تالارها ثبت نام نظرسنجی جستجو موقعیت قوانین آخرین ارسالها   چت روم
علم و دانش

Physics News | اخبار فیزیک

صفحه  صفحه 13 از 26:  « پیشین  1  ...  12  13  14  ...  25  26  پسین »  
#121 | Posted: 28 Nov 2011 04:58
آيا زمان در جهان هاي ديگر به عقب باز مي‌گردد؟

معماي انتروپي

فيزيكدانان مفهوم تقارن زمان را در قانون مشهور دوم ترموديناميك اعمال كرده‌اند: انتروپي در يك سيستم بسته هرگز كاهش نمي‌يابد. به طور كلي انتروپي واحد بي‌نظمي‌ يك سيستم است. فيزيكدان استراليايي ‌لودويگ بولتزمن‌ در قرن ?9 انتروپي را به عنوان تمايز بين ريز حالت و بزرگ حالت يك شيء توضيح داد. اگر كسي از شما بخواهد كه يك فنجان قهوه را توصيف كنيد، شما احتمالأ به بزرگ حالت آن مي‌پردازيد- دما، فشار، و ديگر خصايص آن. از طرف ديگر ريز حالت، موقعيت دقيق و سرعت هر اتم را در مايع توضيح مي‌دهد. بسياري از ريز حالت‌هاي مختلف با يك بزرگ حالت خاص مطابق‌اند: مي‌توان يكي از اتم‌ها را جابه‌جا كرده و هيچ‌كس با چشم غيرمسلح متوجه اين تغيير نمي‌شود.

انتروپي تعداد ريز حالت‌هايي است كه با يك بزرگ حالت همخواني دارند. (بر اساس اصول فني تعداد يا لگاريتم اين ارقام مد نظر است). بنابر اين راه‌هاي بيشتري براي كنار هم قراردادن تعداد معيني اتم در يك پيكر‌بندي با انتروپي زياد نسبت به يك پيكر‌بندي انتروپي كم وجود دارد. تصور كنيد كه در داخل فنجان قهوه شير مي‌ريزيد، راه‌هاي بسياري براي پخش مولكول‌هاي شير در بين مولكول‌هاي قهوه وجود دارد. به طوري كه ذرات در اين حالت‌ها كاملا باهم مخلوط شوند. اما متعاقبا راه‌هاي بسيار معدودي وجود دارد كه بتوان شير را طوري در قهوه ريخت كه از قهوه موجود در فنجان جدا بماند. بنابر اين مخلوط انتروپي زيادي دارد.

از اين نقطه نظر زياد حيرت‌آور نيست كه با گذشت زمان انتروپي ميل به افزايش دارد. حالاتي كه انتروپي بالايي دارند تعدادشان از آنهايي كه انتروپي كمي ‌دارند، بسيار بيشتر است. تقريبا ايجاد هر تغييري در سيستم باعث مي‌شود كه آن سيستم به حالت انتروپي بالايي برسد. اين همان علتي است كه باعث مي‌شود شير با قهوه مخلوط شده، اما ديگر از آن جدا نگردد. اگرچه از نظر فيزيكي غيرممكن نيست كه تمام مولكول‌هاي شير با هم توطئه كرده و در كنار هم قرار گيرند، اما اين مسئله از لحاظ آماري بسيار دور از ذهن است. اگر كسي منتظر بماند تا پيكر‌بندي مولكول‌ها به صورت اتفاقي طوري شكل گيرد، كه اين اتفاق خودبه‌خود رخ دهد، بايد خيلي بيشتر از سن كنوني جهان قابل مشاهده صبركند. پيكان زمان همان ميل سيستم‌ها به تكامل به سمت يكي از حالت‌هاي بي‌شمار انتروپي بالاي طبيعي است. اما علت اين موضوع كه چرا حالت‌هاي با انتروپي كم به حالات با انتروپي بالا تكامل مي‌يابند، با علت اين‌كه چرا انتروپي در جهان درحال افزايش است تفاوت دارد. سوال اين است: چرا انتروپي در ابتدا براي شروع كم بود؟ با دقت به اين موضوع كه حالاتي كه انتروپي كم دارند بسيار نادرند، اين موضوع بسيار عجيب به نظر مي‌رسد. حتي اين مسئله كه جهان امروز ما انتروپي متوسطي دارد، توضيح نمي‌دهد كه چرا درگذشته انتروپي كمتر بوده است.

در بين تمام شرايط اوليه ممكني كه مي‌توانستند به‌صورت جهاني مثل جهان كنوني ما تكامل يابند، اكثريت انتروپي بيشتري داشتند نه كمتر. به‌عبارت ديگر مسئله اصلي توضيح اين موضوع نيست كه چرا فردا انتروپي جهان ما بيشتر از امروز خواهد بود، بلكه بر سر اين موضوع است كه چرا ديروز انتروپي كم بود و روز قبل از آن باز هم كمتر از ديروز بوده است. مي‌توان رد پاي اين مسائل را تا ابتداي زمان، در جهان قابل مشاهده دنبال كرد و در آخر نامتقارن بودن زمان سوالي است كه كيهان‌شناسان بايد به آن پاسخ دهند.



وجود بي‌نظمي‌ در هيچ

جهان اوليه، مكان جالبي بود. تمام اجزايي كه جهان كنوني ما را تشكيل مي‌دهند به شكل حجمي ‌فوق‌العاده فشرده و به شدت داغ بودند. از همه مهم‌تر آن‌كه اين اجرا تقريبا به صورت كاملا يك ‌دست در آن حجم كم پراكنده بودند. به‌طور متوسط فشردگي از يك نقطه تا نقطه ديگر تنها به نسبت يك در يك‌صد هزار تفاوت داشت. رفته‌رفته جهان گسترده‌تر و خنك‌تر شد و كشش جاذبه تفاوت‌ها را به وجود آورد. مناطقي كه در آنها اندك ذرات بيشتري وجود داشت، ستاره‌ها و كهكشان‌ها را به وجود آوردند و مناطقي كه در آنها ذرات كمتري بود فضاهاي خالي را به وجود آوردند.

واضح است كه وجود جاذبه براي تكامل دنيا ضروري بوده است. متاسفانه هنگامي‌ كه جاذبه وارد بحث مي‌شود، ديگر نمي‌توانيم درك كاملي از انتروپي داشته باشيم. جاذبه از شكل مكان- زمان به دست آمده و خود، هدف يك نظريه كوانتوم جاذبه مي‌باشد. در حالي كه نظريه جامعي در مورد مكان- زمان در دست نيست. اگر چه مي‌توانيم انتروپي يك مايع را به حركت مولكول‌هايي كه در آن جايگزين مي‌شوند، ربط دهيم. اما نمي‌دانيم كه چه چيزي جايگزين فضا مي‌شود. بنابر اين نمي‌دانيم كه كدام حالت‌هاي گرانشي با يك بزرگ حالت خاص همخواني دارند.

با اين همه نظريه كاملا واضحي از چگونگي تكامل يافتن انتروپي نداريم. در موقعيت‌هايي مانند يك فنجان قهوه كه جاذبه قابل چشم‌پوشي است، پراكندگي يك‌دست ذرات، انتروپي بالايي دارد. اين شرايط را حالت تعادل مي‌نامند. حتي هنگامي‌كه ذرات جايشان را با هم عوض كنند باز هم آنچنان كاملا مخلوط هستند كه با نگاهي اجمالي تفاوت زيادي با قبل ندارند. اما در صورتي كه جاذبه موثر باشد و حجم ثابت بماند، متعاقبا پراكندگي منظم، انتروپي پاييني دارد. دراين حالت سيستم ديگر در حالت تعادل نيست. جاذبه باعث مي‌شود تا ذرات به صورت انبوه ستارگان و كهكشان‌ها جمع شوند و انتروپي بر طبق قانون دوم، به صورت مداوم و به ميزان قابل توجهي افزايش يابد.

در حقيقت مي‌دانيم كه اگر عامل جاذبه موثر باشد و انتروپي يك حجم را به بيشترين حد ممكن برسانيم، آنچه به‌دست خواهيم آورد يك سياه‌چاله است. در دهه ???? ‌استيفن‌ هاوكينگ‌ از دانشگاه كمبريج، نظريه ياكوب بكن اشتاين كه اكنون در دانشگاه اورشليم است را تاييد كرد، اين نظريه بيان مي‌دارد كه قانون دوم، سياه‌چاله‌ها را به‌درستي شامل مي‌شود. سياه‌چاله‌ها هم مانند اشياي بسيار داغي كه قانون دوم اساسا براي شرح دادن آنها فرمول‌بندي شده از خود پرتو ساطع مي‌كنند - آن هم به ميزان بسيار زياد. سياه‌چاله‌اي با حجمي‌ معادل يك ميليون برابر خورشيد، مانند سياه‌چاله‌اي كه در مركز كهكشان‌ها قراردارد، انتروپي معال يك صد برابر انتروپي تمام ذرات معمول در جهان قابل مشاهده ما را دارد.

بر طبق نظريه ‌هاوكينگ سرانجام حتي سياه‌چاله‌ها نيز به علت ساطع كردن پرتوها نابود مي‌شوند. يك سياه‌چاله بالاترين انتروپي ممكن در دنيا را ندارد، اما بالاترين انتروپي ممكن كه مي‌تواند در يك حجم رخ دهد، را دارا است. به نظر مي‌رسد كه حجم فضا در جهان، بدون حد و مرزي در حال توسعه است. ستاره‌شناسان در سال ???? دريافتند كه سرعت گسترش جهان در حال افزايش است.

واضح‌ترين توضيح، حضور انرژي سياه است. گونه‌اي انرژي كه حتي در فضاهاي خالي هم وجود دارد و به نظر مي‌رسد كه هر چه دنيا گسترده‌تر مي‌شود، اين نيرو حتي ضعيف هم نمي‌شود. اين تنها توضيح براي اين پديده نيست، اما دلايل كافي براي توضيحات بهتر در اين زمينه هنوز وجود ندارد. در صورتي كه انرژي سياه ضعيف نشود، جهان براي هميشه گسترش خواهد يافت. كهكشان‌هاي دور دست از نظر ناپديد خواهند شد.

كهكشان‌هايي كه به سياه‌چاله تبديل نشوند، مانند چاله گلي كه در يك روز گرم خشك مي‌شود در تاريكي اطراف كم كم نابود مي‌شوند. علي‌رغم همه كوشش‌ها و اهداف، آنچه باقي مي‌ماند، جهاني است به تمام معنا تهي. فقط و فقط در آن هنگام است كه انتروپي دنيا واقعا تا بيشترين حد ممكن افزايش مي‌يابد. جهان در تعادل خواهد بود و ديگر هرگز اتفاق مهمي ‌روي نخواهد داد.

شايد عجيب به نظر برسد كه فضاي خالي چنان انتروپي عظيمي‌ داشته باشد. مانند اين است كه بگوييم به هم ريخته‌ترين ميز در دنيا، ميزي است كه اصلا چيزي روي آن قرار ندارد. انتروپي معلول ريزحالت‌هاست و در نگاه اول فضاي خالي هيچ ريز حالتي ندارد. البته در واقع، فضاي خالي، بي‌نهايت ريز حالت دارد، ريزحالت‌هاي گرانشي كوانتوم كه در داخل بافت فضا جا دارند. ما هنوز دقيقا نمي‌دانيم كه اين حالت‌ها چه هستند و اگرچه نمي‌دانيم چه ريزحالت‌هايي در انتروپي يك سياه‌چاله موثرند، اما مي‌دانيم كه در يك جهان در حال گسترش، انتروپي در يك حجم قابل مشاهده به سوي ميزان ثابتي ميل مي‌كند كه با محدوده مرزهايش تناسب دارد. اين در حقيقت مقدار بسيار زيادي انتروپي است. بسيار بيشتر از ماده موجود در آن حجم.



گذشته در مقابل آينده

بسياري از گيتي‌شناسان كوشيده‌اند تا نامتقارن بودن زمان را به فرايند بزرگ شدن جهان ربط دهند. گسترش جهان توصيفي جالب براي بسياري از ويژگي‌هاي اساسي دنيا مي‌باشد. بر اساس اين ايده جهان اوليه (يا حداقل بخشي از آن) از اجزاي ريز تشكيل نشده بود، بلكه شكلي موقتي از انرژي سياه بوده است كه امروزه شاهد آن هستيم. اين انرژي باعث شد تا سرعت گسترش جهان به صورتي باور نكردني افزايش يافته و بعد از آن طوري به صورت ماده و پرتو در آيد، كه تنها بخش بسيار ناچيزي از آن باقي بماند و امروزه كم‌كم دوباره مطرح شود. مابقي داستان انفجار بزرگ، از گازهاي يك‌دست ابتدايي تا كهكشان‌ها و غيره به سادگي ادامه مي‌يابد.

انگيزه اصلي توضيح چگونگي بزرگ شدن جهان، ارائه يك توصيف قاطع براي شرايط مساعد به وجود آمده در جهان اوليه و خصوصا توضيح فشردگي يك‌دست و قابل توجه ماده در محدوده‌هاي مجزا دور از هم بود. گسترش وسعت جهان توسط انرژي سياه بسيار به آرامي ‌و بدون هيچ مشكلي صورت مي‌گيرد. در صورتي كه پخش شدن ماده و انرژي كه مقدم بر حضور انرژي سياه باشد، بي‌معناست، چرا كه به محض اين كه گسترش جهان شروع شود، هرگونه ردي را در مورد شرايط پيش از گسترش از بين برده و جهان اوليه كه داغ و فشرده بوده است از آن باقي مي‌ماند.

الگوي گسترش جهان از بسياري جهات موفقيت‌آميز بوده است. پيش‌گويي‌هاي اين الگو از چگونگي به وجود آمدن كژروي‌ها از يكپارچگي كامل، با مشاهدات تغييرات فشردگي در جهان كاملا همخواني دارند. البته گيتي‌شناسان كه تعدادشان در اين مورد روز‌افزون است به دلايلي كه راجر پنروز از دانشگاه آكسفورد و ديگران به آنها اشاره كرده‌اند، اين موضوع را به عنوان توصيفي براي نامتقارن بودن زمان بخشي از يك دروغ مي‌دانند. براي اين كه اين فرايند به صورت مطلوب انجام شود، انرژي سياه به‌شدت فشرده مي‌بايست با پيكربندي بسيار خاصي تشكيل مي‌شد.

در حقيقت انتروپي آن مي‌بايست بسيار كمتر از انتروپي گاز داغ وفشرده‌اي مي‌بود كه بعدا به آن تبديل شد. اين بدان معناست كه گسترش جهان در حقيقت مشكلي را حل نكرده و تنها اين موضوع را توضيح مي‌دهد كه يك حالت با انتروپي كم (گاز يك‌دست داغ وفشرده) جايگزين حالتي با انتروپي كمتر شده است (فضايي كه در آن انرژي سياه بسيار فشرده وجود دارد). اين نظريه معماي ما را يك گام عقب‌تر مي‌برد: اصلا گسترش جهان چرا رخ داد؟

يكي از دلايلي كه بدين‌خاطر بسياري از كيهان‌شناسان از گسترش جهان به عنوان توصيفي براي نامتقارن بودن زمان استفاده مي‌كنند، اين است كه پيكر‌بندي ابتدايي انرژي سياه آن قدرها هم دور از ذهن نيست. در زمان گسترش جهان، كل جهان قابل مشاهده امروز كوچك‌تر از يك سانتي‌متر بوده است. اساسا چنين محدوده كوچكي ريز حالت‌هاي بسياري ندارد، پس زياد غيرمحتمل نيست كه جهان به صورت تصادفي به‌شكل ريز حالت‌هايي در آمده باشد كه با گسترش جهان همخوان باشند. متاسفانه اين الهامات گول‌زننده هستند. جهان اوليه اگر چه تنها يك سانتي‌متر طول داشته است. اما دقيقا به تعداد ريز حالت‌هاي جهان قابل مشاهده امروز ريزحالت در خود داشته است. بر اساس قوانين مكانيك كوانتوم تعداد كل ريزحالت‌هاي موجود در يك سيستم هرگز تغيير نمي‌كند. (‌انتروپي به علت افزايش ريز حالت‌ها زياد نمي‌شود، بلكه به اين علت زياد مي‌شود كه بزرگ حالت‌هاي ممكن كه رواج بيشتري دارند به طور طبيعي افزايش مي‌يابند). در حقيقت سيستم فيزيكي جهان اوليه شبيه به سيستم فيزيكي الان بوده است. نهايتا يك سيستم به شكل سيستم ديگر تكامل مي‌يابد.



جهاني متقارن‌الزمان

برخي كيهان‌شناسان تصور مي‌كنند كه دنيا يك ‌جهش‌ داشته است. پيش از اين حادثه فضا فشرده بود، اما به ‌جاي اين كه داراي فشردگي ساده و محدودي باشد، اصول فيزيكي جديد (يعني جاذبه كوانتوم، ابعاد اضافي، تئوري رشته‌اي يا ديگر پديده‌هاي محرك) در لحظه آخر به كمك آمده و دنيا به سويي حركت كرد كه ما آن را با نام انفجار بزرگ مي‌شناسيم. علي‌رغم خيره‌كنندگي اين نظريه، جهش كيهان‌‌شناسانه توصيفي در مورد پيكان زمان نمي‌دهد. در اينجا دو حالت به ذهن مي‌رسد. يا همچنان‌كه دنياي اوليه به انفجار بزرگ نزديك مي‌شد انتروپي بيشتر افزايش پيدا مي‌كرد - كه در اين صورت پيكان زمان به شكل نامحدودي به درون گذشته كشيده مي‌شد- و يا اين كه انتروپي كاهش پيدا مي‌كرد، كه در اين صورت شرايط غيرطبيعي انتروپي كم در اواسط تاريخ جهان (در زمان جهش) رخ داده است. در هر دو صورت، ما از زير بار اين سوال كه چرا انتروپي در نزديكي انفجار بزرگ پايين بوده است، شانه خالي كرده‌ايم. به جاي اين موضوع بياييد تصور كنيم كه جهان در يك حالت انتروپي بالا آغاز شده است، كه البته طبيعي‌ترين حالت آن هم مي‌باشد. يك گزينه نامزد مناسب در اين زمينه فضاي خالي است. مانند هر حالت مناسب انتروپي بالايي، تمايل فضاي خالي به ثابت و بي‌تغيير ماندن است. مشكل اينجاست كه: چگونه مي‌توانيم جهان كنوني‌مان را از يك فضا- زمان ساكن و متحرك بيرون بياوريم؟ اين راز شايد در وجود انرژي سياه نهفته باشد.

فضاي خالي در حضور انرژي سياه كاملا هم خالي نيست. نوسانات ميدان‌هاي كوانتومي‌ باعث افزايش دماي بسيار پايين مي‌شوند، دمايي بسيار پايين‌تر از دماي امروزه جهان، البته نه در حد صفر مطلق. تمام ميدان‌هاي كوانتومي ‌در چنان جهاني، گاهي نوسانات دمايي را تجربه مي‌كنند. اين بدان معناست كه جهان آن‌چنان هم ساكن نيست و اگر به اندازه كافي منتظر بمانيم، ذرات و يا مجموعه مادي از ذرات به صورت نوسان به وجود مي‌آيند و سپس دوباره در خلأ پخش مي‌شوند. (اينها ذرات واقعي هستند، برخلاف ذرات مجازي كه عمر كوتاهي دارند و حتي در غياب انرژي سياه هم وجود دارند). در بين چيزهايي كه مي‌توانند نوسان كرده و به وجود آيند بسته‌هاي بسيار كوچك انرژي سياه وجود دارند. در صورتي كه شرايط مطلوب به وجود آيند، اين بسته مي‌تواند تحت تاثير گسترش جهان قرار گرفته و طوري تغيير كند كه خود جهاني مستقل به وجود آورد: يك جهان بچه.

شايد جهان ما از نوادگان جهان‌هاي ديگر باشد. ظاهرا اين سناريو يادآور گزارش استاندارد توسعه جهان است. آنجا هم فرض كرديم كه بسته انرژي سياه بسيار فشرده، تصادفا برانگيخته شده و جرقه توسعه جهان بدين‌ترتيب زده شده است. تفاوت در چگونگي شروع شرايط مطلوب است. در گزارش استاندارد، بسته در جهاني كه به‌شدت نوسان داشت برانگيخته شد كه در آن، نوسان بسيار شديد چيزي كه يادآور توسعه جهان باشد را به وجود نمي‌آورد. به نظر مي‌رسد كه بيشتر اين چنين بوده است كه اساسا بدون وجود مرحله توسعه، جهان مستقيما شروع به نوسان كرده و يك انفجار بسيار داغ رخ داده است. در حقيقت تا زماني كه بحث انتروپي مطرح است اين مراحل بيشتر با اين نظريه همخواني دارند كه جهان بدون وجود چهارده ميليارد سال تكامل كيهاني مستقيما شروع به نوسان كرد و پيكربندي را كه امروزه شاهد آنيم به وجود آمده است.

در سناريوي جديد، جهان پيشين هرگز به صورت تصادفي نوسان نداشته است بلكه در حالتي بسيار خاص قرار داشت. يعني: فضاي خالي (تهي). آنچه را كه اين نظريه ادعا مي‌كند و بايد اثبات شود آن است كه بهترين شرايط ممكن براي ساختن جهاني مثل جهان ما از چنان حالت پيشيني، گذراندن دوره‌اي از گسترش جهان بوده است و نه نوسان مستقيم. به عبارت ديگر جهان ما در حال نوسان مي‌باشد اما نه به صورت تصادفي. ‌اميت فو ورا‌

اين سناريو كه توسط ‌جنيفر چن‌ از دانشگاه شيكاگو ارائه شد، گزينه جالب توجهي را براي مبدا برهم خوردن تقارن زمان در جهان قابل مشاهده ارائه مي‌دهد: ما تنها بخش كوچكي ازيك عكس بزرگ را مي‌بينيم و در اين عرصه عظيم زمان كاملا متقارن مي‌باشد. با به وجود آمدن جهان بچه‌هاي جديد انتروپي مي‌تواند به ‌صورت بي‌نهايت افزايش يابد. از همه ويژگي‌هاي آن بهتر اين كه اين داستان را مي‌توان رو به عقب و جلو در زمان بازگو كرد. تصور كنيد در لحظه‌اي خاص جهان را با فضاي خالي شروع كرده و تكامل آن را در آينده و گذشته مشاهده كنيم. (اين تكامل در هر دو جهت حركت مي‌كند زيرا در اينجا يك پيكان جهت‌دار را براي زمان متصور نمي‌شويم). جهان بچه‌ها در هر دو جهت زمان با نوسان‌ها به وجود آمده و دوباره از هم دور شده و جهان بچه‌هاي ديگري را به وجود آورده‌اند. از نظر آماري و در مقياس بسيار بزرگ، زمان در چنان مجموعه چند جهاني متقارن به‌نظرمي‌رسد - گذشته و آينده هر دو مي‌توانند باعث شوند كه جهان‌هاي كوچكي نوسان كرده، به وجود آمده و بدون محدوديت فزوني يابند. هركدام از اين جهان‌ها مي‌توانند يك پيكان زمان داشته باشند، اما نيمي ‌از آنها مي‌توانند پيكاني داشته باشند كه در مقايسه با پيكان موجود در باقي جهان‌ها برعكس باشد. ايده جهاني با پيكان زمان برعكس، عجيب و غريب به‌ نظر مي‌رسد. اگر چنين كساني را از چنان جهاني ملاقات كنيم، آيا آنها آينده را به خاطر خواهند داشت؟ خوشبختانه چنين محل ملاقاتي وجود نخواهد داشت. در سناريوي مذكور تنها مكان‌هايي بسيار بسيار دور و در گذشته‌اند كه به نظر مي‌رسد زمان در آنجا رو به عقب حركت مي‌كند - بسيار پيش از انفجار بزرگ. در اين ميان گستره‌اي از جهان وجود دارد كه به‌نظر نمي‌رسد اصلا زمان در آن حركت كند، تقريبا هيچ ماده‌اي در آن وجود نداشته و انتروپي تكامل نيافته است. هر موجودي كه در يكي از اين محدوده‌هاي معكوس‌الزمان زندگي مي‌كرده، نمي‌تواند از پيري زاده شده و در كودكي بميرد و يا هرگونه رخداد غيرطبيعي ديگري برايش رخ دهد. زمان براي آنها با ترتيبي كاملا عادي جريان دارد. تنها در مقايسه با جهان ما، جهان آنها غيرطبيعي به نظر مي‌رسد – گذشته ما آينده آنهاست و برعكس. اما چنان مقايسه‌اي كاملا فرضي است چراكه نه ما مي‌توانيم به جهان آنها برويم و نه آنها مي‌توانند به جهان ما بيايند.

گيتي‌شناسان ايده جهان بچه‌ها را سال‌ها بررسي كرده و همواره در پي كشف حقيقت مدل ما بوده‌اند، اما هنوز نمي‌توانيم فرايند توليد جهان بچه‌ها را درك كنيم. در صورتي كه نوسانات كوانتوم مي‌توانستند جهان‌هاي جديدي خلق كنند، پس مي‌بايست بتوانند بسياري چيزهاي ديگر مثل يك كهكشان كامل را هم توليد كنند. سناريويي مانند سناريوي ما اگر بخواهد جهاني را كه مي‌بينيم، توضيح دهد بايد به وجود آمدن بيشتر كهكشان‌ها را به زمان پس از انفجار بزرگ ارجاع دهد. آن هم مانند وقايع و نه فقط نوسان‌هايي در جهاني خالي. اگر اين طور نباشد ممكن است جهانمان بسيار غيرطبيعي به نظر برسد.

اما درسي كه بايد از اين سناريو گرفته شود اين است كه ويژگي جالب توجه جهان قابل مشاهده ما يعني پيكان زمان كه از شرايط انتروپي بسيار كم در جهان‌هاي اوليه برخاسته است مي‌تواند راه حل‌هايي را در مورد چگونگي جهان غيرقابل مشاهده ارائه كند، نه ارائه سناريوي خاصي براي پيكربندي فضا - زمان در مقايس‌هاي بسيار بزرگ.

همان‌طور كه در ابتداي اين مقاله گفته شد خوشحال‌كننده است كه تصويري ارائه مي‌دهيم كه با داده‌ها همخواني داشته باشد. اما گيتي‌شناسان بيش از آن مي‌خواهند: ما به دنبال فهمي ‌از قوانين طبيعت و جهان مخصوص خودمان هستيم كه همه چيز در آن با منطق جور دربيايد. نمي‌خواهيم در اين زمينه كوتاه آمده و ويژگي‌هاي عجيب و غريبي را به عنوان حقايق بدون اثبات براي جهانمان بپذيريم. به نظر مي‌رسد كه عدم تقارن شگفت‌‌انگيز زمان در جهان قابل مشاهده، سرنخ‌هايي در مورد مطالب ارزشمند‌تري به دست مي‌دهد – اشاره‌اي به همه ويژگي‌هاي مكان و زمان. كار ما به عنوان فيزيكدان استفاده از اين و ديگر سرنخ‌ها براي رسيدن به يك تصوير درست در اين زمينه است.

اگر جهان قابل مشاهده تمام آن چيزي باشد كه وجود دارد، در نظر گرفتن يك پيكان زمان به صورت طبيعي تقريبا غيرممكن مي‌شد، اما اگر دنياي اطراف ما تنها بخش ناچيزي از يك تصوير بسيار بزرگ‌تر باشد، احتمالات جديد خود را ارائه مي‌كنند. ما مي‌توانيم جهانمان را تنها مانند يك قطعه از يك پازل در نظر بگيريم، قطعه‌اي از تمايل نظامي ‌بزرگ‌تر براي افزايش انتروپي آن نظام بدون محدوديت در گذشته و آينده بسيار دور. اگر بخواهيم گفته‌هاي ادوارد تريون را خلاصه كنيم به اين صورت مي‌توان گفت كه: درصورتي كه انفجار بزرگ را ابتداي همه چيز در نظر نگرفته و فقط به عنوان يكي از حوادثي كه گاه به گاه اتفاق مي‌افتد به آن بنگريم، آسان‌تر مي‌توان آن را درك كرد.

همچنان كه گيتي‌شناسان بيشتري مشكل پيكان زمان را جدي مي‌گيرند، ديگر اساتيد هنوز روي ايده‌هاي ديگر كار مي‌كنند. مشاهده اين پيكان بسيار ساده است. فقط كافي است كمي‌ شير را در قهوه خود ريخته و هنگامي‌كه آن را زير زبانتان مزه مزه مي‌كنيد تعمق كرده كه چطور همين كار ساده‌اي كه انجام مي‌دهيد، ريشه در ابتداي جهان قابل مشاهده و شايد حتي پيش از آن دارد.

منبع: دانشمند

مرد=زن
     
#122 | Posted: 28 Nov 2011 04:59
معروفترين خانه هاي خورشيدي دنيا

بحران جهاني انرژي، محدوديت سوختهاي فسيلي، افزايش گازهاي گلخانه اي و گرماي جهاني موجب شده است كه استفاده از انرژيهاي تجديدپذير به ويژه انرژي خورشيد نه تنها در نيروگاههاي بزرگ براي مصارف عمومي، بلكه در خانه ها براي استفاده شخصي نيز رواج يابد.

انرژي خورشيدي برپايه سيستمهاي مختلفي قابل استفاده است. برخي از اين سيستمها مصارف محدودي دارند و بعضي ديگر مي توانند براي تهيه برق نيز به كار روند.

نور خورشيد از طريق وروديهاي شيشه اي كه معمولاً پنجره هاي رو به جنوب هستند، وارد خانه مي شود و پس از تماس با سطوح و ديوارهايي كه گرماي خورشيد را جذب مي كنند ذخيره مي شود. اين ديوارها اغلب به رنگ تيره هستند چون رنگهاي تيره نسبت به رنگهاي روشن مي توانند نور بيشتري را جذب كنند. شبها زماني كه اتاقهاي خانه خنك مي شوند، گرماي ذخيره شده در اين ديوارهاي خورشيدي مي تواند در محلهاي خنك پخش شود و تمام اتاق را به يك دماي مناسب برساند.

همچنين براي جمع آوري و ذخيره گرماي آفتاب مي توان از گيرنده هاي آب نيز استفاده كرد. درحقيقت، آب قدرت بالايي در جمع آوري گرما دارد به طوريكه قدرت جذب گرما توسط آب حداكثر دو برابر ديوارهاي آجري است. اما در تفاوت با ديوار، آب براي جمع آوري گرما نياز به مخازني براي ذخيره شدن نياز دارد. به اين نوع جمع آوري انرژي خورشيدي كه به روشي مستقيم به دست مي آيد، انفعالي يا كنش پذير گفته مي شود. انرژي كه با اين روش به دست مي آيد هيچ هزينه اي ندارد و تنها هزينه صرف خريد و نصب دستگاههاي ذخيره و جمع آوري انرژي مي شود. اما نسبت به نيروگاههاي نفت و برق، هزينه آنها بسيار ناچيز است.



از سويي ديگر اگر ديوارهاي خارجي و بام خانه مجهز به سيستمهاي ويژه اي براي جمع آوري نور و گرماي خورشيد باشند مي توانند اين انرژي را در خود ذخيره كنند و سپس اين انرژي به برق تبديل شود. به همين دليل در خانه هاي زيستي كه امروز به ويژه در مناطقي كه تابش آفتاب فراوان است رواج يافته اند علاوه بر سيستمهاي ويژه اي كه براي ديوارهاي داخلي خانه در نظر گرفته مي شود، ديوارهاي خارجي و بام خانه را به پانلهاي خورشيدي مجهز مي كنند. انرژي كه توسط اين پانلها جمع شده است توسط يك ژنراتور داخلي به انرژي برق تبديل شده و مي تواند درخانه استفاده شود.

اين كار نه تنها ساكنان اين خانه ها را از سيستم برق شهري بي نياز مي كند، بلكه در دراز مدت موجب صرفه جويي در هزينه هاي مصرف انرژي آنها نيز مي شود.

تكنيكهاي استفاده از انرژي خورشيد به نوع سيستمهايي بستگي دارد كه براي ذخيره سازي آن استفاده مي شود. برپايه نوع اين سيستمها گرما، انرژي مكانيكي و برق توليد مي شود.

برپايه نوع اين تكنيكها مي توان گرما را در دماي پايين 50 تا 130 درجه سانتيگراد، دماي متوسط 300 تا 350 درجه سانتيگراد و دماي بالاي بيش از 500 درجه سانتيگراد توليد كرد.

براي تهيه انرژي مكانيكي پس از جمع آوري گرما به توربين و يا پمپهاي برقي نياز است و اين توربين در نهايت مي تواند الكتريسيته توليد كند.



با قرار دادن يك پانل خورشيدي خارجي در خانه هاي مدرن، مي توان تا حد قابل توجهي در هزينه هاي انرژي صرفه جويي كرد. هزينه هاي ناچيز مصرف انرژي در اين خانه ها موجب مي شود كه زندگي در اين خانه ها نسبت به خانه هايي كه وابسته به گاز و برق شهري هستند راحت تر باشد و بنابراين يك نمونه خانه مدرن مي تواند افكار عمومي را نسبت به استفاده از اين نوع خانه ها و يا نوسازي و تجهيز خانه هاي قديمي به دستگاههاي خورشيدي، حساس كند.

نمونه هايي از خانه هاي خورشيدي

خانه فَب لَب (Fab Lab House)

خانه اي واقعاً شگفت انگيز است. اين خانه در رقابت Solar Decathlon Europe سال 2010 طراحي شد. در اين رقابت سالانه، بهترين پروژه هاي اروپايي براي خانه هاي خورشيدي ارائه مي شوند. اين خانه توانست در سال 2010 جايزه "مردمي" اين رقابت را دريافت كند.

"فب لب" تنها يك خانه ساده مجهز به پانلهاي خورشيدي بر روي پشت بام نيست، بلكه يك سازه پيش ساخته كاملاً خودكفا است كه مي تواند دو برابر انرژي كه مصرف مي كند، توليد كند.

اين خانه يك ساختمان كاملاً زيستي است كه از چوب و مواد طبيعي با روكشي از پانلهاي فتوولتائيك ساخته شده است.
اين خانه ظاهري شبيه به يك ماهي غول پيكر دارد و مبلمان داخلي آن همانند سطح خارجي از چوب ساخته شده است. كفپوش از جنس لينولئوم الياف گياهي است و سيستم روشنايي آن از طريق لامپهاي "ال. اي. دي" تامين مي شود. نسخه 12 متر مربعي اين خانه به قيمت 45 هزار يورو عرضه مي شود.

خانه خورشيدي در سوئيس

اين سازه كه اولين ساختمان چند واحدي اروپا است در سال 2007 در "برگدورف" سوئيس افتتاح شد. بام اين خانه از 276 پانل خورشيدي تشكيل شده كه به يك مخزن عظيم آب بهداشتي متصل شده است. اين پانلها مي توانند آب گرم و گرماي داخلي 8 آپارتمان مبله اين خانه را تامين كنند.

اين ساختمان انرژي خود را به روشي كاملاً خودمختار تامين مي كند و به ساير منابع انرژي دسترسي ندارد. پروژه اين خانه در سال 1995 جايزه انرژي خورشيدي اروپا را دريافت كرد.

پانلهاي بام قادرند 205 هزار ليتر آب داخل مخزن را كه 17 متر ارتفاع دارد گرم كنند. نيروگاه خورشيدي اين خانه در حدود 300 هزار فرانك سوئيس قيمت دارد و برابر با 10 درصد از كل هزينه ساختمان است. با اين نيروگاه، ساكنان اين ساختمان مي توانند سالانه 3 هزار ليتر نفت براي گرماي خانه و آب بهداشتي صرفه جويي كنند.



خانه خورشيدي در مونيخ آلمان

اين 9 ويلا را كه شركت Ingo Bucher-Beholz ساخته است داراي يك سازه اسكلتي از چوب و فولاد هستند. اين خانه ها از استانداردهاي خانه هاي كنش پذير زيستي و نيروگاههاي زيستي برخوردارند. به طوريكه ديوارهاي وسيع شيشه اي جنوبي مي توانند نور خورشيد را به روي ديوارهاي انفعالي داخلي بتابانند و اين ديوارها انرژي را براي گرماي داخلي خانه در خود ذخيره كنند. همچنين پانلهاي خورشيدي نيز براي تهيه آب گرم انرژي ذخيره مي كنند.

منبع: كنجكاو

مرد=زن
     
#123 | Posted: 28 Nov 2011 05:00
كهكشانها هم بازيافت مي شوند

راز طول عمر، در بازيافت نهفته است. دست كم براي كهكشان‌ها كه اينگونه است. اين را دانشمنداني مي‌گويند كه اخيراً از طريق سه‌گانه‌اي از تلسكوپ‌هاي برجسته دنيا، دست به بررسي فضاي نامكشوف پيرامون كهكشان‌هاي جوان و ستاره‌ساز و نيز عموزاده‌هاي نه‌چندان جوانشان زده‌اند.

كهكشان‌ها از‌‌ همان ابتداي تاريخ هستي آموخته‌اند كه زندگي سبزي داشته باشند و پيوسته حجم سرسام‌آور گاز هيدروژن و نيز عناصر سنگينشان را براي توليد چندين نسل متوالي از ستارگان، در بازه‌اي بالغ بر چندين ميليارد سال به خدمت بگيرند. اين فرآيند بازيافتي، كهكشان‌ها را از تحليل رفتن مخازن سوختيشان (كه‌‌ همان گاز هيدروژن اتمي باشد) ايمن نگه مي‌دارد و لذا مدت‌زمان ستاره‌سازيشان را به بيش از ۱۰ ميليارد سال متوالي ارتقا مي‌بخشد. اين درحالي است كه كهكشان‌هايي كه توفاني از ستاره‌سازي را در درونشان به‌راه مي‌اندازند (و به كهكشان‌هاي «ابرستاره‌ساز» معروفند)،‌‌ همان سوخت اضافيشان را هم به فضا مي‌ريزند و اساساً خط توليد ستاره‌هاي تازه را زود‌تر متوقف مي‌كنند. اين فرضيه چندي پيش توسط مجموعه‌اي متشكل از رصدخانه ۱۰ متري كك-۱، ماژلان و تلسكوپ فضايي هابل به تأييد تجربي رسيد.

تلسكوپ هابل، با «طيف‌نگار خاستگاه‌هاي كيهاني»‌اش (كه به‌طور مختصر ابزار COS ناميده مي‌شود)، از طريق نور فرابنفش كهكشان‌هاي دوردستي كه از ميان گاز پراكنده در گرداگرد كهشان‌هاي نزديك‌تر و مورد مطالعه مي‌تابند، اطلاعاتي را راجع به اين هاله‌هاي گازي به‌دست آورد. روي زمين از طرفي، ابزارهاي LRIS تلسكوپ غول‌آساي كك-۱ (مخفف «طيف‌نگار فروسرخ با رزولوشن پايين») و نيز ابزار MagE تلسكوپ ماژلان، دست به تعيين فاصله تا كهكشان‌هاي مزبور، محاسبه جرم ستارگان سازنده‌شان و حتي تعيين آهنگ ستاره‌سازي برخي از آن‌ها زدند. نتيجه اين نقشه‌برداري، كشف رابطه مهمي مابين كهكشان‌ها و گازهاي گرداگردشان شد كه طي سه مقاله در شماره ۱۸ نوامبر نشريه علمي Science انتشار يافته است.

«دسترسي به هردوي مجموعه‌داده‌ها (هم از زمين و هم از فضا)، به ما امكان استنباط رابطه فوق‌العاده مهم مابين ستاره‌هاي درون كهكشان‌هاي مزبور، با توده‌هاي گازي بسط يافته در گرداگرد‌‌ همان كهكشان‌ها را داد»، اين را جسيكا ورك (Jessica Werk) از رصدخانه ليك دانشگاه كاليفرنيا- سانتاكروز مي‌گويد. او نويسنده همكار هر سه مقاله‌اي بوده كه در Science انتشار يافته‌اند و همچنين نويسنده ارشد مقاله پشتيبان ديگري كه ماه ژانويه آتي در نشريه علمي Astrophysical Journal انتشار داده خواهد شد. وي مي‌افزايد: «با اين كشف، از اين پس مي‌توان گفت كه جذب نور فرابنفشي كه با طيف‌نگار COS هابل تشخيص داده شده، در‌‌ همان فاصله‌اي از ما رخ داده كه با تلسكوپ كك و در نور مرئي آن را محاسبه كرده‌ايم.»

اين روابط نامنتظره مابين كهكشان‌ها و گاز پيرامونيشان، حين مقايسه داده‌هاي مرتبط با ستاره‌هاي درون كهكشان و گازهاي پيراموني‌اش كشف شد. ورك مي‌گويد: «چيزي كه در ‌‌نهايت يافتيم، حيرتمان را برانگيخت. كهكشان‌هايي كه فرآيند ستاره‌سازيشان فوق‌العاده فعال است، هميشه با هاله‌هاي غول‌آسا و سنگيني از گاز اكسيژنه احاطه شده‌اند و اگر نه به‌قدر تمامي گاز موجود در درون كهكشان، اما دست‌كم به‌‌ همان اندازه گاز را در درون خودشان جا داده‌اند.» عجيب اينجاست كه اين نوع از ذخاير گازي، ظاهراً در اطراف كهكشان‌هايي كه آهنگ ستاره‌سازيشان آهسته‌تر است، اصلاً ديده نمي‌شود. ورك در ادامه مي‌گويد: «يك فرد عادي، شايد با شنيدن نام كهكشان، به ياد سازه منظم و زيبا و مارپيچي كه مملو از گاز و ستاره است، بيفتد. اما هم‌اكنون ما جزئي قابل توجه از كهكشان‌ها را مشاهده مي‌كنيم كه تا پيش‌تر تشخيص داده نشده بود: هاله‌اي سنگين و اشباع از اكسيژن كه تا فواصل فوق‌العاده دوردستي از بخش مرئي و مارپيچ كهكشان امتداد پيدا كرده و ديدگاه‌مان را راجع به سير تكاملي كهكشان‌ها دگرگون كرده است.»

در ميان كشفيات كليدي اين بررسي، مي‌توان به رنگ و شكل كهكشاني اشاره كرد كه تا حد زيادي تابع جريان گاز بسط يافته به هاله پيراموني‌اش بوده است. هيچ‌يك از شبيه‌سازي‌هاي نوين فرآيند تشكيل كهكشان‌ها، قادر به توضيح ويژگي‌هاي ديده شده در آن‌ها، بدون در نظرگرفتن فرآيندهاي پيچيده و به‌هم‌پيوسته‌اي نيستند كه در جريان‌شان، كهكشان، مقادير عظيمي گاز را به‌دست آورده و بعد از توليد ستارگان آن را به پس مي‌راند. هر سه اين بررسي‌ها (كه در سه مقاله پياده شده‌اند)، جوانب مختلفي از پديده بازيافت اين گاز را به نمايش گذاشته‌اند.

جيسون توملينسون (Jason Tumlinson) از «مؤسسه علمي تلسكوپ فضايي» (STScI- متولي علمي تلسكوپ فضايي هابل) در شهر بالتيمور مريلند كه از كمك‌نويسندگان يكي از اين سه پژوهش نيز بوده مي‌گويد: «نتايجمان نه‌تن‌ها نشان از صحت حدسياتي مي‌دهد كه بر اساسشان كهكشان‌ها قادر به بازيافت گاز درونيشان هستند، بلكه چالش نويني را هم پيش روي مدل‌هاي نظري مربوط به درك فرآيندهاي حاكم بر جريان اين گاز‌ها قرار داده و چنين سئوالاتي را به پس‌زمينه تصوير كليمان سير تكاملي كهكشان‌ها سنجاق كرده است.»
منبع: پارس اسكاي

مرد=زن
     
#124 | Posted: 28 Nov 2011 05:01
كاربرد ليزر در اندازه گيري و بازرسي

خصوصيات جهت‌مندي، درخشايي، و تكفامي ليزر باعث كاربردهاي مفيد زيادي براي اندازه گيري و بازرسي در رشته‌مهندسي سازه و فرايندهاي صنعتي كنترل ابزار ماشيني شده است. در اين بخش تعيين فاصله بين دو نقطه و بررسي آلودگي را نيز مد نظر قرار مي دهيم.

هم محور كردن

:يكي از معمولترين استفاده هاي صنعتي ليزر هم محور كردن است. براي اينكه يك خط مرجع مستقيم براي هم محور كردن ماشين آلات در ساخت هواپيما و نيز در مهندسي سازه براي ساخت بناها پلها و يا تونلها داشته باشيم استفاده از جهتمندي ليزر سودمند است. در اين زمينه ليزر به خوبي جاي وسايل نوري مانند كليماتور و تلسكوپ را گرفته است. معمولا از يك ليزر هليم - نئون با توان كم استفاده مي شود و هم محور كردن عموما به كمك آشكارسازهاي حالت جامد به شكل ربع دايره اي انجام مي شود. محل برخورد باريكه ليزر روي گيرنده با مقدار جريان نوري روي هر ربع دايره معين مي شود. در نتيجه هم محور شدن بستگي به يك اندازه گيري الكتريكي دارد و در نتيجه نيازي به قضاوت بصري آزمايشگر نيست. در عمل دقت رديف شدن از حدود 5µm تا حدود 25µm به دست آمده است.

مسافت سنجي

:از ليزر براي اندازه گيري مسافت هم استفاده شده است. روش استفاده از ليزر بستگي به بزرگي طول مورد نظر دارد.

:براي مسافتهاي كوتاه تا 50 متر روشهاي تداخل سنجي به كار گرفته مي شوند كه در آن ها از يك ليزر هليم - نئون پايدار شده فركانسي به عنوان منبع نور استفاده مي شود. براي مسافتهاي متوسط تا حدود 1 كيلومتر روشهاي تله متري شامل مدوله سازي دامنه به كار گرفته مي شود. براي مسافت هاي طولاني تر مي توان زمان در راه بودن تپ نوري را كه از ليزر گسيل شده است و از جسمي بازتابيده مي شود اندازه گيري كرد.

در اندازه گيري تداخل سنجي مسافت از تداخل سنج مايكلسون استفاده مي شود. باريكه ليزر به وسيله يك تقسيم كننده نور به يك باريكه اندازه گيري و يك باريكه مرجع تقسيم مي شود باريكه مرجع با يك آينه ثابت بازتابيده مي شود در حالي كه باريكه اندازه گيري از آينه اي كه به جسم مورد اندازه گيري متصل شده است بازتاب پيدا مي كند. سپس دو باريكه بازتابيده مجددا با يكديگر تركيب مي شوند به طوري كه با هم تداخل مي كنند و دامنه تركيبي آن ها با يك آشكار ساز اندازه گيري مي شود. هنگامي كه محل جسم در جهت باريكه به اندازه نصف طول موج ليزر تغيير كند سيگنال تداخل از يك ماكزيموم به يك مينيموم مي رسد و سپس دوباره ماكزيموم مي شود. بنابراين يك سيستم الكترونيكي شمارش فريزها مي تواند اطلاعات مربوط به جابجايي جسم را به دست دهد. اين روش اندازه گيري معمولا در كارگاههاي ماشين تراش دقيق مورد استفاده قرار مي گيرد و امكان اندازه گيري طول با دقت يك در ميليون را مي دهد. بايد يادآوري كرد كه در اين روش فقط مي توان فاصله را نسبت به يك مبدا اندازه گيري كرد. برتري اين روش در سرعت دقت و انطباق با سيستم هاي كنترل خودكار است.

:براي فاصله هاي بزرگتر از روش تله متري مدوله سازي دامنه استفاده مي شود و فاصله روي اختلاف فاز بين دو باريكه ليزر مدوله مي شود و فاصله از روي اختلاف فار بين دو باريكه گسيل شده و بازتابيده معين مي شود. باز هم دقت يك در ميليون است. از اين روش در مساحي زمين و نقشه كشي استفاده مي شود. براي فواصل طولاني تر از 1 كيلومتر فاصله با اندازه گيري زمان پرواز يك تپ كوتاه ليزري گسيل شده از ليزر ياقوت و يا ليزر CO2 انجام مي گيرد. اين كاربردها اغلب اهميت نظامي دارند و در بخشي جداگانه بحث خواهد شد كاربردهاي غير نظامي مانند اندازه گيري فاصله بين ماه و زمين با دقتي حدود 20 سانتي متر و تعيين برد ماهواره ها هم قابل ذكر است.


سرعت سنجي

:درجه بالاي تكفامي ليزر امكان استفاده از آن را براي اندازه گيري سرعت مايعات و جامدات به روش سرعت سنجي دوپلري فراهم مي سازد. در مورد مايعات مي توان باريكه ليزر را به مايع تابانده و سپس نور پراكنده شده از آن را بررسي كرد. چون مايع روان است فركانس نور پراكنده شده به خاطر اثر دوپلر كمي با فركانس نور فرودي تفاوت دارد. اين تغيير فركانس متناسب با سرعت مايع است. بنابراين با مشاهده سيگنال زنش بين دو پرتو نور پراكنده شده و نور فرودي در يك آشكار ساز مي توان سرعت مايع را اندازه گيري بدون تماس انجام مي شود. و نيز به خاطر تكفامي بالاي نور ليزر براي برد وسيعي از سرعتها خيلي دقيق است.

:يكي از سرعت سنجهاي خاص ليزر اندازه گيري سرعت زاويه اي است. وسيله اي كه براي اين منظور طراحي شده است ژيروسكوپ ليزريناميده مي شود و شامل ليزري است كه كاواك آن به شكل حلقه اي است كه از سه آينه به جاي دو آينه معمول استفاده مي شود. اين ليزر مي تواند نوسان مربوط به انتشار نور را هم در جهت عقربه ساعت و هم در خلاف آن به دور حلقه تامين كند. فركانسهاي تشديدي مربوط به هر دو جهت انتشار را مي توان با استفاده از اين شرط كه طول تشديد كننده ( حلقه اي ) برابر مضرب صحيحي از طول موج باشد به دست آورد. اگر حلقه در حال چرخش باشد در مدت زماني كه لازم است نور يك دور كامل بزند زاويه آينه هاي تشديد كننده به اندازه يك مقدار خيلي كوچك ولي محدود حركت خواهد كرد. طول موثر براي باريكه اي در همان جهت چرخش تشديد كننده مي چرخد كمي بيشتر از باريكه اي است كه در جهت عكس مي چرخد. در نتيجه فركانس هاي دو باريكه اي كه در خلاف جهت يكديگر مي چرخند كمي تفاوت دارد و اختلاف اين فركانسهاي متناسب با سرعت زاويه اي تشديد كننده است . با ايجاد تپش بين دو باريكه مي توان سرعت زاويه اي را اندازه گيري كرد. ژيروسكوپ ليزري امكان اندازه گيري با دقتي را فراهم مي كند كه قابل مقايسه با دقت پيچيده ترين و گرانترين ژيروسكوپ هاي معمولي است.


ديسكهاي تصويري و صوتي

:كاربرد مصرفي ديگر و يا به عبارت بهتر كاربرد مصرفي واقعي عبارت از ديسك تصويري و ديسك صوتي است. يك ديسك ويدئو حامل يك برنامه ويدئويي ضبط شده است كه مي توان آن را بر روي دستگاه تلويزيون معمولي نمايش داد. سازندگان ديسك ويدئويي اطلاعات را با استفاده از يك سابنده روي آن ضبط مي كنند كه اين اطلاعات به وسيله ليزر خوانده مي شود. يك روش معمول ضبط شامل برشهاي شياري با طول ها و فاصله هاي مختلف است عمق اين شيارها 4/1 طول موج ليزري است كه از آن در فرايند خواندن استفاده مي شود. در موقع خواندن باريكه ليزر طوري كانوني مي شود كه فقط بر روي يك شيار بيفتد. هنگامي كه شيار در مسير لكه باريكه ليزر واقغ شود بازتاب به خاطر تداخل ويرانگر بين نور بازتابيده از ديوارهاي شيار و به آن كاهش پيدا مي كند. به عكس نبودن شيار باعث يك بازتاب قوي مي شود. بدين طريق مي توان اطلاعات تلويزيوني را به صورت رقمي ضبط كرد.


نوشتن و خواندن اطلاعات

:كاربرد ديگر ليزرها نوشتن و خواندن اطلاعات در حافظه نوري در كامپيوترهاست لطف اي حافظه نوري هم در توان دسترسي به چگالي اطلاعات حدود مرتبه طول موج است. تكنيك ضبط عبارت است از ايجاد سوراخ هاي كوچكي در يك ماده مات يا نوعي تغيير خصوصيت عبور و بازتاب ماده زير لايه كه با استفاده از ليزرهاي با توان كافي حاصل مي شود. و حتي مي تواند فيلم عكاسي باشد. اما هيچ يك از اين زير لايه ها را نمي توان پاك كرد. حلقه هاي قابل پاك كردن بر اساس گرما مغناطيسي فروالكتريك و فوتوكروميك ساخته شده اند. همچنين حافظه هاي نوري با استفاده از تكنيك تمام نگاري نيز طراحي شده اند. نتيجتا اگر چه از لحاظ فني امكان ساخت حافظه هاي نوري به وجود آمده است ولي ارزش اقتصادي آن ها هنوز جاي بحث دارد.

گرافيك ليزري

:آخرين كاربردي كه در اين بخش اشاره مي كنيم گرافيك ليزري است. در اين تكنيك ابتدا باريكه ليزر بوسيله يك سيستم مناسب روبشگر بر روي يك صفحه حساس به نور كانوني مي شود و در حالي كه شدت ليزر به طور همزمان با روبش از نظر دامنه مدوله مي شود به طوري كه بتوان آن را بوسيله كامپيوتر توليد كرد.( مانند سيستم هاي چاپ كامپيوتري بدون تماس ) و يا آنها را به صورت سيگنال الكتريكي از يك ايستگاه دور دريافت كرد( مانند پست تصويري). در مورد اخير مي توان سيگنال را به وسيله يك يك سيستم خواننده مناسب با كمك ليزر توليد كرد. وسيله خواندن در ايستگاه دور شامل ليزر با توان كم است كه باريكه كانوني شده آن صفحه اي را كه بايد خوانده شود مي روبد. يك آشكارساز نوري باريكه پراكنده از نواحي تاريك و روشن روي صفحه را كنترل مي كند و آن را به سيگنال الكتريكي تبديل مي كند. سيستم هاي ليزري رونوشت اكنون به طور وسيعي توسط بسياري از ناشران روزنامه ها براي انتقال رونوشت صفحات روزنامه به كار برده مي شود.

منبع: رشد

مرد=زن
     
#125 | Posted: 28 Nov 2011 05:02
نانولوله اي داراي دو بخش با خواص الكترونيكي متفاوت

پژوهشگران ژاپني نانولوله‌اي توليد كرده‌اند كه داراي دو بخش متمايز است. خواص الكترونيكي اين دو بخش با هم متفاوت بوده اما با چسبيدن به‌هم، در قالب يك رشته نانولوله در آمده‌اند. از اين نانولوله‌ها مي‌توان صنعت الكترونيك استفاده كرد.

يك گروه تحقيقات ژاپني موفق به ارائه روشي شده‌ است كه با آن مي‌توان نانولوله‌اي داراي دو بخش توليد كرد به‌طوري كه هر قطعه داراي خواص نيمه‌هادي مجزا است. اين گروه تحقيقاتي در مقاله‌اي تحت عنوان Supramolecular Linear Heterojunction Composed of Graphite-Like Semiconducting Nanotubular Segments كه درنشريه Science به چاپ رساندند، نشان دادند كه چگونه نانولوله‌هاي منحصر به‌فرد به يكديگر متصل ‌مي‌شوند.

به‌محض اين كه يك رشته نانولوله كربني با مشخصات مورد نظر تهيه شده، رشته ديگري با مشخصات ديگري در انتهاي رشته قبلي رشد داده مي‌شود. براي اتصال دو رشته نانولوله كربني محققان از تركيبات فلوردار استفاده كردند. نتيجه كار نانولوله كربني شد كه داراي دو بخش با خواص الكترونيكي متفاوت است. محصولي كه در اين پروژه به‌دست آمد داراي دو بخش بود كه بخش اول از مواد نيمه‌هادي نوعي p ( كه داراي تعداد كمي الكترون است) و بخش دوم از مواد نيمه‌هادي نوع N ( داراي تعداد زيادي الكترون مي‌باشد) است.

از اين نانولوله‌ها مي‌توان در پيل‌هاي خورشيدي استفاده كرد و با اين كار حركت حفره‌ها را در بخش حفره-الكترون افزايش داد. با استفاده از اين نانولوله‌ها مي‌توان دو بخش نوع N و p را به‌خوبي از هم جدا كرد. در واقع اگر قسمت جداكننده اين نانولوله كربني به‌خوبي عمل كند انگاه جداسازي الكترون-حفره به خوبي انجام مي‌شود و ديگر اتلاف الكترون و حفره رخ نمي‌دهد. اين فناوري جديدي مي‌تواند جايگزين فناوري رايج مورد استفاده در پيل‌هاي خورشيدي و فناوري‌هاي ديگر شود.

اين نانولوله‌ها مي‌توانند عمر حاملين بار را افزايش دهند و همچنين اين امكان را فراهم مي‌اورد كه بتوان حاملين را با اشكال مختلف توليد كرد. با اين كار محدوه كاربرد اين قطعات افزايش مي‌يابد.

چالش بعدي در اين مسير آن است كه روشي ارائه شود كه با آن بتوان نانولوله‌ها را به‌صورت عمودي رشد داد به‌طوري كه تمام اين فرآيند استاندارد شود و همچنين بتوان آن را صنعتي كرد. اگر اين مهم اتفاق بيافتد آنگاه از اين نانولوله‌ها مي‌توان در تمام دستگاه‌هاي جديد استفاده كرد به‌طوري كه از ترانزيستورهاي كارا تا ليزر و پيل خورشيدي از اين فناوري بهره‌مند مي‌شوند.

منبع: ستاد توسعه فناوري نانو

مرد=زن
     
#126 | Posted: 28 Nov 2011 05:05
ميدان الكتريكي

مقدمه
از قانون كولن مي‌دانيم كه دو بار الكتريكي بر يكديگر نيرو وارد مي‌كنند. اين نيرو را مي‌توان با استفاده از مفهوم جديدي به نام ميدان الكتريكي توضيح داد، يعني واسطه‌اي كه بارهاي الكتريكي بواسطه آن بر يكديگر نيرو وارد مي‌كنند. به بيان ديگر هر بار الكتريكي در فضاي اطراف خود يك ميدان الكتريكي ايجاد مي‌كند كه هرگاه بار الكتريكي ديگري در محدوده اين ميدان قرار گيرد، بر آن نيروي وارد مي‌شود.

معمولا خطوط ميدان الكتريكي در اطراف هر بار الكتريكي با استفاده از مفهوم خطوط نيرو نشان داده مي‌شود. به عنوان مثال اگر يك بار الكتريكي نقطه‌اي مثبت را در نقطه‌اي از فضا در نظر بگيريم، در اين صورت خطوطي از اين نقطه به طرف خارج رسم مي‌شوند. اين خطوط بيانگر جهت ميدان الكتريكي هستند. همچنين با استفاده از چگالي خطوط ميدان الكتريكي مي‌توان به شدت ميدان الكتريكي نيز پي برد.


علت بسيار كوچك بودن بار آزمون
فرض كنيد يك توزيع بار با چگالي حجمي يا سطحي معين در يك نقطه از فضا قرار دارد و ما مي‌خواهيم ميدان الكتريكي حاصل از اين توزيع بار را در يك نقطه معين پيدا كنيم. اگر چنانچه مقدار بار آزمون خيلي كوچك نباشد، به محض قرار دادن بار آزمون در نزديكي توزيع بار ، توزيع بار حالت اوليه خود را از دست داده و تحت تاثير بار مثبت آزمون قرار مي‌گيرد. لذا فرض بسيار كوچك بودن بار آزمون بدين خاطر است كه بتوانيم از اثرات بار آزمون بر توزيع بار صرفنظر كنيم. البته با تعريف ميدان بصورت حد نيرو بر بار زماني كه بار به صفر ميل مي‌كند، اين اشكال رفع مي‌شود.
مشخصات ميدان الكتريكي
ميدان الكتريكي كميتي برداري است، يعني در ميدان الكتريكي علاوه بر مقدار داراي جهت نيز مي‌باشد. برداري بودن اين كميت را مي‌توان از تعريف آن نيز فهميد. چون ميدان الكتريكي را به صورت نسبت نيرو بر بار تعريف كرديم و نيز چون نيرو بردار است، لذا ميدان الكتريكي نيز بردار خواهد بود. ميدان الكتريكي در داخل يك جسم رسانا همواره برابر صفر است.

چون اگر درون جسم رسانا ميدان الكتريكي وجود داشته باشد، در اين صورت بر همه بارهاي درون آن نيرو وارد مي‌شود. اين نيرو باعث به حركت در آمدن بارهاي آزاد مي‌شود. حركت بار را جريان مي‌گويند. بنابراين در اثر ايجاد جريان در داخل جسم رسانا بارها به سطح آن منتقل مي‌شوند، باز ميدان درون آن صفر مي‌شود. در بيشتر موارد ميدان الكتريكي از نظر اندازه و جهت از يك نقطه به نقطه ديگر تغيير مي‌كند. اما اگر چنانچه اندازه جهت ميدان در منطقه‌اي ثابت باشد، در اين صورت ميدان الكتريكي را يكنواخت يا ثابت مي‌گويند.


ميدان الكتريكي حاصل از يك بار نقطه‌اي
فرض كنيد كه يك بار الكتريكي به اندزه 'q در نقطه‌اي از فضا كه با بردار مكان 'r مشخص مي‌شود، قرار داشته باشد. حال مي‌خواهيم ميدان الكتريكي حاصل از اين بار را در نقطه ديگري كه با بردار مكان (r) مشخص مي‌شود، تعيين كنيم. طبق تعريف يك بار نقطه‌اي مثبت آزمون در اين نقطه قرار مي‌دهيم. فرض كنيد كه اندازه بار آزمون (q) باشد. در اين صورت از طرف بار q بر اين بار آزمون نيرويي وارد مي‌شود كه از قانون كولن بصورت زير محاسبه مي‌شود.


F = 1/4πε0 X q'q/(r-r')2

محاسبه مي‌شود. چون نيروي F يك كميت برداري است، لذا علاوه بر اينكه مقدار آن از رابطه گفته شده حاصل مي‌شود، داراي يك جهت نيز هست كه جهت آن با رابطه|(r-r')/|(r-'r) نشان داده مي‌شود. در واقع اين كميت يك بردار يكه است. حال اگر نيروي F را بر (q) تقسيم كنيم، كميتي حاصل مي‌شود كه همان ميدان الكتريكي است. يعني اگر ميدان الكتريكي را با E نشان دهيم، در اين صورت ميدان الكتريكي حاصل از بار نقطه‌اي به فاصله 'r از مبدا از رابطه زير محاسبه مي شود.
|'F=1/4πε0xq'q(r-r')3/|r-r

ميدان الكتريكي حاصل از توزيعهاي مختلف بار
اگر چنانچه بجاي بار نقطه‌اي يك توزيع بار به صورت حجمي يا سطحي وجود داشته باشد و يا اينكه چندين بار نقطه‌اي وجود داشته باشد و بخواهيم ميدان حاصل از اينها را محاسبه كنيم، براي اين منظور در مورد چند بار نقطه‌اي ، ميدان حاصل از هر بار را تعيين نموده و همه را بصورت برداري جمع مي‌كنيم. اما در مورد توزيع بارها بايد از يك رابطه انتگرالي استفاده كنيم. بديهي است كه در مورد توزيع حجمي بار انتگرال حجمي بوده و در مورد توزيع سطحي بار ، انتگرال سطحي خواهد بود.
محاسبه نيروي الكتريكي با استفاده از ميدان الكتريكي
اگر بخواهيم مقدار نيروي الكتريكي را كه از طرف يك توزيع بار بر بار ديگري كه در يك نقطه معين قرار دارد محاسبه كنيم، كافي است كه ميدان الكتريكي حاصل از توزيع بار را در نقطه معين تعيين كرده ، مقدار نيروي وارده را از حاصلضرب ميدان الكتريكي در اندازه باري كه نيروي وارده بر آن را محاسبه مي‌كنيم، مشخص كنيم.

منبع: رشد

مرد=زن
     
#127 | Posted: 28 Nov 2011 05:07
الكترومغناطيس و ميدان مغناطيسي زمين

الكترومغناطيس

تاريخچه پيدايش الكترومغناطيس

مبدا علم الكتريسيته به مشاهده معروف تالس ملطي (Thales of Miletus) در 600 سال قبل از ميلاد بر مي‌گردد. در آن زمان تالس متوجه شد كه يك تكه كهرباي مالش داده شده خرده‌هاي كاغذ را مي‌ربايد. از طرف ديگر مبدأ علم مغناطيس به مشاهده اين واقعيت برمي‌گردد كه بعضي از سنگها (يعني سنگهاي ماگنتيت) بطور طبيعي آهن را جذب مي‌كند. اين دو علم تا سال 1199 - 1820 به موازات هم تكامل مي‌يافتند.

در سال 1199-1820 هانس كريستان اورستد (1777 - 1851) مشاهده كرد كه جريان الكتريكي در يك سيستم مي‌تواند عقربه قطب نماي مغناطيسي را تحت تأثير قرار دهد. بدين ترتيب الكترومغناطيس به عنوان يك علم مطرح شد. اين علم جديد توسط بسياري از پژوهشگران كه مهمترين آنان مايكل فاراده بود تكامل بيشتري يافت.

جيمز كلرك ماكسول قوانين الكترومغناطيس را به شكلي كه امروزه مي‌شناسيم ، در آورد. اين قوانين كه معادلات ماكسول ناميده مي‌شوند، همان نقشي را در الكترومغناطيس دارند كه قوانين حركت و گرانش در مكانيك دارا هستند.

پيشگامان علم الكترومغناطيس

اگر چه تنفيق الكتريسيته و مغناطيس توسط ماكسول بيشتر مبتني بر كار پيشينيانش بود. اما خود او نيز سهم عمده اي در آن داشت. ماكسول نتيجه گرفت كه ماهيت نور ، الكترومغناطيسي است و سرعت آن را ميتوان با اندازه گيريهاي صرفا الكتريكي و مغناطيس تايين كرد. از اينرو اپتيك و الكترومغناطيس رابطه نزديكي پيدا كردند.

ميدان مغناطيسي زمين

ديد كلي

در هر نقطه‌اي در نزديكي سطح زمين ، عقربه مغناطيسي آويزان از رشته يا واقع روي يك نقطه به ترتيب خاصي سمت گيري مي‌كند (تقريبا در جهت شمال به جنوب). اين واقعيت مهم به اين معنا است كه زمين ميدان مغناطيسي ايجاد مي‌كند، مطالعه ميدان مغناطيسي زمين براي مقاصد عملي و علمي از اهميتي اساسي برخودار است.

از زمانهاي قديم ، قطب نماها ، يعني وسايلي بر اساس استفاده از ميدان مغناطيسي زمين براي سمت گيري نسبت به چهار جهت اصلي ، بكار گرفته مي‌شدند. قطب نماي مرسوم شامل يك عقره مغناطيسي و يك صفحه مدرج است و در جهت يابيها كاربرد وسيعي دارد.

از ميدان مغناطيسي زمين چه استفاده‌هايي مي‌شود؟

در دريانوردي و هوانوردي جديد ، ديگر قطب نماي مغناطيسي تنها وسيله‌اي براي سمت گيري و تعيين مسير كشتي يا هواپيما نيست. براي اين منظور وسايل ديگري نيز وجود دارد. با وجود اين ، از اهميت قطب نماي مغناطيسي به هيچ وجه كاسته نشده است. تمام كشتيها و هواپيماهاي امروزي به قطب نماي مغناطيسي مجهزند. زمين شناسان ، شكارچيان و مسافران نيز از قطب نما خيلي استفاده مي‌كنند. وجود ميدان مغناطيسي زمين انجام پاره‌اي از بررسيهاي مهم ديگر را ميسر ساخته است. از آن جمله مي‌توان از روشهاي اكتشاف و مطالعه ذخاير آهن نام برد.

قطبهاي مغناطيسي زمين

مغناطيس زمين

پيرامون زمين را ميدان مغناطيسي كه ماينوتسفر يا مغناطو كره ناميده مي‌شود احاطه نموده است. بايد توجه داشت كه نقاط به هم رسيدن خطوط ميدان مغناطيسي روي سطح زمين قرار ندارد، بلكه قدري از آن پايينتر هستند. همچنين قطبهاي مغناطيسي زمين با قطبهاي جغرافيايي آن منطبق نيستند. محور ميدان مغناطيسي زمين ، يعني خط مستقيمي كه از هر دو قطب مغناطيسي مي‌گذرد، از مركز زمين نمي‌گذرد و از اينرو قطر زمين نيست. مغناطو كره توسط دو عامل مشخص مي‌شود: انحراف مغناطيسي و شيب مغناطيسي.

انحراف مغناطيسي عبارت است از زاويه انحراف عقربه مغناطيسي از نصف النهار جغرافيايي مورد نظر. خطوط واصل نقاط داراي انحراف مغناطيسي مساوي كه خطوط هم گوشه نام دارند، در جنوب و شمال قطبين مغناطيسي كه مخالف قطبين جغرافيايي است، همگرا مي شود. برخي از محققان ، عدم تطابق قطبهاي مغناطيسي و جغرافيايي را به توزيع نايكنواخت خشكي و آب در زمين توجيه مي‌نمايند.

شيب مغناطيسي عبارت است از زاويه ميان عقربه مغناطيسي نسبت به افق (در نيمكره شمالي سر شمالي عقربه و در نيمكره جنوبي عقربه به افق متمايل مي شود). ضمن حركت از استوا به سوي قطبين ، شيب مغناطيس افزايش مي يابد. خط واصل نقاط داراي شيب صفر استواي مغناطيسي نام دارد . استواي مغناطيسي ، استواي جغرافيايي را در دو نقطه، يكي با 169˚ طول شرقي و ديگري با ˚23 طول غربي به جنوب و در نيمكره شرقي به شمال منحرف مي گردد. در قطبين مغناطيسي شيب به ˚90 مي رسد.

مغناطش خود بخودي مواد در ميدان مغناطيسي زمين

از مغناطش خودبخودي مواد در ميدان مغناطيسي زمين استفاده‌هاي زيادي مي‌شود. از جمله در ساخت مينهاي مغناطيسي است كه در عمق معيني زير سطح آب قرار مي‌دهند و با عبور كشتي از بالاي آنها منفجر مي‌شود. ساز و كاري كه باعث صعود مين به سطح و انفجار آن مي‌شود وقتي عمل مي‌كند كه عقربه مغناطيسي كه مي‌تواند حول ميله‌اي افقي بچرخد، بر اثر ميدان مغناطيسي كشتي كه از بالاي مين مي گذرد، بتواند بگردد. معلوم شده است كه كشتي هميشه خودبخود آهنربا مي‌شود. براي محافظت در مقابل مينهاي مغناطيسي دو روش بكار مي‌برند:

مين روبي

اين روش عبارت است از حمل مغناطيس نيرومندي كه با طنابهاي سيمي از هواپيماي در حال پرواز در ارتفاع كم در منطقه مين گذاري شده آويزان مي‌شود. گاهي كابل سيمي دايره شكلي را بطور شناور روي آب قرار مي‌دهند و جرياني از آن مي‌گذرانند. بر اثر ميدان مغناطيسي يا جريان ، ساز و كار مينها عمل مي‌كند و بدون هيچ خسارتي منفجر مي‌شوند.

خنثي سازي ميدان مغناطيسي كشتي

اين روش به اين ترتيب است كه حلقه هايي از سيم عايق بندي شده را به كشتي وصل مي‌كنند و جرياني را از آنها مي‌گذرانند، بطوري كه ميدان مغناطيسي اين جريان مساوي و در خلاف جهت ميدان مغناطيسي كشتي (كه يك مغناطيس دائمي است) باشد. وقتي كه اين ميدانها باهم تركيب شوند، همديگر را خنثي مي‌كند و كشتي بدون اينكه ساز و كار مين را به كار اندازد از روي آن مي‌گذرد.

آنچه بايد بدانيم

از مدتها پيش (قرن شانزدهم) معلوم شده است كه شبكه پنجره قائم به مرور زمان آهنربا مي‌شود.

يكي از اولين پژوهشگران ميدان مغناطيسي زمين ، گيلبرت (Gilbert) آزمايش زير را در كتاب خود شرح داده است. اگر شخصي به يك ميله آهني كه از شمال به جنوب قرار گرفته است با چكش بكوبد، ميله آهنربا مي‌شود.

در تدارك پرواز به قطب شمال ، بيشترين توجه به سمت گيري هواپيما در نزديكي قطب مبذول مي‌شود، زيرا قطبهاي مغناطيسي معمولي در اين فاصله به كلي از كار كردن باز مي‌ماند و عملا بدون استفاده هستند.

منبع: رشد

مرد=زن
     
#128 | Posted: 28 Nov 2011 05:08
توليد حسگر ارزان و حساسي براي شناسايي مواد خطرناك

محققان آمريكايي موفق شدند با استفاده از يك جوهر حاوي نانوذرات، حسگر بسيار حساسي براي شناسايي آمونياك توليد كنند. مزيت اين حسگر حساسيت بالاي آن به مقادير بسيار كم آمونياك است.

محققان موسسه فناوري جرجيا حسگر بي‌سيمي را ساخته‌اند كه مي‌تواند مقادير بسيار اندك از مواد تشكيل دهنده مواد منفجره را شناسايي كند. در اين حسگر نانولوله‌هاي كربني با استفاده از فناوري فواره جوهر، روي يك ماده ورق مانند نشست داده شده است. با استفاده از اين دستگاه مي‌توان مسئولين را از وجود مواد منفجره مطلع كرد.

يكي از محققان اين پروژه مي‌گويد نمونه اوليه ساخته شده اين دستگاه گامي بزرگ به‌سوي توليد سيستم‌هاي بي‌سيم شناساگر مواد منفجره است. اين دستگاه شامل يك حسگر و يك دستگاه مخابراتي بسيار كوچك است كه هزينه توليد آن كم بوده و از آن مي‌توان در هرجا استفاده كرد.





بخش شناساگر حسگر مبتني بر نانولوله‌هاي كربني عامل‌دار است كه براي شناسايي مواد منفجر مورد تست قرار گرفته است.

اين اولين حسگر آمونياكي چاپ شده با روش فواره جوهر نيست و پيش از اين نيز حسگرهايي در اين حوزه ساخته شده بود. اين گروه تحقيقاتي سال قبل با همكاري گروهي از مهندسان موسسه فناوري جرجيا، حسگر مشابهي را ساخته بودند. تفاوت ميان اين حسگر جديد با نمونه قبلي در آن است كه حساسيت حسگر مبتني بر نانولوله‌هاي كربني به آمونياك بسيار بالاتر از نمونه قبلي است. بنابراين از اين حسگر جديد مي‌توان براي شناسايي مقادير بسيار اندك از اين گاز سمي در محيط‌هاي كاري استفاده كرد.

تنتزريس، محقق اين پروژه، مي‌گويد كليد اصلي در ساخت اين قطعه آن است كه در آن از جوهر جديدي حاوي نانوذرات استفاده شده است كه در دماي 100 درجه سيليسيوس روي سطح چاپ مي‌شود. با استفاده از روشي موسوم به سونيك كردن، ويسكوزيته جوهر و همچنين يكنواختي آن به حالت بهينه مي‌رسد. با اين كار چاپ جوهر به‌صورت يكنواخت رخ داده و اثربخشي آن براي قطعات مبتني بر كاغذ افزايش مي‌يابد. اين روش نسبت به روش‌هايي نظير اچ تر، بسيار ارزان‌تر است. همچنين اين جوهر را مي‌توان در هر كجا براي توليد مدارات و قطعات مورد استفاده قرار داد و ديگر نياز به راهبردهاي استفاده از اتاق تميز نيست.

از سوي ديگر در اين سيستم جديد از مواد ارزان قيمت نظير كاغذ عكاسي يا پلاستيك‌هايي نظير پلي اتيلن استفاده مي‌شود كه نسبت به آب مقاوم بوده و در نهايت محصول نهايي قابليت اطمينان بالايي پيدا مي‌كند. از اين جوهرها مي‌توان در مواد آلي انعطاف پذير استفاده كرد.

منبع: ستاد توسعه فناوري نانو

مرد=زن
     
#129 | Posted: 28 Nov 2011 05:08
ابداع ماده اي براي توليد نور نامرئي در تاريكي

محققان دانشگاه جورجيا موفق به ابداع ماده اي نورزا شده اند كه پس از چند ثانيه جذب نور مي تواند براي مدتي طولاني از خود نور نامرئي ساطع كند.

استفاده از ابزارهاي "درخشان در تاريكي" كه پس از دريافت نور خورشيد از خود نور مرئي مي تابانند، به اندازه ساعتهاي مچي رايج بوده و معمول به شمار مي رود. اما اين ابزارها در زماني كه فرد بخواهد نقطه اي را روشن كند اما ديده نشود، كاربردي ندارد، به ويژه در مناطق جنگي استفاده از چنين ابزاري مي تواند جان سربازان را به خطر بياندازد.



در چنين شرايطي ابزاري كه بتواند نور نامرئي ايجاد كند مي تواند بسيار كاربردي باشد، ابزاري كه محققان دانشگاه جورجيا موفق به ابداع آن شده اند. اين محققان موفق به ابداع ماده اي شده اند كه مي تواند پس از يك دقيقه نورگيري در برابر خورشيد براي مدتي طولاني از خود نور فروسرخ ساطع كند و اين نور را تنها مي توان با كمك عينكهاي ديد در شب مشاهده كرد.



نورهاي مرئي فسفري از سال 1996 مورد استفاده انسانها قرار گرفته اند و امروزه براي ايجاد نورهاي رنگي تركيبات شيميايي متفاوتي وجود دارند. اين تركيبات در علائم رانندگي، ايمني، نمايشگرها و ديگر تجهيزات به كار گرفته مي شوند و ساعتها پس از دريافت نور خورشيد مي توانند در تاريكي از خود نور ساطع كنند.



اكنون محققان دانشگاه جورجيا با استفاده از يون كروم سه ظرفيتي موفق به ابداع اولين نمونه از نور فسفري قابل تنظيم نزديك به فروسرخ شده اند. الكترونهاي اين ماده در برابر نور فعال شده و به سطح بالاتري از انرژي مي روند و سپس دوباره به سطح انرژي اوليه خود سقوط مي كنند.



اين از دست دادن انرژي به شكل پرتوهاي نوري در طول موج نزديك به فروسرخ خود را نمايان مي سازند اما از آنجايي كه اين پرتوها از دوام بالايي برخوردار نبودند، دانشمندان براي حفظ آن چاره اي انديشيدند.



محققان از تركيبي از زينك و ماده اي آلي به نام "لانتانوم گالوژرمانات" كه يونهاي كروم سه ظرفيتي را در خود داشتند براي به دام انداختن انرژي آزاد شده از الكترونها و بهره برداري طولاني تر از نور ايجاد شده استفاده كردند. با اين كار ابتدا شدت تابش پرتوهاي نوري به سرعت كاهش يافت اما اين فرايند به تدريج كند شد و در مقابل سرعت از بين رفتن نور نيز كاهش پيدا كرد.



در حرارت اتاق اين انرژي ذخيره شده به صورت تدريجي آزاد شده و خود را به شكل نور مداوم فروسرخ نمايش مي دهد كه مي تواند براي دو هفته دوام داشته باشد.



محققان اين ابداع جديد را در زير نور خورشيد، نور فيلتر شده خورشيد و نور فلورسنت آزموده و دريافتند تركيب جديد تنها با دريافت چند ثانيه نور طبيعي حتي در يك روز ابري مي تواند براي مدتي طولاني نوردهي كند.



بر اساس گزارش پاپ ساينس، اين ماده به شكل مايع نيز مي تواند كاربردي باشد براي مثال مي توان از آن در ابزارهاي ويژه عمليات اعماق دريا استفاده كرد.



همچنين مي توان از اين تركيب جديد در ساخت سلولهاي خورشيدي با كارايي بالاتر، نانوذراتي با توانايي اتصال به سلولهاي سرطاني، و يا رنگهاي فروسرخي كه تنها با كمك دوربينهاي ويژه قابل مشاهده خواهند بود، استفاده كرد.

منبع: كنجكاو

مرد=زن
     
#130 | Posted: 28 Nov 2011 05:09 | Edited By: soniyahot
برق مصرفي جهان چطور تامين مي‌شود؟

در سال 2008 / 1387، مصرف برق مصرفي مردم جهان 20183 تراوات‌ساعت بود و پيش‌بيني مي‌شود اين مقدار در سال 2035 / 1414 به بيش از 35هزار تراوات‌ساعت برسد. آيا مي‌دانيد اين مقدار برق چطور تامين مي‌شود؟

نشنال‌جئوگرافيك با استفاده از پيش‌بيني‌هاي آژانس بين‌المللي انرژي، روش‌هاي توليد انرژي الكتريكي در سراسر جهان را به نمودار تبديل كرده است. در اين نمودار شما مي‌توانيد توليد انرژي شش منطقه را در دو بازه زماني 2008 و 2035 مشاهده كنيد، ضمن آن كه در هر منطقه مي‌توانيد سهم منابع توليد انرژي شامل منابع غيرپاك زغال‌سنگ، نفت، گاز، انرژي هسته‌اي و منابع تجديدپذير هيدروالكتريك، زيست‌توده، باد، زمين‌گرمايي و خورشيدي را مشاهده كنيد.
در سال 2008 / 1387 نزديك به 68% از برق توليدي جهان از سوخت‌هاي فسيلي تامين مي‌شد و پيش‌بيني مي‌شود اين سهم در سال 2035 / 1414 به 55% كاهش يابد. البته اين كاهش به نفع محيط‌زيست نخواهد بود، چرا كه مصرف برق بشر 75درصد افزايش خواهد يافت و اين، يعني برق بيشتري (نسبت به امروز) از سوخت‌هاي فسيلي زغال‌سنگ و گاز تامين خواهد شد. اما خبر خوب اين‌كه سهم منابع تجديدپذير و هيدروالكتريك از 18% سال 2008 به بيش از 31درصد رد سال 2035 افزايش خواهد يافت.
با تغيير نشان‌گرهاي تعبيه‌شده براي هر منبع توليد انرژي مي‌توانيد تاثير تغييرات را در روشنايي شهري (كه سهم اعظم برق مصرفي را تشكيل مي‌دهد) مشاهده كنيد. براي مشاهده اين نمودار در ابعاد بزرگ مي‌توانيد اينجا را كليك كنيد.

منبع: خبرآنلاين

مرد=زن
     
صفحه  صفحه 13 از 26:  « پیشین  1  ...  12  13  14  ...  25  26  پسین » 
علم و دانش انجمن لوتی / علم و دانش / Physics News | اخبار فیزیک بالا
جواب شما روی این آیکون کلیک کنید تا به پستی که نقل قول کردید برگردید
رنگ ها  Bold Style  Italic Style  Highlight  Center  List       Image Link  URL Link   
Persian | English
  

 ?
برای دسترسی به این قسمت میبایست عضو انجمن شوید. درصورتیکه هم اکنون عضو انجمن هستید با استفاده از نام کاربری و کلمه عبور وارد انجمن شوید. در صورتیکه عضو نیستید با استفاده از این قسمت عضو شوید.



 
Report Abuse  |  News  |  Rules  |  How To  |  FAQ  |  Moderator List  |  Sexy Pictures Archive  |  Adult Forums  |  Advertise on Looti

Copyright © 2009-2019 Looti.net. Looti.net Forum is not responsible for the content of external sites