العودة   منتدى لغة الروح > لغة الفيزياء > الفيزياء الحديثة

إضافة رد
 
أدوات الموضوع انواع عرض الموضوع
#1  
قديم 06-24-2018, 08:06 AM
ملك غير متواجد حالياً
لوني المفضل Cadetblue
 رقم العضوية : 1207
 تاريخ التسجيل : Jun 2018
 فترة الأقامة : 486 يوم
 أخر زيارة : 06-24-2018 (08:28 AM)
 المشاركات : 60 [ + ]
 التقييم : 10
 معدل التقييم : ملك is on a distinguished road
بيانات اضافيه [ + ]
افتراضي فيزياء نووية: حِزَم نيوترونية دوّامية



لا تحمل النيوترونات عادة عزمًا زاوِيًّا مداريًّا، ولكن العرض الذي يوضح أن حِزَم من النيترونات قد تحمل هذه الخاصية، بعد 23 سنة من رؤية الخاصية نفسها في الفوتونات، يقدِّم وعودًا بتحسين تقنيات التصوير.


اكتشَف الفيزيائي جيمس تشادويك النيوترونات في عام 1932. وما زالت تلك الجسيمات مستمرة في إدهاش العلماء حتى يومنا هذا، حيث كان يُعتقد في البداية أن النيوترونات جسيمات أولية، أي أنها لا تتألف من جسيمات أخرى، ولكننا عرفنا الآن أن النيوترونات مثل البروتونات، تتكون من ثلاثة جسيمات أوّلية تُسمى كواركات. والكواركات لها خاصية ذاتية تُعرف باسم العزم الزاوِيّ المغزليّ (الحركة المغزلية)، حيث تمنح النيوترون حركة مغزلية بقيمة ħ½ (حيث ħ هو ثابت بلانك المخفض). ويبين كلارك وزملاؤه1 أن النيوترون الحر يمكن أن يكون له نوع مختلف من العزم الزاوي، (وهو العزم الزاوي المداري).

والعزم الزاوِيّ المداريّ هو مفهوم واسع في الفيزياء الحديثة، ولكن عادةً ما يرتبط بحركة الإلكترونات حول النواة الذرية في الذرات والجزيئات. وعلى النقيض من الحركة المغزلية، فإن العزم الزاوي المداري ليس خاصية ذاتية للإلكترون: حيث يمكن أن يأخذ أي قيمة للعدد الصحيح L، مضروبة في الثابت ħ، في حين أن الحركة المغزلية للإلكترون لها قيمة ثابتة، هي ħ½. والحركة المغزلية للإلكترون، والعزم الزاوي المداري مشابهان لدوران الأرض حول محورها، ومدارها حول الشمس، على الترتيب.

وقد نشأ العزم الزاوي المداري أيضًا في سياق مختلف: ففي وقت مبكر من تسعينات القرن الماضي، تم إثبات أن أي شعاع ضوء حلزوني الطور يمكن أن يحمل عزمًا زاويًّا مداريًّا، نظريًّا2 وتجريبيًّا3. ومنذ ذلك الحين ثبت أيضًا أن هذا صحيح، حتى بالنسبة إلى الفوتون الواحد4. وبالتالي يُعتبر ذلك مصدرًا آخر للعزم الزاوي للجسيم، بالإضافة إلى حركته المغزلية (التي ترتبط مع الاستقطاب الدائري الضوئي). وهي خاصية مهمة للفوتونات، حيث استُخدمت في تطبيقات في مجال الضوئيات، مثل ترميز المعلومات الكمية4 والتقليدية5 في فوتونات فردية، وبروتوكولات6 التشابك الكَمِّي، والتحكم في الجسيمات الصغيرة بالقوى الضوئية7.

في عام 2010، تم توليد حزم إلكترونية بعزم زاوي مداري، مما يؤكد أن هذه الخاصية لا تقتصر على الحزم الضوئية فحسب8. ومنذ ذلك الحين، تم نشر العديد من أوجه التقدم في مجال إنتاج واستخدام الحزم الإلكترونية التي تحمل عزمًا زاويًّا مداريًّا (انظر المرجع 9). كما أن حقيقة أن الفوتونات ليست هي الجسيمات الوحيدة التي يمكن أن يكون لها عزم زاوي مداري، قد فتحت آفاقًا للدراسات الأساسية في التفاعلات الكهرومغناطيسية وتطبيقاتها، مثل تطوير المجاهر الإلكترونية.

أضافت أبحاث كلارك وزملاؤه النيوترونات إلى قائمة الجسيمات التي يمكن أن يكون لها عزم زاوي مداري، حيث استطاع هؤلاء الباحثون توليد نيوترونات تحمل عزمًا زاويًّا مداريًّا، من خلال توجيه شعاع من الجسيمات خلال جهاز يعرف باسم "قُرص الطور الحلزوني"، (الشكل 1)، حيث يتفاوت سُمك هذا القرص بشكل منتظم كدالة في زاوية السمت للقرص φ (الزاوية المقاسة حول محيط القرص)، حيث تكتسب الدالة الموجية للنيوترونات التي تمر عبر هذا الجهاز تحولًا طوريًا يتناسب مع السُّمك المحلي للقرص. ومع القيم المناسبة لتفاوت سًمك القرص مع زاوية السمت φ، تكتسب الدالة الموجية توزيع طور سمتي يُحسب بالعلاقة eiLφ، حيث L هو أي عدد صحيح موجب، أو سالب، و(i) هو "وحدة تخيلية" (الجذر التربيعي للقيمة -1).




وجَّه كلارك وزملاؤه1 شعاعًا من النيوترونات خلال جهاز يُعرف باسم (قُرص الطور الحلزوني)، الذي عدّل الدالة الموجية المستوية الأصلية للنيوترونات، وأضفى عزمًا زاويًّا مداريًّا للجسيمات. وبذلك.. اكتسبت الدالة الموجية للنيوترونات التي تخرج من الجهاز توزيع طور سمتي يُحسب بقيمة eiLφ (حيث إن (i) وحدة تخيلية، L هو أي عدد صحيح، φ هي الزاوية السمتية للقرص). وهذا الاختلاف الطوري يسبب تلك البِنْيَة الحلزونية التي تُرى في الدالة الموجية الناشئة، والتي ترتبط مع العزم الزاوي المداري المكتسَب.

كبر الصورة

صنع الباحثون عدة أقراص، بحيث تتوافق توزيعات سُمكها مع قيم مختلفة للعدد L، وبالتالي ولَّدت حِزَمًا نيوترونية تحمل عزمًا زاويًّا مداريًّا بقيم Lħ مختلفة. ويعتبر العزم الزاوي المداري للنيوترونات هو سمة ميكانيكية كمية، مثل حركته المغزلية. ويحدث ذلك نتيجة للبنية الحلزونية للدالة الموجية "الدوامية" للجسيم عندما يخرج من القرص. وللتحقق من أن شعاع النيوترون قد اكتسب العزم الزاوي المداري عند مروره خلال القرص، استخدم كلارك وزملاؤه تقنية تعرف بقياس تداخل النيوترونات. وفي هذه الطريقة، تم تقسيم الدالة الموجية للنيوترونات إلى مسارين، بحيث يوضع قرص الطور الحلزوني في أحد المسارين. ثم تم الجمع بين المسارين لاحقًا بشكل متسق، لتشكيل شعاع ناتج له نمط تداخل يُظهر توزيع الطور السمتي الذي اكتسبته الدالة الموجية.

على الرغم من أن نتائج كلارك وزملاؤه مثيرة للإعجاب، إلا أنها لا تمثل سوى الخطوة الأولى في مجال هذا البحث الواعد. فعلى سبيل المثال، في التجربة الحالية، فإن شعاع النيوترونات الساقط على قرص الطور الحلزوني، هو خليط إحصائي لعدة حالات عزم زاوي مداري كمية. وقبل الحديث عن تطوير التطبيقات التي يمكن الحصول عليها، يجب أن تتولد النيوترونات بحالات كمية محددة لقيم العزم الزاوي المداري (القيمة الذاتية). وإضافة إلى ذلك.. تم تطوير أساليب هولوجرامية (ثلاثية الأبعاد)؛ لخلق حالات عزم زاوي مداري ضوئية10,11 وإلكترونية12. وتلك الحالات أكثر دقة وتنوعًا من استخدام أقراص الطور الحلزونية. وبذلك.. سيكون من المثير للاهتمام استكشاف استخدام تقنيات الهولوجرام للنيوترونات أيضًا. كما تمثل الاستخدامات المحتملة لحالات العزم الزاوي المداري للنيوترونات في دراسات المعلومات الكمية، آفاقًا مثيرة للاهتمام.

وأخيرًا، تفتح أبحاث كلارك وزملاؤه طريقًا آخر للعمل المستقبلي، مثل: استخدام حزم نيوترونية ذات عزم زاوي مداري للتصوير. ولأن النيوترونات جسيمات نافذة، فيمكنها تقديم مزايا عملية، مقارنةً بالمجهر الضوئي والإلكتروني في دراسات التصوير العميق للمواد. لذا.. يمكن للمرء الاستنتاج بأن حِزَم النيوترونات الحاملة للعزم الزاوي المداري قد تذهب بجرأة حيث لم تذهب الجسيمات الكمية الأخرى من قبل.



المصدر : مجله نيتشر العربية

ساعد في نشر والارتقاء بنا عبر مشاركة رأيك في الفيس بوك





رد مع اقتباس
إضافة رد

مواقع النشر (المفضلة)

الكلمات الدلالية (Tags)
دوّامية, حِزَم, فيزياء, نيوترونية, نووية:

أدوات الموضوع
انواع عرض الموضوع

تعليمات المشاركة
لا تستطيع إضافة مواضيع جديدة
لا تستطيع الرد على المواضيع
لا تستطيع إرفاق ملفات
لا تستطيع تعديل مشاركاتك

BB code is متاحة
كود [IMG] متاحة
كود HTML معطلة

الانتقال السريع

Facebook Comments by: ABDU_GO - شركة الإبداع الرقمية

الساعة الآن 11:29 PM.


Powered by vbulletin
Copyright ©2000 - 2019.


HêĽм √ 3.1 BY: ! ωαнαм ! © 2010

أن المنتدى غير مسئول عما يطرح فيه أفكار وهي تعبر عن آراء كاتبها

هذا الموقع يستعمل منتجات MARCO1

جميع الحقوق محفوظة لموقع لغة الروح |تصميم المتحدة لخدمات الانترنت