پژوهشگران با استفاده از سانتریفیوژ روشی را ابداع کرده‌اند که برای اولین بار پرتوهایی تقریباً پیوسته از مولکول‌های کند شده را به ‌وجود می‌آورد که تا دمای یک درجه بالای صفر مطلق سرد گشته‌اند. می‌توان از این روش در بررسی حالت‌های کوانتومی ماده و وجود گشتاور دوقطبی الکتریکی برای الکترون استفاده کرد.

آنچه که پژوهشگران به طور معمول هنگام فرآیند سردسازی انجام می‌دهند، این است که ابتدا باریکه‌ای کند شده از مولکول‌های سرد را ایجاد می‌کنند که می‌توانند دوباره به دام افتاده و سرد‌تر گردند. همه‌ی روش‌های کنونی کاهش سرعت، پرتوهایی پالسی از مولکول‌های کند را ایجاد می‌کنند که چندان پابرجا نیستند. اگرچه این پالس‌ها برای برخی کاربردها مفید هستند، اما اغلب هنگام تولید گازهای مولکولی فوق ‌سرد، از شار پیوسته‌ی آن‌ها بهره گرفته می‌شود.

همجوشي هسته اي

نوشته : مهرداد صميمي فر 

به نام خداي متعال كه منزه است از شرك مشركان 

از ديرباز آرزوي بشر دستيابي به منبعي از انرژي بوده كه علاوه بر آنكه بتواند مدت مديدي از آن استفاده كند توليد پسماندهاي خطر ناك نيز در پي نداشته باشد.اكنون در هزاره سوم ميلادي اين آرزوي به ظاهر دست نيافتني كم كم به واقعيت مي پيوندد.اكنون بشر خود را آماده مي كند تا با ساخت اولين رآكتور گرما هسته اي (همجوشي هسته اي)آرزوي نياكان خود را تحقق بخشد.سوختي پاك و ارزان به نام هيدروژن,انرژي توليدي اي سرشار و پسماندي بسيار پاك به نام هليوم. 

اكنون مي پردازيم به واكنشهاي گرما هسته اي راهكارهاي استفاده از آن. 

خورشيد و ستارگان: 

سالهاست كه دانشمندان واكنشي را كه در خورشيد و ستارگان رخ داده و در آن انرژي توليد مي كند كشف كرده اند.اين واكنش عبارت است از تركيب (برخورد) هسته هاي چهار اتم هيدروژن معمولي و توليد يك هسته اتم هليوم.اما مشكلي سر راه اين نظريه است. 

بالا ترين دمايي كه در خورشيد وجود دارد مربوط به مركز آن است كه برابر 15ضرب در 10 به توان6 مي باشد.در حالي كه در ستارگان بزرگتر اين دما به 20 ضرب در ده به توان 6 مي رسد.به همين خاطر تصور بر اين است كه آن واكنش معروف تركيب چهار اتم هيدروژن معمولي وتوليد يك اتم هليم در ساير ستارگان بزرگ نيست كه باعث توليد انرژي مي شود.بلكه احتمالا چرخه كربن در آنها به كمك آمده و كوره آنها را روشن نگه مي دارد.منظور از چرخه كربن آن چرخه اي نيست كه روي زمين اتفاق مي افتد.بلكه به اين صورت است كه ابتدا يك اتم هيدروژن معمولي با يك اتم كربنC12تركيب مي شود(همجوشي) و يك اتم N13 به علاوه يك واحد گاما را آزاد مي كند.بعد اين اتم با يك واپاشي به يك اتمC13به علاوه يك پوزيترون ويك نوترينو تبديل مي شود.بعد اينC13دوباره با يك اتم هيدروژن تركيب مي شود وN14و يك واحد گاما حاصل مي شود.دوباره در اثر تركيب اين نيتروژن با يك هيدروژن معمولي اتمO15و يك واحد گاما توليد مي شود.O15واپاشي كرده و N15به علاوه يك پوزيترون ويك نوترينو را بوجود مياورد.و دست آخر با تركيب N15با يك هيدروژن معموليC12به علاوه يك اتم هليوم بدست مي آيد.

ديديد كه در اين چرخه C12نه مصرف شد و نه به وجود آمد بلكه فقط نقش كاتاليزور را داشت.اين واكنشها به ترتيب و پشت سر هم انجام مي شوند.و واكنش اصلي همان تبديل چهار اتم هيدروژن به يك اتم هليوم است.مزيت چرخه كربن اين است كه سرعت كار را خيلي بالا مي برد. ولي اشكالي كه دارد اين است كه در دماي حد اقل20 ضرب در ده به توان6 شروع مي شود.بنا بر اين احتمال زيادي ميرود كه در ستاره هاي بزرگتر چرخه كربن باعث توليد انرژي مي شود. 

 

نيروي الكتريكي موثر هسته و مدارهاي اتم

حسين جوادي 

نيروي الكتريكي موثر هسته، عبارت از نيروي الكتريكي است كه يك الكترون را به طرف هسته مي كشد. مثال اتم هيدروژن داراي يك پروتون و يك الكترون است. فرض كنيم نيروي الكتريكي كه از طرف هسته بر الكترون وارد مي شود برابر يك واحد باشد. اتم هليوم داراي دو پروتون و الكترون است. اما نيرويي الكتريكي كه بر هريك از الكترونهاي اتم هليوم وارد مي شود، برابر دو واحد نيست و بيروي الكتريكي موثري كه بر هر الكترون در اتم هليوم وارد مي شود تقريباً برابر 1.7 واحد است. 

قاعده ي استالر 

Staler's Rule 

براي نخستين بار استالر روش ساده اي براي محاسبه نيروي الكتريكي موثر وارد به هر الكترون را ارائه داد. بنابر روش استالر نيروي الكتريكي هسته كه بر هر الكترون وارد مي شود، به اندازه ي S كاهش مي يابد و نيروي موثر هسته از رابطه ي زير به دست مي آيد. 

Z*=Z-S. 

كه در آن Z* , Z, S. به ترتيب نيروي الكتريكي موثر هسته، عدد اتمي و مقدار استالر ، يعني مقداري كه از نيروي الكتريكي واقعي كاهش مي يابد. 

با توجه به روش استالر نخست بايد توجه كرد كه الكترون در كداميك از مدارات اصلي يا فرعي كه بصوررت زير داده مي شود، قرار دارد: 

(1s)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)(5s,5p)(5d)(5f)... 

در اين روش الكترونهاي سمت راست روي نيروي الكتريكي هسته كه بر يك الكترون وارد مي شود، تاثيري ندارند فرض كنيم مي خواهيم نيروي الكتريكي موثر بر الكتروني را كه در مدار n قرار دارد حساب كنيم در هر گروه، هر الكترون به اندازه ي 0.35 واحد از مقدار نيروي الكتريكي كه از طرف هسته اعمال مي شود، مي كاهند. 

الكترونهاي گروه (s,p) n-1 به اندازه 0.85 واحد مي كاهند. الكترونهاي گروه n-2 به اندازه 1 واحد مي كاهند . 

مثال: در اتم Sc كه شامل 21 پروتون است داريم: 

S(4s) = 1 x (.35) + 9 x .85 + 10 x 1.0 = 18 

So, Z*=21-18=3. 

Example 2: As from a 3d perspective (Its nuclear has 33 protons); 

S(3d)=20.3 and Z*=33-20.3=12.7 

استخراج اورانيوم از معدن

اورانيوم که ماده خام اصلی مورد نياز برای توليد انرژی در برنامه های صلح آميز يا نظامی هسته ای است، از طريق استخراج از معادن زيرزمينی يا سر باز بدست می آيد. اگر چه اين عنصر بطور طبيعی در سرتاسر جهان يافت ميشود اما تنها حجم کوچکی از آن بصورت متراکم در معادن موجود است.

هنگامی که هسته اتم اورانيوم در يک واکنش زنجيره ای شکافته شود مقداری انرژی آزاد خواهد شد.

برای شکافت هسته اتم اورانيوم، يک نوترون به هسته آن شليک ميشود و در نتيجه اين فرايند، اتم مذکور به دو اتم کوچکتر تجزيه شده و تعدادی نوترون جديد نيز آزاد ميشود که هرکدام به نوبه خود ميتوانند هسته های جديدی را در يک فرايند زنجيره ای تجزيه کنند.

مجموع جرم اتمهای کوچکتری که از تجزيه اتم اورانيوم بدست می آيد از کل جرم اوليه اين اتم کمتر است و اين بدان معناست که مقداری از جرم اوليه که ظاهرا ناپديد شده در واقع به انرژی تبديل شده است، و اين انرژی با استفاده از رابطه E=MC۲ يعنی رابطه جرم و انرژی که آلبرت اينشتين نخستين بار آنرا کشف کرد قابل محاسبه است.

اورانيوم به صورت دو ايزوتوپ مختلف در طبيعت يافت ميشود. يعنی اورانيوم U۲۳۵ يا U۲۳۸ که هر دو دارای تعداد پروتون يکسانی بوده و تنها تفاوتشان در سه نوترون اضافه ای است که در هسته U۲۳۸ وجود دارد. اعداد ۲۳۵ و ۲۳۸ بيانگر مجموع تعداد پروتونها و نوترونها در هسته هر کدام از اين دو ايزوتوپ است.

کشورهای اصلی توليد کننده اورانيوم استراليا چين کانادا قزاقستان ناميبيا نيجر روسيه ازبکستان

برای بدست آوردن بالاترين بازدهی در فرايند زنجيره ای شکافت هسته بايد از اورانيوم ۲۳۵ استفاده کرد که هسته آن به سادگی شکافته ميشود. هنگامی که اين نوع اورانيوم به اتمهای کوچکتر تجزيه ميشود علاوه بر آزاد شدن مقداری انرژی حرارتی دو يا سه نوترون جديد نيز رها ميشود که در صورت برخورد با اتمهای جديد اورانيوم بازهم انرژی حرارتی بيشتر و نوترونهای جديد آزاد ميشود.

اما بدليل "نيمه عمر" کوتاه اورانيوم ۲۳۵ و فروپاشی سريع آن، اين ايزوتوپ در طبيعت بسيار نادر است بطوری که از هر ۱۰۰۰ اتم اورانيوم موجود در طبيعت تنها هفت اتم از نوع U۲۳۵ بوده و مابقی از نوع سنگينتر U۲۳۸ است.

بسیاری از پژوهش‌گران باور دارند که تنها زمانی فیزیک کارش را انجام داده که افزون بر دانستن رفتار فضا و زمان، دریابیم که این دو از کجا می‌آیند و یا چگونه ساخته‌می‌شوند. برای پاسخ‌‌گویی به این پرسش‌ها و برای پوشش دادن آن‌چه که با مدل‌های پیشین توجیه نمی‌شود، دست به توسعه‌ی مدل‌هایی جدید زده و با وجود دشواری فراوان آن‌ها را می‌آزماییم. این روزها شبیه‌سازی تبدیل به ابزاری مهم در این مسیر شده‌است. در شبیه‌سازی‌های اخیر مشاهده‌شده که افزودن علیت می‌تواند به تولید جهان‌هایی شبیه به جهان ِ ما بیانجامد.

مارک ون رامسدونک در توضیح آن که داستان تا چه اندازه شبیه به نقطه‌ی اوج فیلم‌های علمی-تخیلی است، می‌گوید:‌ «یک روز صبح را در خیال آورید که از خواب برخواسته و ناگهان درمی‌یابید که در یک بازی رایانه‌ای زند‌گی می‌کنید». اما برای مارک ون رامسدونک، فیزیک‌دانی از دانش‌گاه British Columbia، در Vancouver، Canada، این نمایش‌نامه، روشی‌ست برای اندیشیدن به حقیقت. او می‌گوید: «اگر درست باشد، هر آن‌چه که در پیرامون ماست –تمام این دنیای ملموس سه بعدی- توهمی‌ست زاییده‌ی داده‌هایی که جایی دیگر، مثلا روی یک تراشه‌ی دو بعدی، نوشته‌شده‌اند». این گونه، دنیای ما، با تمام سه بعد فضایی‌اش، گونه‌ای از هام‌نما (تصویر برجسته‌نما یا هولوگرام) است که بر رویه‌ای با ابعاد کم‌تر تصویر شده‌است.

فیزیکدان مشهور بریتانیایی برایان کاکس در جشنواره علم بریتانیا گفت: سفر در زمان ممکن است چندان هم یک نظریه علمی تخیلی نباشد و ساخت یک ماشین زمان امکان پذیر است.

به گزارش مهر، برایان کاکس فیزیکدان ذرات که در حال حاضر روی آزمایش اطلس برخورد دهنده بزرگ هادرون در سرن کار می کند با اشاره به این که سفر به زمان فقط در رابطه با آینده عملی می شود توضیح داد که وقتی که این سفر صورت بگیرد بازگشت از آینده غیر ممکن است. پرفسور کاکس قرار است هفته آینده به مناسبت پنجاهمین سالگرد پخش برنامه علمی تخیلی ” Doctor Who” در لندن سخنرانی درباره نظریه سفر در زمان داشته باشد. وی در سخنرانی که در جریان جشنواره علم بریتانیا در بیرمنگهام داشت اظهار داشت تاکنون سفر در زمان در مقیاس بسیار کوچک انجام شده است.

وی افزود که اگر این فناوری برای شتاب بخشیدن به اجسام بزرگ نیز توسعه می یافت، سفر انسان به آینده امکان پذیر بود، اما درحال حاضر این فناوری وجود ندارد و هرگز نیز برای سفر به گذشته وجود نخواهد داشت. شاید بتوان به آینده سفر کرد و در آینده در آزادی کامل حرکت داشت. اگر سریع بروید، ساعت شما نسبت به افرادی که ساکن هستند کند می شود. درحالی که به سرعت نور نزدیک می شوید ساعت شما به قدری آرام می شود که می توانید به 10 هزار سال در آینده بروید.

این نظریه براساس نظریه ” نسبیت خاص” انیشتین است که اظهار می دارد برای سفر به جلو در زمان، یک شی باید به سرعتی نزدیک به سرعت نور برسد. درحالی که این شی ء به چنین سرعتی نزدیک می شود، زمان تنها برای این شی خاص کند می شود.برای مثال، افرادی که برفراز اقیانوس اطلس سفر می کنند گذر زمان را کندتر از افرادی که روی زمین هستند حس می کنند. کاکس ادامه داد: در نظریه نسبیت عام ، می توان این کار را به طور کلی انجام داد. انجام چنین کاری به ساخت کرمچاله* بستگی دارد، کرمچاله ها میانبرهایی بین فضا و زمان هستند اما اکثر فیزیکدانها نسبت به کارکرد آن تردید دارند.

*کرمچاله (Wormhole) در فیزیک یک پل میانبر فرضی در فضا و زمان است. کرمچاله‌ها ساختارهای فضازمانی پل مانندی هستند که دو گستره جدا از یک فضا-زمان یا دو فضا-زمان جدا از هم را به یکدیگر پیوند می ‌دهند. کرمچاله‌ها مسافت و زمان برای رسیدن از یک نقطه به نقطه دیگر را کوتاه و آسان می کنند.

بوزون هیگز باز هم خبرساز شد، این ذره یک ذره بنیادی فرضی دارای جرم است که وجود آن در 48 سال پیش توسط پیتر هیگز 84 ساله فیزیکدان نظری بریتانیایی و فرانسوا انگلرت 80 ساله فیزیکدان نظری بلژیکی پیش بینی شده بود تا این‌که سرانجام در چهارم ژوئیه ۲۰۱۲ این ذره اسرارآمیز در شتاب دهنده ی بزرگ هادرونی CERN به اثبات رسید، اکنون باگذشت یک سال از این کشف٬ پرافتخارترین جایزه‌ی علمی امسال یعنی نوبل فیزیک سال ۲۰۱۳ به این دو فیزیکدان رسید.

پیتر هیگز (  راست ) و فرانسوا انگلرت ( چپ ) برندگان نوبل فیزیک سال 2013

مقدمه

 سنگ معدن اورانیوم موجود در طبیعت از دو ایزوتوپ 235U به مقدار 0.7 درصد و 238U ‏به مقدار 3.99 درصد تشکیل شده است. سنگ معدن را ابتدا در اسید حل کرده و ‏بعد از تخلیص فلز ، اورانیوم را بصورت ترکیب با اتم فلوئور (9F ) و بصورت مولکول ‏اورانیوم هگزا فلوراید تبدیل می‌کنند که به حالت گازی است. سرعت متوسط ‏مولکولهای گازی با جرم مولکولی گاز نسبت عکس دارد. غنی سازی اورانیوم با دیفوزیون گازی گراهان در سال 1864 پدیده‌ای را کشف کرد که در آن سرعت متوسط مولکولهای ‏گاز با معکوس جرم مولکولی گاز متناسب بود. از این پدیده که به نام دیفوزیون ‏گازی مشهور است برای غنی سازی اورانیوم استفاده می‌کنند. در عمل اورانیوم ‏هگزا فلوراید طبیعی گازی شکل را از ستونهایی که جدار آنها از اجسام متخلخل ‏‏(خلل و فرج دار) درست شده است عبور می‌دهند. سوراخهای موجود در جسم ‏متخلخل باید قدری بیشتر از شعاع اتمی یعنی در حدود 2.5 آنگسترم (7-‏25x10 سانتیمتر) باشد ضریب جداسازی متناسب با اختلاف جرم مولکولها است. روش غنی سازی ‏اورانیوم تقریبا مطابق همین اصولی است که در اینجا گفته شد. با وجود این ‏می‌توان به خوبی حدس زد که پرخرج ترین مرحله تهیه سوخت اتمی همین ‏مرحله غنی سازی ایزوتوپها است، زیرا از هر هزاران کیلو سنگ معدن اورانیوم ‏‏140 کیلوگرم اورانیوم طبیعی بدست می‌آید که فقط یک کیلوگرم 235U ‏خالص در آن وجود دارد. ‏ غنی سازی اورانیم از طریق میدان مغناطیسی یکی از روشهای غنی سازی اورانیوم استفاده از میدان مغناطیسی بسیار قوی می‌باشد. در این روش ابتدا اورانیوم هگزا فلوئورید را حرارت می‌دهند تا تبخیر شود. از طریق تبخیر ، اتمهای اورانیوم و فلوئورید از هم تفکیک می‌شوند. در این حالت ، اتمهای اورانیوم را به میدان مغناطیسی بسیار قوی هدایت می‌کنند. میدان مغناطیسی بر هسته‌های باردار اورانیم نیرو وارد می کند ( این نیرو به نیروی لورنتس معروف می باشد) و اتمهای اورانیوم را از مسیر مستقیم خود منحرف می‌کند. اما هسته‌های سنگین اورانیم (238U ) نسبت به هسته‌های سبکتر (235U ) انحراف کمتری دارند و درنتیجه از این طریق می‌توان 235U را از اورانیوم طبیعی تفکیک کرد. چگونه يك بمب هسته اي بسازيم ؟

چگونه نسبیت و کوانتوم سازگار می شوند؟

مقدمه

 از اوائل قرن بیستم دو نظریه ی بزرگ نسبیت و مکانیک کوانتوم، برای پاسخگویی به مشکلاتی که فیزیک کلاسیک با آنها دست بگریبان بود، پا به عرصه وجود نهادند. جالب این است که هر دو نظریه تقریباً همزمان مطرح شدند و سیر تکاملی خود را طی کردند. نخست نسبیت خاص  در سال 1905 تنها در محدوده ی دستگاه های لخت بکار گرفته شد و در سال 1915 تحت عنوان نسبیت عام به دستگاه های شتابدار تسری یافت. مکانیک کوانتوم قدیم در سال 1900 با طرح کوانتومی بودن انرژی اظهار شد و در دهه ی 1920 سیر تکاملی خود را پیمود

 همواره این سئوال مطرح بود  که آیا این دو نظریه بزرگ را می توان با یکدیگر ترکیب کرد؟

دیراک توانست نسبیت خاص و مکانیک کوانتوم را بصورت مکانیک کوانتوم نسبیتی با هم ادغام کند. به دنبال آن سئوال این بود که چگونه می توان مکانیک کوانتوم و نسبیت عام را با هم ترکیب کرد؟

نظريه نسبيت عام اينشتين نظريه‌اي در باره جرم‌هاي آسماني بزرگ مثل ستارگان، سيارات و كهكشان‌هاست كه براي توضيح گرانش در اين سطوح بسيار خوب است

مكانيك كوانتومي نظريه‌اي است كه نيروهاي طبيعت را مانند پيام‌هايي مي‌داند كه بين فرميون‌ها (ذرات ماده) رد و بدل مي‌شوند. مكانيك كوانتومي در توضيح اشياء، در سطوح بسيار ريز خيلي موفق بوده بوده است

هاوکینگ می گوید " يك راه براي تركيب اين دو نظريه بزرگ قرن بيستم در يك نظريه واحد آن است كه گرانش را همانطور كه در مورد نيروهاي ديگر با موفقيت به آن عمل مي‌كنيم، مانند پيام ذرات در نظر بگيريم. يك راه ديگر بازنگري نظريه نسبيت عام اينشتين در پرتو نظريه عدم قطعيت است

با آنکه نسبیت و مکانیک کوانوتم هر دو با در توجیه پدیده های حوزه ی خود، از توانایی خوبی برخوردارند، اما تسری برخی مفاهیم از مکانیک کلاسیک به فیزیک مدرن مانع از ترکیب این دو نظریه بزرگ هستند. بهمین دلیل نظریه سی. پی. اچ. تصریح می کند که  مکانیک کلاسیک، مکانیک کوانتوم و نسبیت را بایستی تواما و همزمان مورد بررسی مجدد قرار داد. علاوه بر آن چنین بررسی مجددی تا زمانیکه نظریه هیگز نیز مورد توجه قرار نگیرد راه به جایی نخواهد برد. بهمین دلیل باید از مشکلات مکانیک کلاسیک شروع کنیم و ببینیم که آیا این مشکلات در نسبیت و مکانیک کوانتوم بر طرف شده یا نه؟

آيا ذرات بنيادي نوترينو ها جرم دارند؟ با توجه به آزمايشات قبلي ما، بله. ولي چقدر؟

يك نتيجه ي تعجب برانگيز پيشنهاد شده است كه مطابق آن چه ما فكر مي كرديم نيست.
نوترينو ها مانند فوتون ها، بدون جرم تصور مي شدند كه با سرعت نور در حال حركت اند.

در چند سال گذشته با مطالعه بر روي نوترينوهاي منتشر شده توسط خورشيد يا ايجاد شده توسط اشعه هاي كيهاني در اتمسفر زمين، فيزيكدانان متوجه شدند كه نوترينوها داراي جرمي بسيار كم ولي غير صفر هستند كه تقريبا 1ميليون بار از يك الكترون كوچك ترند. اين مقدارها با بررسي انرژي هاي جابه جا شده در واكنش هاي بين ذرات شناخته شده به دست مي آيند. در مقالات فيزيك مدرن كلپدر-كلينگروتائوسKlapdor-Kleingrothaus و همكارانش ادعا مي كنند كه موفق به ديدن يك نوع جديد از تضيف هسته اي شده اند.

اگر اين ادعا درست باشد، مي توان اين نتيجه را دريافت كه هر سه نوع نوترينوها داراي جرمي يكسان هستند و پنجره اي در فيزيك به رويمان باز خواهد شد كه به ما اجازه مي دهد تا اطلاعات خود را بالاتر ببريم.

نگارنده : تـیکا
فرستاده شده در: علمی ، اختر فیزیک ، موضوع آزاد ، فـــــــیزیک ، فیزیک حالت جامد ،
 

از دیرباز آرزوی بشر دستیابی به منبعی از انرژی بوده که علاوه بر آنکه بتواند مدت مدیدی از آن استفاده کند تولید پسماندهای خطر ناک نیز در پی نداشته باشد.اکنون در هزاره سوم میلادی این آرزوی به ظاهر دست نیافتنی کم کم به واقعیت می پیوندد.اکنون بشر خود را آماده می کند تا با ساخت اولین رآکتور گرما هسته ای (همجوشی هسته ای)آرزوی نیاکان خود را تحقق بخشد.سوختی پاک و ارزان به نام هیدروژن,انرژی تولیدی ای سرشار و پسماندی بسیار پاک به نام هلیوم.

اکنون می پردازیم به واکنشهای گرما هسته ای راهکارهای استفاده از آن.

خورشید و ستارگان:

سالهاست که دانشمندان واکنشی را که در خورشید و ستارگان رخ داده و در آن انرژی تولید می کند کشف کرده اند.این واکنش عبارت است از ترکیب (برخورد) هسته های چهار اتم هیدروژن معمولی و تولید یک هسته اتم هلیوم.اما مشکلی سر راه این نظریه است.

بالا ترین دمایی که در خورشید وجود دارد مربوط به مرکز آن است که برابر 15ضرب در 10 به توان6 می باشد.در حالی که در ستارگان بزرگتر این دما به 20 ضرب در ده به توان 6 می رسد.به همین خاطر تصور بر این است که آن واکنش معروف ترکیب چهار اتم هیدروژن معمولی وتولید یک اتم هلیم در سایر ستارگان بزرگ نیست که باعث تولید انرژی می شود.بلکه احتمالا چرخه کربن در آنها به کمک آمده و کوره آنها را روشن نگه می دارد.منظور از چرخه کربن آن چرخه ای نیست که روی زمین اتفاق می افتد.بلکه به این صورت است که ابتدا یک اتم هیدروژن معمولی با یک اتم کربنC12ترکیب می شود(همجوشی) و یک اتم N13 به علاوه یک واحد گاما را آزاد می کند.بعد این اتم با یک واپاشی به یک اتمC13به علاوه یک پوزیترون ویک نوترینو تبدیل می شود.بعد اینC13دوباره با یک اتم هیدروژن ترکیب می شود وN14و یک واحد گاما حاصل می شود.دوباره در اثر ترکیب این نیتروژن با یک هیدروژن معمولی اتمO15و یک واحد گاما تولید می شود.O15واپاشی کرده و N15به علاوه یک پوزیترون ویک نوترینو را بوجود میاورد.و دست آخر با ترکیب N15با یک هیدروژن معمولیC12به علاوه یک اتم هلیوم بدست می آید.

در جهان همه چیز از اتم ساخته شده است. اتمهای مختلف در کنار هم قرار می گیرند و مولکولهای مختلف را تشکیل می دهند. هر اتمی که در طبیعت پیدا می شود، یکی از 92 نوع اتمی است که به نام عناصر طبیعی شناخته شده اند؛ پس هر چه روی زمین وجود دارد، از فلز، پلاستیک،لباس، شیشه گرفته تا  مو و غیره، همه ترکیباتی از 92 عنصر طبیعی هستند. جدول تناوبی عناصر، فهرست عناصری است که می توان در طبیعت پیدا کرد به اضافه عناصری که به دست بشر ساخته شده است.


درون هر اتم می توان سه ذره ریز  پیدا کرد: پروتون، نوترون و الکترون.
پروتونها در کنار هم قرار می گیرند و هسته اتم را تشکیل می دهند، در حالی که الکترونها به دور هسته می چرخند. پروتون بار الکتریکی مثبت و الکترون بار الکتریکی منفی دارد و از آنجا که بارهای مخالف ، یکدیگر را جذب می کنند، پروتون و الکترون هم یکدیگر را جذب می کنند و همین نیرو، سبب پایدار ماندن الکترونها در حرکت به دور هسته می گردد. در اغلب حالت ها تعداد پروتونها و الکترونهای درون اتم یکسان است، بنابراین اتم درحالت عادی و طبیعی خنثی است.
نوترون، بار خنثی دارد و وظیفه اش در هسته، کنار هم نگاه داشتن پروتونهای هم بار است.می دانیم که ذرات با بار یکسان یکدیگر را دفع می کنند .در نتیجه وظیفه نوترونها این است که با فراهم آوردن شرایط بهتر، پروتونها را کنار هم نگاه دارند. ( این کار توسط نیروی هسته ای قوی صورت می گیرد )


تعداد پروتونهای هسته نوع اتم را مشخص می کند. برای مثال اگر 13 پروتون و 14 نوترون، یک هسته را تشکیل دهند و 13 الکترون هم به دور آن بچرخند، یک اتم آلومینیوم خواهید داشت و اگر یک میلیون میلیارد میلیارد اتم آلومینیوم را در کنار هم قرار دهید، آنگاه نزدیک به پنجاه گرم آلومینیوم خواهید داشت! همه آلومینیوم هایی که در طبیعت یافت می شوند، AL27  یا آلومینیوم 27 نامیده می شوند. عدد 27 نشان دهنده جرم اتمی است که مجموع تعداد پروتونها و نوترونهای هسته را نشان می دهد.
اگر یک اتم آلومینیوم را درون یک بطری قرار دهید و میلیونها سال بعد برگردید، باز هم همان اتم آلومینیوم را خواهید یافت. بنابراین آلومینیوم 27 یک اتم پایدار نامیده می شود.
بسیاری از اتمها در شکل های مختلفی وجود دارند. مثلاً مس دو شکل دارد: مس 63 که 70 درصد کل مس موجود در طبیعت است و مس 65 که 30 درصد بقیه را تشکیل می دهد. شکل های مختلف اتم، ایزوتوپ نامیده می شوند. هر دو اتم مس 63 و مس 65 دارای 29 پروتون هستند، ولی مس 63 دارای 34 نوترون و مس 65 دارای 36 نوترون است. هر دو ایزوتوپ خصوصیات یکسانی دارند و هر دو هم پایدارند.

  نتایج اولیه اندازه‌گیری یک ذره بسیار نادر در برخورد دهنده بزرگ هادرونی می‌تواند نظریه فیزیک عمومی را با چالش مواجه سازد.

              

یک فیزیکدان دانشگاه آریزونا مدعی است که درستی یا نادرستی فرمول E=mc2 انیشتین بستگی به مکان قرار گرفتن شیء در فضا دارد.

به گزارش سرویس علمی خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، آندری لبد، جامعه فیزیک را با ارائه ایده جدید خود به هیجان آورده است.

این ایده هنوز در مراحل آزمایشی قرار دارد و بر این مبناست که درستی یا نادرستی فرمول E=mc2 انشتین بستگی به مکان قرار گرفتن شیء در فضا دارد.

با نخستین انفجارات بمب‌های اتمی، جهان، شاهد یکی از مهم‌ترین قواعد متعاقب علم فیزیک بود. این قاعده مدعی است که انرژی و ماده همسان هستند و می‌توانند به یکدیگر تبدیل شوند.
 

به علت اينكه سيال در اثر حركت دوراني محور به اطراف پرتاب شده و در مركز پمپ خلاء ايجاد مي شود دهانه لوله ورودي در پمپ هاي سانتريفوژ در مركز قرار دارد تا با استفاده از خلاء ايجاد شده در اين محل انتقال سيال سريع تر و بهتر انجام بگيرد.
پمپ هاي گريز از مركز داراي دو امتياز برجسته مي باشند: اولاً جريان مايع در آن ها يكنواخت است. ثانياً اگر لولهء خروجي پمپ مسدود يا تنگ شود، فشار زيادي كه براي ساختمان پمپ مضر باشد توليد نكرده و بار آن به اندازه اي نمي رسد كه موتور محرك پمپ را از كار بيندازد.
براي بكار انداختن پمپ بايد هميشه محفظه آن را از مايع مورد پمپاژ پر نموده و هواي محبوس در محفظه را خالي نمود. اين عمل را آبگيري ( Priming ) مي نامند. هرگاه پمپ در سطحي پايين تر از مخزن حاوي مايع مورد استفاده واقع شود، لزومي به آبگيري نخواهد بود. ( به اين علت كه محفظه پمپ همواره پر از مايع بوده و در نتيجه محفظه خالي از هواست )
ساختمان پمپ هاي گريز از مركز در ابتدا بسيار ساده بوده و فقط شامل پره، پوسته و محور بودند و ليكن به علت نياز روز افزون به اين پمپ ها، به سرعت تكامل يافته و ساختمان آن ها پيچيده تر شد و قطعات ديگر به آن ها افزوده شدند از قبيل رنگ هاي سايشي، لائي هاي آب بندي، پره هاي ثابت براي هدايت بهتر آب در خروج از پرهء متحرك و ورود به محفظه حلزوني و غيره.
پره هاي پمپ هاي سانتريفوژ به سه دسته تقسيم مي گردند: باز، نيم باز و بسته.

در اين گفتار پيش از آن كه وارد مباحث متداول ديپلماتيك شويم نگاهى خواهيم انداخت به چرخه سوخت هسته اى و اجزاى تشكيل دهنده آن، همچنين مرز ميان كاربرد صلح آميز و تسليحاتى را نشان خواهيم داد.چرخه سوخت هسته اى شامل مراحل استخراج، آسياب، تبديل، غنى سازى، ساخت سوخت باز توليد و راكتور هسته اى است و به يك معنا كشورى كه در چرخه بالا به حد كاملى از خودكفايى و توسعه رسيده باشد با فناورى توليد سلاح هاى هسته اى فاصله چندانى ندارد.

استخراج

در فناورى هسته اى، خواه صلح آميز باشد يا نظامى، ماده بنيادى موردنياز، اورانيوم است. اورانيوم از معادن زيرزمينى و همچنين حفارى هاى روباز قابل استحصال است. اين ماده به رغم آن كه در تمام جهان قابل دستيابى است اما سنگ معدن تغليظ شده آن به مقدار بسيار كمى قابل دستيابى است.

زمانى كه اتم هاى مشخصى از اورانيوم در يك واكنش زنجيره اى دنباله دار كه به دفعات متعدد تكرار شده، شكافته مى شود، مقادير متنابهى انرژى آزاد مى شود، به اين فرآيند شكافت هسته اى مى گويند. فرآيند شكاف در يك نيروگاه هسته اى به آهستگى و در يك سلاح هسته اى با سرعت بسيار روى مى دهد اما در هر دو حالت بايد به دقت كنترل شوند. مناسب ترين حالت اورانيوم براى شكافت هسته اى ايزوتوپ هاى خاصى از اورانيوم 235 (يا پلوتونيوم 239) است. ايزوتوپ ها، اتم هاى يكسان با تعداد نوترون هاى متفاوت هستند. به هرحال اورانيوم 235 به دليل تمايل باطنى به شكافت در واكنش هاى زنجيرى و توليد انرژى حرارتى به عنوان «ايزوتوپ شكافت» شناخته شده است. هنگامى كه اتم اورانيوم 235 شكافته مى شود دو يا سه نوترون آزاد مى كند اين نوترون ها با ساير اتم هاى اورانيوم 235 برخورد كرده و باعث شكاف آنها و توليد نوترون هاى جديد مى شود.براى روى دادن يك واكنش هسته اى به تعداد كافى از اتم هاى اورانيوم 235 براى امكان ادامه يافتن اين واكنش ها به صورت زنجيرى و البته خودكار نيازمنديم. اين جرم مورد نياز به عنوان «جرم بحرانى» شناخته مى شود.بايد توجه داشت كه هر 1000 اتم طبيعى اورانيوم شامل تنها حدود هفت اتم اورانيوم 235 بوده و 993 اتم ديگر از نوع اورانيوم 238 هستند كه اصولاً كاربردى در فرآيندهاى هسته اى ندارند.

 

راکتورهای هسته‌ای دستگاه‌هایی هستند که در آنها شکافت هسته‌ای کنترل شده رخ می‌دهد. راکتورها برای تولید انرژی الکتریکی و نیز تولید نوترون‌ها بکار می‌روند. اندازه و طرح راکتور بر حسب کار آن متغیر است. فرآیند شکافت که یک نوترون بوسیله یک هسته سنگین (با جرم زیاد) جذب شده و به دنبال آن به دو هسته کوچکتر همراه با آزاد سازی انرژی و چند نوترون دیگر شکافته می‌شود.

تاریخچه
اولین انرژی کنترل شده ناشی از شکافت هسته در دسامبر 1942 بدست آمد. با رهبری فرمی ساخت و راه اندازی یک پیل از آجرهای گرافیتی ، اورانیوم و سوخت اکسید اورانیوم با موفقیت به نتیجه رسید. این پیل هسته‌ای ، در زیر میدان فوتبال دانشگاه شیکاگو ساخته شد و اولین راکتور هسته‌ای فعال بود.






ساختمان راکتور
با وجود تنوع در راکتور‌ها ، تقریبا همه آنها از اجزای یکسانی تشکیل شده‌اند. این اجزا شامل سوخت ، پوشش برای سوخت ، کند کننده نوترونهای حاصله از شکافت ، خنک کننده‌ای برای حمل انرژی حرارتی حاصله از فرآیند شکافت ماده کنترل کننده برای کنترل نمودن میزان شکافت می‌باشد.


 

در واکنشهای شکافت هسته‌ای مقادیر زیادی نیز انرژی آزاد می‌گردد (در حدود 200Mev)، اما مسئله مهمتر اینکه نتیجه شکستن هسته 235U ، آزادی دو نوترون است که می‌تواند دو هسته دیگر را شکسته و چهار نوترون را بوجود آورد. این چهار نوترون نیز چهار هسته 235U را می‌شکند. چهار هسته شکسته شده تولید هشت نوترون می‌کنند که قادر به شکستن همین تعداد هسته اورانیوم می‌باشند. سپس شکست هسته‌ای و آزاد شدن نوترونها بصورت زنجیروار به سرعت تکثیر و توسعه می‌یابد. در هر دوره تعداد نوترونها دو برابر می‌شود، در یک لحظه واکنش زنجیری خود بخودی شکست هسته‌ای شروع می‌گردد. در واکنشهای کنترل شده هسته‌ای تعداد شکست در واحد زمان و نیز مقدار انرژی بتدریج افزایش یافته و پس از رسیدن به مقداری دلخواه ثابت نگهداشته می‌شود.

Click here to view the original image of 480x300px and 62KB.

 

استفاده از انرژی هسته‌ای برای تولید برق روشی پیچیده اما كارامد برای تامین انرژی مورد نیاز بشر است. به طور كلی برای بهره‌برداری از انرژی هسته‌ای در نیروگاه‌های هسته‌ای، از عنصر اورانیوم غنی شده به عنوان سوخت در راكتورهای هسته‌ای استفاده می‌شود كه ماحصل عملكرد نیروگاه، انرژی الكتریسته است. عنصر اورانیوم كه از معادن استخراج می‌شود به صورت طبیعی در راكتورهای نیروگاه‌ها قابل استفاده نیست و به همین منظور باید آن را به روشهای مختلف به شرایط ایده آل برای قرار گرفتن درون راكتور آماده كرد. اورانیوم یكی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است كه نماد آن Uو عدد اتمی آن ۹۲است. این عنصر دارای دمای ذوب 1450درجه سانتیگراد بوده و به رنگ سفید مایل به نقره‌ای، سنگین، فلزی و رادیواكتیو است و به رغم تصور عام، فراوانی آن در طبیعت حتی از عناصری از قبیل جیوه، طلا و نقره نیز بیشتر است.
 

فیزیک هسته ای:

بخشی از دانش فیزیک است که به خواص و ویژگی های هسته اتم میپردازد.

در جهان مواد از مولکول ساخته شده اند و مولکولها از به هم پیوستن اتم ها ساخته میشود. هر اتم دارای پروتون . الکترون و نوترون است. نوترونها و پروتونها در هسته قرار دارند و الکترون در اطراف هسته قرار دارد.

پروتون:ذره ای با بار مثبت که در هسته اتم قرار دارد .

پروتون در واقع هیدروژنی است که الکترونش را از دست داده است.

نوترون: ذره ای با بار خنثی که کارش در هسته کنار هم نگه داشتن پروتون هاست. چون همانطور که میدانیم ذرات با بار یکسان یکدیگر را دفع میکنند و کار نوترونها در هسته این است که شرایطی را به وجود بیاورند که  پروتونها در کنار هم قرار گیرند . این کار توسط نیروی هسته ای قوی صورت میگیرد.جرم نوترون قدری بیشتر از پروتون است.

هسته اتم: ناحیه ای با جرم بالا که پروتونها و نوترونها در ان قرار دارند.

الکترون: ذره ای با بار منفی در روی مدار های خاصی به دور هسته میچرخند. جرم الکترون بسیار کمتر از پروتون و نوترون است.

در هسته اتم انرژی زیادی وجود دارد که به ان انرژی هسته ای میگویند. دانشمندان با پی بردن به این انرژی سعی در ان دارند که از آن در بهتر شدن جهان استفاده کنند.

این انرژی با پیوند و یا شکافته شدن هسته اتم رخ میدهد که درباره آن در صفحات بعد بیشتر گفته میشود. البته قابل ذکر است که برای به دست اوردن این انرژی هر عنصری را نمیتوان به کاربرد..

برای این کار نیاز به بعضی عناصر خاص رادیو اکتیو داریم. برای درک بهتر انرژی هسته ای و فیزیک هسته ای باید درباره مواد رادیو اکتیو هم بدانیم.

واکنش زنجیره‌ای هسته‌ای فرآیندی است که در آن نوترون‌های ناشی از شکافت هسته‌ای باعث شکافت هسته‌های دیگر اتم‌ها می‌شوند.
در اواخر سال ۱۹۳۸ اتو هان، لیزه مایتنر و فردریک اشتراسمن به اکتشافی دست یافتند که دنیا را تحت تأثیر قرار داد، آنها متوجه شدند که می‌توان کاری کرد که هسته‌های اورانیوم ۲۳۵ شکسته شوند.

اورانیوم در جدول تناوبی

اورانیوم یکی از عنصرهای شمیایی است که عدد اتمی آن ۹۲ و نشانه آن U است و در جدول تناوبی جزو آکتنیدها قرار می‌گیرد. ایزوتوپ ‎۲۳۵U آن در نیروگاه‌های هسته‌ای به عنوان سوخت و در سلاح‌های هسته‌ای به عنوان ماده منفجره استفاده می‌شود.
اورانیوم به طور طبیعی فلزی است سخت، سنگین، نقره‌ای رنگ و پرتوزا. این فلز کمی نرم تر از فولاد بوده و تقریبآ قابل انعطاف است. اورانیوم یکی از چگالترین فلزات پرتوزا است که در طبیعت یافت می‌شود. چگالی آن ۶۵٪ بیشتر از سرب و کمی کمتر از طلا است.
سال‌ها از اورانیوم به عنوان رنگ دهنده لعاب سفال یا برای تهیه رنگ‌های اولیه در عکاسی استفاده می‌شد و خاصیت پرتوزایی (رادیواکتیو) آن تا سال ۱۸۶۶ ناشناخته ماند و قابلیت آن برای استفاده به عنوان منبع انرژی تا اواسط قرن بیستم مخفی بود.

مرهمی برای دهان سوخته

سوختگی دهان با غذا و نوشیدنی داغ، تجربه ای است که همه ما گاه و بیگاه دچار اش می شویم. به خصوص وقتی که غذا خوشمزه است و ما هم عجله داریم. گاهی اوقات آنقدر سوختگی شدید است که ما را از صرف ادامه غذا پشیمان می کند و دردسرهای بعدی تا چند روز ادامه دارد.

حالا محققین دانشگاه تگزاس این نوار باریک را ساخته اند تا مرهمی باشد برای سوختگی دهان. هنگام سوختگی آن را روی محل سوختگی قرار می دهید تا درد و التهاب ناشی از سوختی را کمتر کند. این نوار در واقع حاوی مواد بی حس کننده و ضد التهاب است که سبب تسکین نسبتا فوری محل سوختگی می شود.

خود نوار هم از مواد حل شونده ساخته شده و بعد از مدتی در بزاق دهان حل می شود. می توان آن را به هر نقطه از دهان چسباند و مزاحم ادامه غذا خوردن هم نخواهد شد.

تیم سازنده فعلا مشغول تکمیل طرح شان است. آنها قصد دارند کمی طعم هم به آن اضافه کنند و مدل های مختلفی از این نوار سوختگی دهان تولید کنند تا بتوان از آنها برای سوختگی های شدیدتر دهان هم استفاده کرد. با این حساب شاید این نوارها را تا چند وقت دیگر روی میز رستوران ها ببینیم.

**************

پریزی برای شارژ شدن گجت‌های شما

یک طراحی خوب می‌تواند کاربری و روحیه آدم را عوض کند و به صورت نامحسوسی بر روحیه هم تأثیر مثبت بگذارد. غالبا ما وقتی اگر "داک"ی برای گوشی و تبلتمان نداشته باشیم، موقع شارژ شدن آنها را روی میز یا حتی روی زمین می‌گذاریم، در این میان اگر اندکی وسواس باشیم شاید دیدن روزانه گوشه‌ای از اتاق که در آن شارژها و گجت‌ها با هم پچیده‌اند برایمان خوشایند نباشد.

استودیوی هنر Lebedev یک پریز با 4 اتصال USB طراحی کرده است که به این بی‌نظمی خاتمه می‌دهد.

در این مطلب به 10 تکنولوژی برتر که در این لیست آورده شده است اشاره می کنیم:

iPhone 510

در رتبه 10 از این لیست یکی از جنجالی ترین تکنولوژی های سال 2012 قرار دارد. پس از مدت ها شایعه و حرف های متفاوت اواسط امسال اپل از پنجمین نسل تلفن های خود رونمایی کرد. این تلفن همراه دارای یک صفحه نمایش 4 اینچی با کیفیت رتینا است که به عنوان شفاف ترین صفحه نمایش شناخته می شود. همچنین پردازنده 4 هسته ای ان یکی از قوی ترین پردازنده های دنیا است.

وسعت یخ دریای قطبی امسال که در 16 سپتامبر توسط مرکز ملی اطلاعات برف و یخ ایالات متحده در بولدر کلرادو به ثبت رسید، رکورد جدیدی در کمترین مقدار خود را ثبت کرد و تا عدد 3.41 میلیون کیلومتر مربع پایین آمد. این مقدار 3.29 میلیون کیلومترمربع کمتر از متوسط مساحت یخ‌های ثبت شده بین سال‌های 1979/1358 و 2000/1379 است.

در حالی که به نظر می‌رسد تک تک لحظات زندگی ما در فیس‌بوک و اینستاگرام و تویتر ضبط شده باشند، آیا توان عکاسی هم مانند عکس‌های پلاروید قرار گرفته در برابر نور خورشید در حال محو شدن است؟ حتی یک ذره هم نه. دوربین عکاسی همیشه برای ثبت شگفتی جهان هستی و به هیجان آوردن کشف آن در دسترس است. امسال دوربین عکاسی مردی در حال سقوط آزاد با سرعت صوت، ساکنین ترسناک اعماق اقیانوس‌ها و نقش و نگارهایی ظریف از پوشش محافظ مغز را به ما نشان داد. اینها و بیشتر از اینها 11 عکس برگزیده و محبوب نیچر در سال 2012 را تشکیل می‌دهند.

قاب یخی: وسعت یخ دریای قطبی امسال که در 16 سپتامبر توسط مرکز ملی اطلاعات برف و یخ ایالات متحده در بولدر کلرادو به ثبت رسید، رکورد جدیدی در کمترین مقدار خود را ثبت کرد و تا عدد 3.41 میلیون کیلومتر مربع پایین آمد. این مقدار 3.29 میلیون کیلومترمربع کمتر از متوسط مساحت یخ‌های ثبت شده بین سال‌های 1979/1358 و 2000/1379 است.

سال 2012 در روزهای پایانی خود قرار دارد؛ در حالیکه اکتشافات و دستاوردهای زیادی در آن صورت گرفته و بشر را یک گام دیگر به سوی کشف رموز جهان، نزدیک‌تر کرده‌ است.

کشف قند در فضا

ستاره‌شناسان در کشفی شیرین توانستند مولکولهای ساده قند را در گازهای اطراف یک ستاره در فاصله 400 سال نوری شناسایی کنند که نشانگر امکان وجود حیات در سیارات دیگر است.

این کشف اثبات کننده وجود حیات در دیگر نقاط جهان نبوده اما نشان از آن دارد که هیچ دلیل برای عدم وجود آن هم نیست. همچنین این دستاورد می‌تواند بر این موضوع دلالت داشته باشد که مولکولهای غنی از کربن سازنده حیات ممکن است پیش از آغاز شکل‌گیری سیارات به وجود آمده باشند.

دانشمندان از واژه قند برای این ماده استفاده کرده‌اند که به مولکولهای آلی موسوم به کربوهیدراتها دلالت داشته و از کربن، هیدروژن و اکسیژن ساخته شده‌اند.

در راستاي معرفي انواع ليزرهاي محيط فعال در قسمت هاي (1) و (2)، دراين قسمت به معرفي سه نوع ليزر ديگر مي پردازيم.

ليزرهاي جامد بلورين وشيشه اي

در دسته ي مهم ديگري از ليزرها،جهت محيط فعال، از مواد شيشه اي يا جامد بلورين استفاده مي کنند. ياقوت و نئوديميوم- ياگ، دو مثال عمومي از ليزرهاي جامد با کاربرد صنعتي گسترده هستند. ياقوت، اکسيد آلومينيوم بلورين است که در آن يون هاي کروم جايگزين بعضي از يون هاي آلومينيوم در شبکه ي بلوري، شده اند.اين يون هاي کروم، تشکيل دهنده ي عناصر فعال در ليزر ياقوت هستند.

 در این مطلب در ادامه مطالب قسمت اول به معرفی لیزرهای اپتیکی ،گازی و برخی ویژگیهای آنها پرداخته شده است.

لیزرهای اپتیکی

قبل از اختراع لیزر یاقوت، تقویت در ناحیه میکرو موج در محیط گاز آمونیاک توسط تاونز مشاهده گردیده بود. به ابزاری که در این ناحیه از میکروموج کار می کرد میزر گفته شد. پس از آنکه لیزر یاقوت اختراع گردید، در واقع گستردگی فرکانس به ناحیه اپتیکی که بشر قادر به دیدن آن است رسید. به ابزاری که حاصل گردید "میزر اپتیکی" و یا لیزر گفته شد و از آن تاریخ به بعد، کم و بیش، به نور و یا دستگاهی که بتواند در هر فرکانسی بر اساس گسیل القایی فعال باشد "لیزر" گفته شد.

توصیف کوانتومی

پس از آنکه شالو و تاونز مقاله خود را در مورد امکان عمل لیزری  در ناحیه فروسرخ و مرئی به چاپ رساندند، طولی نکشید که پژوهشگران فراوانی، به طور جدی کار بر روی دستگاه آزمایشی را شروع کردند. اغلب پژوهشگران فکر می کردند که گازها اولین تقویت کننده لیزری در ناحیه مرئی و فروسرخ می باشند. ولی با کمال تعجب یاقوت اولین ماده ای بود که نور لیزری را در ناحیه مرئی تولید کرد. یک درگیری قانونی تلخی در مورد کسی که این لیزر را اختراع کرد هم وجود داشت.

ابتدا تصور می شد که پمپاژ اپتیکی با نوار پهن ناکارا باشد، ولی دیده شد که این فقط در مورد یون های با تشدیدهای خیلی باریک مثل مورد گازها و پلاسماها صادق است.

 برای شناخت لیزر ابتدا می باید به شناخت نور و سپس به شناخت ماده پرداخت، در این بخش طبیعت نور را مورد بررسی قرار خواهیم داد.

بدون شک یونانی ها اولین قومی بودند که به توضیح نور و اینکه اشیا چگونه دیده می شوند پرداختند. مدتها بعد تجربه های علمی، دو نظریه را راجع به نور مطرح ساخت. اولین نظریه مرتبط با نظریه ذره ای نور است که ابتدا توسط نیوتن مطرح گردید، وی پیشنهاد کرد که نور شامل جریانی از ذره است که از قوانین دینامیکی حرکت که خود از بنیان گذار آن بود تبعیت می کند. دومین نظریه توسط هوک و هویگنس پیشنهاد شد که فرض کردند که نور دارای طبیعت موجی است.

برای همین نظریه نور که بتواند قابل قبول باشد، لازم است که این نظریه پاسخگوی پدیده های مشاهده شده هم باشد. پراش واژه ایست که برای بیان انحراف نور از "لبه ها و گوشه ها" انتخاب شده است، بنابراین سایه های اجسام روی صفحه ای دور از جسم کاملا تیز نیستند. تداخل نور نیز نشان می دهد که نور دارای طبیعت موجی است. پدیده فوتوالکتریک، از جهت دیگر، با پذیرفتن طبیعت ذره ای نور قابل توضیح می باشد. بنابراین هر دو نظریه موجی بودن و ذره ای بودن نور قادرند به توضیح پدیده های فیزیکی که با نور سر و کار دارند بپردازند.

"حروف واژه لیزر(LASER) به ترتیب حرف اول کلمه های Light(نور) Amplification(تقویت)،  Stimulated (القایی)،)Emissionگسیل)) Radiation تابش) و به معنی تقویت نور توسط گسیل القایی تابش می باشد. لیزر دستگاهی است برای تولید، تقویت و انتقال باریکه های نوری همدوس باریک و با شدت زیاد گاهی عنوان میزر اپتیکی نیز به لیزر اطلاق می شود."

انواع مختلف لیزر:

لیزرها را می توان به دسته های مختلفی دسته بندی کرد:

1. بر اساس حالت محیط فعال:جامد مایع گاز یا پلاسما که در این قسمت به آن می پردازیم.

2. گستردگی بینابی طول موج لیزر:مریی، فرو سرخ و نظایر آن

3.  روش تحریک یا پمپاژمحیط فعال(دمش): دمش نوری، دمش الکتریکی و غیره

4. مشخصه تابش صادر شده توسط لیزر

5. تعداد ترازهای انرژی که درفرآیند تقویت نور شرکت می کنند.

از شاخص های بارز انرژی هسته ای استفاده این انرژی به صورت سودمند در صنایع مختلف می باشد كه طیف استفاده آن بسیار گسترده است. سنجش چگالی و رطوبت که از ضروریات های عملیات های عمرانی و حفاری است از جمله مواردی است که دانش هسته ای در آن به کمک آمده است.  چگالی سنج و رطوبت سنج هسته ای از جمله ابزارهایی اند که به این منظور  طراحی و ساخته شده اند. در ادامه با اساس کار این دستگاه ها آشنا می شویم.

چگالی سنج هسته ای ابزاری است كه در عملیات های عمرانی، صنعت نفت، معدن، باستان شناسی و غیره  كاربرد دارد. این دستگاه شامل یك منبع پرتو افشان است كه به طور مستقیم پرتو را خارج كرده و دارای یك حسگر است كه تعداد ذرات رسیده از ماده مورد آزمایش كه از آن  گذر كرده یا بازتاب شده است را شمارش می كند و بر اساس محاسبه درصد ذرات بازگشتی از حسگر، میزان چگالی را سنجش و ساختار داخلی ماده مورد نظر را مشخص می كند.

مقدمه

می‌دانیم که هسته از پروتون (با بار مثبت) و نوترون (بدون بار الکتریکی) تشکیل شده است. بنابراین بار الکتریکی آن مثبت است. اگر بتوانیم هسته را به طریقی به دو تکه تقسیم کنیم، تکه‌ها در اثر نیروی دافعه الکتریکی خیلی سریع از هم فاصله گرفته و انرژی جنبشی فوق العاده‌ای پیدا می‌کنند. در کنار این تکه‌ها ذرات دیگری مثل نوترون و اشعه‌های گاما و بتا نیز تولید می‌شود. انرژی جنبشی تکه‌ها و انرژی ذرات و پرتوهای بوجود آمده ، در اثر برهمکنش ذرات با مواد اطراف ، سرانجام به انرژی گرمایی تبدیل می‌شود. مثلا در واکنش هسته‌ای که در طی آن 235U به دو تکه تبدیل می‌شود، انرژی کلی معادل با 200MeV را آزاد می‌کند. این مقدار انرژی می‌تواند حدود 20 میلیارد کیلوگالری گرما را در ازای هر کیلوگرم سوخت تولید کند. این مقدار گرما 2800000 بار برگتر از حدود 7000 کیلوگالری گرمایی است که از سوختن هر کیلوگرم زغال سنگ حاصل می‌شود.

علم انرژی هسته ای، شکل گرفته از مطالعات در علوم شیمی و فیزیک در سده های اخیر می باشد. در 1879 با انجام یونیزاسیون یک گاز از طریق تخلیه الکتریکی به وسیله کراکس شروع شده و در 1897 توسط تامسون الکترون به عنوان ذره باردار مسئول الکتریسیته معرفی شد.

"

پژوهشگران موفق شده‌اند در آزمایش‌هایی باریکه‌ی نور را خم کنند. این نتیجه کاربردهای زیادی از جمله در پزشکی دارد.

۵ سال پیش فیزک‌دانان نشان دادند انتشار انواع خاصی از باریکه لیزری می‌توانند در فضای آزاد مسیر‌های خمیده را دنبال کنند. این چنین رفتار غیر منتظره‌ای می‌تواند کاربرد‌های زیادی داشته باشد؛ از کاربرد برای نانو ذرات تا نابودی تومورهایی که دسترسی به آن‌ها دشوار است. اما قبل از آنکه این پدیده عجیب بتواند مفید واقع شود محققان با چالشی روبرو شدند که چطور نور را در زوایای به اندازه کافی بزرگ خم کنند تا بتواند مفید باشد. اکنون دو گروه مستقل این مشکل را حل کرده‌اند. در راستای همین پژوهش آن‌ها ادعا می‌کنند که خمش صوت و دیگر انواع امواج می‌تواند در آینده ممکن باشد.

ایده خمش نور از مکانیک کوانتومی الهام گرفته شد. درک این ایده در سال ۱۹۷۹ توسط میشاییل بری و ناندور بالاز روشن شد. آن‌ها نشان دادند که معادله شرودینگر می‌تواند بسته موج‌های «ایری۱» ذرات (که بدون یک نیروی خارجی شتاب می‌گیرد) را تأیید ‌کند. سپس در سال ۲۰۰۷ دیمتریوس کریستودولیز و همکارانش در دانشگاه Central Florida معادل اپتیکی یک بسته موج ایری را تولید کردند. این کار شدنی است چرا که معادله توصیف کننده باریکه‌های محور-موازی (باریکه‌هایی که در آن پرتو‌های تشکیل دهنده باریکه همگی تقریباً موازی با جهت انتشار باریکه منتشر می‌شوند) از نظر ساختار ریاضی با معادله شرودینگر یکسان است و تنها چندین پارامتر از قبیل جرم و ضریب شکست عوض شده‌اند.

گروه کریستودولیز باریکه لیزری با شکلی خاص تولید کردند که می‌توانست از پهلو خم شود (خودش شتابیده شود). این محققان کل باریکه لیزری را خم نکردند، بلکه ناحیه‌های با شدت بالا را خم کردند. برای این کار آن‌ها یک باریکه لیزری با پهنای معمول در حد چند سانتی‌متر را از یک وسیله تحت عنوان «مدول‌کنندهٔ فضایی نور» عبور دادند به طوری که فاز باریکه در هزاران نقطه در عرض پهنای باریکه را تنظیم کرد. بر خلاف تأثیر یک لنز که تمام پرتو‌های تشکیل دهنده باریکه را در یک نقطه کانونی می‌کند این مدول کننده، فاز نسبی پرتوهای باریکه را چنان تغییر داد که تداخلشان یک ناحیه با شدت بیشینه ایجاد کرد، به نحوی که از پهلو به شکل یک سهمی نرم در سرتاسر باریکه خم شده بود و در یک سمت آن نواحی کم‌سوتر بودند.

خمش نور به شکل یک سهمی: تئوری و آزمایش