شگرد تشخیص آنیون
@physics_ir

@physics_ir
🔵شگرد تشخیص آنیون‌ها
.

از تکنیک‌های اسپکتروسکوپی شناخته شده‌ای مانند پراکندگی نوترونی می‌توان جهت شناسایی آنیون‌ها در مواد دو بعدی استفاده کرد.
@physics_ir
ذرات کوانتومی، وابسته به دنیای سه بعدی، در هر حال یا فرمیون هستند و یا بوزون. اگر آنها را به دو بعد محدود کنیم در این صورت به چیزی بین این دو حالت می‌رسیم که به پیشنهاد Frank Wilczek از دانشگاه MIT و کمبریج، آنیون نام گرفته‌ا‌ند. با وجود توصیف تئوری ساده‌ای که برای آنها هست، شناسایی تجربی‌شان مشکل است. اکنون به گزارش گروهی از محققان، شامل خود Wilczek، تکنیک‌های اسپکتروسکوپی شناخته شده‌ای می‌تواند راه ساده‌ای را فراهم نموده تا به شناسایی آنیون‌ها بپردازیم. پیشنهاد ارائه شده می‌تواند به کمک فیزیک‌دانان تجربی که به دنبال سیستم‌های مناسب جهت آنیون‌های غیر آبلی هستند بیاید. این نوع از آنیون‌ها می‌توانند در محاسبات کوانتومی تحمل پذیر در برابر خطا کمک کننده (مفید) باشند.@physics_ir
برای شناسایی آنیون‌ها در یک ماده، پژوهشگران بدنبال تشخیص علائمی مخصوص به آمار کوانتومی آنها هستند که در این حالت چیزی بین آمار بوز-اینشتین برای بوزون‌ها و فرمی-دیراک برای فرمیون‌هاست. آنها معمولا به کمک تداخل سنجی ذره‌ای و اندازه گیری‌های آنتروپی این کار را انجام می‌دهند. هر دوی این اندازه گیری‌ها مشکلات خاص خودشان را دارند: تداخل سنجی مجزای مربوط به آنیون‌ها مشکل، و انتروپی وابسته با آنها ناچیز است. Wilczek و همکارانش دریافتند که تکنیک‌های شناخته شده‌ای شبیه پراکندگی نوترونی قادر به انجام این عمل هستند. به کمک این تکنیک آنها فهمیدند که یک نوترون با انرژی خاص در اثر برخورد با یک ماده، آنیونی را تولید خواهد کرد. آنها دریافتند که در انرژی‌های نزدیک به انرژی آستانۀ تولید آنیون‌ها، احتمال دریافت علامتی که مشخصه این ذره باشد زیاد است. به طور ویژه، این احتمال از یک قانون نمایی پیروی می‌کند که نمای آن وابسته به محل آمار آنیونی از نوع بوزونی یا فرمیونی است.

@physics_ir

این تحقیق در مجله PRL به چاپ رسیده است.

@physics_ir

منبع: How to Spot Anions

🔴دوربینی با ترکیب گرافن و نقاط کوانتومی!
@physics_ir
پژوهش‌گرانی از اسپانیا موفق به ساخت دوربینی شده‌اند که از ترکیبی از گرافن و پردازش نیم‌رسانای صنعتی ایجاد شده است. قطعه‌ای که آنان ساخته‌اند به طیف گسترده‌ای از نور بیشتر از هر دوربین تجاری دیگری حساس است و به گفته‌ی این تیم پژوهشی، از فرآیند جدیدی که آن‌ها معرفی کرده‌اند، می‌توان برای ایجاد ‌اتصالات اپتیکیِ سرعت‌بالا در شبکه‌های ارتباطی نیز استفاده کرد.
@physics_ir
گرافن ورقه‌ای از کربن به ضخامت فقط یک اتم است و این «ماده‌ی حیرت‌انگیز» تعدادی ویژگی‌های الکترونی بسیار مفید همانند تحرک الکترونی فوق‌العاده زیاد دارد. در نتیجه از آن در ساخت نمایش‌گرها، اسپیکرها، صفحات لمسی و دیگر قطعات الکترونی استفاده شده است. با این حال بسیاری از این کاربردها در مراحل اولیه‌ی توسعه قرار داشته و محققان و شرکت‌ها هنوز بر روی تجمیع گرافن در درون فرآیندهای ساخت در مقیاس صنعتی کار می‌کنند.

صنعت الکترونیک امروزی تحت سلطه‌ی فرآیند نیم‌رسانای اکسیدفلزی مکمل (CMOS) قرار دارد که در آن سیلیکون با فلزات و عایق‌ها بر روی تک ویفرهایی ترکیب می‌شود که شامل میلیاردها ترانزیستور است. با این وجود تجمیع دیگر نیم‌رساناها همچون گرافن در درون CMOS با مشکلی روبروست و آن عدم انطباق شبکه‌ای بین مواد مختلف است که معمولاً رشد لایه‌هایی با کیفیت بالا از نیم‌رساناها را بر روی سیلیکون غیرممکن می‌سازد. در واقع وقتی قطعات الکترونی گرافنی ایجاد شده بودند در درون مدارهای CMOS تجمیع نشده بودند.

گستره‌ی محدود

تجمیع‌سازی دیگر نیم‌رساناها محدودیت‌هایی را بر عملکرد دوربین‌های CMOS اعمال می‌کند. آنطور که فرانک کوپنز از موسسه‌ی علوم فوتونی در بارسلونا توضیح می‌دهد: «دوربین در تلفن هوشمند شما تنها می‌تواند نور مرئی را ببیند، چنانکه سیلیکون تنها نور مرئی را جذب می‌کند. اگر بخواهید نور فروسرخ را آشکارسازی کنید مثلا باید یک دوربین ایندیوم گالیوم آرسناید خریداری کنید». این دوربین‌ها حدود ۴۰۰۰۰ یا ۵۰۰۰۰ دلار برای شما هزینه خواهد داشت، چون ایندیوم گالیوم آرسناید بصورت یکنواخت با CMOS تجمیع نمی‌شود بنابراین فرآیند بسیار پیچیده‌تری برای تجمیع مدار بازخوانی با آشکارسازهای نوری وجود دارد.»

@physics_ir

در سال ۲۰۱۱ کوپنز و همکارانش یک آشکارساز نوری هم برای طول‌موج‌های فروسرخ و هم مرئی با حساسیت بالا تولید کردند. آنان این کار را با بهم چسباندن دو الکترود به یک صفحه‌ی گرافنی پوشیده شده با نقاط کوانتومی سولفید سرب انجام داده‌اند. فوتون‌هایی که در نقاط کوانتومی جذب می‌شوند جفت‌های الکترون-حفره‌ ایجاد می‌کنند. الکترون‌ها در نقاط کوانتومی نگه داشته شده در حالیکه حفره‌ها به سمت گرافن بسمت پایین حرکت کرده و به شکل چشم‌گیری رسانایی الکتریکی آن را افزایش می‌دهند بنابراین افزایش بزرگی در جریان تولید می‌شود. به بیان کوپنز: «می‌توانید یک آشکارساز نوری را تنها به یک برد الکترونیکی متصل کنید. یک دوربین نیاز خواهد بود تا یک میلیون آشکارساز نوری را در آن واحد بخواند. بنابراین به یک مدار میکروالکترونیک نیاز دارید».
@physics_ir
در این پژوهش‌ جدید تیم کوپنز گرافن را به شکل همبافته (اپیتاکسیک) بر روی فویل مسی رشد داده‌اند که بر روی سطح یک تراشه‌ی CMOS سیلیکونی قرار دارد. این تراشه در مداری تعبیه شده است تا هر پیکسل را به شکل مجزا بخواند. سپس گرافن را برای تعریف هر پیکسل الگوبندی کرده‌ و لایه‌ای از نقاط کوانتومی را بر روی آن نهشته کرده‌اند. دوربین حاصل می‌تواند طول‌موج‌هایی از ۳۰۰ نانومتر (فرابنفش نزدیک) تا ۲۰۰۰ نانومتر (فروسرخ موج‌کوتاه) را آشکارسازی کند. هرچند گرافن برای جذب نور استفاده نشده است اما تحرک الکترونی فوق‌العاده بالای آن سیگنال قوی را تولید می‌کند که آشکارسازی نور فروسرخ بالای نوفه را ممکن می‌سازد؛ چیزی که قطعات دیگر قادر به انجام آن نیستند. این پژوهش‌گران بر این باورند که این قطعه می‌تواند استفاده‌هایی در تلفن‌های هوشمند، سیستم‌های امنیتی، وسایل نقلیه و سیستم های بازرسی مواد غذایی و دارویی داشته باشد. مهم‌تر آنکه تولید CMOS تجمیع یافته از دوربین‌های تلفن‌های هوشمند امروزی، گران‌تر نخواهد بود.

سرعت‌های بی‌سابقه
@physics_ir
این محققان بر روی تولید ‌اتصالات اپتیکی بر پایه‌ی گرافن نیز کار می‌کنند که ظرفیت شبکه‌های ارتباطی اپتیکی را ارتقاء می‌دهد و حتی به رایانه‌های اپتیکی می‌انجامد. اگرچه در طرح جاری، نقاط کوانتومی سرعت دوربین را محدود می‌سازد اما خودِ گرافن می‌تواند نور را با سرعت‌های بی‌سابقه‌ای جذب کند (هرچند خیلی کم‌تر). به بیان کوپنز: «برای ارتباطات داده‌ای به گرافن تجمیع‌یافته با فوتونیک سیلیکونی نیاز دارید. همان فناوری بر پایه‌ی CMOS».
@physics_ir
آندرا فراری (Andrea Ferrari ) از دانشگاه کمبریج در انگلستان به فیزیک ورد می‌گوید: «مهم‌تر

ین نتیجه‌ی این پژوهش بدون هیچ شکی، قطعه‌ی تجمیع‌یافته‌ی
@physics_ir
CMOS بر پایه گرافن با سطح بزرگ است». فراری که در این پژوهش درگیر نبوده است می‌افزاید: «این آخرین چالشی است که در اپتوالکترونیک گرافنی است». به گفته‌ی وی یکی از موانع بزرگ در راه توسعه‌ی فرآیند تولید مناسب برای «fabs» - تسهیلات تولیدی میلیارد دلاری که تراشه‌های CMOS تجاری را تولید می‌کند. به بیان وی: «اگر تجمیع گرافن و CMOS به شکل درستی در fab واقعا کار کند سپس ما انجام می‌دهیم: ما در جستجوی یک انقلاب اصلی هستیم با قطعات اپتوالکترونیک در تلفن شما، در انتقال‌دهنده‌های داده برای اینترنت که همگی بر پایه گرافن هستند. این نتیجه‌ای اصلی است».

این پژوهش در مجله‌ی نیچر فوتونیک انتشار یافته است.



درباره‌ی نویسنده:

تیم وگان نویسنده‌ای علمی از انگلستان است.



منبع:


Camera combines graphene and quantum dots

کانال علمی فیزیک ایران:
✔جایزه نوبل فیزیک سال 2017 به امواج گرانشی رسید
@physics_ir
کیپ تورن Kip Thorne راینر وایز , Rainer Weiss و بری باریش Barry Barish برندگان جایزه نوبل فیزیک امسال شدند . این جایزه برای سهم مهمشان در کشف امواج گرانشی اهدا شد.
این جایزه نوبل به خاطر کشف هیجان انگیز امواج گرانشی از برخورد سیاهچاله های کیهانی است. در سپتامبر سال 2015 کشف امواج گرانشی خبر یک علم در دنیا بود. در آن روز متن زیر را در خبرنامه انجمن بازتاب کردیم:

" " ما امواج گرانشی را آشکار کرده ایم. ما این کار را انجام داده ایم! "

این سخنان اولیه دیوید رایتس David Reitz رئیس اجرایی رصدخانه پیشرفته تداخل سنجی لیزری امواج گرانشی

(LIGO) Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory در کنفرانس خبری 11 فوریه سال 2016بود.

این گروه تحقیقاتی پیش بینی اینشتین را که صد سال پیش مطرح شده بود را اثبات کرد.

این امواج گرانشی از برخورد و درهم فرو رفتن دو سیاهچاله و تشکیل یک سیاهچاله بزرگتر تولید شده است. این سیاهچاله ها 1.3 میلیارد سال پیش در هم فرو رفته اند و در فاصله 400 مگاپارسکی از ما بوده اند (هر مگاپارسک معادل 10 به توان 22 متر است). آنالیز داده های تداخل سنجی نشان می دهد که این سیاهچاله به جرم 36 و 29 جرم خورشید (با دقت تقریبا مثبت منفی 4 جرم خورشید) در هم فرورفته اند و سیاهچاله های به جرم 62 جرم خورشید را ایجاد کرده اند . این بدین معنا است که 3 جرم خورشید به صورت امواج گرانشی تابش شده است.

طبق نظریه نسبیت عام اینشتین گرانش مجزا از ساختارفضا و زمان نیست و منابع گرانشی قوی و متغییر می توانند امواج گرانشی ایجاد کنند که همانا اختلال در ساختار فضا و زمان است. این ایده اصلی آشکارسازی امواج گرانشی است. بدین معنا که این امواج را می توان با اندازه گیری تغییر (نوسان) فاصله فضا-زمانی دو نقطه اندازه گیری کرد.

بدین منظور آشکارساز LIGO یک تداخل سنج شبیه تداخل سنج مایکلسون است که بازوهای آن ابعاد 4 کیلومتر را دارد.

چالش عظیم این است که دامنه این امواج گرانشی بسیار ضعیف است و حذف تمام اثرات غیر فیزیکی (نوفه) تلاش فراوانی می طلبد. ارتقای آزمایشگاه LIGO این امکان را ایجاد کرد که اندازه گیری با دقت بسیار زیادی انجام شود. 14 سپتامپر 2015 تیم LIGO در دو آشکارساز خود سیگنالی را با دامنه 10 به توان منفی 21 در بیشنه مقدار سیگنال در بازه فرکانسی 35 تا 250 هرتز را مشاهده کرده است. این اولین آشکارسازی امواج گرانشی و مطالعه یک سیستم دوتایی سیاهچاله است.
@physics_ir
این کشف تاییدی بر نظریه گرانش اینشتین است. پیش بینی که صد سال پیش انجام شده بود. این کشف دریچه جدیدی بر روی کیهان بازخواهد کرد دریچه ای برای شنیدن صدای فضا و زمان، دریچه ای برای نجوم امواج گرانشی و بررسی سیستم های بسیار هیجان انگیز کیهانی مانند سیاهچاله ها.

این کشف آغاز یک راه است. "



امروز پس از گذشت دو سال از اولین کشف چهار نمونه دیگر نیز در آزمایشگاه لایگو کشف شده است که آخرین آن همراه با آزمایش VIRGO در اروپا بوده است.

این کشف ها کافی بود که کمیته جایزه نوبل را به امواج گرانشی بدهند. این سه نفر نقش مهمی در پروژه آشکارسازی امواج گرانشی داشتند.

واقعا می توان گفت که این کشف آغاز یک راه است ...

نویسنده خبر: شانت باغرام

■چهار قلمرو مکانیک■
@physics_ir
مکانیک نیوتنی براي اغلب اهداف "زندگی روزمره" کفایـت مـیکنـد، امـا بـراي اشـیائی کـه بـا سرعتهاي بالا (نزدیک سرعت نور) حرکت میکنند، نادرست است. از این رو باید بـا نـسبیت خـاص (ارائه شده توسط اینشتین در سال 1905) جایگزین شود. مکانیک نیوتنی در مورد اشیائی کـه خیلـی کوچک (نزدیک اندازهي اتمها) هستند نیز، به دلایل دیگر، شکـست مـی خـورد و جـاي خـود را بـه مکانیک کوانتومی (ارائه شده توسط بـور، شـرودینگر، هـایزنبرگ و بـسیاري دیگـر غالبـاً در دهـه ي 1920 ) میدهد. براي اشیائی که بسیار سریع و بسیار کوچک هـستند (کـه در فیزیـک ذرات جدیـد امري مرسوم است) مکانیکی کار میکند کـه ترکیـب اصـول نـسبیت و کوانتـوم اسـت. ایـن مکانیـک کوانتومی نسبیتی با نام نظریه میدان کوانتومی شناخته میشود. این نظریه از دهه هـاي 1930 و 1940 شروع به کار کرد، اما حتی امروزه نمیتوان ادعا کرد که سیستمی کاملاً اقناع کننده است. در این کتاب، به غیر از فصل آخر، منحصراً در حوزه ي مکانیک کلاسیک کار خواهیم کرد. البته این در حالیست که الکترودینامیک با سادگی منحصر به فـردي در سـه قلمـرو دیگـر نیـز نفـوذ دارد. (در واقـع نظریـه ي الکترودینامیک در اغلب جهات، به نحو خودکاري با نسبیت خاص سازگار است. این نظریه به لحـاظ تاریخی محرك اصلی نسبیت بود.
منبع: الکترودینامیک
مولف: دیوید جی گریفیس
ترجمه: بهتاج. یغمایی
کانال تلگرام
@physics_ir

.
#فیزیک #نسبیت #کوانتوم #پیج_علمی_فیزیک_ایران #آیوتا

@physics_ir
نوبل که بود؟!؟!

کانال علمی فیزیک ایران:
@physics_ir
■آلفرد نوبل که بود؟ ■
آیوتا:دیروز صدوهشتادودومین سالگرد ولادت نوبل بود. کسی که در سوئد به دنیا آمد و در روسیه بزرگ شد. در فرانسه و امریکا به تحصیل پرداخت.
آلفرد نوبل از جمله افراد معدودی بود که این شانس را داشت تا قبل از مردن، آگهی وفاتش را بخواند! حتما می دانید که نوبل مخترع دینامیت است. زمانی که برادرش لودویگ فوت شد، روزنامه‌ها اشتباهاً فکر کردند که نوبل معروف (مخترع دینامیت) مرده است. آلفرد وقتی صبح روزنامه ها را می‌خواند با دیدن آگهی صفحه اول، میخکوب شد. "آلفرد نوبل، دلال مرگ و مخترع مر‌گ آور ترین سلاح بشری مرد!"
آلفرد، خیلی ناراحت شد. با خود فکر کرد آیا خوب است که من را پس از مرگ این گونه بشناسند؟ سریع وصیت نامه‌اش را آورد. جمله‌های بسیاری را خط زد و اصلاح کرد. و پیشنهاد کرد ثروتش صرف جایزه‌ای برای صلح و پیشرفت‌های صلح آمیز شود.
امروزه نوبل را نه به نام دینامیت، بلکه به نام مبدع جایزه صلح نوبل، جایزه‌های نوبل فیزیک و نوبل شیمی و ... می‌شناسیم.او امروز، هویت دیگری دارد.
@physics_ir
زندگی همین است.
مرزی بین جنگ و صلح ...
مرزی بین خوبی و بدی ...
.

@physics_ir

#فیزیک #المپیاد #دکتری #آیوتا #physics

پدر علوم در موضوعات مختلف
@physics_ir

🔴پدر علوم در زمینه های مختلف:
متن تصویر را حتما بخوانید. رشته های دیگر نیز در تصویر موجود است.
.@physics_ir
❔چقدر با این لیست موافقید⁉
.
@physics_ir

#نجوم: #کوپرنیک
#مکانیک کلاسیک: #نیوتن
فیزیک #مدرن: #گالیله
فیزیک #هسته_ای: #رادرفورد
#کوانتوم مکانیک: ماکس #پلانک
#نسبیت: #اینشتن
#ترمودینامیک: سعدی #کارنو
.
@physics_ir

انجمن فیزیک آمریکا به مناسبت 125 امین سال انتشار مجله physical review یک timeline تاریخی فوق العاده جالب از تاثیرگذارترین مقالاتش رو توی این مقاله آورده است. (به خود مقالات اصلی هم اجازه دسترسی داده شده)

https://journals.aps.org/125years

فرستنده خبر: هادی گلیان اول

✅ به کانال علمی فیزیک ايران بپيوندید:
👇👇👇👇
http://t.me/physics_ir

به کانال فیزیک ایران بپیوندید.
.
@physics_ir
در ویدئو سه هزار ساچمه فولادی قرار دارند که #شانس هر کدام برای ورود به هر مسیر پنجاه پنجاه است. اما در نهایت توزیع ساچمه ها شبیه #توزیع #زنگوله ای می شود.
به نظر آمار به فیزیک نزدیک تره تا ریاضی محض.
.
@physics_ir
توزیع #طبیعی ، یکی از مهمترین توزیع‌های احتمالی پیوسته در نظریه #احتمالات است. علت نام‌گذاری و همچنین اهمیت این توزیع، هم‌خوانی بسیاری از مقادیر حاصل شده، هنگام نوسان‌های طبیعی و فیزیکی پیرامون یک مقدار ثابت با مقادیر حاصل از این توزیع است. دلیل اصلی این پدیده، نقش توزیع طبیعی در قضیهٔ حد مرکزی است. به زبان ساده، در قضیهٔ حد مرکزی نشان داده می‌شود که تحت شرایطی، مجموع مقادیر حاصل از متغیرهای مختلف که هرکدام #میانگین و #پراکندگی متناهی دارند، با افزایش تعداد متغیرها، دارای توزیعی بسیار نزدیک به توزیع طبیعی است. این قانون که تحت شرایط و مفروضات طبیعی نیز برقرار است، سبب شده که برایند نوسان‌های مختلفِ تعداد زیادی از متغیرهای ناشناخته، در طبیعت به صورت توزیع طبیعی آشکار شود. بعنوان مثال، با اینکه متغیرهای زیادی بر میزان خطای اندازه‌گیریِ یک کمیت اثر می گذارند، (مانند خطای دید، خطای وسیله اندازه‌گیری، شرایط محیط و ...) اما با اندازه‌گیری های متعدد، برایند این خطاها همواره دارای توزیع طبیعی است که حول مقدار ثابتی پراکنده شده است. مثال‌های دیگری از این نوسان‌های طبیعی، طول قد، وزن یا بهرهٔ هوشی افراد است.
.
.
#فیزیک #پیج_علمی_فیزیک_ایران #مکانیک_آماری #statistics #statisticalmechanics

توزیع زنگوله ای
@physics_ir

@MSRT1
@hampaketab
سوالات آزمونMSRT 18اسفند 96