PDA

توجه ! این یک نسخه آرشیو شده میباشد و در این حالت شما عکسی را مشاهده نمیکنید برای مشاهده کامل متن و عکسها بر روی لینک مقابل کلیک کنید : اتم های انزواطلب ( حالت ششم ماده)



*میترا*
28th May 2010, 10:01 PM
محققان ناسا دراوایل سال2004 حالت جدیدی از ماده را کشف کردند که حالت چگالیده فرمیونی نام دارد. طی مدت زمان طولانی ماده را به سه حالت جامد، مایع و گاز می شناختند. اما امروزمی دانیم که این سه حالت تنها نیمی از حالت­های شناخته شده هستند وحداقل شش حالت برای ماده وجود دارد. این شش حالت عبارتند از جامد، مایع، گاز، پلاسما، حالت چگالیده بوز - اینشتین و حالت چگالیده فرمیونی.

دکتر جین دبورا (Jin Debora) سرپرست گروه دانشمندانی است که چگالش فرمیونی را کشف کردند.
همانطورکه می دانید چهارمین شکل ماده پلاسما است. این حالت تقریبا گاز مانند است اما اتم­های سازنده پلاسما به الکترون­ها ویون­ها شکافته شده­اند. خورشید ستارگان و آتش نمونه هایی ازحالت پلاسما است. درواقع بیشتر ماده جهان به شکل پلاسما است. پلاسماها معمولا بسیار داغ هستند از اینرو نمی توان پلاسما را تولید ودرظرف­های معمولی نگهداری کرد. پلاسما را با استفاده از میدان مغناطیسی می توان در یک محدوده از فضا حبس کرد.
پنجمین شکل ماده، حالت چگالیده بوز - اینشتین است که درسال 1995 کشف شد. دراین حالت ماده فاقد چسبندگی وکشش سطحی است و می خواهد خود را در حد اکثر سطح بگستراند واز دیواره­های ظرف خود بالا می­رود. ظاهری شبیه به مایع دارد ولی کاملا مانند گاز ایده­آل عمل می کند واگر آن را به حرکت درآوریم تا ابد به حرکت خود ادامه می دهد. این حالت از ماده زمانی پدید آمد که دانشمندان موفق شدند بوزن­ها را تا دمایی بسیار پایین سرد کنند. در دماهای بسیار پایین، بوزن­های سرد درهم فرو می­روند وابر ذره­ای که رفتاری بیشتر شبیه به موج دارد شکل می گیرد. این شکل از ماده بسیار شکننده است ونور به آهستگی از میان آن عبور می کند.
ششمین شکل ماده هم در دمای بسیار پایین قابل دسترسی است. دکتر جین وهمکارانش برای دستیابی به این حالت جدید، تعداد 500 هزار اتم پتاسیم با عدد جرمی 40 راتا دمایی کمتر از یک میلیونیم کلوین سرد کردند. این دما بسیار نزدیک به صفر مطلق است. دراین حالت اتم­های پتاسیم بدون آنکه چسبندگی میان آنها وجود داشته باشد، به صورت مایع جریان یافتند. پایین­تر از این دما چه اتفاقی می افتد؟ جواب این سوال راکسی نمی داند. دانشمندان در حال حاضر برای یافتن پاسخ این سؤال به تحقیق مشغول هستند.
حالت چگالیده فرمیونی تا حدی شبیه چگالش بوز - اینشتین است. هر دو حالت از اتم­هایی تشکیل شده­اند که این اتم­ها در دمای پایین به هم می پیوندند وجسم واحدی راتشکیل می­دهند. در چگالش بوز - اینشتین اتم­ها از نوع بوزون هستند در حالی­که در چگالش فرمیونی اتم­ها فرمیون هستند. تفاوت میان بوزون­ها وفرمیون­هاچیست؟
رفتار بوزون­ها به گونه­ای است که تمایل دارند با هم پیوند برقرارکنند وبه هم متصل شوند. یک اتم درصورتی که حاصل جمع تعداد الکترون، پروتون و نوترون­هایش زوج باشد، بوزون است. به عنوان مثال اتم­های سدیم بوزون هستند زیرا اتم­های سدیم در حالت عادی یازده الکترون، یازده پروتون ودوازده نوترون دارند که حاصل جمع آن­ها عدد زوج 34 می شود. بنابراین اتم­های سدیم این قابلیت را دارند که در دماهای پایین به هم متصل شوند و حالت چگالیده بوز - اینشتین راپدید آورند اما از طرف دیگر فرمیون­ها منزوی هستند. این ذرات طبق اصل طرد پاﺋولی هنگامی­که در یک حالت کوانتومی قرار می­گیرند همدیگر رادفع می کنند واگر ذره­ای در یک حالت کوانتومی خاص قرار گیرد مانع از آن می شود که ذره دیگری هم بتواند به آن حالت دسترسی یابد. هراتم که حاصل جمع تعداد الکترون، پروتون و نوترون­هایش فرد باشد، فرمیون است. به عنوان مثال، اتم­های پتاسیم با عدد جرمی40 فرمیون هستند زیرا دارای 19 الکترون،19 پروتون و21 نوترون هستند و حاصل جمع این سه عدد برابر 59 می شود. دکتر جین وهمکارانش برپایه همین خاصیت انزواطلبی فرمیون­ها روشی را پیش گرفتند واز میدان­های مغناطیسی کنترل شونده­ای برای انجام آزمایش­ها استفاده کردند. میدان مغناطیسی باعث می شود که اتم­های منفرد با هم جفت شوند و میزان جفت­شدگی اتم­ها در این حالت با تغییرمیدان مغناطیسی قابل کنترل است. انتظار می رفت که اتم­های جفت شده پتاسیم خواص همانند بوزون­ها را داشته باشند اما آزمایش ها نشان دادند که در بعضی از اتم­ها که میزان جفت­شدگی ضعیف بود هنوز بعضی از خواص فرمیونی خود رااز دست نداده بودند. در این حالت یک جفت از اتم­های جفت شده می تواند به جفت دیگری متصل شود واین جفت­شدگی به همین ترتیب ادامه یابد تا اینکه سرانجام باعث تشکیل حالت چگالیده فرمیونی شود.

بر گرفته از مجله گهر اصفهان

استفاده از تمامی مطالب سایت تنها با ذکر منبع آن به نام سایت علمی نخبگان جوان و ذکر آدرس سایت مجاز است

استفاده از نام و برند نخبگان جوان به هر نحو توسط سایر سایت ها ممنوع بوده و پیگرد قانونی دارد