تبلیغات
وبلاگ هیگز
Background Color
Slider

ذره ی خدا -- بوزون هیـــگز


تفاوت میان بوزون ها و فرمیون ها


موضوعات مرتبط : هسته ای،ذارت بنیادی،اتمی-مولکولی,

 رفتار بوزون ها به گونه ای است که تمایل دارند با هم پیوند برقرار کنند و به هم متصل شوند . یک اتم در صورتی که حاصل جمع تعداد الکترون ، پروتون و نوترون هایش زوج باشد ، بوزون است . به عنوان نمونه اتم های سدیم بوزون هستند زیرا اتم های سدیم در حالت عادی یازده الکترون ، یازده پروتون و دوازده نوترون دارند که حاصل جمع آنها عدد زوج 34 می شود . بنابراین اتم های سدیم این قالبیت را دارند که در دماهای پایین به هم متصل شوند و حالت چگالیده بوز – انیشتین را پدید آورند اما از طرف دیگر فرمیون ها منزوی هستند . این ذرات طبق اصل طرد پائولی هنگامی که در یک حالت کوانتومی قرار می گیرند همدیگر را دفع می کنند و اگر ذره ای در یک حالت کوانتومی خاص قرار کیرد مانع از آن می شود که ذره دیگری هم بتواند به آن حالت دسترسی یابد .

     هر اتم که حاصل جمع تعداد الکترون ، پروتون و نوترون هایش فرد باشد فرمیون است . به عنوان مثال ، اتم های پتاسیم با عدد جرمی 40 فرمیون هستند زیرا دارای 19 الکترون ، 19 پروتون و 21 نوترون هستند و حاصل جمع این سه عدد برابر 59 می شود . دکتر جین و همکاریش برپایه همین خاصیت انزواطلبی فرمیون ها روشی را پیش گرفتند و از میدان های مغناطیسی قابل نظارت برای انجام آزمایش ها استفاده کردند . میدان مغناطیسی باعث می شود که اتم های منفرد با هم جفت شوند ، میزان جفت شدگی اتم ها در این حالت با تغییر میدان مغناطیسی قابل نظارت است . انتظار می رفت که اتم های جفت شده پتاسیم خواصی همانند بوزون ها را داشته باشند اما آزمایش ها نشان دادند که در بعضی از اتم ها که میزان جفت شدگی ضعیف بود هنوز بعضی از خواص فرمیونی خود را از دست نداده بودند .

در این حالت یک جفت از اتم های جفت شده می تواند به جفت دیگری متصل شود و این جفت شدگی به همین ترتیب ادامه یابد تا این که سرانجام باعث تشکیل حالت چگالیده فرمیونی شود .

     دکتر جین شک داشت که جفت شدگی اتم های مشاهده شده همانند جفت شدگی اتم های هلیوم مایع باشد که به آن ابرشارگی می گویند . ابر شاره ها نیز بدون این که خاصیت چسبندگی بین آن ها باشد به راحتی جریان می یابد . وضعیت مشابه دیگر ، حالت ابررسانایی است . در یک ابررسانا الکترون های جفت شده ( الکترون ها فرمیون هستند ) به محض آن که با مقاومت الکتریکی مواجه شوند به راحتی جریان می یابند . علاقه وافری به ابررساناها وجود دارد زیرا از آن ها برای تولید الکتریسیته پاک و ارزان می توان استفاده کرد در صورتی که استفاده از ابررساناها در فناوری میسر شود قطارهای برقی سریع السیر و رایانه های فوق سریع با قیمت پایین روانه بازار خواهند شد اما متاًسفانه استفاده از ابررساناها و حتی تحقیق درباره آن ها دشوار است .

  بزرگ ترین مشکل این است که حداقل دمایی که لازمست تا یک ابررسانا ایجاد شود 135 درجه سلسیوس است . بنابراین نیتروژن مایع یا دستگاه سردکننده دیگری لازم است تا سیم های رابط و هر وسیله جانبی دیگری  که الکترون های جفت شده در آن محیط قرار می گیرد را نگه دارد . این فرآیند هزینه زیادی می خواهد و به دستگاه های پر حجمی نیاز دارد. اما اگر ابررسانایی بر دمای اتاق وارد شود کارکردن با آن فوق العاده راحت می شود و استفاده از آن به خاطر مزیت های یاد شده سریعا افزایش می یابد . جین می گوید نظارت بر میزان جفت شوندگی اتم ها با استفاده تغییر میدان مغناطیسی همانند تغییر دما برای یک ابررسانا است . این روند مارا امیدوار می کند که بتوانیم آموخته های خود را از چگالی فرمیونی را به دیگر زمینه ها از جمله ابررسانایی در دمای اتاق تسری دهیم .     

     ناسا کاربردهای زیادی را برای ابررساناها در نظر گرفته است . به عنوان مثال استفاده از ابررساناها باعث خواهد شد که مدار ماهواره های چرخنده به دور زمین با دقت بسیار بالایی نظارت شوند . خاصیت اصلی ابررسناها به دلیل نداشتن مقاومت الکتریکی امکان انتقال جریان الکتریکی – حجم کوچکی از ابررسانا است . به همین دلیل اگر به جای سیم های مسی از ابررساناها استفاده شود . موتورهای فضاپیماها تا 6 برابر نسبت به موتورهای فعلی سبک تر خواهند شد و باعث می شود که وزن فضاپیما بسیار کاهش پیدا کند .

     از دیگر زمینه هایی که ابررساناها می توانند نقش اساسی در آنها بازی کنند می توان کاوش های بعدی انسان از فضا را نام برد . ابررساناها بهترین گزینه برای تولید و انتقال بسیار کارآمد انرژی الکتریکی هستند و طی شب های طولانی ماه که دما تا 173 درجه سانتی گراد پایین می آید و طی ماه های ژانویه تا مارس دستگاه های ام آر آی ساخته شده از سیم های ابررسانا ، ابزار تشخیص دقیق و توانمندی در خدمت سلامت خدمه فضاپیما خواهد شد .

برچسپ ها