فیزیک کوانتومی ، قوانین" انفرادی"ذرات بنیادی را کنار میگذارد،
و مستقیما قوانین " آماری"
حاکم بر مجموعه های ذرات را وضع می کند.
فیزیک کوانتومی فقط با
مجموعه ها سر و کار دارد و قوانین آن خاص گروه هاست و برای افراد نیست.

از خصیصه های اصلی فیزیک کوانتومی مدرن این است که سرشتی آماری دارد.

همانطور که معادلات ماکسول ، میدان الکترومغناطیسی را تعیین میکنند،
از معادلات فیزیک کوانتومی نیز موج احتمال بدست می آید

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

این درک عامیانه را که دمای بالا لزوما به معنی "مقدار حرارت بالا" است را کنار بگذارید!

مردم با شنیدن اینکه دمای الکترونی در داخل لامپ فلئورسان حدود 20000 K است تعجب میکنند:
عجب! اینقدر ها هم داغ بنظر نمیرسد!

چرا؟
زیرا چگالی الکترون ها بسیار کم است

فلذا، مقدار کل حرارت منتقل شده به دیواره لامپ توسط الکترون هایی که با سرعت حرارتی به آن برخورد میکنند، خیلی زیاد نیست.

منبع: فیزیک پلاسما چن

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

یکی دیگر از ویژه گی های اعجاب انگیز پلاسما، چگالی آن است.

ناحیه تغییرات چگالی پلاسما وسعت بسیار زیادی دارد.

برای تجسم این وسعت در نظر بگیرید که:

آب 1000برابر از هوا متراکم تر است.
ستارگان کوتوله سفید 10⁵ برابر از آب متراکم تر است.
ستارگان نوترونی 10¹⁵برابر از آب متراکم تر هستند.
چگالی پلاسما به اندازه بیش از 10²⁸ برابر تغییر میکند.

منبع: فیزیک پلاسما و همجوشی کنترل شده چن

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

از شگفتی های درهم تنیدگی کوانتومی

برخی فیزیکدانان معتقدند
ارتباط آنی بین ذرات نه تنها در فواصل مکانی
بلکه مابین لحظات مختلف در بعد زمان هم،
مابین گذشته و آینده عمل می کند

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

کوانتوم مکانیک:

ساده ترین و مهمترین عملگر در کوانتوم
"عملگر مکان" است

این عملگر را از کجا آوردیم؟
از هیچ جا
آنرا فرض کردیم و دلیلی برای آن نداریم!

پس عملگر اول را فرض کردیم

اما
عملگر های بعدی را به سادگی نمیتوان فرض کرد
آنها را باید با ریاضیات ثابت کنیم

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

کوانتوم مکانیک:

اگر دو عملگر با هم جا به جا نشوند رابطه عدم قطعیت بین آنها وجو دارد

عدم قطعیت نتیجه است یا اصل؟

نتیجه است
زیرا از اصول قبلی بدست می آید

چیزی که نیاز به اثبات داشته باشد "اصل" نیست
در واقع "رابطه" عدم قطعیت صحیح است
نه
"اصل" عدم قطعیت.

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

اصل اول کوانتوم مکانیک:


به هر مشاهده پذیر
(کميت قابل اندازه‌گیری )
سیستم فیزیکی، یک عملگر هرمیتی که روی فضای هیلبرت (نقش هندسه در مکانیک کلاسیک را دارد ) سیستم اثر می کند نسبت می دهیم.

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

اصل دوم کوانتوم مکانیک:

حالت سیستم فیزیکی به وسیله یک بردار در فضای هیلبرت سیستم مشخص میشود
که به آن بردار حالت میگویند


اگر این بردار را داشته باشیم تمام اطلاعات راجع به سیستم را خواهیم داشت، که به آن اطلاعات کوانتومی گفته می‌شود.

هدف مکانیک کوانتومی
اول پیدا کردن بردار حالت
و سپس بیرون کشیدن اطلاعات از درون آن است


برای پیدا کردن بردار حالت باید از قبل فضای هیلبرت سیستم فیزیکی را داشته باشیم

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

اصل سوم کوانتوم مکانیک:

رابطه جابه‌جایی و پاد جابه‌جایی
بین عملگر ها با استفاده از کروشه پوآسون کلاسیکی آنها در یک ضریب ih بدست می‌آید

هر چه از اهمیت این اصل بگوییم باز هم کم است

این اصل زیربنای کوانتوم مکانیک است

با استفاده از این اصل
اصل عدم قطعیت هایزنبرگ دیگر اصل نیست! و "نتیجه" ای است که اثبات میشود

یادآوری:
اصول قابل اثبات نیستند!


مجموعه اپراتورهای دوبه دو جابه جا شونده را نیز میتوان با استفاده از آن بدست آورد
که کاربردش در ساختن فضای هیلبرت سیستم فیزیکی است

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

سیاه چاله چیست؟

سیاه‌چاله ناحیه‌ای از فضا-زمان است که آثار گرانشی آن، چنان نیرومند است که هیچ چیز - حتی ذرات و تابش های الکترومغناطیسی مثل نور - نمی توانند از میدان گرانش آن بگریزد

 نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین پیش بینی می‌کند که یک جرم به اندازه کافی فشرده شده، می‌تواند سبب تغییر شکل و خمیدگی فضا-زمان و تشکیل سیاهچاله شود

مرز این ناحیه از فضازمان که هیچ چیزی پس از عبور از آن نمی‌تواند به بیرون برگردد را افق رویداد می نامند

صفت «سیاه» در نام سیاه‌چاله برگرفته از این واقعیت است که همه نوری که از افق رویداد آن می گذرد را به دام می‌اندازد که از این دیدگاه سیاه چاله رفتاری شبیه به جسم سیاه در ترمودینامیک دارد

از سوی دیگر نیز، نظریه میدانهای کوانتومی در فضازمان خمیده، پیش‌بینی می‌کند که افق های رویداد نیز تابشی به نام تابش هاوکینگ گسیل می کنند که طیف آن همانند طیف جسم سیاهی است که دمای آن با جرمش نسبت وارونه دارد

میزان دما در مورد سیاهچاله‌های ستاره‌ای در حد چند میلیاردم کلوین است و از این رو ردیابی آن دشوار است


یافتن ستارگان نوترونی باعث شد تا وجود اجرام فشرده شده بر اثر رمبش گرانشی به عنوان یک واقعیت امکانپذیر فیزیکی مورد علاقه دانشمندان قرار گیرد

اینگونه پنداشته می‌شود که سیاهچاله‌های ستاره‌ای در جریان فروپاشی ستاره‌های بزرگ در یک انفجارابرنواختری درپایان چرخه زندگیشان بوجود می‌آیند

جرم یک سیاهچاله پس از شکل گیری می‌تواند با دریافت جرم از پیرامونش افزایش یابد. با جذب ستارگان پیرامون و بهم پیوستن سیاهچاله‌های گوناگون، سیاهچاله‌های کلان جرم با جرمی میلیونها برابر خورشید تشکیل می‌شوند

یک سیاهچاله به دلیل اینکه نوری از آن خارج نمی‌گردد نادیدنی است، اما می‌تواند بودن خود را از راه کنش و واکنش با ماده از پیرامون خود نشان دهد

از راه بررسی برهمکنش میان ستاره‌های دوتایی با همدم نامرئیشان،اخترشناسان نامزدهای احتمالی بسیاری برای سیاهچاله بودن در این منظومه‌ها شناسایی کرده‌اند

این باور جمعی در میان دانشمندان رو به گسترش است که در مرکز بیشتر کاهکشان‌ها یک سیاه‌چاله کلان‌جرم وجود دارد

برای نمونه، دستاوردهای ارزشمندی بازگوی این واقعیت است که در مرکز کاهکشان راه شیری ما نیز یک سیاهچاله کلان جرم با جرمی بیش از چهار میلیون برابر جرم خورشید وجود دارد

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

سیاه چاله های بدون مو:

نظریه «بدون مو» ی جان ویلر بیان می‌کند که:

هر سیاهچاله پس از اینکه تشکیل شد و به وضعیت پایداری رسید،
تنها سه خاصیت فیزیکی مستقل دارد: 

جرم، 
بار الکتریکی،
و اندازه حرکت زاویه‌ای.

از نظر مکانیک کلاسیک(غیر کوانتومی) ،
دو سیاهچاله که دارای مقادیر یکسانی برای سه ویژگی یاد شده باشند، نامتمایز اند

این سه ویژگی، ویژگی‌های خاصی هستند زیرا از بیرون سیاهچاله قابل مشاهده‌اند

مثلاً یک سیاهچاله باردار همچون هر جسم باردار دیگری بارهای همنام را دفع می‌کند

به طریق مشابهی مجموع جرم درون کره‌ای که یک سیاهچاله را دربرمی گیرد از طریق همتای قانون گاوس در مورد نیروهای گرانشی یعنی
 جرم ای. دی. ام نسبیت عام از فواصل بسیار دور اندازه‌گیری نمود

 به همین ترتیب تکانه زاویه‌ای یک سیاهچاله را نیز می‌توان از راه کشش چارچوب توسط میدان مغناطیس گرانشی به دست آورد

وقتی جسمی به درون سیاهچاله‌ای سقوط می‌کند تمام اطلاعات فیزیکی مربوط به شکل جرم یا توزیع بار سطحی آن به طور یکنواخت در امتداد افق رویداد توزیع می‌شود و از دید ناظر خارجی گم می‌شود

این رفتار افق رویداد به عنوان سیستم پراکنده ساز نامیده می‌شود و به آنچه در یک غشای کشی رسانا با اصطکاک و مقاومت الکتریکی رخ می‌دهد شباهت بسیار دارد

این تفاوت از آن دسته نظریه‌های میدانی مانند الکترو مغناطیس است که به دلیلی معکوس پذیری در زمان هیچ اصطکاک یا مقاومتی در سطح میکروسکوپیک ندارند

زیرا یک سیاهچاله در نهایت با سه پارامتر به حالت پایدار می‌رسد و هیچ راهی وجود ندارد که از گم شدن اطلاعات مربوط به شرایط اولیه اجتناب نمود:

میدان‌های گرانشی و الکتریکی سیاهچاله اطلاعات بسیار اندکی در بارهٔ آنچه وارد سیاهچاله شده‌است می‌دهند

اطلاعات گم شده شامل هر کمیتی است که از فاصله دور از افق رویداد یک سیاهچاله قابل اندازه‌گیری نیستند. از جمله می‌توان از عدد باریونی و عدد لپتونی کل نام برد

این موضوع تا اندازه‌ای گیج کننده‌است که از آن به پارادوکس گم شدن اطلاعات سیاهچاله یاد میشود

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

استیفن هاکینگ
سیاهچاله ها مو دارند!

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

تکمیلی:
https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://bigbangpage.com/astronomy/%25D9%2587%25D8%25A7%25D9%2588%25DA%25A9%25DB%258C%25D9%2586%25DA%25AF-%25D8%25B3%25DB%258C%25D8%25A7%25D9%2587%25DA%2586%25D8%25A7%25D9%2584%25D9%2587-%25D9%2587%25D8%25A7-%25D9%2585%25D9%2588-%25D8%25AF%25D8%25A7%25D8%25B1%25D9%2586%25D8%25AF/&ved=2ahUKEwjz0pHw-c_vAhWHyaQKHd5aDuQQFjAAegQIAxAC&usg=AOvVaw3BnHZSXfarRfywTO9Y5Gb4

سفیدچاله چیست؟

سفیدچاله در نسبیت عام، یک منطقه فرضی در فضازمان است که:

امکان "ورود" ندارد اما ماده و نور می‌توانند از آن خارج شوند

سفیدچاله‌ها برعکس سیاه‌چاله است که ماده و نور می‌تواند وارد آن شود اما حتی نور نیز امکان گریز ندارد

سفیدچاله در نظریهٔ سیاه‌چاله‌های ابدی ظاهر شدند

هنوز هیچ فرایند فیزیکی برای تشکیل سفیدچاله شناخته نشده‌است.

سفیدچاله‌ها مانند سیاه‌چاله‌ها دارای:

 جرم، بار الکتریکی وتکانه زاویه‌ای هستند.


سفیدچاله مانند هر جرم دیگری ماده را به سوی خود جذب می‌کند اما اجسامی که به سوی سفید چاله سقوط می‌کنند در عمل
هرگز به

" افق رویداد"  آن نمی‌رسند


سفید چاله‌ها باعث کاهش انتروپی می‌شوند و این ویژگی‌ آن‌ها یکی از بزرگ‌ترین موانع در راه اثبات وجودشان است

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

آیا میدانید؟!

نوع بار مثبت و منفی را
" بنجامین فرانکلین"، اولین فیزیکدان آمریکایی نام گذاری کرد

بار ظاهر شده روی شیشه را مثبت و بار ظاهر شده بر روی پلاستیک را منفی نامید

موفقیت او به عنوان یک سیاستمدار مشهور بیشتر مرهون شهرت بین المللی او به عنوان یک دانشمند بوده است

منبع: فیزیک هالیدی

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

حالت کوانتومی کل عالم در نظریه میدان های کوانتومی:

قسمت 1:
در نظریه میدان های کوانتومی
میایم به میدان ها (امواج ) خاصیت ذره ای نسبت میدیم این یعنی اینکه میدان ها رو کوانتیده میکنیم

و بعد به آنها یک حالت کوانتومی <a, t| نسبت میدیم.

این حالت کوانتومی یک موجود یگانه هست که میتونه برای ناظر بسته به هامیلتونین دستگاه اندازه گیریش به صورت ذره یا میدان و حتی موجودی دیتکت شده که نه موج بوده و نه ذره که این نهایت شگفتی کوانتوم فیلد هست، دیده بشه

از دید نظریه میدان های کوانتومی کوانتومی: همه موجودات فقط
"حالت کوانتومی" هستند

در این دیدگاه
سیستم فیزیکی = حالت کوانتومی


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

حالت کوانتومی کل عالم:
قسمت 2:

کل عالم را به صورت یک سیستم ایزوله یا منزوی در نظر میگیریم و حالت کوانتومی کل هستی را به صورت:
|u>
نمایش میدهیم.


این حالت برای ناظر هایی که خود بخشی از سیستم اند، غیر قابل دسترس است

حالت کوانتومی کل عالم، نمیتواند تابعی از فضا و زمان باشد
چرا؟

چون روی تمام فضا - زمان های ممکن جمع زده شده و فقط بستگی به پیکربندی میدان های مختلفی که کل هستی از آن ساخته شده است دارد.
میدانهای هندسی و غیر هندسی

با مشخص شدن متریک یا ناظر، حالت کوانتومی کل عالم به یک حالت جدید رمبش می کند
که این حالت جدید تابعی از زمان تعریف شده به وسیله ی ناظر است.

برای یک ناظر که خود جزئی از سیستم است هر چه برهم‌کنش بیشتری داشته باشد رمبش و تقلیل حالت کوانتومی آن بیشتر اتفاق می افتد و بیشتر از حالت کوانتومی کل عالم <U| دور می شود


یعنی چه؟

یعنی از حالت برهم‌نهی یا در هم تنیدگی با کل هستی خارج شده و در یک حالت خاص قرار می گیرد

برای درک و نزدیک شدن به حالت کوانتومی کل هستی <u| بوسیله یک ناظر باید ناظر برهمکنش هایش را تا حد امکان کم کند تا بتواند به یک حالت درهم تنیده با کل عالم برسد

در این صورت چه میشود؟

در این صورت با کل هستی یکی شده و تمام تغییرات در هر گوشه هستی را به طور آنی درک و احساس خواهد کرد


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

تفاوت چگونگی ایجاد
انرژی هسته ای
و انرژی سوخت های فسیلی:


کلیه مواد از مولکولها، یا کوچکترین واحدهایی که مشخصه شیمیایی آنها هستند تشکیل شده اند

یک مولکول، ترکیبی از اتمهاست
و
هر اتم با توجه به "جرم" و "بار الکتریکی" هسته آن، مشخص میشود
در صورتیکه خصوصیات شیمیایی آن منحصرا، تابع بار الکتریکی هسته است


دو هسته با بار الکتریکی یکسان، ولی جرم متفاوت، را "ایزوتوپ"
میگویند؛ که در یک گروه اتمی طبقه بندی میشوند

یک اتم کامل شامل
هسته ای، با بار الکتریکی مثبت
و الکترون هایی با بار الکتریکی منفی، می‌باشد.
الکترون ها حول هسته میچرخند



انرژی شیمیایی اتم، توسط
انرژی پتانسیل این الکترون ها به وجود می آید

انرژی حرارتی ناشی از سوخت های زغال سنگ و نفت
از
تغییرات "انرژی پتانسیل" الکترون های حول هسته ها، تولید میشود

در واکنش های شیمیایی،
تغییری در هسته ایجاد نمیشود؛

در صورتیکه انرژی اتمی،
در اثر تغییر جرم هسته بدست می آید

منبع:
گداخت هسته ای کاشیرو. نیو


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

فیزیک پلاسما:

"سیستم های گداخت مغناطیسی"

1.توکامک
2.اسفرومک
3.استلاراتور
4.پینچ میدان معکوس
5.ساختار میدان معکوس
6.دو قطبی شناور


به جز استلاراتور بقیه این دستگاه ها دارای ساختار چنبره ای دو بعدی هم محور هستند
( ساختار استلاراتور سه بعدی است )

تاکنون ساختار "توکامک" بهترین عملکرد را داشته است.
به همین دلیل ساختار ایتر به عنوان نخستین آزمایش بشر جهت اشتعال پلاسما و رسیدن به انرژیِ مقرون به صرفه ی "گداخت"
بصورت " توکامک " ساخته خواهد شد.



منبع:
فیزیک پلاسما و انرژی گداخت هسته ای فریدبرگ


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

واژه "توکامک" مخفف چهار کلمه روسی است:

"To"roidalnaya "ka"mera and
"ma"gnitnaya "k"atushka

به معنی:
"محفظه چنبره ای و پیچه مغناطیسی"


لازم به ذکر است؛
این دستگاه اولین بار در اتحاد جماهیر شوروی ساخته شد

منبع:
نگاهی به تازه های توکامک، جان وسون

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

آشنایی با ایتر ، بزرگ ترین توکامک جهان:

حجم انرژی هم‌جوشی که یک توکامک می‌تواند تولید کند، نتیجه مستقیم تعدادی از واکنش‌های هم‌جوشی است که در قلب آن رخ می‌دهد

دانشمندان می‌دانند که هر چه قدر اندازه ظرف بزرگ‌تر باشد حجم پلاسما بیش‌تر می‌شود و بنابراین پتانسیل بیش‌تری برای انرژی هم‌جوشی به وجود می‌آید


توکامک ایتر با داشتن حجم پلاسمایی 10 برابر بزرگ‌ترین ماشین‌هایی که امروزه فعالیت دارند، ابراز آزمایشی منحصر به فردی خواهد بود که می‌تواند پلاسما را برای مدت طولانی‌تر و به شکل بهتری محبوس کند


این ماشین به طور خاص برای انجام کارهای زیرطراحی شده است: 

تولید انرژی گداخت 500 مگاواتی

رکورد جهانی برای انرژی هم‌جوشی در اختیار توکامک اروپایی JET است

ایتر به گونه‌ای طراحی شده است که بازگشت انرژی را 10 برابر کند یا به عبارت دیگر از مجموع 50 مگاوات انرژی ورودی، 500 مگاوات انرژی هم‌جوشی تولید کند

ایتر انرژی تولیدی خود را به عنوان الکتریسیته ذخیره نخواهد ساخت اما ـ به عنوان نخستین ابزار در تمام آزمایش‌های هم‌جوشی در تاریخ برای تولید انرژی شبکه ـ ایتر راه را برای ماشینی که بتواند این کار را انجام دهد هموار خواهد کرد

یکی از اهداف اولیه فعالیت ایتر نمایش کنترل پلاسما و واکنش‌های هم‌جوشی با پیامدهای زیست محیطی ناچیز است

خوب است بدانید تریتیوم عنصری پرتوزا با نیمه عمر کوتاه است


برنار بیگو، مدیر کل پروژه ایتر می‌گوید:

اگر تصادفی رخ دهد و نشت اتفاق بیفتد این ماده گاز است و آزاد می‌شود.

مقداری که وارد طبیعت می‌شود چنان است که جمعیت ساکن این نواحی می‌توانند همین جا بمانند و زندگی عادی شان را دنبال کنند. 


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

حل مشکل تولید انرژی در سیاره زمین:

برنار بیگو ، مدیرکل پروژه ایتر (ITER) می‌گوید:

از طریق این پروژه می‌توان مشکل تولید انرژی در سیاره زمین را حل کرد. 

او درباره مزیت‌های تولید انرژی از هم‌جوشی هسته‌ای در مقایسه با شکافت هسته‌ای گفته:‌

مهم‌ترین مزیت به خود سوخت مربوط می‌شود.

سوخت این راکتور هیدروژن است و هیدروژن در طبیعت به وفور یافت می‌شود.

آب دریاها و چاه‌ها هیدروژن دارند.

بنابراین منبعی تمام نشدنی برای انرژی است که صدها میلیون سال دوام خواهد داشت


مزیت دیگر مربوط به زباله‌ها و پسماندهاست:

در این فرایند چند پسماند پرتوزا به وجود می‌آید اما عمر پرتوزایی این پسماندها کوتاه است. 

در مقایسه با پسماندهای فرآیند شکافت هسته‌ای که عمر پرتوزایی‌شان به چند میلیون سال می‌رسد، این پسماندها عمری حداکثر چند صد ساله دارند. 

فرآیند هم‌جوشی را به آسانی می‌توان متوقف کرد
در صورتی که برای فرآیند شکافت هسته‌ای چنین نیست

و حتی اگر فرآیند شکافت متوقف شود چند تن سوخت هسته‌ای خطرناک باقی می ماند که هم‌چنان گرما و انرژی تولید می‌کند. 


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢