طیف نمایی پوزیترونیوم

اگر چه مطالعه اتمها و مولکولها و بر هم کنش آنها با الکترونها و تابش الکترو مغناطیسی از بیش از یک صد سال پیش در جریان بوده است ولی هنوز هم عمدتاً به دلیل پیدایش ابزارهای نیرومندتر، فعالیت در این زمینه رو به افزایش است. در
دوشنبه، 27 دی 1395
تخمین زمان مطالعه:
پدیدآورنده: علی اکبر مظاهری
موارد بیشتر برای شما
طیف نمایی پوزیترونیوم
طیف نمایی پوزیترونیوم

 

مترجم: احمد رازیانی
منبع:راسخون
 

اگر چه مطالعه اتمها و مولکولها و بر هم کنش آنها با الکترونها و تابش الکترو مغناطیسی از بیش از یک صد سال پیش در جریان بوده است ولی هنوز هم عمدتاً به دلیل پیدایش ابزارهای نیرومندتر، فعالیت در این زمینه رو به افزایش است. در تولید باریکه‌های اتمی گامهای بزرگی بر داشته شده است. برای نمونه یکی از مقاله‌ها نشان می‌دهد که به شیوه‌ای کاملاً کنترل شده می‌توان تمامی الکترونهای حتی سنگینترین اتم را نیز از آن جدا کرد. این امر، راه تولید باریکه‌های سریع تقریباً هر اتمی با هر مقدار بار الکتریکی را هموار می‌سازد.
هم چنین از آزمایشهایی که در آزمایشگاه لارنس برکلی، دانشگاه A & M تگزاس، دانشگاه تنسی، و آزمایشگاه ملی اوک ریج انجام گرفته است پیش رفتهایی در تولید یونهای با بار زیاد و سرعت کم گزارش شده‌اند. از داده‌های حاصل از کار برد این یونها، در رشته‌های گوناگونی چون اختر فیزیک، پژوهش گداخت، و ساخت لیزرهای با بسامد بسیار بالا استفاده می‌شود. به طوری که مقاله‌ها نشان می‌دهند توجهی که به توسعه و تکمیل چشمه‌های نوری شده است نیز کمتر از این نبوده است.
هدف بسیاری از پژوهشهای فیزیک اتمی، درک خواص اتمها و مولکولها در ارتباط با کنترل رفتار گازها و پلاسماهایی است که در دنیای اطراف ما وجود دارند و یا آنها را تولید می‌کنیم. اما هنوز هم آزمایشهایی انجام می‌گیرند که هدف آنها درک بهتر قوانین بنیادی فیزیک است. علاوه بر طیف نمایی پوزیترونیوم، که متضمن دقت بسیار زیاد در اندازه گیریهای مربوط به سیستمی با عمر بسیار کوتاه است، شواهد دیگری به دست آمده است که برخی از ضعیفترین بر هم کنشهای درون اتم، تقارنهایی را می‌شکنند که با نیروهای قویتر شکسته نمی‌شوند.
چنین بر می‌آید که یک گروه بین المللی که در آلمان کار می‌کردند هسته‌های اورانیوم و کوریوم را به طرف هم رانده و آنها را آن قدر به یک دیگر نزدیک کرده است که هسته مرکبی با یک صد و هشتاد و شش برابر بار پروتون تشکیل شده است. میدان الکترو مغناطیسی چنین هسته‌ای آن چنان قوی است که محیط اطراف را از هم می‌درد و موجب تولید زوجهای الکترون – پوزیترون می‌شود.
پوزیترونیوم (که علامت اختصاری آن Ps است) نخستین بار در سال 1951 میلادی مشاهده شد. پوزیترونیوم صرفاً یم «اتم» لپتونی است که از یک الکترون و یک پوزیترون تشکیل می‌شود. ترازهای انرژی Ps، درست همانند اتم هیدروژن، کوانتیده هستند و انرژی پیوند پایینترین ترازهای آن در حدود 8ر6 الکترون ولت است. اسپینهای الکترون و پوزیترون ممکن است هم جهت (حالت سه لت) و یا در خلاف جهت یک دیگر باشند (حالت یک لت). در نابودی الکترون و پوزیترون حالت یک لت پایینترین انرژی در فاصله زمانی حدود 10-10 ثانیه از بین می‌رود، ولی پایینترین حالت سه لت زمان بشتری، در حدود 10-8 ثانیه، دوام می‌آورد. با استفاده از روشهای جدید طیف نمودی، این فاصله‌های زمانی برای انجام اندازه گیریها، به دلیل نبودن هسته در Ps، آزمون دقیقی از نیروی الکترو مغناطیسی را ممکن می‌سازد بدون این که نیروی قوی در آن دخالت داشته باشد.
جو و هم کاران، اختلاف انرژی بین دو تراز پایین Ps را با دقت 12 قسمت در میلیارد اندازه گیری و گزارش کرده‌اند. برای رسیدن به این دقت لازم است که در شرایط خلأ بسیار بالا، یعنی در فشار گاز کمتر از 10-12 اتمسفر، عمل کرد و انتقالهای دوپلری ناشی از حرکت اتمهای Ps را از میان بر داشت. این کار با استفاده از جذب هم زمان دو فوتون لیزری هم بسامد که دقیقاً در جهات متقابل در حرکت هستند انجام می‌شود. کنترل دقیق میدانهای الکتریکی و مغناطیسی نیز ضرورت دارد، زیرا این میدانها هم در ترازهای انرژی اختلال ایجاد می‌کنند.
نخستین گام در آفرینش پوزیترونیوم این است پوزیترونهای گسیل شده از کوبالت پرتو زا را به صورت باریکه در آوریم، و آن گاه با استفاده از عدسیهای الکترو مغناطیسی آنها را دسته دسته کنیم. پوزیترونها در بسته‌های 50 تا 100 تایی تشکیل می‌شوند و به یک سطح تمیز آلومینیومی، که جهت صفحه بلوری آن به دقت مشخص شده است بر خورد می‌کنند. بخش قابل توجهی از پوزیترونهایی که به سطح بر می‌خورند پس از گیر اندازی یک الکترون به صورت اتمهای Ps حالت سه لت گسیل می‌شوند. برای بر انگیختن Ps، از یک لیزر رزینه‌ای تنظیم پذیر استفاده می‌شود. دو فوتون از لیزر رزینه‌ای، در صورتی که بسامد مناسب داشته باشند، اتم Ps را بر انگیخته می‌کنند، در صورتی که جذب فوتون سوم اتم را از بین می‌برد، و یک بار دیگر پوزیترونی آزاد به وجود می‌آید که با شتاب گرفتن بر روی پرده فسفری قابل آشکار سازی است. بدین گونه، با تنظیم بسامد لیزر رزینه‌ای می‌توان انرژی بین دو حالت پوزیترونیوم را اندازه گرفت. دقت این اندازه گیری طی سالیان اخیر دهها برابر شده است. این نتایج، با توجه به بر آوردهای کنونی خطا، با پیش بینیهای نظریه الکترو دینامیک کوانتومی مطابقت دارند.

 

ارسال نظر
با تشکر، نظر شما پس از بررسی و تایید در سایت قرار خواهد گرفت.
متاسفانه در برقراری ارتباط خطایی رخ داده. لطفاً دوباره تلاش کنید.
مقالات مرتبط
موارد بیشتر برای شما
۱۰ اقدام عملی حضرت علی(ع) برای نظام‌مند ساختن بیت‌المال
۱۰ اقدام عملی حضرت علی(ع) برای نظام‌مند ساختن بیت‌المال
خون‌خواهی آیت‌الله خامنه‌ای؛ پاسخ به شبهات
خون‌خواهی آیت‌الله خامنه‌ای؛ پاسخ به شبهات
حرکات نمایشی یک نیروی مرزبانی هند در مراسم مرزی واگه–آتاری
play_arrow
حرکات نمایشی یک نیروی مرزبانی هند در مراسم مرزی واگه–آتاری
تحلیلگر نظامی: این بار مثل ویتنام نیست؛ ایران ما را در میدان نبرد شکست داد
play_arrow
تحلیلگر نظامی: این بار مثل ویتنام نیست؛ ایران ما را در میدان نبرد شکست داد
قالیباف: برای من حکم، حکم ولایت و رهبری است
play_arrow
قالیباف: برای من حکم، حکم ولایت و رهبری است
تشکیک مهم مجری ارشد سیاسی فاکس‌نیوز درباره ادعاهای ترامپ از جریان نفت در تنگه هرمز
play_arrow
تشکیک مهم مجری ارشد سیاسی فاکس‌نیوز درباره ادعاهای ترامپ از جریان نفت در تنگه هرمز
تراستی‌ها کیستند و چه نقشی در اقتصاد تحریم‌زده ایران دارند؟
play_arrow
تراستی‌ها کیستند و چه نقشی در اقتصاد تحریم‌زده ایران دارند؟
وندی شرمن: ترامپ برای بازگشایی تنگه هرمز ناگزیر از دادن امتیاز به ایران و لغو تحریم‌هاست
play_arrow
وندی شرمن: ترامپ برای بازگشایی تنگه هرمز ناگزیر از دادن امتیاز به ایران و لغو تحریم‌هاست
نماینده کنگره آمریکا: ترامپ بیش از حد بی‌کفایت است!
play_arrow
نماینده کنگره آمریکا: ترامپ بیش از حد بی‌کفایت است!
آخرین آواز ایرج خواجه‌امیری برای مردم
play_arrow
آخرین آواز ایرج خواجه‌امیری برای مردم
قالیباف: امام شهید با گفتار، رفتار و عملش به همه ما آموخت و ما را تربیت کرد
play_arrow
قالیباف: امام شهید با گفتار، رفتار و عملش به همه ما آموخت و ما را تربیت کرد
دیدگاه استاد علوم سیاسی دانشگاه لندن درباره میزان تاب آوری ایرانیان در جنگ
play_arrow
دیدگاه استاد علوم سیاسی دانشگاه لندن درباره میزان تاب آوری ایرانیان در جنگ
اگر هنگام حمله هوایی در طبقات بالایی ساختمان بودیم چه کنیم؟
اگر هنگام حمله هوایی در طبقات بالایی ساختمان بودیم چه کنیم؟
اگر هنگام حمله هوایی در خانه بودیم چه کنیم؟
اگر هنگام حمله هوایی در خانه بودیم چه کنیم؟
در دیدار رئیس سازمان بسیج مستضعفین با علما و مراجع تقلید قم چه گذشت؟
play_arrow
در دیدار رئیس سازمان بسیج مستضعفین با علما و مراجع تقلید قم چه گذشت؟