المپياد جهاني فيزيك
 پيوندهاي المپياد فيزيك
 
 پلاسما چيست؟
پلاسما چيست؟زنگ تفريح فيزيك
معرفي و آنچه در مورد پلاسما جالب است بدانيد....

 

 

 

 

ماده شامل اتمهايي است كه با نيروي الكترومغناطيس به يكديگر متصلند. اينكه چقدر اين بندها محكم هستند بستكي دارد به اينكه جزء كداميك از چهار حالت ماده باشند: جامد، مايع، گاز و پلاسما.

 پلاسما به صورت طبيعي در هاله‌ي خورشيد، هسته‌ي ستارگان و شعاع نور يافت مي‌شود. سه حالت پايه‌اي براي ماده وجود دارد كه شامل جامد، مايع و گاز مي‌باشد. حال آنكه فيزيکدانان، پلاسما را حالت چهارم ماده مي‌دانند. اين پلاسما ربطي به پلاسماي خون ندارد. به بيان ديگر اين واژه در فيزيك از سال 1920 كاربرد داشت، و بيانگر يك گاز يونيزه شده بود. فيزيك پلاسماي فضايي در اوايل سال 1950 با كشف كمربند نوريِ  فان آلن به يكي از مهمترين علوم آن زمان تبديل شد. به نظر مي‌رسد كه نور يكي از عمده‌ترين اشكال پلاسما باشد. ماده حالتش را تغيير مي‌دهد، همانگونه كه در اشكال فيزيكي متفاوت ديده مي‌شود. يخ جامد است و از مولكولهاي (H2) هيدروژن و (O) اكسيژن طي نظمي خاص تشكيل شده است. ولي اگر يخ ذوب شود، به صورت بخار در مي‌آيد كه گاز است. در اين حالتِ كلاسيك بار مثبت هسته‌هاي هر يك از اتم برابر است با بار همه الكترون‌هاي چرخان در آن؛ بنابراين بار شبكه صفر است. هر اتمِ كامل از لحاظ الكتريكي خنثي است. وقتي گرماي بيشتري بكار گرفته شود، بخار يونيزه مي‌شود. در اين حالت الكترون‌ها انرژي كافي بدست مي آورند كه بتوانند از داخل اتم بگريزند. اين اتم يك الكترون از دست مي‌دهد و بار مثبتي در شبكه دريافت مي‌كند كه «يون» نام دارد. يونيزه شدن در گازي كه از لحاظ گرما به دماي مناسب رسيده بارها اتفاق مي‌‌‌افتد و ابري از يون‌های الكترونيكي آزاد تشكيل مي‌دهد. بنابراين الزاماً همه‌ي اتمها يونيزه نمي‌شوند و برخي كاملاً دست نخورده باقي مي‌مانند، بدون اينكه در شبكه بار باشد. اين مخلوط گاز يونيزه شده شامل يون‌ها، الكترون‌ها واتم‌هاي خنثي است و «پلاسما» ناميده مي‌شود. پلاسما بايد مقدار كافي اجزاء باردار داشته باشد، حال آنكه گاز كلاً نمايانگر اثر مجموع ميدان‌هاي مغناطيسي و الكتريکي است.

 

 

اگر چه پلاسما شامل الكترون‌ها و يون‌ها مي‌باشد والكتريسيته را انتقال مي‌دهد، يک صورت كُلي خنثي است. در كميت‌هاي قابل محاسبه تعداد الكترون‌ها و يون‌ها برابرند. اجزاء باردار تحت تأثير ميدان الكتريکي در داخل پلاسما مي‌شود. اين رويدادهاي پيچيده‌اي كه در درون پلاسما صورت مي‌پذيرد، باعث مي‌ شود تا پلاسما حالتي پيچيده از ماده‌ي جاذب و بي نظير باشد. پلاسما هم در مكان‌هاي معمولي و هم در جاهاي خاص پيدا مي‌شود. وقتي جريان الكتريکي از گاز نئون عبور كند، هم پلاسما و هم نور توليد مي‌شود. صاعقه، تخليه عظيم الكتريكي در جو است كه باعث ايجاد مجموعه ناهمواري از پلاسما مي‌گردد.

 

 

پلاسما جزئي از اين مجموعه دنباله دار است كه از گاز يونيزه شده توسط نور خورشيد و ساير جريانات ناشناخته حاصل مي‌شود. خورشيد يك كره‌ي پلاسما به اندازه ۱.۵ ميليون كيلومتر است كه توسط واكنش هسته‌اي گرم مي‌شود. دانشمندان براي دستيابي به اهداف عملي پلاسمای خيلي داغ در سطوح مغناطيسي است. در فضا، پلاسما نقش خيلي مهمي دارد و براي زمين همچون سپري در مقابل پرتوهاي كيهاني عمل مي‌كند و بيشتر  اثرات خورشيدي بر روي زمين توسط انرژي از طريق لايه‌هاي يونيزه شده به بالاي جو انتقال داده مي‌شود. پلاسما و مشتقاتش در عرصه‌ي انرژي بسيار مهم هستند، و اگر اين انرژي گرفته شود از جريان انرژي هسته‌اي بسيار قوي‌تر خواهد بود.

 

 

مقالات اخيري كه در جامعه‌ي علمي مطرح شده درباره حركت سريعتر از نور مي‎‌باشد. اما من در اين انديشه ام كه نظريه نسبيت آينشتاين اين مسأله را رد مي‌كند. بالاخره مي‌شود؟

توماس رومن فيزيكدان از دانشگاه ايالت مركزي كانكتيكات چنين توضيح مي‌دهد:

نظريه‌ي نسبيت آينشتاين مي‌گويد هيچ چيز نمي‌تواند از سرعت نور پيشي گيرد، اما اين نظريه زماني كاربرد دارد كه فضا- زمان مسطح باشد. وقتي كه فضا- زمان انحنا دارد اين نظريه تنها به صورت محدود و موضعي امكان پذير است، بدين معني كه بيشتر نواحي فضا- زمان مسلطند. حال هواپيمايي را در نظر مي‌گيريم كه مماس با كره‌ي زمين در حال حركت است. حالت هندسي هواپيما شباهت زيادي به شكل هندسي كره زمين دارد و اين در حالي‌ست كه اندازه‌ي هواپيمايي مذكور در مقايسه با انحناي شعاع كره زمين بسيار كوچكتر مي‌باشد.

در انحناي فضا- زمان  وقتي كه دو ناظر با فاصله‌ي زياد از همراه مقايسه مي‌كنيم نمي‌توانيم از فضا- زمان مسطح موضعي چندان بهره جوييم. موقعيتي را كه در هندسه‌ي هواپيما و كره شاهد بوديم مطابق همان موقعيتي است كه در مورد دو ناظر با فاصله‌ي زياد از هم و در قياس با انحناي شعاع كره زمين مشاهده كرديم. اگر چه هر يك از دو ناظر نظير همان هواپيما در منطقه مذكور عمل مي‌كند، ولي هيچ هواپيمايي نمي‌تواند در عين حال جايگزين هر دو ناظر شود. در نتيجه هر دو ناظر در انحناي فضا- زمان در محل خود و نه در هر نقطه اي از كره زمين مشمول نظريه نيستند.

 

 

 موقعيتهاي متشابه نيز در اين دنياي پهناور به وقوع مي پيوندد. اينجا كسي نبايد به فكر حركت كهكشانها در فضا و يا گسترش فضاي ما بين كهكشانها باشد. طبق نظريه‌ي نسبيت كه مثال‌هاي فوق بر پايه آن استوار بود. هيچ محدوديتي در سرعت گسترش فضاي مابين كهكشان‌هايي كه از ما فاصله مي‌گيرند موجود نيست. اما هنوز هم كاربرد  اين نظريه محدود است و در اين حيث ما نمي‌توانيم بخشي از پرتو نور را دنبال كنيم و موفق به گرفتن آن شويم. تصور كنيد كه تعدادي حشره روي ورقه‌ي پلاستيكي در حال حركتند، با كشيدن اين ورق با سرعت بالا و دلخواه حشرات از يكديگر دور مي‎شوند، اما سرعت حركت آنها سريعتر از پرتو نور نيست.

 بر طبق يك پيشنهاد جدي درباره حركت تابدار حركت حباب فضاي داخلي حباب مسطح است و در اينجا قانون نسبيت كاربرد دارد. در اين بخش، از ديدگاه ناظر درون حباب هيچ چيز نمي‎‌تواند سريعتر از نور حركت كند. خارج از حباب نيز نسبت به ناظري كه خارج از حباب قرار دارد فضا- زمان در ديواره حباب، نور در داخل حباب نسبت به خارج آن سريعتر حركت مي‌كند. اين مسأله مي‌تواند درباره‌ي پرتو‌هاي نور داخل حباب مصداق يابد. آنها نيز در فضاي تابدار فضا- زمان در حال حركتند. آنچه كه باعث ايجاد اين عدم تطابق در دو ناحيه مسطح فضا- زمان شده ، انحناي فضا- زمان بزرگي است كه در ديواره‌ي حباب وجود دارد و اين دو ناحيه را از هم جدا مي‌سازد.

 مارتين باچر كيهان شناس از دانشگاه كمبريج نقطه نظر زير را ارائه  مي‌كند: «مطابق تصور پيشين آينشتاين درباره‌ي طبيعت فضا- زمان، هيچ محدوديتي درباره‌ي سرعت حركت شئ وجود ندارد. در صورتي كه ماده، انرژي و يا هر شئي بتواند بالاتر از سرعت نور حركت كند نظريه آينشتاين بخشي نسبيت يا علت و معلولي كه از گذشته تا آينده مطرح بود نقض خواهد شد.»

 

 

 

در كالبد نظريه پيشين آينشتاين زمان عنصري مطلق است. زمان يك واقعه و برنامه زماني مربوط به آن نزديك تمام ناظران يكسان است و سرعت نيز به اين روند معمولي حركت اضافه مي‌شود. براي سرعت‌هاي  خيلي پايين (در اينجا واژه‌ي پايين مربوط به سرعت نور است) همانگونه است كه در نظريه نسبيت آمده، اما براي سرعت‌هاي بالا تغييراتي اتفاق مي‌افتد. آزمايش مايكلسون - مُرلي در اوايل  قرن بيستم نشان داد كه سرعت نور درباره تمامي ناظراني كه حركت‌هاي مشابهي دارند يكسان است. بنابراين قوانين سرعت بايد تغيير يابد. سرعت نسبي دو شيئي كه يكي حركتي مشابه نور و ديگري حركتي پايينتر از سرعت نور دارند بايد با سرعت نور شود. وقتي هر دو پايين تر از سرعت نور حركت كنند سرعت نسبي بايد كمتراز سرعت نور باشد.

 نتيجه‌ي عجيب آنكه زمان خصوصيت مطلق خود را از دست مي‌دهد. زماني كه ناظراني  حق يگديگر حركت مي‌كنند مطابق يكديگر نيست. اما ناظران به اين توافق دارند كه حوادث داراي نظم و ترتيب باشند. اگر ما بپذيريم كه سرعت بالاتر از نور امكان‌پذير است برخي ناظران وقايع را قبل از گروه ديگر دريافت مي‌كنند. ترتيب زمان تنها وقتي ثابت است كه دو واقعه با سرعتي كمتر از نور و  يا برابر نور حادث شوند.

 درعرصه اين عالم پهناور بارها بطور پراكنده مطرح شده كه مي‌توان سرعتي بالاتر از نور داشت. در نگاه اول اين مسأله ممكن به نظر مي‌رسد. اما بايد ذكر كرد كه اين عالم پهناور با توجه به نظريه نسبيت آينشتاين توضيح داده شده و اين نظريه نسبيت عموميت يافته. در اين نظريه حركتي كه متناسب با حركت نور باشد محدو د است . در نتيجه توّرم تداخل فضا  زمان جدايي مابينن دو نقطه دور از هم مي‌تواند به سرعتي بالاتر از سرعت نور صورت پذيرد. هيچ چيز نمي‌تواند در فضا سريعتر از نور بگذرد اما فضا خود مي‌تواند اشياء را به شكل يك غشاء در داخل خود حمل نمايد.

 

در سري کتاب‌ها و سريال معروف پيشتازان فضا موارد بسياري به پلاسما، اسحله‌ي پلاسمايي، بادهاي ستاره‌اي و موردي که در تصوير مي‌بينيد يعني حبابي که در آن پلاسما توليد مي‌شود، اشاره شده است.

1392/6/17لينک مستقيم

فرستنده :
bahar HyperLink HyperLink 1394/5/20
مـتـن : عااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااالی بود.
ممممممممممممممممممممممممممممنونم.
خیییییییییییییییییییلی جالب بود.

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1392/7/9
مـتـن : mercccccccccccc
پاسـخ : مرسي از خودت

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد فيزيك
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  797
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  797