دوشنبه، 4 خرداد، 1383 ساعت <#time#>:

تعيين سن يک فسيل

للحق

سلام، مطلب جدیدی که می خوام ارائه کنم مربوط به روش های سالیابی می باشد.

شاید در رسانه های مختلف شما به مواردی از کشف اجسام قدیمی برخورده باشید که باستان شناسان قدمت آنها را هزاران سال تخمین زده اند.همچنین در مورد مومیایی های یافته شده که برخی از آنها تا دو هزار سال قدمت داشته اند.

به راستی دانشمندان این سالیابی ها را چگونه انجام می دهند؟

چه ابزار و روش هایی امکان سالیابی را فراهم می کنند؟

در این یادداشت قصد دارم به یکی از این روشها یعنی سالیابی به کمک ایزوتوپ کربن-14 بپردازم.

کربن-14 چگونه تولید می شود؟

 در یادداشت قبلی اشاره ای به تابش های کیهانی داشتم.هر روز حجم بسیار وسیعی از این نوع تابش ها وارد جو زمین می شوند.به طور نمونه هر شخص در هر ساعت با نیم ملیون تابش کیهانی برخورد می کند. برخورد تابش های کیهانی با اتم های موجود در اتمسفر باعث ایجاد تابش های کیهانی ثانویه شده و یک نوترن پر انرژی را آزاد می کند. این نوترون پر انرژی می تواند با اتم های نیتروژن-14(7پروتون و 7 نوترون) موجود در هوا برخورد کرده و آن را به اتم کربن-14(6 پروتون و 8 نوترون) و یک اتم هیدروژن(1 پروتون و صفر نوترون) تبدیل کند.ایزوتوپ کربن-14 رادیواکتیو بوده و نیمه عمر آن5700 سال می باشد.

کربن-14 در بدن جانداران

کربن-14 تولید شده توسط تابش های کیهانی با اکسیژن هوا ترکیب شده و دی اکسید کربن تولید می کند. دی اکسید کربن تولید شده توسط گیاهان طی فرآیند فتوسنتز جذب شده و به الیاف گیاهان متصل می شوند. انسان ها و حیوانات گیاهان را می خورند و کربن-14 را دریافت می کنند.نسبت کربن-12 به کربن-14 در هوا و در بدن جانداران در هر زمانی ثابت است.شاید یک به ترلیون اتم کربن، کربن-14 باشد.

اتم های کربن-14 همیشه در حال واپاشی اند، ولی بوسیله اتم های جدید با سرعت ثابتی جایگزین می شوند. پس بدن ما در هر لحظه مقدار ثابتی از ایزوتوپ کربن-14 را دارا می باشد و این موضوع در مورد همه جانداران از جمله حیوانات و گیاهان نیز صدق می کند.

سالیابی یک فسیل

پس از مردن یک ارگانیسم زنده به سرعت دریافت کربن قطع می شود. نسبت کربن-12 به کربن-14 در لحظه مرگ مشابه دیگر اشیاء زنده می باشد، اما کربن-14دچار واپاشی می شود و جایگزین هم نمی شود. در این حالت مقدار کربن-12 ثابت است و با توجه به نسبت کربن-12 به کربن-14 در نمونه ومقایسه آن با نسبت موجود در موجدات زنده، تعیین سن آن جسم که سالها پیش مرده است ممکن می گردد.

فرمول زیر جهت تعیین سن یک نمونه به کمک کربن-14 ارایه شده است:

                                        T= [ln(n_f/n₀)/(-0.63)]*t_1/2

: لگاریتم طبیعی ln

 درصد کربن-14 در نمونه به درصد کربن-14 در بافت زنده : n_f/n₀

نیمه عمر کربن-14 : t_1/2

بنابراین اگر شما یک فسیل با 10 درصد کربن-14 نسبت به اشیاء زنده داشته باشید، خواهیم داشت:

                                            T= [ln(0.10)/(-0.693)]*5700 years

                                            T=[(-2.303)/(-0.693)]*5700 years

                                            T=[3.323]*5700 years

                                            T=18940 years

به دلیل اینکه نیمه عمر کربن-14، 5700 سال می باشد سالیابی بر اساس آن فقط برای 60000 سال قابل قبول است. اصول سالیابی با کربن-14 با دیگر ایزوتوپها نیز به کار برده می شود.

پتاسیم-40 یکی دیگر از عناصر رادیو اکتیو است که به طور طبیعی در بدن یافت می شود و نیمه عمری در حدود 3/1 ملیارد سال دارد.

دیکر ایزوتوپ های مفید برای سالیابی رادیو اکتیو عبارتند از: اورانیوم-235 (با نیمه عمر 704 ملیون سال)، اورانیوم-238(با نیمه عمر 5/4 ملیارد سال)، توریم-232(با نیمه عمر 14 ملیارد سال) و رادیم-87(با نیمه عمر 49 ملیارد سال).

به کارگیری ایزوتوپ های مختلف این امکان را فراهم می کند که نمونه های زیست و زمین شناختی با دقت بیشتری سالیابی شوند.

پس از سال 1940 که بمب های اتمی و آزمایشات هسته ای رو باز انجام گرفت دقت و صراحت در تعیین سن موجوداتی که پس از این تاریخ مرده اند دچار اختلال شد.

 خب امیدوارم مورد توجه واقع بشه!!

راستی یکی از بچه ها در مورد دیر به روز شدن اقیانوس شیمی پرسیده بود که باید بگم مشکلات کاری و مهمتر از همه مقاله ام که باید در سمینار شیمی تجزیه مشهد ارائه می شد خیلی وقتمو گرفت ولی به هر حال این مقاله را با قدرت در سمینار ارائه کردیم و توجه خیلی از اساتید تجزیه رو جلب کرد.من تلاشم را می کنم که هرچه زودتر کار به روز رسانی رو انجام بدم ولی اگه دیر شد ببخشید!!!!!!!!

نوشته شده توسط:

پیامها

پنجشنبه، 13 فروردین، 1383 ساعت <#time#>:

تابش هسته ای

للحق

با سلام وتبریک سال جدید امیدوارم که امسال برای همه شما بازدید کنندگان فرهیخته سالی توام با مؤفقیت باشه!!

پس از مدتی وقفه در امر به روزرسانی وبلاگم که دلائل زیادی داره، مجددا بر آن شدم که مطالبی در راستای آنچه در گذشته ارائه کردم بیان کنم.

این بار از رادیو اکتیویته و دنیای فراخ آن صحبت به میان می آوریم!

قبل از هر چیز بهتر بدانیم که مواد رادیو اکتیو و رادیو اکتیویته به طور کلی هم مفید و هم مضر است و این دقیقا بستگی به نوع کاربری ما از این فن آوری دارد.

احتمالا شما در مورد مسائلی همچون: اورانیوم، پلوتونیوم،تابش آلفا، تابش گاما، نیروی هسته ای پسماند هسته ای و ... چیزهایی شنیده باشید و شاید بهتر باشه که بگوییم برخی از این کلمات در بین مردم نیز جای خود را باز کرده اند.

همه این عبارات به کارهایی مربوط می شوند که به نحوی با عناصر رادیواکتیو سر و کار دارند چه به صورت طبیعی و چه مصنوعی!

در این مبحث قصد داریم شناختی از رادیو اکتیویته و تاثیر آن در زندگی روزمره بدست آوریم.

                                   هسته در تابش هسته ای

اگه بخوام از اول بگم طولانی می شه ولی برخی موارد رو خیلی کوتاه یادآوری می کنم.

هر چیزی از اتم ساخته شده است واز ترکیب اتم ها ملکول پدید می آید.در طبیعت هر اتمی که شما یافت می کنید جزء 92 اتمی است که ما آنها را به عنوان عناصر می شناسیم و در جدول تناوبی عناصر ارائه شده اند.

 درون هر اتم ذراتی زیر اتمی هستند که شامل: پروتون، نوترون و الکترون می باشند.پروتون ها در درون هسته قرار دارند و بارشان مثبت است و بوسیله نوترون های بی بار به یکدیگر می چسبند.الکترون ها هسته را احاطه کرده و مدار های الکترونی را ایجاد می کنند.

تعداد پروتون ها رفتار یک اتم را تعیین می کند.مثلا اگر 13 پروتون و 14 نوترون را با هم ترکیب کنیم هسته ای به دست می آوریم که 13 الکترون در بیرون آن وجود داشته و این مشخصات اتم آلومینیوم را خلق می کند.

آلومینیومی که در طبیعت یافت می شود را آلومینیوم-27 می گویند."27" جرم اتمی است که مجموع تعداد پروتون ها و نوترون ها در هسته می باشد.

اگر شما یک اتم آلومینیوم را در ظرفی رها کنید و بعد از چندین میلیون سال به آن سر بزنید خواهید دید که هنوز همان یک اتم آلومینیوم هست.از این روست که این اتم را پایدار می گویند. بیش از صد سال پیش گمان می رفت که همه اتم ها پایدارند!!

اتم ها در شکل های مختلفی یافت می شوند. مثلا مس دو شکل پایدار دارد یکی مس-63( 70 درصد کل مس موجود در طبیعت) و مس-65( 30 در صد کل مس موجود در طبیعت) .به این دو فرم ایزوتوپ می گویند.این دو ایزوتوپ هر کدام 29 پروتون دارند و اختلاف شان در تعداد نوترون ها می باشد.

بخشی که تا صد سال پیش هنوز درک نشده بود این بود که عناصر مختلف ایزوتوپ هایی دارند که رادیو اکتیوند. هیدروژن مثال خوبی است. سه ایزوتوپ هیدروژن-1، هیدروژن-2( دوتریم) و هیدروژن-3(تریتیم) دارد.هیدروژن طبیعی و دوتریم رادیو اکتیو نیستند و از برخی جهات به یکدیگر شبیه میباشند ولی تریتیم ناپایدار ورادیو اکتیو می باشد.به این مفهوم که اگر شما ظرفی پر از تریتیم داشته باشید و برای یک میلیون سال آن را رها کنید خواهید دید که کل تریتیم شما به هلیوم-3 تبدیل شده است که پایدار است. فرآیندی که تریتیم را به هلیوم تبدیل کردهاست را واپاشی رادیواکتیو می نامند.

                                            واپاشی رادیواکتیو

واپاشی رادیواکتیو یک فآیند طبیعی است.یک اتم، ایزوتوپ رادیواکتیو به صورت خود به خودی به عنصر دیگری واپاشی می کند.این فرآیند سه مرحله دارد که عبارتند از: واپاشی آلفا، واپاشی بتا و شکافت خود به خودی.

در طی این فرآیند چهار تابش مختلف تولید می شود که شامل تابش های آلفا، بتا، گاما و نوترونی می باشد.

امرسیم-241 نمونه خوبی از عنصری است که دستخوش واپاشی آلفا می شود.این اتم به طور خود به خودی یک ذره آلفا(دو پروتون و دو نوترون= هسته اتم هلیوم-4)نشر می کند. در این فرآیند اتم امرسیم-241 تبدیل به اتم نپتونیوم-237 می شود. سرعت ذرات آلفا هنگام نشر به 10³*16 کیلومتر بر ثانیه می رسد.

بررسی شده است که نیمی از اتم های امرسیم-241 طی 458 سال واپاشی می کنند. بنابراین 458 سال نیمه- عمر امرسیم-241 می باشد.

تریتیم مثالی است از عنصری که قابلیت واپاشی بتا دارد. در این واپاشی یک نوترون به طور خود به خودی به یک پروتون و یک الکترون تبدیل می شود.ذره سومی نیز تشکیل می شود که پادنوترینو نام دارد.الکترون و پادنوترینو از هسته خارج می شوند و پروتون باقی می ماند.الکترون به عنوان نشر بتا آزاد می شود و هسته با افزایش یک پروتون تغییر کرده و هلیوم-3 پدید می آید.

در شکافت خود به خودی یک هسته واقعا شکافته می شود و دیگر صحبتی از تابش نیست. یک اتم سنگین نظیر فرمیم-256 دستخوش شکافت خود به خودی می گردد و تبدیل به دو اتم می شود.مثلا ممکن است فرمیم-256 به گزنون-140 و پالادیم-112تبدیل شود و در طی فرآیند چهار نوترون آزاد می شود که به نوترون های سریع معروفند.این نوترون ها می توانند توسط هسته های دیگری جذب شده و یک واکنش هسته ای را سبب شوند و یا مثل توپ های بیلیارد با اتم های دیگر برخورد کرده و تابش گاما را نشر کنند.

تابش گاما نظیر تابش ایکس می تواند به درون مواد نفوذ کند و نسبت به آن خیلی پر انرژی تر است.این تابش از جنس ذره نیست.

تابش نوترونی کاربردهای زیادی دارد از جمله در پزشکی هسته ای، نیروگاه ها، کشتی ها و شتابگر ها.

علاوه بر تابش های ذکر شده تابش های کیهانی را هم داریم که از خورشید و انفجارات ستاره ای ناشی می شوند.ماهیت این تابش ها 85% پروتون می باشد که با سرعتی نزدیک به سرعت نور سیر می کنند و ما بقی آن 12% ذرات آلفا ست که آن هم سرعت زیادی دارد.این ذرات با این سرعت قابلیت نفوذ به هر چیزی را دارند و در هنگام ورود به جو زمین با اتم های موجود در اتمسفر برخورد کرده و تابش های کیهانی ثانویه را پدید می آورند.این تابش های ثانویه با اشیاء موجود بر روی زمین برخورد می کند و به دلیل اینکه انرژی کمتری دارند آسیبی به جانداران و اشیاء دیگر نمی رسانند.

                                                   یک خطر طبیعی

اگر چه به نظر خیلی طبیعی می آید که اتم های رادیو اکتیو واپاشی کنند و عناصر رادیواکتیو بخشی از طبیعت ما هستند، اما همه این تابش ها مضر و خطرناک هستند.تابش های ذکر شده یون ساز می باشند و این به معنی آن است که می توانند با یک اتم وارد برهم کنش شده و یک اربیتال الکترونی را از کار بیاندازند و این امر می توانند اختلالاتی را در سلول های زنده ایجاد کند.

ذرات آلفا به دلیل بزرگ بودن نمی توانند به راحتی در مواد نفوذ کنند، حتی از یک صفحه کاغذی هم نمی توانند عبور نمایند. بنابراین در صورتیکه در خارج از بدن باشند هیچ تاثیری بر مردم ندارد.

ذرات بتا کمی عمیقتر نفوذ می کنند ولی نظیر ذرات آلفا در صورتیکه وارد بدن نشوند آسیبی نمی رسانند.

تابش گاما خیلی نفوذ کننده است و باید با پوشش های خیلی ویژه محدود شود. برای این کار بیشتر از صفحه های سربی استفاده می شود.

نوترون ها به جهت این که بی بار هستند خیلی عمیق تر نفوذ می کنند و بهترین راه متوقف کردن آنها استفاده از يک پوشش خیلی ضخیم و متراکم یا مایعاتی نظیر آب یا مازوت می باشد.

خب! همانطور که دیدیم رادیواکتیویته طبیعی است و ما باید از این پدیده به بهترین وجه استفاده کنیم.

تا دفعه بعد شاد و خوش و خرم باشید!

نوشته شده توسط:

پیامها

پنجشنبه، 30 بهمن، 1382 ساعت <#time#>:

ذرات بنادی۳

للحق

سلام

      قبل از اینکه مطالب این دفعه رو بنویسم ، لازمه که به خاطر دیر شدن به روز رسانی اتمی از شما خواننده گرامی عذر خواهی کنم.خب درگیری های کاریم طی هفته گذشته خیلی زیاد شد ولی خب به هر حال تمام شد و فرصت کوتاهی دست داد تا بخش پایانی مقاله ذرات بنیادی رو که از دایرة المعارف امریکانا (1978) به قلم جرالد فاینبرگ جمع آوری کرده بودم، ارائه کنم. در نهایت امیدوارم علاقه مندان به این گونه مباحث از ارائه من خوششون اومده باشه و با پیگیری های خود بتوانند بیشتر با این دنیای اسرار آمیز آشنا شوند.

در ادامه بحث طبقه بندی ذرات بنیادی به موارد ذیل می پردازیم:

باریون ها: این لغت به معنی سنگین( یونانی) می باشد.باریون ها ذراتی هستند با جرم برابر یا بیشتر از نوکلئون ها( پروتون و نوترون) که بار الکتریکی آنها می تواند 0، 1± و 2±(بر حسب بار الکترون) باشد.همچنین اسپین 2/1، 2/3،3/5 و ... می توانند داشته باشند.

این ذرات نیز دارای خاصیت بار مانندی به نام عدد باریونی می باشند که مانند بار الکتریکی جبری است. پایداری پروتون که سبک ترین باریون است در اثر پایداری عدد باریونی است.

از دیگر مشخصه های باریونی بر هم کنش های قوی است که موجب می شوند باریون ها به سرعت به یکدیگر تبدیل شوند و مبادله اندازه حرکت بین آنها انجام گیرد.

بوزون ها: به دو دسته مزون ها و فوتون ها تقسیم می شوند.

مزون ها: ذراتی هستند که جرمشان در محدوده جرم مزون پی که کمی سنگین تر از جرم لپتون ها است، تا جرم هایی نزدیک به باریون ها می باشند. اسپین این ذرات 3،2،1،0 و بار الکتریکی 0، 1± دارند. مزون ها به دلیل نداشتن بار مزونی پایدار نیستند.

مزون ها به بر هم کنش های قوی، ضعیف و الکترومغناطیس پاسخ مثبت می دهند. مون ها با باریون ها برهم کنش قوی دارند که نتیجه آن انسجام هسته است.

فوتون ها: وضعیت این ذره که ناقل برهم کنش الکترو مغناطیس ما بین ذرات باردار می باشد با ذرات دیگر فرق می کند. جرم صفر و اسپین 1 دارد. رابطه فوتون با دیگر ذرات با توجه به شناخت و درک خوبی که از فوتون وجود دارد، هنوز پوشیده است.

چند تایی ها: خاصیت مهم دیگری که بین باریون ها و مزون ها به صورت مشترک وجود دارد چند تایی ها هستند. مثلا نوترون و پروتون یک اسپین و تقریبا یک جرم دارند و برهم کنش های قوی در آنها مشابه است. تفاوت آنها فقط در بار الکتریکی است. مشابها می توان دسته های دیگری از باریون ها و مزون ها را یافت که شباهت هایی به یکدیگر دارند. چند تایی هایی که تفاوت آنها در بار الکتریکی باشد را ایزواسپین می نامند.

   نظریات مربوط به ذرات بنیادی

در خصوص ذرات بنیادی نظریه هایی وجود دارد که دو هدف عمده را دنبال می کند:

1-   تعیین آنکه کدام ذرات وجود دارند.

2-  توضیح خواص این ذرات.

اگر بگوییم که نظریات ذرات بنیادی در توضیح خواص این ذرات مؤفقیت نسبی را داشته اند پر بی راه نگفته ایم.با این حال کاملا واضح است که هنوز همه اصول فیزیکی لازم برای نظریه ذرات بنیادی شناخته نشده باشند.

پر معنی ترین سؤالی که در خصوص ذرات بنیادی وجود دارد اینه که آیا با کشف آنها ساده ترین هستی هایی که مواد را می سازند یافت می شوند یا آنکه هنوز می توان ذرات بنیادی تری را در طبیعت یافت که آنچه ما کشف کرده ایم فقط تجلیاتی از آنها بوده است؟!.

با توجه به تعدد ذرات شناخته شده و اصول و قوانین بقاء مرموزی که بر آنها ناظرند می توان انتظار هستی های بنیادی تری را نیز داشت که فیزیک ذرات بنیادی در تلاش برای دستیابی به آن می باشد.

  فنون ها و روش ها

هدف از این فنون در در بررسی ذرات بنیادی، ایجاد کردن و شتاب دادن به ذرات، ردیابی و تجزیه و تحلیل آنهاست. بیشتر این ذرات باید به طرق مصنوعی تهیه شوند چراکه به صورت طبیعی یافت نمی شوند.در همین راستا به بررسی دو نمونه شتابگر و یک نمونه ساده آشکارساز می پردازم.

دو نوع شتابگر ذرات باردار که مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از:

1-   سنکروترون(Synchrotron)

2-   شتابگر خطی(Linear accelerator)

در سنکروترون ذرات در مدار های دایره ای شکل در یک لوله دایره ای حرکت می کنند.حرکت دایره ای آنها توسط میدان مغناطیسی که عمود بر صفحه لوله وارد می شود، تداوم می یابد. در فواصل زمانی خاص در طول مسیر سرعت ذرات توسط اعمال میدان الکتریکی افزایش می یابد.برای حفظ مسیر قبلی ذرات، میدان مغناطیسی افزایش می یابد.

اما در شتابگر های خطی وضعیت به گونه ای دیگر است. این شتابگر ها که بیشتر برای شتاب دادن به الکترون ها مورد استفاده قرار می گیرند به این ترتیب عمل می کنند که: ذرات در یک لوله مستقیم که به طور متناوب تحت تاثیر میدان الکتریکی قرار گرفته و شتاب می گیرند.

شتابگر  خطی نسبت به سنکروترون تعداد ذرات بیشتری را می تواند شتاب دهد.

 آشکار ساز ها

پس از شتاب دادن به ذرات، آنها را در مسیر ماده دیگری قرار می دهند تا بر هم کنشی انجام گیرد و محصولات این برهم کنش بررسی می شود.ذرات حاصله ممکن است به سرعت آشکار شوند. یکی از ساده ترین ابزار ردیابی ذرات، اطاقک حباب می باشد که اساس آن عبارت است از : ظرفی پر از مایع بسیار گرمادیده (با تاخیر زمانی در نقطه جوش) و فشار بالا. در لحظه ورود ذرات به اطاقک فشار را کاهش می دهند. به این ترتیب مایع شروع به جوشیدن می کند و جو شش از نقاطی شروع می شود که ذره باردار با عبور از آن نقاط آنجا را گرم تر کرده است.این جوشیدن حباب هایی را در مسیر حرکت ذره به وجود می آورد که قبل عکس برداری می باشد.از مایعاتی که در این اطاقک ها مورداستفاده قرار می گیرند می توان هیدروژن، هلیوم و یا مایعات سنگینی چون گزنون را نام برد.

 نکته حائز اهمیت این است که هسته اتم های مایع خود به عنوان نقطه هدف برای ذرات ورودی شناخته می شوند و بر هم کنش در همین اطاقک ها انجام گرفته و تحلیل می شود.

 خب تا بعد روزگار بر شما خوش!!!!

نوشته شده توسط:

پیامها

پنجشنبه، 16 بهمن، 1382 ساعت <#time#>:

ذرات بنيادی ۲

للحق

     سلام

 این دفعه قصد دارم به  طبقه بندی ذرات بنیادی بپردازم.

                         بر هم کنش یا نیرو!؟!

در فیزیک کوانتومی مفهوم برهم کنش(Interaction) معادل مفهوم نیرو در فیزیک نیو تونی می باشد. برهم کنش سبب می شود که انرژی، اندازه حرکت یا نوع ذرات خواه به تنهایی و خود به خود و خواه زمانی که تعدادی از آنها با هم اند تغییر کند. با تحلیل این برهم کنش ها محققین امر به سه دسته عام از آنها دست یافته اند که عبارتند از: قوی، الکترومغناطیس و ضعیف.

معیار شدت یک کنش از روی مدت زمان واپاشی یک ذره به ذرات دیگر محاسبه می شود. بدیهی است که هر چه زمان واپاشی کمتر باشد کنش قوی تر خواهد بود.

برهم کنش های قوی در حدود 100 مرتبه بزرگتر از برهم کنش های الکترومغناطیس و 10¹³ مرتبه بزرگتر از برهم کنش های ضعیف می باشند.

برهم کنش های الکترومغناطیس که با جذب و گسیل فوتون ها همراه اند و میان همه ذراتی که بار الکتریکی دارند مشترک می باشند.همچنین شواهدی بر وجود برهم کنش های ضعیف میان همه ذرات به جز فوتون ها به دست آمده است.لپتون ها و فوتون ها بر خلاف دیگر ذرات در برهم کنش های قوی شرکت نمی کنند.

                             طبقه بندی ذرات بنیادی

با گذر زمان، هرچه میزان ذرات کشف شده بیشتر شد، خواص و روابط بین آنها مشهود تر شد. به این ترتیب فیزیکدانان توانستند ذرات با خواص مشترک را طبقه بندی کنند.در ادامه به تشریح بخشی از این طبقه بندی می پردازم.

ذره ها و پادذره ها

تقارن میان ذره و پاد ذره جزء اولین کشف هایی بود که به کمک میکانیک کوانتومی توجیه شد. در سال 1931 فیزیکدانان دریافتند که برای هر ذره باردار می توان ذره دیگری با همان جرم و اسپین  ولی با بار مخالف را در نظر گرفت.به این ذره جدید پاد ذره می گویند.به طور کلی ذره و پاد ذره را می توان جلوه های متفاوت یک ساختار واحد به حساب آورد.ذرات بی بار نظیر فوتون ها از پاد ذرات اشان قابل تمییز نیستند.

بوزون ها و فرمیون ها

وقتی که تعداد زیادی از یک نوع ذره کنار هم می آیند طبقه بندی جدیدی مبتنی بر رفتار ذرات مد نظر قرار می گیرد که به اين طبقه بندی آمارذره می گویند.

در توضیح بیشتر باید گفت که همه ذراتی که یکسان هستند مانند الکترون ها از یکدیگر غیر قابل تمییز اند.وقتی که تعداد زیادی از این ذرات کنار هم باشند، دو حالت ممکن است رخ بدهد:

اول این که همه  ذرات مقادیر واحدی برای کمیاتی نظیر اندازه حرکت انتخاب کنند، و حالت دوم این که هیچ دو ذره ای را با اسپین یکسان نتوان یافت.

خب! طبق تعریف دسته اول را بوزون ها(Bosons) و دسته دوم را فرمیون ها(Fermions) می نامند.

فوتون ها و مزون های پی نمونه هایی از دسته اول و الکترون و پروتون نمونه هایی از دسته دوم می باشند.

فر میون ها: فرمیون های شناخته شده به دو دسته لپتون و باریون با خواص کاملا متفاوت تقسیم می شوند.

لپتون ها

این لغت در زبان یونانی به معنی سبک می باشد.ذرات این گروه عبارتند از: الکترون(e)، موئون(m)، تائو(t)، نوترینو های الکترون، موئون، تائو و پادذره های هر یک از این ذرات.بار الکتریکی e,m,t با هم برابر میباشد در صورتی که نوترینو ها بی بارند.لپتون ها جرم کم و اسپین برابر دارند.

لپتون ها از نظر برهم کنشی با همه ذرات به جز فوتون ها متفاوت اند، و از برهم کنش های قوی متاثر نمی شوند که شاید به علت جرم کم آنها می باشد.

الکترون و موئون صرف نظر از اختلاف جرم اشان در همه فرآیند های الکترو دینامیکی و ضعیف یکسان عمل می کنند.فهم علت تفاوت جرم دو ذره نظیر الکترون و موئون که شباهت های بسیاری به یکدیگر دارند تبدیل به یک معمای بزرگ شده است!؟!

اما نوترینو ها که ذراتی بدون جرم اند و بار الکتریکی هم ندارند و در نتیجه فقط از برهم کنش های ضعیف  متاثر می شوند. به همین دلیل مطالعه آنها دشوار می باشد.این ذرات معمولا بدون هیچ برهم کنشی از آشکارسازها می گذرند.هم اینک سه نوع نوترینو کشف شده است که هر یک متعلق به یکی از ذرات الکترون، موئونو تائو می باشند.

لپتون ها دارای خاصیت بار مانندی هستند که عدد لپتونی نامیده می شود.این عدد برای الکترونو نوترینوی آن 1+ و برای پوزیترون و پاد نوترینوی آن 1-  و برای دیگر ذرات صفر می باشد که به آن عدد الکترونی می گویند. عدد موئونی و تائویی نیز مشابها تعریف می گردند.

لپتون ها قابلیت واپاشی دارند و واپاشی هایی مجاز می باشند که در طی آن عدد لپتونی در دو طرف معادله یکسان باشد. این قاعده را قانون بقای لپتونی می نامند.به مثال زیر توجه کنید!

        خب برای این دفعه دیگه بسه! اما یه خبر مهم !!!

نوشته شده توسط:

پیامها

پنجشنبه، 9 بهمن، 1382 ساعت <#time#>:

ذرات بنيادی۱

للحق

     سلام

سادگی ودر عین حال انتزاعی بودن مفاهیم جدید و پیش بینی های تجربی مشخصی که از این مفاهیم انتزاعی نتیجه می شود باعث حیرت و تعجب ما و قبل از ما دانشمندان شده است.

پروفسور عبدالسلام برنده جایزه نوبل فیزیک در سال 1979 این تعجب را ناشی از عمق و ژرفایی می داند که از تحقیق در لایه های واقعیت، یکی پس از دیگری حاصل می آیند.

رابرت اوپنهایمر، کسی که در ساخت بمب اتم نقش به سزایی ایفا نمود معتقد است:"فیزیک بیش از این ها تغییر خواهد کرد...اگر اکنون تندرو و نا آشناست به گمان من در آینده تندرو تر و نا مانوس تر از آن چه امروزه است خواهد بودو از این رهگذر است که بینش های تازه ای را برای اندیشه جستجوگربشر به ارمغان خواهد آورد."

و اکنون با مشاهده تلاش ها و تحقیقاتی که دانشمندان انجام می دهند این موضوع روشن تر است که علم با پیشرفت خود دروازه های شگفتی تازه ای را در فرا روی بشر باز می کند و ذهن کنجنکاو ما در همه اعصار می تواند جستجوگر حقایق باشد.

دفعه قبل گفتم که می خوام در مورد ذرات بنیادی صحبت کنم.

دوران پژوهش بر  ذرات بنیادی را به سه بخش می توان تقسیم نمود:

1-     از سال 1897 که ج.ج.تامسون الکترون را کشف کرد و نسبت بار به جرم آن را اندازه گیری نمود، این پروژه آغاز گردید.تا سال 1932 ذرات دیگری نیز کشف شد که از جمله آنها پروتون  که  رادرفورد و نوترون را که سر جیمز چادویک کشف کردند، می توان نام برد.

• در این دوره اثر فوتو الکتریک و اثر کامپتون(Compton) نیز کشف شدند.این اثرات نشان دادند که نور مرکب از ذراتی به نام فوتون می باشد .

2-     دوره دوم از سال 1932 تا 1960 طول کشید.در این دوره ذراتی کشف شدند که در ماده معمولی وجود نداشتند و اندک زمانی بعد از به وجود آمدن متلاشی می شدند(خود به خود به ذرات دیگری تبدیل می شدند)، این ذزات عمری بین 10^-6 تا 10^-16 ثانیه داشتند و این زمان آن قدر دراز هست که ذرات بتوانند از مسیری عبور کنند و از خود ردی به جای گذارند و تشخیص داده شوند.برخی از این ذرات عبارتند از: موئون ها، مزون های p، مزون های K، هیپرون هایL، هیپرونهایS و هیپرون هایx(بعدا در مورد این ذزات خواهم نوشت).پوزیترون و پادپروتون نیز در همین دوره کشف شدند.

• اگرچه برخی از ذراتی که در این دوره کشف شدند قبلا توسط دانشمندان پیش بینی شده بودند ولی اغلب ذرات کشف شده غیر منتظره بودند و دانشمندان را به این اندیشه واداشت که ذرات بنیادی دستگاه های پیچیده ای هستند.در این دوره حدود 30 ذره شناسایی شد.

3-     از سال 1960 تا کنون تعداد ذرات شناخته شده به سرعت افزایش یافته است.بیش ترین ذراتی که در این دوره شناخته شده اند رزونانسی هستند و در مدت زمان کوتاهی در حدود 10^-19 ثانیه به ذرات دیگر تلاشی پیدا می کنند. به همین دلیل آشکار ساختن آنها کار دشواری است و به روش های دیگری استنباط می شوند.

• مثلا یکی از این روش ها این است که اگر در طی آزمایشات  ذراتی به وجود آیند که به عنوان فراورده های تلاشی یک ذره جدید بتوان توصیف اشان کرد، آنگاه مدرکی بر وجود ذره ای جدید با طول عمری بسیار کوتاه به شمار می آیند. به این شیوه و به کمک شتابگر های پر انرژی چند صد ذره تا کنون کشف شده است.

خواص ذرات

ذرات در اشکال مختلفی وجود دارند، برخی از خواص آنها با تغییر زمان تغییر می کند. به همین جهت تعیین خواصی از ذرات بنیادی که ثابت باقی می مانند بسیار حائز اهمیت و مد نظر است.

از جمله این خواص ثابت می توان به جرم سکون، اسپین(اندازه حرکت زاویه ای) و بار الکتریکی اشاره نمود.بنابراین یک ذره چیزی است که دارای جرم، اسپین و بار الکتریکی معینی باشد.

در زیر جدولی از برخی ذرات پایدار و نیمه پایدار ارائه می شود.

اين قصه ادامه دارد، پس تا بعد خوش باشيد و سلامت!

نوشته شده توسط:

پیامها

پنجشنبه، 2 بهمن، 1382 ساعت <#time#>:

من و پروتون

 للحق

  سلام

 در طول هفته گذشته برنامه های مختلفی رو داشتم ومهمتر از همه برنامه هام فرصتی بود که برای مطالعه به من دست داد البته درمورد مطالبی که در یادداشت قبلی نوشته بودم کمی سر کار رفتم!! .خیلی وقت بود که می خواستم در زمینه تاریخ علم و اختصاصا تاریخ کشف و بررسی ذرات بنیادی مطالعه کنم وبالاخره موفق شدم.

شاید بهتر باشه کمی به مسایل فیزیکی این موضوع هم وارد بشم که  خیلی جذابه!! قصد دارم  بر سر موضوع مرز علم از دیدگاه فلسفی مطالعه کنم که این قسمت به نظرم از اهمیت بالایی بر خور داره.

اصلانمی خوام  نقش یک تاریخ علم دان رو بازی کنم ولی خوبست که از منشا علم و ایده هایی که منجر به کشف حقایق هستی شده آگاهی پیدا کنیم.

از اينجا شروع می کنم!!!!

یادم میاد تو آخرین کارسوقی که برگزار کردیم یه دانش آموزی از من پرسید که: آقا چه جوری ممکنه پروتونها که بار مثبت دارند در فضای کوچک هسته کنارهم بمونند مگه نباید همدیگرو دفع کنن؟ من هم به اون گفتم که حتما یه نیرویی قوی تری وجود داره که این ذرات رو کنار هم نگه  می داره!!اما واقعیت چیه؟!!!

برای پاسخ به این سوال دو جنبه شیمی-  فیزیکی رو می شه بررسی کرد :1- نیروهای حاکم بر جهان 2- ذرات بنیادی

قبلش بهتره که یه تاریخچه خلاصه رو بگم:تلاش برای درک ماهیت اساسی ماده از یونان باستان شروع شد.اون موقع ها فرض بر این بود که جهان هستی ازآب، باد، خاک وآتش ساخته شده (راستی اگه این جوری بود چقدر راحت بودیم ها!!!)   .اولین نظریه مال ذیمقراطیسه که معتقد بود هر ماده ای رو می توان به اجزای کوچکتری خرد کرد تا حدی که دیگر تقسیم نشود که در این مرحله به اتم( ذره بنیادی سازنده ماده)  رسیده ایم.

این اندیشه فلسفی در آغاز قرن نوزدهم و با آزمایشات انجام گرفته توسط دانشمندان به یک نظریه قوی تبدیل شد.

دانشمندان فعال در این زمینه عبارت بودند از:1- هانری بکرل که در سال 1896 موفق به کشف رادیو اکتیویته به طور اتفاقی شد(.قصه این بود که بکرل که در جستجوی پرتو x بود بلوری رو روی یک صفحه عکاسی قرار داد و دورشو کاغذ سیاهی پیچید و درزیر نور خورشید قرار داد در اصل می خواست ببینه که صفحه سیاه میشه یا نه! که شد. اولش فکر کرد نور خورشید باعث تلالو بلور وسیاه شدن فیلمه ولی وقتی  در ماه فوریه که خورشید کمتر ظاهر میشه این کارو تکرار کردو کاغذ رو اینبار توی کشوی میزش گذاشت و دوباره دید فیلم سیاه شده! مطمِِئن شد که پرتو ها از خود بلور ساطع می شوند وبر خلاف انتظارش  rayon uranique رو کشف کرد.بلور ها حاوی اورانیوم بودند).

2-اینشتین که نظریه نسبیت خاص رو در سال 1905 ارائه کرد.

3- رادرفورد و همکارانش که ذره آلفا(هسته اتم هلیوم) رو در سال 1909 و مدل اتم هسته ای را در سال 1911 ارائه کرد.

 و بسیاری دیگر از دانشمندان که در این زمینه فعالیت کردند و شاید امروزه با توجه به گسترش مرزهای علم  بتوان این افراد رو شیمی دان قلمداد نمود.البته در آینده ای نزدیک تعریف خوبی از علم شیمی بیان خواهم کرد .پس از آنکه شیمی دان ها نوع اتم ها قواعد فیمابین و طبقه بندی آنها رو ارائه کردند کار شناخت ماهیت اتم و مطالعه خواص بنیادی اتم های مختلف شروع و فیزیک هسته ای پدیدار گشت.در ادامه این تحقیقات، ذرات بنیادی(انرژی بالا) نقطه هدف شدند و بسیاری از مطالعات به این سمت سو گرفت.

 دفعه بعد وارد دنیای ذرات بنیادی میشم و از آن می نویسم پس تا بعد!!!!!!!!

نوشته شده توسط:

پیامها

پنجشنبه، 25 دی، 1382 ساعت <#time#>:

للحق

سلام دوستان

من خيلی هيجان زده شدم وقتی پيام های محبت آميز بلاگرهای عزيز رو ديدم.از همه ممنون ومتشکرم!!

راستش خيلی دوست دارم که به صورت روزانه مطالبی رو بنويسم ولی عمده مشکلم کمبود زمان می باشد که تقريبا فعاليتهای فوق العاده منو مختل کرده !

بگذريم يه کم از کاری که الان انجام می دم بگم شايد خالی از لطف نباشه!

در حال حاضر يه پروژه شيمی تجزيه ای رو با هدايت دوست بسيار گرانقدر و خوش فکرم آقای مجيد حاجی حسينی پيش ميبريم و آقای دکتر خانچی نيز بر روند آن نظارت دارند.هدف از انجام اين پروژه اندازه گيری غلظت ماده  خطرناکMTBE در بافت ماهی می باشد که به درخواست شيلات انجام می گيره!

اين کار به شدت وقتمو ميگيره و البته در اين ميان تجربيات خوبی رو دارم کسب می کنم و خوب از اين زمانها استفاده منمايم!

در نظر دارم در مورد کارهام وهمچنين  در خصوص خود اتم مطالب قشنگی رو بنويسم  که شايد به مذاق شما خوش در آيد.

فعلا بايد به صورت هفتگی بنويسم تا زمانی که فرصت بيشتری پيدا کنم.

دست حق به همراهتون!

نوشته شده توسط:

پیامها

پنجشنبه، 18 دی، 1382 ساعت <#time#>:

هو الحق

سلام به همه

لازم قبل از هر کاری وهر کلامی خودم رو معرفی کنم.من دارای ليسانس شيمی محض از دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال می باشم.در حين تحصيل فعاليت های متعددی داشتم نظير تاسيس انجمن اسلامی دانشجويان واحد و مديريت و هدايت آن به کمک دوستان پر توانم و همچنين راه اندازی نشريه علمی-فرهنگی معرف وديگر فعاليت های دانشجويی و البته در صدر فعاليتهايم مسايل درسی و علمی را مد نظر داشتم.

مهمترين و دوست داشتنی ترين کاری که هميشه در فکرش بوده ام معلم شدن بود!!برای همين تلاش خودم را در اين زمينه آغاز کردم وموفق شدم از سال دوم دانشجويی تدريس خود را در دبيرستان غير انتفايی شيخ مفيد آغاز کنم و پرورشی درس دادم.از سال بعدش در ديرستان علامه حلی(استعدادهای درخشان) هم مشغول به تدريس شيمي شدم.مسايل مالی برايم چندان اهميتی نداشت وبا کمترين حقوق به تدريس خود با تمام تلاش ادامه دادم.

دوران تدريس در علامه از به ياد ماندنی ترين دوران زندگی من بود.پس از نزديک به سه سال تدريس در علامه دوران دانشجويی من به پايان رسيد وبه دلايلی از کنکور کارشناسی ارشد باز ماندم و سرباز شدم!!.

هميشه از سربازی تصوير کدری داشتم و به همين دليل تا آنجا که امکان داشت اونو عقب انداختم.تلاشم رو از سال آخر دانشگاه آغاز کردم تا بتوانم در جايی مرتبط با رشته تحصيلی ام پذيرش بگيرم و بتوانم اندوخته های علمی ام را حفظ کرده و بر آنها نيز بيافزايم.خيلی کانال زدم همش به فاضلاب خورد.

بالاخره يکی از مهمترين گزينه هم گرفتومن سرباز سازمان انرژی اتمی شدم.بايد هزاران بار خدا را شکر کنم.

فعلا همين رو داشته باشيد تا بعد.

نوشته شده توسط:

پیامها

دوشنبه، 15 دی، 1382 ساعت <#time#>:

سلام

از امروز عزمم رو جزم کردم که وبلاگم رو افتتاح  کنم.

به اميد تلاشی مفيد ومثمرثمر!

يا حق!

نوشته شده توسط:

پیامها

لینک بدین

اقیانوس شیمی

درباره وبلاگ

وبلاگ دوستان

amir.com

قطار شیمی

خاطرات یک شیمیست

هر دختر ایرونی یه شکوفه سیب

ملاصدرا

صنایع بهداشتی آرایشی

دلدار

سایتهای برگزیده

راز و نیاز با خدا

Interview with god

Team Learning

مواد چگونه کار می کنند

سرگذشت ذرات بنیادی

جدول تناوبی عناصر

online learning center

بازدید کنندگان