عضویت العربیة English
پیامبر اکرم صلّی الله علیه و آله: هر کس حسین را دوست بدارد، خداوند دوستدار اوست. بحارالأنوار، ج43، ص261

اثر شگفت انگیز جوزفسون و ابر سیال هلیم 4

اثر شگفت انگیز جوزفسون و ابر سیال هلیم 4
جمعه 29 بهمن 1389  04:43 ب.ظ

اثر شگفت انگیز جوزفسون و ابر سیال هلیم 4

اثر شگفت انگیز جوزفسون و ابر سیال هلیم 4

 

تصور کنید شیر آب خانه تان را باز کرده اید و به جریان آبی که از آن سرازیر می شود چشم دوخته اید که ناگهان جریان آب به طور وارونه به سوی شیر بالا می رود! دانشمندان ناسا با استفاده از ابر سیال هلیم 4 پدیده ی مشابهی را یافته اند که می تواند پیش بینی زلزله را بهبود ببخشد و قدرت جهت یابی فضاپیماها را افزایش دهد.

گروهی از پژوهشگران به رهبری دکتر دیوید پیرسون از دانشگاه مکانیک جت در پاسادنای کالیفرنیا برای نخستین بار است که این پدیده را در فراوان ترین ایزوتوپ هلیم، یعنی ابر سیال هلیم 4 مشاهده کرده اند. این پدیده به اثر جوزفسون معروف است.

ابر سیال ها جاری شدن ماده را بدون ایجاد اصطکاک ممکن می کنند همان گونه که جریان الکتریکی بدون روبه رو شدن با مقاومت، از یک ابر رسانا می گذرد.

لوریت برایان جوزفسون (Brian Josephson )، برنده جایزه ی نوبل، نخستین بار در سال 1962 این اثر را پیش بینی کرد.

 

اثر شگفت انگیز جوزفسون
و ابر سیال هلیم 4

 

تفاوت فشار در سیال های معمولی سبب جریان یافتن سیال از محلی که فشار بالایی دارد به محلی می شود که از فشار کم تری برخوردار است. به همین علت آب از شیر پایین می آید.

اما به کمک اثر جوزفسون، می توان با وارد کردن فشار به سیال ها و با سرعتی متناسب با تغییر فشار، آن ها را وادار به حرکت نوسانی به سمت جلو و عقب یا بالا و پایین کرد. در واقع، این اثر در سیال، وجود جاذبه را نفی می کند.

 

پیرسون می گوید: " من و همکارانم برای کنترل دقیق دمای ابر سیال تا 2 درجه بالای صفر مطلق، از دماسنج هایی با قدرت جداکنندگی بالا استفاده کردیم. صفر مطلق دمایی است که دانشمندان گمان می کنند سرد شدن بیشتر، در آن دما روی نمی دهد. در این سرمای شدید، هلیم 4 به یک حالت کوانتومی وارد می شود که در آن رفتاری بسیار اتفاقی دارد."

پیرسون و همکارانش با استفاده از نیروهای الکتروستاتیک به تغییر فشار در لوله پرداختند و مشاهده کردند که سیال حرکت نوسانی خود را از یک سوی لوله یه سوی دیگر آن آغاز کرد. از آن جا که سیال در شرایط ایجاد شده، از قوانین کوانتومی پیروی می کند این اثر شگفت انگیز مشاهده می شود. قوانین کوانتومی رفتار اتم ها را در دماهای بسیار پایین در کنترل خود دارند.

 

پیرسون می گوید: " این موضوع برای ما بسیار هیجان انگیز بود زیرا فکر می کردیم که عوامل فنی گوناگونی از روی دادن اثر جوزفسون جلوگیری خواهند کرد. مشاهده ی موفقیت آمیز این اثر در هلیم 4 به دانشمندان کمک می کند تا به اندازه گیری بسیار دقیق سرعت چرخش زمین بپردازند. کنترل سرعت چرخش زمین می تواند اطلاعاتی درباره ی حرکت بسیار آهسته ی صفحه های تکتونیک بدهد. این امر ممکن است در پیش بینی زلزله ها به ما کمک کند."

 افزون بر این، این پژوهش می تواند به ساخته شدن ژیروسکوپ های بسیار بسیار دقیق، اما ساده در سیستم جهت یابی فضاپیماها بینجامد. از آن جا که یکی از مأموریت های ناسا جستجوی سیاره هایی است که مانند زمین، حیات در آن ها وجود داشته باشد، از این پژوهش در این زمینه نیز می توان کمک گرفت. تصاویر زیر مربوط به ژیروسکوپ های در حال حرکت می باشد.

اثر شگفت انگیز جوزفسون و ابر سیال هلیم 4

 

 

اثر شگفت انگیز جوزفسون و ابر سیال هلیم 4

ژیروسکوپ وسیله‌ای برای اندازه گیری و یا حفظ جهت می‌باشد که از اصل بقای تکانه زاویه‌ای استفاده می‌کند.

 

اثر جوزفسون در سال 1963، در ابر رساناها و سپس در سال 1987 در ایزوتوپ هلیم 3 مشاهده شد اما وجود آن در هلیم 4 حدود 35 سال دور از نظر پژوهشگران قرار داشت. خواص ویژه ی هلیم 4 کار با آن را در آزمایشگاه و فضا آسان تر می کند.

 

 

گروه مرکز یادگیری سایت تبیان

تهیه و تنظیم : طیبه موسیوند

hossein3010

hossein3010
کاربر نقره ای
تاریخ عضویت : خرداد 1389 
تعداد پست ها : 1946
محل سکونت : تهران
دسترسی سریع به انجمن ها