كوانتوم به زبان ساده!

تاریخچه
اولین تلاش‌ها در جهت ساخت بمب اتمی در آلمان نازی آغاز گشت. در این دوران، شیمیدانی به نام پل هارتک از اساتید دانشگاه هامبورگ به توان بالقوه نیروی اتمی برای کاربردهای نظامی پی برد. وی در ۲۴ فوریه ۱۹۳۹ امکان استفاده از انرژی هسته‌ای به عنوان یک سلاح با توان تخریبی نا محدود را طی نامه‌ای به وزارت جنگ در برلین اطلاع داد. بدنبال این امر گروهی برای تحقیق در این رابطه تشکیل شد و وارنرهایزنبرگ فیزیکدان برجسته آلمانی به طور غیر رسمی سرپرست تیم تحقیقاتی آلمان برای ساخت بمب هسته‌ای گشت.

در همین زمان، آلبرت انیشتین طی نامه معروف خود به روزولت رئیس جمهور وقت آمریکا خطر دستیابی آلمان به تولید بمب اتمی را گوشزد کرد. متعاقب این اخطار روزولت دستور ایجاد پروژه منهتن با هدف تحقیق در این رابطه و تولید بمب اتمی را با همکاری کشور انگلستان صادر کرد. برای این پروژه تأسیساتی در لوس آلاموس در ایالت نیومکزیکو، اوک ریج ایالت تنسی و همفورد ایالت واشنگتن به کار گرفته شدند و تیمی از برجسته‌ترین دانشمندان آن دوران به استخدام این پروژه در آمدند. محققان آلمانی هرگز موفق به طراحی و ساخت بمب اتمی نشدند. اما تیم آمریکایی به سرپرستی فیزیکدان برجسته، جی آر اوپنهایمر موفق به ساخت عملی اولین بمب هسته‌ای بود که در ۱۶ جولای ۱۹۴۵ در ناحیه‌ای موسوم به ترینیتی در نیومکزیکو آزمایش شد.به فاصله کوتاهی در ۶ آگوست ۱۹۴۵،بمب افکن اسکادران ۵۰۹ نیروی هوایی آمریکا موسوم به Enola Gay(که اکنون در موزه‌ای در واشنگتن نگهداری می‌شود)، از پایگاهی در جنوب اقیانوس آرام به پرواز در آمد و در ساعت ۸:۱۵ دقیقه به وقت محلی، بمب موسوم به پسر کوچک را بر شهر هیروشیما منفجر ساخت. این بمب که در طراحی آن از ۶۴ کیلوگرم اورانیوم استفاده شده بود، از ارتفاع ۹۶۰۰ متری رها شد و در ارتفاع ۵۸۰ متری سطح زمین با شدتی معادل با انفجار ۱۵ کیلو تن TNT منفجر شد. مجموع تلفات اولیه و کشته‌ شدگان ناشی از عوارض این انفجار را بالغ بر ۱۴۰۰۰۰ نفر تخمین می‌زنند. سه روز بعد در ۹ آگوست انفجار بمب مرد چاق در شهر ناکازاگی موجب مرگ ۷۴۰۰۰ نفر دیگر شد. این بمب که از پلوتونیوم به عنوان ماده شکافت پذیر استفاده می‌کرد، انفجاری به شدت ۲۱ کیلوتن TNT ایجاد کرد. بمب دیگری نیز در پروژه منهتن تولید شده بود که هرگز از آن استفاده نشد.پس از پایان جنگ دوم جهانی دانشمندان در آمریکا به تحقیق در رابطه با تسلیحات هسته‌ای ادامه دادند. اگرچه این تصور وجود داشت که هیچ کشوری دیگری در دنیا نمی‌تواند تا پیش از سال ۱۹۵۵ به فنآوری ساخت سلاح هسته‌ای دست یابد، اما کلاوس فیوکس یکی از فیزیکدانان آلمانی که در رابطه با مواد فوق انفجاری (High Explosive) با تیم اوپنهایمر همکاری می‌کرد، طرح‌ها و جزئیات طراحی بمب آزمایش شده در ترینیتی را در اختیار جاسوسان شوروی قرارداد. به این ترتیب در ۲۹ آگوست ۱۹۴۹ اتحاد جماهیر شوروی سوسیالیستی اولین آزمایش اتمی خود را با موفقیت انجام داد و غرب را در وحشت فرو برد. این انفجار اثر زیادی در تسریع جنگ سرد گذارد و موجب ایجاد رقابت تسلیحاتی بین آمریکا و شوروی گردید.
پس از آن ایالات متحده جهت حفظ برتری تسلیحاتی خود ، تحقیق در رابطه با ساخت بمب گداختی(یا هیدروژنی) یا به عبارت دقیقتر ، تسلیحات گرما-هسته‌ای (Termo- Nuclear) را آغاز کرد.پیش از این اوپنهایمر به دلیل اتخاذ مواضعی بر علیه ساخت تسلیحات هسته‌ای از سرپرستی پروژه کنار گذارده شد و ادوارد تلر هدایت عملی پروژه ساخت بمب هیدروژنی را برعهده گرفت. نخستین آزمایش یک وسیله گرما-هسته‌ای با اسم رمز مایک در نوامبر سال ۱۹۵۲ در جزیره کوچکی به نام الوگالب در مجاورت انی وتاک در جزایر مارشال انجام شد.وزن تجهیزات به کار رفته در این انفجار شامل دستگاه‌های تبرید به بیش از ۶۵ تن میرسید. از آنجایی که در این سیستم مستقیما از ایزوتوپهای دوتریوم و تریتیوم مایع استفاده میشد، به آن لقب بمب خیس(wet bomb) داده بودند .پیش بینی میشد که قدرت این انفجار معاد یک یا دو مگاتن تی ان تی باشد. اما برخلاف انتظار شدت انفجار معادل ۱۰٫۴ مگاتن تی ان تی بود. نتایج انفجار بسیار هراسناک بود. قطر گوی آتشین حاصل از این انفجار به ۵ کیلومتر رسید. جزیره الوگالب تقریباً تبخیر شد و حفره‌ای به عمق ۸۰۰ متر و شعاع دهانه ۳ کیلومتر برجای ماند.









منتخبان اتمي

آلبرت اینشتین نیلز بور...

یکی از چند نابغه ی قرن ، انریکو فرمی(Fermi ) پدر بمب اتمی و سرپرست پروژه ی مانهاتان ، رابرت اوپنهایمر

پروفسور عبدالسلام(پدر فیزیک و انرژی اتمی پاکستان در کنار رابرت اوپنهایمر


پدر بمب هیدروژنی ، ادوارد تلر( Teller)





















بمب اورانیومی با قدرت که بر روی هیروشیما انداخته شد و تصویر واقعه ی دردناک

سلام بچه ها
مي خواستم يه لطفي بكنيد به من :
رشته ي من مربوط نمي شه به فيزيك ولي اگه بخوام ديد كلي در مورد فيزيك كوانتوم داشته باشم بايد چي كار كنم ؟
در حقيقت بايد يك تحقيق در زمينه ي نقض قانون سوم نيوتون بدم و متوجه شدم كه اثرات كوانتومي مواد اين قابليت را دارند منم نتيجه گرفتم كه اول بايد محدوديت هاش را پيدا كنم وبعد نارسايش را .
اگه راهنماييم كنيد ممنون مي شم .

خلاصه مکانیک کوانتوم

خلاصه مکانیک کوانتوم

asaly گفت:

سلام بچه ها
مي خواستم يه لطفي بكنيد به من :
رشته ي من مربوط نمي شه به فيزيك ولي اگه بخوام ديد كلي در مورد فيزيك كوانتوم داشته باشم بايد چي كار كنم ؟
در حقيقت بايد يك تحقيق در زمينه ي نقض قانون سوم نيوتون بدم و متوجه شدم كه اثرات كوانتومي مواد اين قابليت را دارند منم نتيجه گرفتم كه اول بايد محدوديت هاش را پيدا كنم وبعد نارسايش را .
اگه راهنماييم كنيد ممنون مي شم .

کلیک کنید تا باز شود...

خوب مثل اینکه باید این جوری ادامه داد
دو تا نظریه تو فیزیک هست که قصد تحلیل آفرینشو داره
نظریه نسبیت انشتین و نظریه کوانتوم پلانک البته پلانک بر خلاف انشتین فقط نظریه شو داده
تو نسبیت ساختار کلان فضا بررسی می شه و مشاهدات و اثراتش تحلیل میشه مثل بررسی چند بعدی فضا و بررسی محدودیت های فضا (سرعت نور) در واقع با چند تا قانون سعی داره ساختار جهان رو به صورت کلی تحلیل کنه مشکل اینجاست که خوب این نظریه وقتی می خوای کیفیت رو بالا ببری و تحیلل های ظریف داشته باشی دچار نقاطی میشه به اسم تکنکی (این نقطه ها روتو درس معادلات دیفرانسیل حسابی با هاشون ور رفتی) یعنی به خاطر ریاضیات قضیه توان تحلیل نداره
تو نظریه کوانتوم اما ما با ساختار ذره ها کار می کنیم به خاطر همینم این نظریه با اینکه خیلی مشکل داره اما هم در دسترس تر بوده هم بیشتر به درد خورده بلاخره تونسته یه تحلیل هر چند ناقص ارائه بده
نظریه کوانتوم از کوانتمی بودن نور شروع میشه و از اونجا حدس می زنه همه چی باید ذره ای باشه و بعد شروع می کنه به تحلیل دنیا
با این روی کرد یه جور مکانیک تو فیزیک شکل گرفت به اسم میکانیک کوانتومی در واقع این مکانیک روی ذرهای زیر اتمی کار می کرد و سعی می کرد رفتار اونها رو بررسی کنه و تحلیل کنه و سر انجام پیش بینی کنه یه چند وقت که گذشت کم کم ملت پر رو شدن خواستن همه چی و باهاش تحلیل کنن که از قضا خوبم دارن پیش می رن
اومدن و ذراتی و که ساختار الکترون ها و پروتون ها و نوترون هاست و در آوردن ( تو شتاب دهنده های ذرات , سرن نمونه ی پیشرفته ی این ذراته که برای بدست آوردن مشاهداتی که تا الان قادر به انجامش نبودیم درست شده
در واقع تو این شتاب دهنده ها ذرات و به سرعت های خیلی بالا می برن بعد با هم برخوردشون می دن اون وقته که ذرات متلاشی می شن به چیزایی که از اونها ساخته شدن تو این شرایط هم شتاب خیلی بالایی دارن مثل لحظه ی انفجار بزرگ و همینکه تمام اثراتشون از جمله انرژی داشتن ها و ... ثبت میشه)
این ذره ها تا حدودی شناخته شدن اونهایی که با شتاب دهند های معمولی قابل روئت بودن اما خوب نکته اینجا بود که حالا چطور باید رفتار ها رو توجیه کرد
از اینجا به بعد یعنی بعد از مشاهداتی که روی کوارک ها شد(با شتاب دهنده ها فقط این ذرات دقیق مشاهده شدن) دانشمندا هر کدوم نظریات متفاوتی دادن و ذره هایی رو برای تحلیل ها شون ارائه کردن نکته اینجا بود که خیلی از این ذره ها بدون جرم لحاظ می شدن چون باید سرعتی معادل نور می داشتن و خوب مشاهده هم نشده بودن دیگه پی باید بدون جرم می بودن این ذره ها بیشتر برای انتقال نیرو ها لحاظ می شد و به خاطر اینکه بدون جرم بودن (مثل فوتون ها) خیلی متنوع شدن و فهمشون خیلی مشکل شد در واقع کلمه ی ذره ترجمه ی درستی نبود (البته باید بگم باید توجه کنی فهم دقیق مسئله زمانی اتفاق می افته که بفهمی همه ی اینا معادلات ریاضی ان یعنی مثلان ما می بینیم فلان اتفاق می افته بعد می گیم ذره ای وجود داره که این کارو می کنه در واقع این ذره خود انجام این اتفاقه بعد می آیم ببینم خوصوصیاتش چیه و آیا تشابهی با باقی عامل های مشاهده ی ما داره یا نه تا بتونیم یه نظریه جامع بدیم) خلاصه اینکه برای این ذره ها کلان قوانین نیوتنی صادق نیست یعنی مثلان اگر یه ذره ی گراویاتون با یه ذره ی دیگه برخورد کنه به هم نیرو وارد نمی کنن
متوجه شدی گراویاتون خودش حامل نیروی گرانشه و جرم هم نداره و با سرعت نور هم حرکت می نه(سرعت نور تو نظریه نسبیت یه محدودیت ذاتی فضا ست که تا حالا نقضش هم دیده نشده) من باز تأکید می کنم اینها معادلاته ما هستن و وقتی من می گم ذره شما نباید یه چیز خیلی ریز رو متصور بشی مثل سر سوزن اساسان اینها اون خاصیت ها رو ندارن تو خیلی از آزمایشها معلوم شده این چیزی که ما بهش الان می گیم ذره خاصیت موجی هم داره یعنی می تونی از دوتا سوراخ هم به طور هم زمان رد بشه(یه آزمایش معروف در این ضمینه هست که بعد از اون می گن ذرات خاصیت موجی ذره ای دارن)
خوب خسته شدم دیگه
حالا باقی باشه برا بعد
البته من فکر کنم که یه کم پیچیده شد چون می خواستم حتمان به جایی که قانون سوم نقض می شه برسم اگر بخوای مطالعه کنی باید خیلی ساده تر شروع کنی و اینکه زبان نوشتاری من هم یه کم قامض هستش
شاد باشی

rosvayejanan گفت:

خوب مثل اینکه باید این جوری ادامه داد
دو تا نظریه تو فیزیک هست که قصد تحلیل آفرینشو داره
نظریه نسبیت انشتین و نظریه کوانتوم پلانک البته پلانک بر خلاف انشتین فقط نظریه شو داده
تو نسبیت ساختار کلان فضا بررسی می شه و مشاهدات و اثراتش تحلیل میشه مثل بررسی چند بعدی فضا و بررسی محدودیت های فضا (سرعت نور) در واقع با چند تا قانون سعی داره ساختار جهان رو به صورت کلی تحلیل کنه مشکل اینجاست که خوب این نظریه وقتی می خوای کیفیت رو بالا ببری و تحیلل های ظریف داشته باشی دچار نقاطی میشه به اسم تکنکی (این نقطه ها روتو درس معادلات دیفرانسیل حسابی با هاشون ور رفتی) یعنی به خاطر ریاضیات قضیه توان تحلیل نداره
تو نظریه کوانتوم اما ما با ساختار ذره ها کار می کنیم به خاطر همینم این نظریه با اینکه خیلی مشکل داره اما هم در دسترس تر بوده هم بیشتر به درد خورده بلاخره تونسته یه تحلیل هر چند ناقص ارائه بده
نظریه کوانتوم از کوانتمی بودن نور شروع میشه و از اونجا حدس می زنه همه چی باید ذره ای باشه و بعد شروع می کنه به تحلیل دنیا
با این روی کرد یه جور مکانیک تو فیزیک شکل گرفت به اسم میکانیک کوانتومی در واقع این مکانیک روی ذرهای زیر اتمی کار می کرد و سعی می کرد رفتار اونها رو بررسی کنه و تحلیل کنه و سر انجام پیش بینی کنه یه چند وقت که گذشت کم کم ملت پر رو شدن خواستن همه چی و باهاش تحلیل کنن که از قضا خوبم دارن پیش می رن
اومدن و ذراتی و که ساختار الکترون ها و پروتون ها و نوترون هاست و در آوردن ( تو شتاب دهنده های ذرات , سرن نمونه ی پیشرفته ی این ذراته که برای بدست آوردن مشاهداتی که تا الان قادر به انجامش نبودیم درست شده
در واقع تو این شتاب دهنده ها ذرات و به سرعت های خیلی بالا می برن بعد با هم برخوردشون می دن اون وقته که ذرات متلاشی می شن به چیزایی که از اونها ساخته شدن تو این شرایط هم شتاب خیلی بالایی دارن مثل لحظه ی انفجار بزرگ و همینکه تمام اثراتشون از جمله انرژی داشتن ها و ... ثبت میشه)
این ذره ها تا حدودی شناخته شدن اونهایی که با شتاب دهند های معمولی قابل روئت بودن اما خوب نکته اینجا بود که حالا چطور باید رفتار ها رو توجیه کرد
از اینجا به بعد یعنی بعد از مشاهداتی که روی کوارک ها شد(با شتاب دهنده ها فقط این ذرات دقیق مشاهده شدن) دانشمندا هر کدوم نظریات متفاوتی دادن و ذره هایی رو برای تحلیل ها شون ارائه کردن نکته اینجا بود که خیلی از این ذره ها بدون جرم لحاظ می شدن چون باید سرعتی معادل نور می داشتن و خوب مشاهده هم نشده بودن دیگه پی باید بدون جرم می بودن این ذره ها بیشتر برای انتقال نیرو ها لحاظ می شد و به خاطر اینکه بدون جرم بودن (مثل فوتون ها) خیلی متنوع شدن و فهمشون خیلی مشکل شد در واقع کلمه ی ذره ترجمه ی درستی نبود (البته باید بگم باید توجه کنی فهم دقیق مسئله زمانی اتفاق می افته که بفهمی همه ی اینا معادلات ریاضی ان یعنی مثلان ما می بینیم فلان اتفاق می افته بعد می گیم ذره ای وجود داره که این کارو می کنه در واقع این ذره خود انجام این اتفاقه بعد می آیم ببینم خوصوصیاتش چیه و آیا تشابهی با باقی عامل های مشاهده ی ما داره یا نه تا بتونیم یه نظریه جامع بدیم) خلاصه اینکه برای این ذره ها کلان قوانین نیوتنی صادق نیست یعنی مثلان اگر یه ذره ی گراویاتون با یه ذره ی دیگه برخورد کنه به هم نیرو وارد نمی کنن
متوجه شدی گراویاتون خودش حامل نیروی گرانشه و جرم هم نداره و با سرعت نور هم حرکت می نه(سرعت نور تو نظریه نسبیت یه محدودیت ذاتی فضا ست که تا حالا نقضش هم دیده نشده) من باز تأکید می کنم اینها معادلاته ما هستن و وقتی من می گم ذره شما نباید یه چیز خیلی ریز رو متصور بشی مثل سر سوزن اساسان اینها اون خاصیت ها رو ندارن تو خیلی از آزمایشها معلوم شده این چیزی که ما بهش الان می گیم ذره خاصیت موجی هم داره یعنی می تونی از دوتا سوراخ هم به طور هم زمان رد بشه(یه آزمایش معروف در این ضمینه هست که بعد از اون می گن ذرات خاصیت موجی ذره ای دارن)
خوب خسته شدم دیگه
حالا باقی باشه برا بعد
البته من فکر کنم که یه کم پیچیده شد چون می خواستم حتمان به جایی که قانون سوم نقض می شه برسم اگر بخوای مطالعه کنی باید خیلی ساده تر شروع کنی و اینکه زبان نوشتاری من هم یه کم قامض هستش
شاد باشی

کلیک کنید تا باز شود...

واقعا ممنون
شما واقعا كمر بستيد كه من توي اين تحقيق نمره ي كامل بيارم
خيلي لطف كرديد فقط همين