تبلیغات
دانش روز فیزیک - فوتون

ابزار هدایت به بالای صفحه

صفحه اول تماس با ما RSS                     قالب وبلاگ
  
دانش روز فیزیک
بچّه های ایران در اوج علم فیزیك

ثبت

fizik-ansary

fizik-ansary

www.fizik-ansary.ir

رضا فروتن چهارشنبه 20 مهر 1390 نظرات ()

فوتون

ادامه مطالب را ببینید

فوتون


شواهد تجربی بسیاری وجود دارد كه گرانش، انرژی الكترومغناطیسی تولید می كند. به همین دلیل از زمانی كه نیروهای الكتریكی و مغناطیسی مورد توجه و آزمایش قرار گرفت، فیزیكدانان به وابستگی شدید نیروهای الكترومغناطیسی و گرانشی پی بردند. فارادی نخستین كسی است كه این وابستگی را متذكر شد. پلانك نیز نظری مشابه داشت. اینشتین نیز مدت 35 سال تلاش كرد تا روابطی مشابه وابستگی الكتریسیته و مغناطیس، بین گرانش و الكترومغناطیس ارائه دهد. اما این كوششها بی نتیجه ماند.

اما سئوال این است كه چرا با تمام شواهد تجربی موجود و تصریح فیزیكدانان بزرگی نظیر فارادی و پلانك هنوز نتیجه ی قابل قبولی به دست نیامده است؟

برای یافتن پاسخ اجازه دهید یكبار دیگر وابستگی الكتریسیته و مغناطیس را بررسی كنیم شاید بتوانیم علت این شكستها را دریابیم.

همچنانكه می دانیم در اطراف یك بار ساكن میدان مغناطیسی احساس نمی شود. اما اگر بار حركت كند، ما شاهد ایجاد یك میدان مغناطیسی خواهیم بود. همچنین تغییر میدان مغناطیسی نیز موجب تولید جریان القایی می گردد. در این تجربه ما شاهد ایجاد پدیده هایی هستیم كه قبلاّ وجود نداشت. در اطراف یك سیم (كه جریانی از آن نمی گذرد) هیچگونه اثری از میدان مغناطیسی دیده نمی شود. اما به محض عبور جریان الكتریكی از سیم، در اطراف آن میدان مغناطیسی ایجاد می شود. یا در مورد سیملوله اگر میدان مغناطیسی ثابت باشد، جریان الكتریكی در سیم بوجود نمی آید، اما با تغییر شار مغناطیسی، جریان الكتریكی ایجاد می شود

اما در مورد گرانش مسئله بسیار پیچیده تر است. زیرا گرانش همواره وجود دارد و ما نمی توانیم شرایطی بوجود آوریم كه آثار گرانشی نباشد و بعد آزمایشی ترتیب دهیم كه ببینیم چه پدیده ای می تواند میدان گرانشی تولید كند.

از طرف دیگر چگونه می توانیم ببینیم هنگامیكه نیروی گرانش روی یك جسم كار انجام می دهد، خود گرانش دستخوش چه تغییری می شود؟ اگر ما می توانستیم این تغییرات را به تجربه درآوریم و بصورت كمی مورد بررسی قرار دهیم، آنگاه می توانستیم بسادگی وابستگی گرانش را به سایر پدیده ها نظیر الكترومغناطیس یا كار انجام شده بیان كنیم. اما چنین امری اگر ناممكن نباشد، بسیار مشكل و یا از حد فناوری موجود خارج است. زیرا در شرایطی كه ما آزمایش می كنیم، اگر از مقدار گرانش موجود در محل آزمایش كاسته شود، فوری از اطراف آن این كسری جبران می شود.

به عنوان مثال سنگی را از ارتفاع دلخواه رها كنید تا بطرف زمین سقوط كند. آنچنانكه در فیزیك مطرح است، انرژی پتانسیل گرانشی به انرژی جنبشی تبدیل می شود. آیا در اینجا از مقدار گرانش اطراف زمین كاسته می شود؟ اگر جواب منفی باشد آنگاه این سئوال پیش می آید كه كدام اندازه گیری موجب این جواب منفی شده است؟

حال آزمایش دیگری را در نظر بگیرید. یك گلوله ی فلزی را از ارتفاعی رها كنید تا بطرف زمین سقوط كند. در محل رسیدن گلوله به سطح زمین یك صفحه ی فلزی قرار دهید. هنگامیكه گلوله به زمین می رسد و با صفحه برخورد می كند، مقداری گرما تولید می شود و حتی ما شاهد جرقه یعنی امواج الكترومغناطیسی خواهیم بود. عادت شده این پدیده را با اینكه انرژی پتانسیل گرانشی به انرژی جنبشی تبدیل می شود و انرژی ها به یكدیگر قابل تبدیل هستند، توجیه كنند. همین توجیه موجب می شود كه ماهیت این فرایند كمتر مورد توجه و بررسی موشكافانه ی علمی قرار گیرد. اما اجازه دهید یك دید متفاوت به این تجارب داشته باشیم

اهمیت توجه به ساختمان فوتون

ارتباط و اطلاعات ما از اجسام فرازمینی اعم ماه و خورشید كه جزئی از منظومه ی شمسی هستند تا ستارگان و كهكشانهای دور، تنها از دو طریق امكان پذیر است. یكی آثار گرانشی این اجرام و دومی نوری است كه از آنها به ما می رسد. اما اطلاعات مربوط به آثار گرانشی اجرام آسمانی نیز از طریق مشاهدات و در نتیجه نور دریافتی از آنها قابل مشاهده است. بنابراین تنها پیام آوران فرازمینی امواج الكترومغناطیسی كه نور بخش كوچكی از آن است می باشد. لذا توجه و شناخت نور از اهمیت منحصر به فردی برخوردار است. بنابراین شناخت هرچه بیشتر نور به منزله ی استحكام بینش جهان شناختی و درك واقعی تر از فیزیك جهان است. چگونه می توان به اطلاعات دریافتی از كهكشانها اطمینان داشت، در حالیكه حامل این اطلاعات را بخوبی نشناخته باشیم؟

آنچه كه تا به حال در فیزیك مورد توجه بوده است، رفتار نور در محیط های مختلف و كنش آن با سایر ذرات از جمله الكترون است. اثر دوپلر، اثر فوتوالكتریك، اثر كمپتون، اثر موسوئر، انحنای فضا ... همه و همه بدون توجه به ساختمان فوتون تجزیه و تحلیل می شود. هرچند كه ظاهراً برای بررسی اینگونه پدیده ها توجه به ساختمان فوتون ضروری به نظر نمی رسد، اما برای یك سفر میلیارد سالی كه فوتون طی می كند تا از كهكشانی دور به زمین برسد، توجه به ساختمان فوتون بسیار مهم است. زیرا باید دید آیا خود فوتون در این مسافرت چند میلیارد سالی (تحت شرایط داخلی) دچار دگرگونی می شود یا نه؟

آنچه در این زمینه مورد توجه و پذیرش فیزیكدانان قرار گرفته این است كه به گفته ی دیراك فوتون یك ذره ی بنیادی است كه نمی توان به ساختمان آن پرداخت. و تنها چیزی كه در اختر فیزیك و كیهان شناختی مورد توجه و بررسی قرار گرفته، اثر دوپلری نور و جابجایی بسمت سرخ گرانش است. مشاهدات هابل نشان داد نوری كه از كهكشانها به ما می رسد، جابجایی بسمت سرخ از خود نشان می دهد

مشاهدات وی نشان داد كه كهكشانها در حال دور شدن از ما هستند و هرچه فاصله ی آنها از زمین بیشتر باشد، و هرچه فاصله ی آنها از ناظر (در این حالت ما) بیشتر باشد، سرعت دور شدون نیز بیشتر می باشد

این مشاهدات فیزیكدانان را به ارائه ی نظریه انبساط فضا و بیگ بنگ رهنمون گردید. در اواخر قرن بیستم مشاهدات كیهانی نشان داد كه انبساط جهان دارای شتاب است و در نتیجه مسئله ی انرژی تاریك مطرح گردید كه هنوز از رموز حل نشده ی فیزیك است. اگر همانطور كه دیراك تصریح كرده، فوتون را بدون ساختمان در نظر بگیریم، راهی نداریم بجز اینكه تنها با استفاده از اثر دوپلر مشاهدات خود را در مشاهدات خود را بررسی كنیم و به نتایج جدیدی دست یابیم كه ما را در درك بهتری از جهان یاری كند

زمانی می توانیم به درستی اطلاعات دریافتی باور داشته باشیم كه یقین داشته باشیم كه علائم حامل اطلاعات در طول مسیر دستخوش هیچگونه تغییری نشده باشند. آیا حقیقتاً خود فوتون بدون هیچ اثر خارجی در یك سفر میلیاردها سالی دستخوش هیچگونه تغییری نمی شود؟

آیا فوتونهای دریافتی از یك كهكشان دور است، همانی است كه كهكشان را ترك كرده است؟

بنابراین بدون شناخت ساختمان فوتون، نمی توان به صحت اطلاعات دریافتی اعتماد كامل داشت. لذا تلاش برای شناخت و توضیح ساختمان فوتون یك ضرورت انكار ناپذیر است. بهمین دلیل نظریه سی. پی. اچ. براساس تعریف ساختمان فوتون شكل گرفته است. برای تعریف ساختمان فوتون از كجا و چگونه می توان شروع كرد؟ چنین تعریفی الزاماً بایستی از دو پشتوانه ی منطقی برخوردار باشد، یكی نظریه های معتبر و دیگری تجاربی كه این نظریه ها را به اثبات رسانده است

از كدام نظریه می توان كمك گرفت؟ نسبیت یا مكانیك كوانتوم؟

هر یك از این دو نظریه به تنهایی از چنان اعتباری برخوردارند، كه استناد به آنها نیز اعتبار دارد. اما خوشبختانه این نظریه ها دارای زمینه های مشتركی نیز هستند كه استناد به این زمینه های مشترك می تواند ما را در تركیب این دو نظریه یاری رساند. لذا كار را از همین زمینه های مشترك پی می گیریم

بار - رنگ و مغناطیس-رنگ

اجازه دهید یك نگاه جدید به رفتار الكترومغناطیسی در میدان گرانشی بیندازیم، این نگرش می تواند در حل این معما كه فوتون از چه ذراتی تشكیل شده، مفید واقع گردد. همچنانكه می دانیم یك موج الكترومغناطیسی از دو میدان الكتریكی و مغناطیسی عمود بر هم تشكیل شده است كه با سرعت خطی برابر با سرعت نور حركت می كنند. شكل زیر

با توجه به توصیف امواج الكترومغناطیسی و نظریه هیگز و تركیب این دو نظریه به نتیجه بسیار جالبی خواهیم رسید.

در اینجا دو میدان داریم، یكی میدان الكتریكی و دیگری میدان مغناطیسی كه با توجه یه نظریه هیگز، این میدانها توسط ذرات هیگز ایجاد می شوند. اما در اینجا میدانها متفاوتند، یكی میدان ابكتریكی كه توسط ذراتی ایجاد می شوند كه از خود، خواص الكتریكی بروز می دهند و با سرعت خطی برابر سرعت نور منتقل می شوند. اما علاوه بر سرعت خطی كه در موج الكترومغناطیسی دارد، روی محور عمود بر آن نیز دارای حركت است. لذا مجموع مسیری كه این ذرات در واحد زمان طی می كند، بیشتر از سرعت نور است

در اینجا سه نكته كاملاً مشهود و قابل تعمق است

1 – این ذرات خواص الكتریكی دارند. چون به اندازه بار الكتریكی پایه (بار الكتریكی الكترون یا پروتون) نیستند، لذا آنها را بار – رنگ می نامیم. بطور مشابه در مورد میدان مغناطیسی و ذرات تشكیل دهنده ی آن میتوان چنین تعبیری داشت كه میدان مغناطیسی اطراف فوتون از مغناطیس – رنگ تشكیل شده است

2 – حركت این ذرات را می توان شامل سه نوع حركت دانست، یكی سرعت خطی كه برابر سرعت انتقال موج الكترومغناطیسی (برابر سرعت نور)، دوم سرعتی كه در میدان دارند (در شكل بالا مشخص شده است) و سوم اسپین این ذرات. لذا مجموع مقادیر سرعتها برابر مقدار سرعت این ذرات است كه آن را با Vc نشان می دهیم. بطور وضوح مشخص است كه Vc > c كه در آن Vc, c بترتیب مقدار سرعت نور و مقدار سرعت بار – رنگ و مغناطیس – رنگ هستند

3 – میدان گرانشی از ذراتی (گراویتون) تشكیل می شود كه دارای خواص - بار رنگی و مغناطیس – رنگی می باشند. زیرا همچنانكه در فصل قبل مشاهده شد، هنگامیكه فوتون در میدان گرانشی در حال سقوط است، انرژی و در نتیجه شدت میدانهای الكتریكی و مغناطیسی آن افزایش می یابد (جابجایی بسمت آبی)، لذا ورود گراویتونها (بار – رنگ و مغناطیس – رنگ) به ساختمان فوتون موجب افزایش انرژی آن می شود

منبع : هوپا




برچسب ها: فوتونچیست؟، فوتون، تاریخچه فوتون، نور و فوتون، خاصیت نور، نور چیست؟، فوتون کجاست؟،
تبلیغات

کسب درآمد

درباره سایت
سلام بر شما دوستان و بازدیدكنندگان عزیز

با سلام لطفامطلب مورد نطرخود را ابتدا در وبلاگبا استفاده از جستجوگرجستجو کنیدو یا در صفحات جانبی به دنبال آن بگردید.اینجانب از شما دوستان عزیزخواهشمند است که درصورت امکان برای مطالب نظر بگذارند تا نقاط ضعف و قوت خود را پیدا و در جهت بهتر کردن این وبلاگ علمی بکوشیم.

انتقادات و پیشنهاداتتان را با ما در میان بگذارید

ساعت سایت


موزیک سایت
عضویت در خبرنامه





Powered by WebGozar

خبرنامه

جستجو گر گوگل
Google

در این سایت
در كل اینترنت
دانش روز فیزیک
گالری کلیپ های فیزیکی
گالری فلش های فیزیکی
گالری تصاویر فیزیکی

گالری تصاویر

ارتباط با ما
تماس با ما
موضوعات
آخرین مطالب
نظر سنجی
به نظر شما موفق ترین فیزیکدان دنیا کیست؟











نویسندگان
صفحات جانبی
آرشیو مطالب
پیوند ها
پیوندهای روزانه
وضعیت کاربران در یاهو
مشخصات کامپیوتر شما
آمار سایت
بازدیدهای امروز : نفر
بازدیدهای دیروز : نفر
كل بازدیدها : نفر
بازدید این ماه : نفر
كل مطالب : عدد
آخرین بازدید :
آخرین بروز رسانی :

Seo Monitor

تبلیغات