هاي مسئولان اين مرکز بزرگ تحقيقاتي است.

حتي برخي از پژوهشگران، از جمله «اوتو روسلر» از شهر توبينگن در آلمان، از مخالفان آزمايش‌هاي شتاب‌دهنده ‌هادرون هستند، اما شکايت وي عليه آغاز فعاليت اين شتاب‌دهنده با شکست روبه‌رو شد.

 

در حاليکه روسلر نگران است که با آزمايش‌هاي شتاب‌دهنده مرکز سرن، «حفره‌هاي تاريک» ايجاد شده و تمام زمين را در خود ببلعد ـ که البته کارشناسان اين مرکز علمي، اين ديدگاه را رد کرده‌اند ـ اما داستان «شتاب‌دهنده شومي» که مي‌تواند بشريت را نابود کند، همچنان وجود دارد. حتي تهديدات مرگ عليه «فرانک ويلچک» فيزيکدان و دارنده جايزه نوبل نيز به خاطر ساخت شتاب‌دهنده ‌هادرون «ال.اچ.سي» وجود داشته است؛ اين شتاب‌دهنده، نتيجه کار دسته جمعي و تيمي هزاران پژوهشگر و دانشمند از سراسر جهان است.

طراحي و ساخت قطعات مهم دتکتورهاي قوي و تحقق هر يک از چهار آزمايش اين شتاب‌دهنده شامل «اطلس»، «آليس»، «سي.ام.اس.» و «ال.اچ.سي.بي»، به عهده چندين دانشگاه و مؤسسه علمي بوده است.

اين شتاب‌دهنده بيش از 7 هزار تن وزن دارد و به عنوان دوربيني براي تصويربرداري و ثبت ذرات بنيادي به شمار مي‌رود و قوي‌ترين شتاب‌دهنده ذرات در تاريخ بشر است. طراحي و ساخت اين شتاب‌دهنده، بيست سال طول کشيد و فيزيکدانان بر اين باورند که اين پروژه، پيچيده‌ترين پروژه در تاريخ بشر است.
با اين شتاب‌دهنده مي‌توان به عمق ميکروهستي و گيتي و ذرات نظر کرد و به جهان سابق و مهبانگ و پيدايش جهان نزديکتر شد. قرار است بيش از ده هزار پژوهشگر و دانشمند در سال‌هاي آينده با اين شتاب‌دهنده آزمايش‌هاي خود را انجام دهند.

 

1232 آهن‌رباي پانزده متري، نگهداري ذرات روي محور شتاب‌دهنده را به عهده دارند. اين آهن رباها بايد تا 271 درجه سانتيگراد خنک شوند تا بتوانند فعاليت ذراتي را محقق کنند که با سرعت نور بر روي محور شتاب‌دهنده در حرکت هستند.

اين ذرات، ميلياردها پروتون يعني هسته اتم‌هاي هيدروژن هستند و در ابعاد بسته کبريت، بسته‌بندي شده‌اند. نيمي از اين بسته‌ها در راستاي حرکت عقربه ساعت و نيمي نيز در جهت عکس در حرکتند و اين ابرهاي پروتوني در برخي از نقاط با تمام قدرت با يکديگر برخورد مي‌کنند.

«پتر هيگز» فيزيکدان انگليسي و پدر ذرات بنيادي «هيگز- بوزون» مي‌گويد: شتاب‌دهنده جديد «ال.اچ.سي» که قرار است شهريور ماه آزمايش‌هاي خود را آغاز کند، وجود ذرات هيگز را ثابت خواهد کرد. هيگز مي‌گويد، شتابدهنده عظيم «ال.اچ.سي»، احتمالا مي‌تواند بسيار زود شواهد و اطلاعاتي از ذرات هيگز کشف و پيدا کند.
ذرات هيگز و همچنين ميدان هيگز قرار است کيفيت پيدايش جرم در ذرات بنيادي ابر اتمي را تشريح کنند، در حالي که اين تئوري امروزه به عنوان رکن اصلي فيزيک نوين قلمداد مي‌شود، اما از چهل سال پيش تاکنون از طريق يک آزمايش ثابت نشده است.

 

هيگز با توجه به آغاز آزمايش‌هاي شتاب‌دهنده «ال.اچ.سي.» در مرکز سازمان اروپايي پژوهش‌هاي هسته‌اي به نام «سي.اي.آر.ان» و يا «سرن» در ژنو مي‌گويد: از زمان شروع اين آزمايش‌ها، دست‌كم دو سال طول خواهد کشيد تا واقعا نتايج قانع کننده‌اي به دست آيد.
اين فيزيکدان مشهور جهاني افزود: دليل اين امر مدت زمان زيادي است که براي ارزيابي داده‌ها نياز است. هيگز 79 ساله که در ادينبورگ زندگي مي‌کند، در دهه 1960 ميلادي، موجوديت ذرات هيگز را به طور تئوري پيش‌بيني کرد. کارشناسان و متخصصان احتمال مي‌دهند در صورتي که آزمايش‌ها واقعا اين ذرات را ثابت کنند، پتر هيگز، مطمئنا يکي از نامزدهاي کسب جايزه نوبل فيزيک خواهد بود.

هزينه ساخت شتاب‌دهنده «ال.اچ.سي.» دو ميليارد يورو پيش‌بيني شده بود، اما اين رقم به سه ميليارد يورو افزايش يافت و مرکز اروپايي سرن براي تأمين اين بودجه، پروژه‌هايي را مسکوت گذاشت که با اين شتاب‌دهنده رابطه نداشتند. زمان آغاز به کار اين شتاب‌‌دهنده نيز از سال 2005 به 2008 ميلادي موکول شد.

 

مرکز سرن که از آن به عنوان مرکز اروپايي براي فيزيک ذرات نيز ياد مي‌شود، در سال 1954 ميلادي در ده ميرين در نزديکي ژنو راه‌اندازي شده است و هم‌اكنون بيست کشور عضو آن هستند. آلمان بزرگترين حامي مالي اين مرکز علمي است و يک‌پنجم بودجه سالانه آن را تأمين مي‌کند. اين مرکز سه هزار نفر شاغل دارد و حدود شش هزار پژوهشگر ميهمان از سراسر جهان نيز در اين مرکز فعاليت مي‌کنند که بزرگترين مرکز پژوهش ذرات در جهان است.

در حالي که آمريکايي‌ها در سال‌هاي گذشته، پنج جايزه نوبل فيزيک را از آن خود كرده‌اند و صرفا  دو پژوهشگر مرکز اروپايي سرن، تاکنون اين جايزه را به دست‌ آورده‌اند، اما هم‌اکنون کارشناسان احتمال مي‌دهند که نتايج آزمايش‌هاي شتاب‌دهنده «ال.اچ.سي.» اين تناسب را به سود پژوهشگران مرکز سرن تغيير خواهد داد.

مترجم: مرتضي جواديان

منابع: مجله اشپيگل و دويچلندراديو

همکاری دانشمندان کشورمان در این آزمایش عظیم گامی دیگر در جهت توسعه علمی ایران.با آرزوی پیشرفت روز افزون علم در کشورمان

برگرفته از سایت www.tabnak.ir

ستاره نوترونی

فانوس دریایی ستاره‌ای
ستارگان نوترونی جوان بسرعت می‌چرخند و 2 پرتو
نیرومند موج رادیویی که مرتباً در آسمان سیر می‌کنند
منتشر می‌نمایند. اگر پرتویی از کنار زمین بگذرد
ممکن است بصورت تپشی منظم دیده شود.
چنان ستارگانی پالسار نامیده می‌شوند.

مقدمه

هنگامی که ستاره پر جرمی به شکل ابر نواختر منفجر می‌شود، شاید هسته‌اش سالم بماند. اگر هسته بین 1.4 تا 3 جرم خورشیدی باشد، جاذبه آن را فراتر از مرحله کوتوله سفید متراکم می‌کند تا اینکه پروتونها و الکترونها برای تشکیل نوترونها به یکدیگر فشرده شوند. این نوع شیء سماوی ستاره نوترونی نامیده می‌شود. وقتی که قطر ستاره‌ای 10 کیلومتر (6مایل) باشد، انقباضش متوقف می‌شود. برخی از ستارگان نوترونی در زمین به شکل تپنده شناسایی می‌شوند که با چرخش خود ، 2 نوع اشعه منتشر می‌کنند.

مشخصات ستاره نوترونی

برای اینکه تصور بهتری از یک ستارۀ نوترونی در ذهنتان بوجود بیاید، می‌توانید فرض کنید که تمام جرم خورشید در مکانی به وسعت یک شهر جا داده شده است. یعنی می‌توان گفت یک قاشق از ستارۀ نوترونی یک میلیارد تن جرم دارد. این ستارگان هنگام انفجار برخی از ابرنواخترها بوجود می‌آیند. پس از انفجار یک ابرنواختر ممکن است بخاطر فشار بسیار زیاد حاصل از رمبش مواد پخش شده ساختار اتمی همه عناصر شیمیایی شکسته شود و تنها اجزای بنیادی بر جای بمانند.

اکثر دانشمندان عقیده دارند که جاذبه و فشار بسیار زیاد باعث فشرده شدن پروتونها و الکترونها به درون یکدیگر می‌شوند که خود سبب بوجود آمدن توده‌های متراکم نوترونی خواهد شد. عدۀ کمی نیز معتقدند که فشردگی پروتونها و الکترونها بسیار بیش از اینهاست و این باعث می‌شود که تنها کوارکها باقی بمانند و این ستاره کوارکی متشکل از کوارکهای بالا و پایین (Up & down quarks) و نوع دیگری از کوارک که از بقیه سنگینتر است خواهد بود، که این کوارک تا کنون در هیچ ماده‌ای کشف نشده است.

تحقیقات انجام یافته

از آنجا که اطلاعات در مورد ستارگان نوترونی اندک است، در سالهای اخیر تحقیقات زیادی بر روی این دسته از ستارگان انجام شده است. در اواخر سال 2002 میلادی ، یک تیم تحقیقاتی وابسته به ناسا به سرپرستی خانم J. Cotto مطالعاتی را در مورد یک ستارۀ نوترونی به همراه یک ستارۀ همدم به نام 0748676 EXO انجام داد. این گروه برای مطالعه این ستارۀ دوتایی که در فاصله 30000 سال نوری از زمین قرار دارد، از یک ماهوارۀ مجهز به اشعه ایکس بهره برد. (این ماهواره متعلق به آزانس فضایی اروپاست و XMMX- ray Multi Mirror نیوتن نام دارد)

هدف این تحقیق تعیین ساختار ستارۀ نوترونی با استفاده از تأثیرات جاذبه زیاد ستاره بر روی نور بود. با توجه به نظریه نسبیت عام نوری که از یک میدان جاذبه زیاد عبور کند، مقداری از انرژی خود را از دست می‌دهد. این کاهش انرژی به صورت افزایش طول موج نور نمود پیدا می‌کنند. به این پدیده انتقال به قرمز می‌گویند.

این گروه برای اولین بار انتقال به قرمز نور گذرنده از اتمسفر بسیار بسیار نازک یک ستارۀ نوترونی را اندازه گیری کردند. جاذبه عظیم ستارۀ نوترونی باعث انتقال به قرمز نور می‌شود، که میزان آن به مقدار جرم ستاره و شعاع آن بستگی دارد. تعیین مقادیر جرم و شعاع ستاره می‌تواند محققان را در یافتن فشار درونی ستاره یاری کند. با آگاهی از فشار درونی ستاره منجمان می‌توانند حدس بزنند که داخل ستارۀ نوترونی فقط متشکل از نوترونهاست یا ذرات ناشناخته دیگر را نیز شامل می‌شود. این گروه تحقیقاتی پس از انجام مطالعات و آزمایشات خود دریافتند که این ستاره تنها باید از نوترون تشکیل شده باشد و در حقیقت طبق مدلهای کوارکی ذرۀ دیگری جز نوترون در آن وجود ندارد.

در حین این مطالعه و برای بررسی تغییرات طیف پرتوهای ایکس یک منبع پرقدرت اشعه ایکس لازم بود. انفجارهای هسته‌ای (Thermonuclear Blasts) که بر اثر جذب ستارۀ همدم توسط ستارۀ نوترونی ایجاد می‌شود. همان منبع مورد نیاز برای تولید اشعه ایکس بود. (ستارۀ نوترونی به سبب جرم زیاد و به طبع آن جاذبه قوی مواد ستارۀ همدم را بسوی خود جذب می‌کرد.) طیف پرتوهای X تولید شده پس از عبور از جو بسیار کم ستارۀ نوترونی که از اتمهای آهن فوق یونیزه شده تشکیل شده بود توسط ماهوارۀ XMM - نیوتن مورد بررسی قرار گرفتند.

نکته قابل توجه این است که در آزمایشهای قبلی که توسط گروه دیگری انجام شده بود تحقیقات بر روی ستاره‌ای متمرکز بود که میدان مغناطیسی بزرگی داشت و چون میدان مغناطیسی نیز بر روی طیف نور تأثیر گذار است، تشخیص اثر نیروی جاذبه ستاره بر روی طیف نور بطور دقیق امکان پذیر نبود. ولی ستارۀ مورد نظر در پروژۀ بعدی دارای میدان مغناطیسی ضعیفی بود که اثر آن از اثر نیروی جاذبه قابل تشخیص بود.

منبع:daneshnameh.roshd.ir