پوشش اداره اصفهان هواشناسی وضعیت جوی

پوشش: اداره اصفهان هواشناسی وضعیت جوی هوا استان اصفهان

گت بلاگز اخبار علمی و آموزشی تولید ذرات جرم منفی به وسیله دستگاه لیزری تازه

محققان دانشگاه “روچستر” یک دستگاه لیزری ساخته‌اند که به لطف یک ماده نیمه هادی اتمی که داخل میکروسکوپ نوری لیزر قرار می‌گیرد، می‌تواند ذرات با جرم منفی ایجاد کند

تولید ذرات جرم منفی به وسیله دستگاه لیزری تازه

تولید ذرات جرم منفی به وسیله دستگاه لیزری جدید

عبارات مهم : دستگاه

محققان دانشگاه “روچستر” یک دستگاه لیزری ساخته اند که به لطف یک ماده نیمه هادی اتمی که داخل میکروسکوپ نوری لیزر قرار می گیرد، می تواند ذرات با جرم منفی ایجاد کند.

به گزارش ایسنا و به نقل از گیزمگ، محققان دانشگاه “روچستر”(Rochester) موفق به ساخت لیزری شده است اند که قادر است ذراتی با جرم منفی تولید کند.

تولید ذرات جرم منفی به وسیله دستگاه لیزری تازه

در تجربه روزانه اگر چیزی را فشار دهیم، از ما دور می شود. ولی اشیا با جرم منفی این اصل اساسی را کنار می گذارند و در عوض به سمت شما سرعت می گیرند.

این عنوان به نظر علمی-تخیلی هست، ولی این ایده به لحاظ نظری امکان پذیر است و اثرات آن در آزمایش های اخیر مشاهده شده است است.

محققان دانشگاه “روچستر” یک دستگاه لیزری ساخته‌اند که به لطف یک ماده نیمه هادی اتمی که داخل میکروسکوپ نوری لیزر قرار می‌گیرد، می‌تواند ذرات با جرم منفی ایجاد کند

در حال حاضر دانشمندان دانشگاه “روچستر” یک دستگاه ساخته اند که می توانند ذراتی را ایجاد کنند که جرم منفی را نشان می دهند.

قانون دوم حرکت نیوتن می گوید که نیروی بر روی یک جسم برابر است با جرم درونی آن ضرب در شتاب آن (F = ma). معمولا تمام این مقادیر مثبت هستند، آیا که اعمال نیروی مثبت در یک جسم با جرم مثبت باعث شتاب مثبت می شود و جسم را به سمت جلو هدایت می کند.

اما اگر یک جسم دارای جرم منفی باشد، نیرو نیز منفی می شود، به این معنی که جسم در جهت مخالف حرکت می کند. بنابراین اگر شما تلاش کنید آن را هل دهید، شی خود را به دست شما فشار می دهد.

تولید ذرات جرم منفی به وسیله دستگاه لیزری تازه

جرم منفی عمدتا تنها در تحلیل های نظری نشان داده شده است هست، اگر چه یک آزمایش سال گذشته اتم های روبیدیوم را با لیزرها دستکاری کرد تا یک مایع ایجاد کند که طوری عمل کند که جرم منفی داشته باشد.

در حال حاضر، محققان دانشگاه “روچستر” می گویند که دستگاهی ساخته اند که می تواند با ترکیب فوتون های نور لیزر و اکسیتون ها در یک ماده نیمه هادی(نیم رسانا)، ذراتی با جرم منفی ایجاد کند.

محققان دانشگاه “روچستر” یک دستگاه لیزری ساخته‌اند که به لطف یک ماده نیمه هادی اتمی که داخل میکروسکوپ نوری لیزر قرار می‌گیرد، می‌تواند ذرات با جرم منفی ایجاد کند

اکسیتون یک حالت مقید الکترون – حفره است که این دو با نیروی الکترواستاتیک کولنی جذب می شوند. اکسیتون یک شبه ذره خنثی است که در عایق ها، نیم رساناها و بعضی مایعات وجود دارد.

اکسیتون یک برانگیختگی ماده چگال است و می تواند بدون اینکه بار خالص داشته باشد، انرژی حمل کند. هنگامی که یک فوتون به وسیله نیم رسانا جذب می شود یک اکسیتون تولید می شود.

تولید ذرات جرم منفی به وسیله دستگاه لیزری تازه

الکترون از باند والانس(نوار ظرفیت) به باند هدایت(نوار رسانش) برانگیخته می شود و یک حفره ایجاد می کند. این الکترون در باند هدایت به طور موثر جذب حفره می شود.

این جفت الکترون –حفره مقید یا همان اکسیتون دارای انرژی کمتری از جفت الکترون های غیر مقید است.

تابع موج حالت مقید تابع هیدروژنی گفته می شود، چون همان گونه که الکترون به پروتون مقید می شود و اتم هیدروژن خنثی را تشکیل می دهد، الکترون و حفره نیز می توانند به وسیله بر همکنش کولنی جذب شوند.

مفهوم اکسیتون نخستین بار به وسیله “یاکوف فرنکل”(Yakov Frenkel) در سال 1931 مطرح شد. وی اکسیتون های اتم ها را در یک عایق توصیف و بیان کرد که این حالت برانگیخته بدون اینکه بار خالصی را انتقال یافته کند، قادر به حرکت در ساختار شبکه است.

نیم رسانا یانیمه هادی، عنصر یا ماده ای است که در حالت عادی عایق باشد ولی با افزودن مقداری ناخالصی توانایی هدایت الکتریکی پیدا کند. منظور از ناخالصی، عنصر یا عنصرهای دیگری است غیر از عنصر مهم یا پایه، به عنوان نمونه اگر عنصر پایه سیلیسیوم باشد ناخالصی می تواند آلومینیوم یا فسفر باشد.

نیم رساناها در نوار ظرفیت خود چهار الکترون دارند. میزان مقاومت الکتریکی نیم رساناها بین رساناها و نارساناها می باشد. از نیمه رساناها جهت ساخت قطعاتی مانند دیود، ترانزیستور، تریستور، آی سی و غیره استفاده می شود.

ظهور نیم رساناها در علم الکترونیک انقلاب عظیمی را در این علم ایجاد کرده که اختراع رایانه یکی از دستاوردهای این انقلاب است.

و ولی دستگاه بر اساس یک لیزر با یک هسته مهم ساخته شده است هست. به طور معمول، نور بین یک جفت آینه رو به روی هم حرکت می کند و فضایی که نور در آن محصور شده است هست، حفره نوری یا میکروحفره نامیده می شود.

محققان در حفره نوری این دستگاه یک نیمه هادی نازک اتمی ساخته شده است از “مولیبدنوم دیسلنائید” تعبیه کردند که در آن می تواند با نور محصور شده است ارتباط برقرار کند.

اکسیتون ها جهت ایجاد ذرات تازه به نام پلاریتون ها که دارای جرم منفی هستند در نیمه هادی با فوتون ها در نور محدود شده است لیزر ترکیب می شوند.

“نیک وامیواکاس”، سرپرست این مطالعه در توصیف این دستگاه می گوید: با اجبار یک اکسیتون جهت کنار گذاشتن و سپردن بخشی از هویت خود به یک فوتون جهت ایجاد یک پلاریتون، ما با یک شی که دارای جرم منفی که با آن مرتبط هست، مواجه می شویم.

وی افزود: این چیزی است که درک آن مسئله است و مغز را به چالش می کشد، لیکن اگر شما تلاش کنید آن را فشار دهید یا آن را بکشید، در جهت مخالف از آنچه معمول است می رود.

محققان همچنان در تلاش هستند تا فیزیک ذرات جرم منفی را در دستگاه کشف کنند و اگر چه هنوز تا کاربرد عملی راهی طولانی باقی مانده هست، ولی یکی از نخستین پیشرفت ها می تواند لیزرهای کارآمدتر باشد.

“وامیواکاس” می گوید: ما در حال رویا پردازی راه هایی جهت اعمال فشار یا کشیدن این ذرات، شاید با استفاده از یک میدان الکتریکی در سراسر دستگاه و سپس مطالعه چگونگی حرکت این پلاریتون ها در اطراف دستگاه با استفاده از نیروی خارجی هستیم.

وی افزود: ولی همچنین معلوم شد دستگاهی که ما ساخته ایم، راهی جهت تولید نور لیزری با مقدار کمی انرژی هست. با پلاریتون هایی که ما با این دستگاه ایجاد کرده ایم، نحوه عمل لیزر کاملا متفاوت هست. سیستم با انرژی ورودی بسیار پایین تری شروع به پرتوافشانی می کند.

این تحقیق در مجله Nature Optics انتشار یافته است.

واژه های کلیدی: دستگاه | الکترونیک | اخبار علمی و آموزشی

دانلود


دانلود فایل ها

نویسنده : topsblog