العودة   منتدى لغة الروح > لغة الفيزياء > الفيزياء العامة


الفيزياء الباردة: فوضى في البـرودة

كل ما يخص الفيزياء العامة


إضافة رد
 
أدوات الموضوع انواع عرض الموضوع
#1  
قديم 04-21-2016, 11:18 PM
mo7med غير متواجد حالياً
لوني المفضل Cadetblue
 رقم العضوية : 647
 تاريخ التسجيل : Apr 2016
 فترة الأقامة : 1685 يوم
 أخر زيارة : 11-09-2017 (06:56 PM)
 المشاركات : 101 [ + ]
 التقييم : 30
 معدل التقييم : mo7med is on a distinguished road
بيانات اضافيه [ + ]
Post الفيزياء الباردة: فوضى في البـرودة



الفيزياء الباردة: فوضى في البـرودة

أظهر الجمع بين النظرية والتجربة أن ذرات الإربيوم فائقة البرودة المحصورة بأشعة ليزر والمعرَّضة لمجال مغناطيسي تشهد تصادمات تتسم بفوضى كَمِّيَّة.



إنّ استخدام المجالات المغناطيسية للتلاعب بتفاعلات الذرات فائقة البرودة عند درجات حرارة دون المايكروكلفن أتاح دراسة كثير من الظواهر الغريبة في فيزياء الكَمِّ تجريبيًّا ونظريًّا1. وبدوره، يضيف تقرير فريش وزملائه2 المنشور في الأسبوع الأخير من شهر مارس الماضي بدورية "نيتشر" منعطفًا جديدًا إلى هذا الحقل البحثي. وحتى الآن، استُخدمت مثل تلك الأبحاث ذرات بسيطة ذات تفاعلات بسيطة نسبيًّا، لكنَّ فريش وزملاءہ تناولوا بالبحث أنواعًا معقدة من الذرات، ذرات الإربيوم، وجمعوا بين النظرية والتجربة؛ لإظهار أثر الفوضى الكمية في التصادمات بين ذرتي إربيوم. توفر النتائج حصيلة استكشاف مسارات جديدة لفيزياء وكيمياء البرودة الفائقة باستخدام أنواع ذَرِّيَّة وجزيئية معقدة.

استخدم فريش وزملاؤه في دراستهم شعاع ليزر مُرَكَّز بإحكام؛ لحصر عيِّنات من حوالي 100 ألف ذرة إربيوم (Er) في أدنى حالاتها الكمية طاقةً عند درجة حرارة تقارب 400 نانوكلفن. تكوَّنت العيِّنات إمّا من نظائر بوزونيّة (168Er أو 166Er) لها عدد مغزلي صحيح، أو من نظير فيرميوني واحد (167Er)، له عدد مغزلي نصف صحيح. ضبط الباحثون مجالًا مغناطيسيًّا مسلّطًا عند قيمة ثابتة بين صفر و7 مِلِّي تسلا (وحدة المجال المغناطيسي)، وأحصوا عدد الذرات التي بقيت بعد حصرها بالليزر لمدة 400 مِلي ثانية.
وجد الباحثون عدد الذرات المتبقي في شَرَك الليزر معتمدًا بقوة على قيمة المجال المغناطيسي المختارة تحديدًا. وفقدان الذرات هذا معلوم جيدًا في فيزياء الذرة الباردة، ويُستخدَم للعثور على سمات تُسمَّى رنين فشباخ Feshbach resonances، الذي يحدث عندما يكون إجمالي طاقة ذرتين متصادمتين (صفرًا تقريبًا) يضاهي الطاقة المنضبطة مغناطيسيًّا لحالة جزيئية مقيدة ثنائية الذرة (Er2). وجدولة قيم المجال المغناطيسي التي يوجد عندها فقدان ذرات تحدد بدقة "مواضع" الرنين، التي يمكن منها سبر ديناميكيات التصادمات الكامنة.

وقد فُوجئ فريش وزملاؤه بعدد مرات الرنين بمنظومتهم كبيرًا، بل أكبر مما يمكن الحصول عليه من أنواع فلزات قلوية، مثل الليثيوم، أو الروبِديوم، أو السيزيوم (Cs). وقدَّم الباحثون نماذج نظرية تربط هذا السلوك بالديناميكيات الكمية الفوضوية للتصادمات.
ونظرًا إلى أن ذرات الفلزات القلوية، مثل السيزيوم، لها بنية ذرية بسيطة (حيث العزم الزاوي المداري الإلكتروني صفر)، فإن مرات رنين ذرات السيزيوم المتصادمة متباعدة نسبيًّا عن بعضها البعض كدالة في مجال مغناطيسي متزايد، وتتسم بأعداد كمية بسيطة. وعلى نقيض ذلك.. ذرة الإربيوم لها بِنْيَة معقدة تمنحها عزمًا زاويًّا مداريًّا إلكترونيًّا إجماليًّا، قيمته خمسة. لذا.. ذرات الإربيوم لها مرات رنين أكثر كثيرًا من ذرات السيزيوم، وهي "مختلطة"، أي لم تعد توصف بأرقامها الكمية البسيطة.

ولتفسير طبيعة طيف الرنين الذي قاموا بقياسه (الشكل 1)، وكذلك طيف الرنين المحسوب بواسطة نموذجهم، استعار فريش وزملاؤه أداةً تُسمَّى نظرية المصفوفة العشوائية من أبحاث مبكرة في الفيزياء النووية وغيرها. وبافتراض أن مختلف تفاعلات منظومتهم يمكن توصيفها بمعامِلات هذه النظرية، استطاعوا إعادة إنتاج متوسط الفواصل بين الرنينات المتعاقبة. وجد الباحثون أن توزيع الفواصل بالنسبة لبوزونات 168Er أو166Er كان أقرب كثيرًا إلى التوزيع المناظر للديناميكيات الفوضوية، المعروف بتوزيع ويجنر–دَيْسون (Wigner–Dyson)، منه إلى توزيع بواسون (Poisson) الذي تتسم به الديناميكيات الاعتيادية غير الفوضوية. وأظهرت فيرميونات 167Er ذات الغزل النووي مجموعة رنين أكثر كثافة من مجموعة رنين النظائر البوزونية (168Er أو 166Er)، لكن الباحثين لم يحللوا بعد المجموعة الأولى بالتفصيل، نظرًا إلى أنها أكثر تعقيدًا. وفي دراسة نشرت هذه السنة3، تم بالمثل قياس مجموعة رنين كثيفة في منظومات نظائر بوزونية وفيرميونية باردة للفلز دسبروزيوم (Dy).






الفيزياء الباردة: فوضى البـرودة

الشكل 1 | باركود الرنين. تشير الخطوط الرأسية الحمراء لمختلف القيم لمجال مغناطيسي مسلَّط، حيث توجد ذرات الإربيوم من عيِّنة محصورة، دَرَسَها فريش وزملاؤه2– تُظهِر فقدانًا متزايدًا مِن شَرَك الليزر. توزيع الفواصل بين الخطوط المتجاورة، التي تحدد سمات تسمى رنين فشباخ، يُشير إلى أن التصادمات بين ذرتين لها سلوك فوضوي كَمِّي.



ما هي أهمية هذه النتائج؟ بدايةً.. ينبغي الأخذ في الاعتبار ما يميز التصادمات الباردة، لأن الذرات الباردة تتحرك ببطء (في المتوسط أبطأ بعشرة آلاف مرة من سرعتها في درجة حرارة الغرفة)، يضمن مبدأ (عدم اليقين) لهايزنبرج أن يكون عدم اليقين بموضعها كبيرًا.
ولم تَعُد الذرات المتصادمة تسلك سلوك الجسيمات، بل تتخذ طبيعة شبه موجية بطول موجة يتناسب عكسيًّا مع سرعتها. وهذه الأطوال الموجية يمكن أن تصبح كبيرة، مايكرومترًا واحدًا أو أكثر، أي أكبر بكثير من طول الرابط الكيميائي دون النانومتر. وفي هذه الحالة، تصبح التصادمات بسيطة، وتتميز بمعامل يسمى طول التشتت.

من مظاهر قوة وروعة فيزياء الذرة الباردة أن طول التشتت يمكن أن يتخذ أي قيمة بضبط قيمة المجال المغناطيسي قرب رنين فشباخ1. فقيمته تتحكم بفيزياء جسمين، أو بضعة أجسام، أو عدة أجسام للمادة الكمية فائقة البرودة. لذا.. السيطرة على المجال المغناطيسي تجعل المنظومة تسير على النحو الذي نريد. وسابقًا، كان رنين فشباخ المستخدم لهذه السيطرة رنينًا معزولًا يتفاوت حسب المجال المغناطيسي والطاقة الحركية الذرية بطريقة بسيطة ومفهومة جيدًا.
والآن، ينبغي للباحثين في فيزياء الذرة الباردة الوقوف على كيفية فهم طول التشتت المرتبط بمجموعة كثيفة من الرنين الفوضوي، مثل الذي شاهده فريش وزملاؤه. سيكون تفاوت المجال المغناطيسي والطاقة الحركية أكثر تعقيدًا مما وُوجِهَ من قبل. والأمر ذاته صحيح بالنسبة إلى عمليات فقدان الذرات التي ترتبط بمثل ذلك الرنين، والتي تحدد عُمْر أي منظومة ذرية باردة.

وهناك سبب آخر لاستخدام ذرات فلز الإربيوم، وهو أن عزمه المغناطيسي ثنائي القطب أكبر سبع مرات من العزم المغناطيسي ثنائي القطب لذرات الفلزات القلوية. والعزم ثنائي القطب لدى ذرات دسبروزيوم (Dy) أكبر من الإربيوم. ومثل هذه العزوم ثنائية القطب ـ
التي تؤدي إلى تفاعل بعيد المدى بين أزواج الأقطاب ـ قد يتيح تحقيق تنويعة ثرية من الظواهر المتوقعة لمجموعة كاملة من ثنائيات الأقطاب الباردة5،4. وسيكون ضروريًا الآن أن نفهم التفاعل بين مجموعة الرنين الكثيفة والتفاعلات ثنائية الأقطاب طويلة المدى.

وأخيرًا، فالجزيئات الباردة ـ ذات درجات حرية دورانية واهتزازية، ودرجات حرية داخلية أخرى ـ يُتوقع أن تكون لها أطياف رنين أكثر كثافةً، مقارنة بذرات إربيوم ودسبروزيوم. وقد أجريت أبحاث لعمل منظومات جزيئات قطبية باردة، يمكن أن تكون لها تفاعلات ثنائية الأقطاب أقوى كثيرًا من الذرات، وتبدي نطاقًا أكبر من الظواهر ثنائية الأقطاب. وبناءً على ذلك..
فدراسة فريش وزملائه ليست سوى تمهيد لعمل بحثي مثير للاهتمام، سيتناول المنظومات الجزيئية الباردة، وقد تكون لرنينها أعمار طويلة جدًّا6. نستطيع توقُّع دخول العمل البحثي المقدَّر الذي أُجرِيَ حول الاسترخاء الداخلي، والتفاعلات الكيميائية لمجمعات جزيئية مستثارة8،7 حيزَ الفعل عندما تظهر الفوضى في قلب التصادمات الجزيئية الباردة.


References

  • Chin, C., Grimm, R., Julienne, P. & Tiesinga, E. Rev. Mod. Phys. 82, 1225–1286 (2010).
  • Frisch, A. et al. Nature 507, 475–479 (2014).
  • Baumann, K., Burdick, N. Q., Lu, M. & Lev, B. L. Phys. Rev. A 89, 020701(R) (2014).
  • Baranov, M. Phys. Rep. 464, 71–111 (2008).
  • Baranov, M. A., Dalmonte, M., Pupillo, G. & Zoller, P. Chem. Rev. 112, 5012–5061 (2012).
  • Mayle, M., Ruzic, B. P. & Bohn, J. L. Phys. Rev. A 85, 062712 (2012).
  • Jacobson, M. P. & Field, R. W. J. Phys. Chem. A 104, 3073–3086 (2000).
  • Bowman, J. M. & Suits, A. G. Phys. Today 64 (11), 33–37 (2011).

ساعد في نشر والارتقاء بنا عبر مشاركة رأيك في الفيس بوك


الموضوع الأصلي: الفيزياء الباردة: فوضى في البـرودة || الكاتب: mo7med || المصدر: اسم منتداك

كلمات البحث

العاب ، برامج ، سيارات ، هاكات ، استايلات








رد مع اقتباس
إضافة رد

مواقع النشر (المفضلة)

الكلمات الدلالية (Tags)
الباردة:, البـرودة, الفيزياء, فوضى

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

Bookmark and Share


الساعة الآن 03:47 AM.

أقسام المنتدى

لغة الفيزياء | الفيزياء العامة | الفيزياء الحديثة | الفيزياء النووية | المحاضرات عن بعد | تكنو فيز | الوسائط التعليمية | الفيديو العلمي | طرق وأساليب التدريس | الأجهزة التعليمية | البرامج والمواد التعليمية | فيزياء المرحلة الثانوية (نظام المقررات ) | الترجمة | الأخبار العلمية والتكنولوجيا | لغة الأدب | الأدب العربي | الأدب النبطي | لغتنا العربية | الركن الهادئ | لغة الذات | دورات وقراءات | الميديا التنموية | الروحانيات | اسأل طبيبك | استراحة المنتدى | لقاء العائلة | شاركنا أخبارك | التعارف والترحيب بين الأعضاء | منتدى الإدارة | القرارات الإدارية | تواصل مع الإدارة | منتدى الاقتراحات والملاحظات | ريشة فنان | منتدى المواضيع المحذوفة والمكررة | الفيزياء الطبية | مسار محاضرات الفيزياء | مسار محاضرات الفيزياء الجزء الأول (1و2و3) | مسار محاضرات الفيزياء الجزء الثاني (4و5و6) |



Powered by vbulletin
Copyright ©2000 - 2020.


HêĽм √ 3.1 BY: ! ωαнαм ! © 2010

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

This Forum used Arshfny Mod by islam servant

هذا الموقع يستعمل منتجات MARCO1

جميع الحقوق محفوظة لموقع لغة الروح |تصميم المتحدة لخدمات الانترنت