Home Home Information Contact Site Map Library English Site
:: صفحه اصلي درباره جزيره نقشه ارتباط با ما جستجو بهترين‌ها ::
بخش‌های اصلی
ایران‌شناسی::
آموزش و پرورش::
دانش و زندگی::
زمین‌شناسی::
زیست‌شناسی::
رایانه و اینترنت::
شیمی و علم مواد::
فناوری و مهندسی::
فیزیک و اخترشناسی::
از کارشناس بپرس::
کوتاه و خواندنی::
سخن تصویر::
::
پیام شما
سلام من علی هستم 14 ساله خواستم تشکر کنم چون جواب سوال‌های معلم علوم مدرسمون رو تونستم جواب بدم خیلی ممنون
من آرزو وخواهرم آناهیتا از چادگان اصفهان، سایت شما را بسیار دوست داریم

فاطمه امیری: من همیشی به سایت شما سر می زنم سایت خیلی خوبی دارید


مائده و مهرناز از زنجان: ممنون از سایت خوبتون


فاطمه  وجدانی از قم: خیلی از برنامه هاتون خوشم آمد و از آن ها خیلی استفاده کردم

آوین احمدی از تهران: سایت خیلی خوب و مفیدی دارید. مرسی که نقاشی مامانم رو روی قالب وبتون قرار دادید. مطلب های علمی خوبی هم که میذارید خیلی ممنون داره.

مجمدامین نیشابوری: سلام من14سالمه ممنون از مطالبتون. باهاش یک روزنامه دیواری عالی درست کردم.

شیوا از اهواز: من کلاس ششم هستم. از کلاس دوم جزیره را دنبال می کنم. ممنون از این همه زحمتتون. می خوام از خانم رضایی گلم که خیلی دوستش دارم، تشکر کنم.
کوثر از اهواز: این سایت بسیار عالی است. من 4ساله رفت وآمد دارم. امیدوارم با گذاشتن مطالب بیشتر طرفداران بیشتری را جذب کنید!

حسن از طارم زنجان :سلام من کلاس ششم هستم ولی در کلاس سوم با این سایت آشنا شدم خیلی سایت خوبی است.

فاطمه: من همکنون کلاس چهارم میخونم وتوی کلاس دوم سایت شمارو پیدا کردم واقعا سایت خوبی دارین ممنون

ائلیار: 7 سالمه به بابام گفتم این نامه رو به شما بفرسته. من از دایناسورها خیلی خوشم میاد. از بازی‌هاتون، نقاشی‌ها از همه چیز سایتتون خوشم اومده از شما خیلی خیلی تشکر می‌کنم.
مهدیس: این سایت یک جزیره نیست. بلکه یک دنیا اطلاعات است. من از همه ی شما از ته دل سپاس گزارم . ممنون

من فاطیما هستم . 9 سالمه. امروز سایت شما را در مجله رشد پیدا کردم. خیلی خوب بود.

نرگس: ممنون از سایت خوبتون. من با مطالبتون یه روزنامه دیواری توپ درست کردم.

سعیده: اسم خواهرم تامیتا است ما سایتتون رو خیلی دوست داریم مخصوصا کوتاه و خواندنی رو

سارا و ساغر: سایتتون رو دوست داریم

ستاره: یازده سالمه، من خیلی جزیره دانش را دوست دارم
آرینا: یازده سالمه. سایت جزیره ی دانش را دوست دارم . هر موقع دختر خاله ام سارینا به خانه ی ما میاد باهم به این سایت می آییم.
ملیکا: 6ساله هستم. با کمک دختر عمو ستاره توانستم این نامه را بنویسم . سایت شما خیلی خیلی قشنگه. از شما تشکر می کنم . دختر عموستاره که دانشجو هست از این سایت خیلی استفاده کرد.
شیرین: سایت جزیره ی دانش خیلی خوب است . من الان کلاس پنجم هستم وقتی کلاس سوم بودم از طریق مجله های رشد دانش آموز با سایت شما آشنا شدم . ممنونم
عرفان: 9ساله هستم. از شما خیلی تشکر می کنم به خاطر این بانک اطلاعات (سایت جزیره دانش).
لانا: جزیره دانش عالی ممنون ازشما
جستجو در پایگاه

جستجوی پیشرفته
دریافت اطلاعات پایگاه
نشانی پست الکترونیک خود را برای دریافت اطلاعات و اخبار پایگاه، در کادر زیر وارد کنید.
آخرین مطالب سایر بخش‌ها
:: نقش کتابخانه‌های دیجیتال چندرسانه‌ای در پیشرفت آموزش
:: چه چیزی دختران را دختر می‌سازد؟
:: ترویج علم با دانش‌نامه‌های الکترونیکی
:: کتاب‌های اخترشناسی و فضا منتشر شد
:: ریش دراز
:: بزمجه: یادگار دایناسورها
:: یوسف ثبوتی: بنیان‌گذار نخستین رصدخانه‌ی پژوهشی ایران
:: سرشت علم و جایگاه آن در استانداردهای آموزش علوم
:: سرگذشت کتاب مرجع در ایران
:: امیراعلم و بهداشت در ایران
نظرسنجی
كدام را بيشتر مي‌پسنديد
تازه‌هاي علوم و فنون
تاريخ و فرهنگ ايران
دانش‌نامه‌ي جزيره
ويژه‌هاي آموزگاران
جزيره‌ي كودكان
معرفي پايگاه اينترنتي
از كارشناس بپرس
   
عضو جزیره شوید

کاربران گرامی: برای دریافت خبرنامه‌ی جزیره در فهرست دوست‌داران جزیره ثبت نام کنید.  

 فرم ثبت نام 

آخرین مطالب جزیره

برای دریافت آخرین مطالب جزیره در رایانه شخصی یا پایگاه خود روی این دکمه UniRSS کلیک کنید.

برای اطلاعات بیش‌تر، راهنمای RSS برنامه را ببینید.

فهرست
  • شرکت یکتاوب
  • شرکت یکتاوب
:: قفسی با دیوار های نامریی ::
 | تاریخ ارسال: ۱۳۸۳/۷/۱۴ | نویسنده: Wolfgang Ketterle | مترجم: آقاي سلیمان فرهادیان | 
AWT IMAGE

ترجمه : سلیمان فرهادیان پیش از صحبت در مورد پایین ترین دمایی که به آن دست یافته و اندازه گرفته ایم، لازم است معنای علمی دما را تشریح کنیم. دما میزانی از محتوای انرژی ماده است. هنگامی که هوا گرم است، مولکول ها سریع حرکت کرده و انرژی جنبشی بالایی دارند. هر چه مولکول ها سردتر باشند، سرعت آنها نیز کمتر است و در نتیجه انرژی کمتری دارند. اندازه گیری دما روش آسانی برای مشخص کردن انرژی سیستم است.

دما را می توان با واحدهای مختلفی اندازه گرفت. معمولاً برای اندازه گیری دما در زندگی روزمره از واحدهای سلسیوس و فارنهایت استفاده می کنیم. صفر مقیاس دما باید با سرعت صفر ذرات گاز و در نتیجه انرژی صفر این ذرات متناظر باشد، اما دو واحد دمای که نام بردیم، فاقد این خاصیت طبیعی هستند. از این رو، مقیاس دمای طبیعی دمای مطلق است که برحسب دمای کلوین اندازه گیری می شود.

صفر کلوین پایین ترین دمای ممکن است. در صفر مطلق تمام جنبش ها متوقف می شود. بدیهی است دستیابی به دمای پایین تر از صفر مطلق امکان پذیر نیست، زیرا سرعتی کمتر از صفر و انرژی کمتر از هیچ، وجود ندارد. (البته به خاطر داشته باشید که در اینجا منظور از انرژی، فقط انرژی هایی است که می توان از ذرات گرفت و شامل مقدار انرژی باقی مانده یا انرژی نقطه صفر مکانیک کوانتومی که در مورد بعضی از ذرات از آنها صحبت می شود، نیست.)

صفر مطلق با ۲۷۳ _ درجه سلسیوس و ۴۶۰ _ درجه فارنهایت متناظر است. برای سرد کردن یک جسم لازم است انرژی موجود در جسم را استخراج و آن را به جایی دیگر منتقل کنیم. برای مثال در یخچال های خانگی، مبدل  گرمایی موجود در پشت یخچال گرم می شود، زیرا انرژی استخراج شده از اجسام درون یخچال به این قسمت منتقل می شود. (علاوه بر گرمایی که از اجسام درون یخچال به این قسمت منتقل می شود، مقداری گرما نیز به دلیل کار کردن خود یخچال تولید می شود.)

در دهه ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ روش های جدیدی برای سرد کردن اتم های گازی ابداع شد: سرد کردن لیزری و سرد کردن تبخیری. با تلفیق این دو روش، دسترسی به دماهای پایین تر از یک نانوکلوین (یک میلیاردم درجه کلوین) ممکن شده است. پایین ترین دمایی که تاکنون به آن دست یافته اند، دمای ۴۵۰ پیکوکلوین است و تقریباً شش برابر کمتر از رکورد قبلی دما است. گروه ما ) نویسنده مقاله ( توانسته است به این رکورد دما دست یابد که گزارش آن در شماره ۱۲ سپتامبر ۲۰۰۳ مجله ساینس به چاپ رسیده است. در سال های اخیر نیز دو جایزه نوبل(سال  1997 و ۲۰۰۱) برای توسعه این روش ها اهدا شد.

در سرد سازی لیزری، اتم ها نور لیزر را پراکنده می کنند. هر فوتون لیزر که با ماده برخورد می کند، جذب آن شده بار دیگر در جهتی دیگر منتشر می شود. به طور متوسط، رنگ فوتون پراکنده شده نسبت به نور لیزر اولیه اندکی به سمت آبی جا به جا می شود و این یعنی فوتون پراکنده شده نسبت به فوتون جذب شده انرژی بیشتری دارد.

از آنجا که انرژی کل پایسته است، اختلاف در انرژی فوتون از حرکت های اتمی اخذ شده است و این یعنی حرکت  اتم ها آهسته شده است. تغییر در طول موج این تابش ها به دلیل اثر داپلر (که این جا به جایی با سرعت های اتمی متناسب است) یا به دلیل جا به جایی استارک (که به واسطه میدان الکتریکی پرتوهای لیزر است) روی می دهد و بدین ترتیب می توان تفسیری از چگونگی کاهش انرژی اتم ها ارائه داد.

تفسیر دیگر، بر چگونگی انتقال اندازه حرکت ( momentum ) به اتم ها تأکید دارد. اگر اتم ها در معرض چند پرتو لیزر با مقدار قطبیت و بسامد مشخص قرار گیرند، بیشتر فوتون هایی را جذب می کنند که از طرف نیم کره جلویی می رسد. در این حالت زاویه ای که اندازه حرکت زاویه ای فوتون و سرعت اتم ها با یکدیگر می سازند، بیشتر از ۹۰ درجه است. اندازه حرکت فوتون مولفه ای دارد که مخالف جهت حرکت اتم است و در نتیجه اندازه حرکت فوتون جذب شده از سرعت اتم می کاهد.

در مرحله بعدی نشر فوتون با زاویه های مختلف روی می دهد و در نتیجه از متوسط چرخه های متعدد جذب و نشر فوتون، تغییری در اندازه حرکت به دلیل نشر فوتون روی نمی دهد. مرحله اساسی ایجاد شرایطی است. که اتم ها فوتون ها را عمدتاً از جهت جلو دریافت کنند، که این کار با استفاده از جا به جایی داپلر امکان پذیر است. وقتی که زاویه بین اندازه حرکت فوتون و سرعت اتمی بیش از ۹۰ درجه باشد، اتم و نور در خلاف جهت یکدیگر در حال حرکتند و جا به جایی داپلر منجر به افزایش بسامد می شود.

وقتی که نور لیزر برای تشدید اتمی در حالت قرمز تنظیم شده باشد، جا به جایی داپلر موجب افزایش تشدید و جذب اتمی می شود. برای نورهایی که از جهت عقب می  آیند و زاویه بین اندازه حرکت فوتون و سرعت اتمی کمتر از ۹۰ درجه است، جا به جایی معکوس روی می دهد و نور را از تشدید اتمی دورتر کرده و در نتیجه جذب کمتری روی می دهد. وقتی که ابر اتمی متراکم تر و سردتر شد، فرآیندهای سرد سازی که در بالا تشریح شد، بر فرآیندهای گرم شدن غلبه می کند.

از فرآیندهایی که موجب گرم شدن می شود می توان به آزادسازی انرژی در اثر برخورد اتم ها و عقب نشینی اتفاقی در اثر پراکندگی اشاره کرد، هر چند که مقدار متوسط این حرکت ها صفر است اما باز هم موجب حرکت های ارتعاشی خفیفی در اتم ها می شود و در نتیجه دسترسی به پایین ترین دما را محدود می سازد. با این همه، اکنون اتم ها آن قدر سرد هستند که بتوان آنها را با میدان مغناطیسی محدود کرد. در این حالت اتم هایی انتخاب می شود که الکترون فرد و در نتیجه گشتاور مغناطیسی دارند. در نتیجه این اتم ها همانند یک میله مغناطیسی کوچک عمل می کنند. میدان مغناطیسی خارج بر آنها نیرو وارد می کند، این نیرو با گرایش مقابله می کند، آنها را در فضا شناور نگه می دارد و باعث می شود در کنار یکدیگر بمانند. به عبارت دیگر، اتم ها در یک قفس مغناطیسی که دیوارهای نامریی از جنس میدان های مغناطیسی دارد، گرفتار شده اند.

برای سرد سازی بیشتر از فرآیند سرد سازی تبخیری استفاده می شود. این فرآیند با حذف اتم های پرانرژی از سیستم صورت می گیرد. همین فرآیند باعث سرد شدن فنجان قهوه می شود، وقتی که اکثر مولکول های پرانرژی به شکل بخار از فنجان خارج می شوند، متوسط انرژی و متعاقب آن دمای مولکول های باقی مانده کاهش می یابد. در یک تله مغناطیسی، اغلب اتم های پرانرژی از سد کشش نیروی مغناطیسی می گریزند و به فاصله های دورتری می روند. در نتیجه، این اتم ها می توانند به مناطق با میدان مغناطیسی بالاتری نسبت به اتم های سردتر منتقل شوند. در این میدان های مغناطیسی قوی، اتم ها با امواج رادیویی یا میکرو ویو تشدید حاصل می کنند، که باعث تغییر گشتاور می شود و در نتیجه اتم ها پرواز می کنند و از تله مغناطیسی می گریزند. با مراجعه به نشانی زیر می توانید به انیمیشن جالب در این زمینه دست پیداکنید:

http://www.colorado.edu/physics/2000/bec/temperature.html

اما چگونه می توان دمای بسیار پایین اتم ها را اندازه گرفت؟ یک روش ساده  این است که به میزان گسترش ابر نگاه کنیم. هر چه ابر بزرگتر باشد، اتم ها پرانرژی تر هستند، زیرا توانسته اند به میزان بیشتری از میدان نیروی مغناطیسی فاصله بگیرند. این حالت شبیه جو زمین است که حدود ۱۰ کیلومتر ضخامت دارد. این عبارت به این معنا است که اتم ها می توانند در دمای اتاق تا فاصله ۱۰ کیلومتری سطح زمین رفته و از میدان نیروی گرانشی سیاره ما فاصله بگیرند. اگر دمای سیاره ما ده مرتبه کمتر بود (یعنی حدود ۳۰ کلوین یا ۲۴۰ _ درجه سانتی گراد) آن وقت، ضخامت جو زمین فقط یک کیلومتر بود. در دمای ۳۰ میکرو کلوین جو متراکم شده و ضخامت آن فقط یک میلی متر می شد و در دمای ۳۰ نانوکلوین ارتفاع جو به یک میکرون یعنی به حدود یکصدم ضخامت تار موی انسان می رسید. (البته هوا گاز ایده آل نیست و هنگام سرد شدن مایع می شود).

در آزمایش های ما ( نویسنده مقاله) اتم ها هم در معرض نیروی مغناطیسی و هم در معرض نیروی گرانشی قرار می گیرند. در مرکز این نیروی گرانشی کاملاً با نیروی مغناطیسی خنثی می شود. اندازه ابر الکترونی با استفاده از نور لیزر مشخص می شود. اتم ها نور لیزر را کاملاً جذب می کنند و در نتیجه سایه ای تشکیل می شود. ، تصویر این سایه با استفاده از چند لنز روی حسگر الکترونیکی مشابه همان حسگرهایی که در دوربین های دیجیتال وجود دارد، منتقل می شود. از آن جای که شدت میدان مغناطیسی به دقت مشخص شده است، اندازه ابر معیاری مطلق از انرژی و در نتیجه دمای اتم ها ست. (به عبارت دقیق تر چگالی توزیع اتم ها نشان دهنده توزیع انرژی پتانسیل است).

روش دیگر برای تعیین دما، اندازه گیری انرژی جنبشی اتم هاست. برای انجام این کار تله مغناطیسی را با قطع جریانی که از سیم پیچ مغناطیسی می گذرد، به طور ناگهانی قطع می کنند. در غیاب نیروی مغناطیسی، اتم ها به آسانی منتشر شده و ابر به طور بالستیک منبسط می شود. با گذشت زمان اندازه ابر گسترش می یابد که میزان این گسترش به طور مستقیم نشان دهنده سرعت اتم ها و در نتیجه دمای آنهاست (به عبارت دقیق تر، تصویر جذبی از یک ابر در حال انبساط توزیع انرژی جنبشی در ابر را نشان می دهد.) برای یک زمان مشخص از انبساط بالیستیک، اندازه سایه، بیانگر میزان دما است. (دما متناسب با مربع اندازه ابر است) دستیابی به دماهای پایین تر و پایین تر به وسیله انقباض سایه نشان داده می شود.

منبع


How are temperatures close to absolute zero achieved and measured? Wolfgang Ketterle of the Massachusetts Institute of Technology, who won the Nobel Prize in Physics for his work with ultracold atoms, explains. Answer posted on January 19, 2004 www. sciam.com

  
تسهیلات مطلب
سایر مطالب این بخش سایر مطالب این بخش
نسخه قابل چاپ نسخه قابل چاپ
ارسال به دوستان ارسال به دوستان


کد امنیتی را در کادر بنویسید >
::
دفعات مشاهده: 8523 بار   |   دفعات چاپ: 4047 بار   |   دفعات ارسال به دیگران: 471 بار   |   0 نظر
حق هر گونه نشر کاغذی و الکترونیک، برای جزیره‌ی دانش محفوظ است.
Persian site map - English site map - Created in 0.051 seconds with 995 queries by yektaweb 3535