یکی از بهترین آزمایشاتی که به وسیله آن می توان خاصیت ذره ای نور را مشاهده کرد و دریافت، اثر کامپتون است. این پدیده را که نمی توان آنرا در پرتو فیزیک کلاسیک توجیه کرد آرتور هالی کامپتون در سال 1922 کشف کرده است. وی طی آزمایشی نشان داد که با تابیدن نور با بسامد (رنگ) مشخص بر سطح فلزی براق، الکترون ها و فوتون ها به صورت ذره ای با یکدیگر برخورد می کنند.
با ابعادی ریزتر به این اثر نگاه می کنیم: در هنگام تابش یک فوتون ب
دانشمندان با استفاده از داده‌های تلسکوپ فضایی کپلر، برای نخستین بار، یک سیاره فراخورشیدی به اندازه زمین را در ناحیه زیست‌پذیر ستاره میزبانش کشف کرده‌اند.
سیاره جدید که با نام Kepler-186f غسل تعمید داده شده، حول یک ستاره کوتوله قرمزرنگ در فاصله ۴۹۰ سال نوری از زمین می‌چرخد. این جرم کیهانی در صورت فلکی ماکیان قرار دارد و اندازه آن فقط ۱۰ درصد بزرگ‌تر از زمین گزارش شده است. سیاره جدید می‌تواند دارای آب مایع باشد که برای وجود حیات ضروری است.
این نخستین سیاره به اندازه زمین است که در یک ناحیه زیست‌پذیر حول ستاره دیگری شناسایی شده است.
این جرم آسمانی نخستین سیاره زمین‌مانندی نیست که کشف شده و همچنین اولین سیاره‌ای نیست که در منطقه زیست‌پذیر (ناحیه‌ای حول یک ستاره که دمای یک سیاره در آن در طیفی است که آب مایع می‌تواند در آن وجود داشته باشد) واقع شده است؛ با این حال، سیاره‌های زمین‌مانندی که تاکنون در چنین ناحیه‌ای کشف شده‌اند، بسیار بزرگ‌تر از زمین هستند و به طور مثال، سیاره Kepler-62f پیشین که بیشترین شباهت را به زمین داشت، حدود ۴۰ درصد از زمین بزرگ‌تر است.
این در حالی است که سیاره جدید فقط ۱٫۱۱ برابر اندازه زمین است و سال آن ۱۳۰ روزه اعلام شده است. این سیاره در ناحیه زیست‌پذیر ستاره کوتوله Kepler-186 واقع شده و اندازه ستاره میزبان نصف اندازه خورشید است.
بر اساس اطلاعات تیم علمی ناسا، سیاره Kepler-186f فقط یک سوم انرژی خود را از ستاره مزبور دریافت می‌کند و شفافیت ظهر آن به اندازه روشنایی یک ساعت پیش از غروب آفتاب زمین است. گرچه اندازه این سیاره بر دانشمندان روشن است، اما ترکیب آن هنوز یک معماست و ناسا مدعی است که بر اساس تحقیقات پیشین، سیاره‌ای به اندازه Kepler-186f باید صخره‌ای باشد.
هنوز درباره وجود واقعی حیات یا حتی آب در این سیاره اطلاعی در دست نیست.
سیاره جدید یکی از هزار سیاره‌ای است که توسط کاوشگر بدون سرنشین کپلر کشف شده و جزئیات آن در مجله Science منتشر شده است.
منبع: انجمن نجوم آماتوری ایران
مطالعات صورت گرفته توسط گروهی از اخترشناسان بین‌المللی نشان می‌دهد، عمر قمر زمین ۴.۵۱ میلیارد سال است.
مطالعات صورت گرفته توسط گروهی از اخترشناسان بین‌المللی نشان می‌دهد، عمر قمر زمین ۴.۵۱ میلیارد سال میباشد.
پس از شکل‌گیری منظومه شمسی در ۴.۶ میلیارد سال قبل و در اثر برخورد یک سیاره در ابعاد مشتری به نام Theia با زمین، ماه ایجاد شد؛ در اثر این برخورد، بخش اعظمی از زمین ذوب شد و حدود ۴۰ درصد ماه نیز از بقایای این برخورد شکل گرفت.
برخی محققان معتقدند که این برخورد و شکل‌گیری ماه ۳۰ یا ۱۰۰ میلیون سال بعد از شکل‌گیری منظومه شمسی روی داده است.
بر اساس نظریه جدید، زمین در مراحل شکل‌گیری خود شاهد چندین برخورد عظیم بوده که آخرین برخورد به شکل‌گیری ماه منجر شد.
محققان در خصوص متفاوت بودن ساختار شیمیایی سیاره Theia از زمین تردید دارند؛ در همین حال مطالعات اخیر نشان می‌دهد که زمین و ماه از لحاظ نسخه‌هایی از عناصر موسوم به ایزوتوپ‌ها تقریبا یکسان هستند.
در جدیدترین مطالعه، گروهی از اخترشناسان از کشورهای آمریکا، فرانسه و آلمان اقدام به اندازه‌گیری بخش‌های داخلی زمین به همراه ۲۵۹ مرحله شبیه‌سازی رایانه‌ای از مراحل رشد و تکامل سیارات سنگی عطارد، ناهید، زمین و مریخ کردند.
به گفته «ست جاکوبسن» نویسنده ارشد این مطالعه و از محققان رصدخانه Côte d’Azur در نیس فرانسه، نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که در سطح اتمی، زمین و ماه ساختار مشابهی دارند و این اطلاعات جدید، نظریه برخورد بزرگ برای شکل‌گیری ماه را به چالش می‌کشد.
محققان در مطالعات خود موفق به کشف ارتباط بین برخورد سیاره Theia با زمین و حجم مواد افزوده شده به زمین پس از این برخورد شدند.
شکل‌گیری ماه
با تجزیه و تحلیل اطلاعات در خصوص شکل‌گیری سیارات سنگی عطارد، ناهید، زمین و مریخ مشخص شد، اگر برخورد سیاره Theia با زمین کمی پس از شکل‌گیری منظومه شمسی روی داده باشد، مواد (اضافی ناشی از برخورد) بر روی زمین زیاد بوده و اگر این برخورد دیرتر روی داده باشد، مقدار مواد کمتر می‌شود.
عناصر آهن دوست (iron-loving) مانند ایریدیم و پلاتین تمایل زیادی برای حرکت به سمت هسته زمین دارند؛ پس از هر برخورد عظیم یک سیاره با زمین، این عناصر از گوشته زمین جدا شده و به همراه مواد سنگین و غنی از آهن به مرکز زمین نفوذ می‌کردند.
پس از آخرین برخورد که منجر به شکل‌گیری ماه شد، گوشته زمین باید فاقد ایریدیم و پلاتین باشد، اما هنوز مقادیر کمی از این عناصر روی گوشته دیده می‌شوند.
بر این اساس محققان تعیین کردند که برخورد شکل‌دهنده ماه حدود ۹۵ میلیون سال – با عدم قطعیت ۳۲ میلیون سال – پس از شکل‌گیری منظومه شمسی اتفاق افتاده و در حال حاضر ۴.۵۱ میلیارد سال از عمر ماه می‌گذرد.
کشف جدید در خصوص منشأ ماه به حل رمز و راز علت یکسان بودن تقریبی ترکیبات زمین و ماه کمک خواهد کرد.
نتایج این مطالعه در مجله Nature منتشر شده است.
منبع: خبرآنلاین
راکتورهای هسته‌ای نیروگاه فوکوشیما دایچی در ژاپن، در وضعیت بحرانی به سر می‌برند، ولی هنوز به حالت ذوب کامل نرسیده‌اند. اما ذوب کامل به چه معناست و عواقب آن چه تفاوتی با چرنوبیل خواهد داشت؟
راکتورهای هسته‌ای نیروگاه فوکوشیما دایچی در ژاپن، در وضعیت بحرانی به سر می‌برند، ولی هنوز به حالت ذوب کامل نرسیده‌اند. ساینتیفیک امریکن در مقاله‌ای توضیح داده که ذوب کامل راکتور به چه معناست و وضعیت کنونی این نیروگاه با سوانح هسته‌ای پیشین چه شباهت‌ها و تفاوت‌هایی دارد.
یک راکتور هسته‌ای چگونه کار می‌کند؟
نیلز بور (1962-1885)، از بنیانگذاران فیزیک کوانتوم، در مورد چیزی که بنیان گذارده است، جمله ای دارد به این مضمون که اگر کسی بگوید فیزیک کوانتوم را فهمیده، پس چیزی نفهمیده است. من هم در اینجا می خواهم چیزی را برایتان توضیح دهم که قرار است نفهمید!
گام اول: تقسیم ماده
بیایید از یک رشته‌ی دراز ماکارونیِ پخته شروع کنیم. اگر این رشته‌ی ماکارونی را نصف کنیم، بعد نصف آن را هم نصف کنیم، بعد نصفِ نصف آن را هم نصف کنیم و... شاید آخر سر به چیزی برسیم ــ البته اگر چیزی بماند! ــ که به آن مولکولِ ماکارونی می‌توان گفت؛ یعنی کوچکترین جزئی که هنوز ماکارونی است. حال اگر تقسیم کردن را باز هم ادامه بدهیم، حاصل کار خواص ماکارونی را نخواهد داشت، بلکه ممکن است در اثر ادامه‌ی تقسیم، به مولکول‌های کربن یا هیدروژن یا... بربخوریم. این وسط، چیزی که به درد ما می خورد ــ یعنی به دردِ نفهمیدنِ کوانتوم! ــ این است که دست آخر، به اجزای گسسته ای به نام مولکول یا اتم می رسیم.
این پرسش از ساختار ماده که «آجرک ساختمانی ماده چیست؟»، پرسشی قدیمی و البته بنیادی است. ما به آن، به کمک فیزیک کلاسیک، چنین پاسخ گفته ایم: ساختار ماده، ذره ای و گسسته است؛ این یعنی نظریه‌ی مولکولی.
گام دوم: تقسیم انرژی
بیایید ایده‌ی تقیسم کردن را در مورد چیزهای عجیب تری به کار ببریم، یا فکر کنیم که می توان به کار برد یا نه. مثلاً در مورد صدا. البته منظورم این نیست که داخل یک قوطی جیغ بکشیم و در آن را ببندیم و سعی کنیم جیغ خود را نصف ـ نصف بیرون بدهیم. صوت یک موج مکانیکی است که می تواند در جامدات، مایعات و گازها منتشر شود. چشمه های صوت معمولاً سیستم های مرتعش هستند. ساده ترین این سیستم ها، تار مرتعش است ــ که در حنجره‌ی انسان هم از آن استفاده شده است. به‌راحتی(!) و بر اساس مکانیک کلاسیک می توان نشان داد که بسیاری از کمّیت های مربوط به یک تار کشیده‌ی مرتعش، از جمله فرکانس، انرژی، توان و... گسسته (کوانتیده) هستند. گسسته بودن در مکانیک موجی پدیده ای آشنا و طبیعی است (برای مطالعه‌ی بیشتر می توانید به فصل‌های 19 و 20 «فیزیک هالیدی» مراجعه کنید). امواج صوتی هم مثال دیگری از کمّیت های گسسته (کوانتیده) در فیزیک کلاسیک هستند. مفهوم موج در مکانیک کوانتومی و فیزیک مدرن جایگاه بسیار ویژه و مهمی دارد که جلوتر به آن می رسیم و یکی از مفاهیم کلیدی در مکانیک کوانتوم است.
پس گسسته بودن یک مفهوم کوانتومی نیست. این تصور که فیزیک کوانتومی مساوی است با گسسته شدن کمّیت های فیزیکی، همه‌ی مفهوم کوانتوم را در بر ندارد؛ کمّیت های گسسته در فیزیک کلاسیک هم وجود دارند. بنابراین، هنوز با ایده‌ی تقسیم کردن و سعی برای تقسیم کردن چیزها می‌توانیم لذت ببریم!
دانشجو نه استخدام می شود و نه فارغ التحصیل بلکه از دانشگاهی به دانشگاه دیگر انتقال می یابد.
اوربیتال اتمی تابع ریاضی است که رفتار موجی مانند یک الکترون و یا یک جفت الکترون در اتم را توضیح می‌دهد. این تابع را می‌توان به منظور محاسبهٔ احتمال حضور الکترون در یک اتم در مناطق خاصی در اطراف هسته مورد استفاده قرار داد. از عملکرد این تابع می‌تواند در ترسیم نمودار سه بعدی از احتمال حضور الکترون در یک مکان استفاده کرد که این منطقهٔ فیزیکی با احتمال زیاد تعیین می‌شود. به طور خاص، اوربیتالهای اتمی ممکن در ویژه حالتی از یک تک الکترون که در مجموعه‌ای از الکترونها در اطراف اتم منفرد قرار دارند با تابع اوربیتال توضیح داد.
اوربیتال اتمی را که در آن الکترون به عنوان ذرات جامد است، هرگز نمی‌توان با سیارهٔ که بصورت بیضوی به دور خورشید می‌گردد توضیح داد.
با یک مقایسه دقیق ممکن است چنین به نظر برسد که الکترونی که درجو اطراف هسته قرار دارد مانند جو یک سیاره‌است. اوربیتال اتمی نحوه شکل گیری این جو را فقط به یک الکترون منفرد در یک اتم را توضیح می‌دهد. وقتی که الکترون‌های بیشتری به اتم منفرد اضافه می‌شود این الکترونها تمایل دارند بطور مساوی در حجم فضای اطراف هسته قرار بگیرند (که گاهی به این ابر الکترونی) گفته می‌شود.)این منطقه معمولاً کروی شکل است.
این ایده که الکترون ممکن است در اطراف هسته با یک خاصیت چرخشی که به آن تکانهٔ زاویه‌ای می‌گویند می‌گردد، در سال ۱۹۱۳ توسط نیلز بور استدلال شد. و یک فیزیکدان ژاپنی به نام هانتارو ناگااٌکا(Hantaro Nagaoka) در اوایل سال ۱۹۰۴ فرضیه مبتنی به رفتارهای الکترونیکی به این مورد را منتشر کرد.. با این حال تا سال ۱۹۲۶ معادله شرودینگر برای حل حرکت موجی الکترون در اتم برای توابع اوربیتال جدید آماده نبود..
با توجه به تفاوت مدارمکانیک کلاسیک از واژه «مدار» برای الکترون در اتم، برای اولین بارشیمیدانی بنام رابرت میلیکان در سال ۱۹۳۲ اصطلاح اوربیتال را ابداع و جایگزین آن کرد.. اوربیتال اتمی، معمولاً به عنوان توصیف هیدروژنگونه (به معنی یک الکترون) برای تابع موج در فضا است، اعداد کوانتومی که بصورت l,nوm دسته بندی می‌شوند به ترتیب متناظر هستند با انرژی جفت الکترون ، تکانه زاویه‌ای و تکانه زاویه‌ای مسیر (بردار اقلیدسی تکانه زاویه‌ای). هر اوربیتال (توسط یک مجموعه از اعداد کوانتومی متفاوت تعریف می‌شود) که دارای حداکثر دو الکترون است، از نامهای کلاسیک در آرایش الکترونی نشان داده شده در تصویر سمت چپ نیزاستفاده شده‌است. نامهای اوربیتال کلاسیک که با (s، p، d، f) نشان داده می‌شوند از ویژگی‌های خطوط طیفی آنها مشتق شده‌است. در واقع این نام‌ها را در تحلیل طیف گسیلی خطی فلزات قلیایی وضع کردند که f,d,p,s به ترتیب برگرفته از واژه‌های انگلیسی fundamental,diffuse,principal,sharp می‌باشند..
از حدود سال ۱۹۲۰، یا حتی قبل از ظهور مکانیک کوانتومی مدرن، اصل آفبا (اصل ساخت و ساز) است که در آن اتم‌ها متشکل از جفت الکترون‌های هستند، که از تکرار یک الگوی ساده و منظم که با افزایش اعداد فرد (.. ۱، ۳، ۵، ۷) است پیروی می‌کنند، توسط نیلز بور و دیگران که برای پی بردن به وجود چیزی شبیه به اوربیتال اتمی، در داخل تعدادی از ساختار الکترونی اتم‌های پیچیده مورد استفاده قرار گرفته بود. در ریاضیات فیزیک اتمی، برای ساده کردن تابع موج الکترون در سیستم‌های پیچیده اغلب مناسب از ترکیبات ساده تر اوربیتال اتمی استفاده شود. اگرچه هر الکترون را نمی‌توان در یک اتم چند الکترونی که یکی را از یک یا دوالکترون ازاوربیتال اتمی در یک تصویر خیالی محدود کرد، هنوز هم تابع موج الکترون ممکن است ترکیباتی از اوربیتال اتمی را دربر داشته باشد؛ مثل اینکه، در بعضی مواقع ابر الکترونی یک اتم چند الکترونی هنوز هم با اوربیتال اتمی متشکل از تنها یک یا دو الکترون باشد.
معادله شرودینگر، معادله ای است که چگونگی تغییر حالت کوانتومی یک سامانه فیزیکی با زمان را توصیف می کند. این معادله در اواخر سال ۱۹۲۵ فرمول بندی شد و در سال ۱۹۲۶ توسط فیزیکدان اتریشی اروین شرودینگر منتشر گردید.در مکانیک کلاسیک، معادله حرکت، قانون دوم نیوتن است و فرمولبندی های معادل آن، معادله اویلر-لاگرانژ و معادله هامیلتون هستند. در همه این فرمول بندی ها، برای حل حرکت یک سیستم مکانیکی و پیشگویی ریاضی اینکه سامانه در هر زمان پس از شرایط و پیکربندی های اولیه چه حالتی خواهد داشت، استفاده می شوند. در مکانیک کوانتومی مشابه قانون دوم نیوتن، معادله شرودینگر برای یک سامانه کوانتومی (معمولاً اتم ها، مولکولها، ذرات ریز اتمی (آزاد، بسته، موضعی) ) است. این معادله یک معادله جبری ساده نیست ولی (عموماً) یک معادله دیفرانسیل جزئی خطی است. معادله دیفرانسیل شامل تابع موج برای سیستم است که حالت کوانتومی یا بردار حالت نیز نامیده می شود.در تفسیر استاندارد از مکانیک کوانتومی، تابع موج کاملترین توضیحی است که می توان در مورد یک سامانه فیزیکی داد. راه حل های معادله شرودینگر نه تنها سامانه های مولکولی، اتمی و ریز اتمی را توصیف می کند بلکه سیستم های ماکروسکوپی، حتی کل جهان را نیز توصیف می کند. همانند قانون دوم نیوتن، معادله شرودینگر از لحاظ ریاضی می تواند به فرمولبندی های دیگر از جمله مکانیک ماتریسی ورنر هایزنبرگ و فرمولبندی انتگرال سطحی زیمان تبدیل شود. همچنین همانند قانون دوم نیوتون، معادله شرودینگر زمان را به طریقی توصیف می کند که برای نظریه های نسبیتی مناسب نیست. مشکلی که در مکانیک ماتریسی به اندازه کافی شدید نیست و در فرمولبندی انتگرال سطحی به طور کامل حضور ندارد.
بنا به نظریه کوانتومی ، امواج به ظاهر پیوسته الکترومغناطیسی ، کوانتیده‌اند و از کوانتومهای گسسته‌ای به نام فوتون تشکیل شده‌اند که هر فوتون دارای انرژی مشخصی است که مقدار آن فقط به فرکانس بستگی دارد.
 |
این تعارض جوهر مانای ذره گونه که با انتشار موج - ذره رخ می‌دهد، نظریه کوانتوم توصیف عینی یابد، آنگاه می‌توانیم موقعیتهای آن را در لحظات پی در پی مشخص و مسیر آن را معین کنیم. اما ذراتی که مسیرهای مشخصی را طی می‌کنند، مشخصه نقش تداخلی موج گونه آنها را برای هر نوع ماده‌ای که واقعا قابل مشاهده باشد، ایجاد نمی‌کند. در آزمایشگاه ، این نقشها همچون نقشی از تیک تاکهای آرایه‌ای از آشکار سازها مشاهده می‌شود. تمهیدات مستند نظریه کوانتومی این نقشها را بوسیله یک تابع موج در فرمالیزم ریاضی آن نظریه بوجود می‌آورد.
این تابع موج احتمال آشکار سازی یک تیک تاک را توصیف می‌کند و چشم به راه یک شیء "حقیقی" نیست. بنابراین ، نظریه کوانتومی با نفی اینکه "موج" یا "ذره" "حقیقی" هستند، مسأله موج - ذره را حل می‌کند. به علاوه ، نظریه کوانتومی با آنچه که از معانی متعارف و رسمی آنها برداشت می‌شود. مفهوم ماده گاهی موج و گاهی ذره است را ندارد.
پدیده فوتوالکتریک که برای اولین بار توسط آلبرت انیشتین شرح داده شد، بر اساس این پدیده وقتی که یک کوانتوم انرژی نوری یعنی یک فوتون در یک ماده نفوذ می کند، این احتمال وجود دارد که بوسیله الکترون جذب شود و الکترون انتقال پیدامی کند.
اخیراً دانشمندان سلولهای خورشیدی ساخته‌اند، وقتی که امواج الکترو مغناطیسی خورشید بر روی آن می‌تابد، جفت ماده‌ها (الکترون و پوزیترون) یعنی در نوار گاف نیم رسانا به تعداد زیاد تولید می‌شود (تولید زوج). در نتیجه برهمکنشهای فیزیکی بین ذرات صورت می‌گیرد که نهایتاً منجر به یک پیل خورشیدی می‌شود.
 |
ماده‌ای که سلولهای خورشیدی از آنها ساخته می‌شود سیلیکون و آرسینورگالیم هستند. سلولهایی که از سیلیکون ساخته می‌شوند از لحاظ تئوری بازده ماکزیمم حدود 22 درصد دارند. ولی بازده عملی آن حدود 15 تا 18 درصد است. در صورتی که بازده سلولهایی که از آرسینورگالیم ساخته می‌شود بازده عملی آنها بیشتر از 20 درصد است.
