فیزیک مغناطیس

[Behzad AZ]

در رابطه فوق hv انرژي تابش گاما ، W انرژي بستگي زوج الكترون - الكترون به هسته اتم يا همان انرژي تراز ( اوربيتال زوج الكترون - الكترون ) ، w انرژي تبديل الكترون به پوزيترون ، Te انرژي جنبشي الكترون و Tp انرژي جنبشي پوزيترون ميباشد كه هميشه انرژي جنبشي پوزيترون بيشتر از انرژي جنبشي الكترون مشاهده ميشود .
در رابطه زير كه مربوط به مفاهيم فعلي ميشود :

نكته ابهام برانگيز در اينجاست كه رابطه فوق نميتواند با رابطه پايستگي تكانه فوتون و زوج الكترون - پوزيترون تواما برقرار باشد . از اينرو تصور نموده‌اند كه يك زوج الكترون - پوزيترون فقط ممكن است در مجاورت يك ذره سوم كه بتواند مقداري از تكانه را بپذيرد ، توليد شود .

همانطور كه مشخص است تكانه زوج الكترون - پوزيترون با تكانه فوتون برابر نبوده بلكه تكانه فوتون بيشتر است و تفاضل اين دو تكانه ( فوتون و زوج ) با انرژي بستگي زوج الكترون - الكترون به اربيتال يا تراز و همچنين انرژي لازم جهت تبديل الكترون به پوزيترون متناسب است كه ميتوان از رابطه هم ارزي تكانه و انرژي جنبشي ، معادله جديد را بر حسب تكانه زوج بدست آورد .

طبق نظريات فعلي مينيمم مقدار انرژي جهت توليد زوج تقريبا 1.02Mev است . ولي اين آزمون با انرژي 25.6Mev نيز در مجاورت الكترونهاي هسته انجام شده ولي همان زوج الكترون - پوزيترون حاصل شده است و اينك اين سوال مطرح ميشود كه چرا زوج ذرات - پاد ذرات با جرم بيشتر از الكترون يا پوزيترون در اين روش آزمون آشكار نشده‌اند و آيا ما ذراتي با اين جرم نداريم يعني ذراتي با جرم 25 برابر جرم الكترون كه اگر چنين ذراتي وجود داشته باشند نظريه فعلي در مورد زوج الكترون - پوزيترون خود به خود منتفي است . و اينكه چرا با اين انرژي گاما ذرات جديد با جرم بيشتر از الكترون - پوزيترون آفريده و پديدار نمي‌شوند ؟

[Behzad AZ]

سرنوشت زوج الكترون - پوزيترون :

بعد از تبديل زوج الكترون - الكترون به زوج الكترون - پوزيترون و بعد از انحراف آنها توسط انحراف دهنده در آشكار ساز ، با گذشت زمان انرژي الكترون - پوزيترون مستهلك شده ، وارونگي ميدان پوزيترون نيز برطرف ميشود و مجددا به الكترون تبديل خواهد شد و هر دو به صورت بار ساكن الكتريكي در محفظه گاز آشكار ساز شناور ميشوند و چون سرعت و شتاب خود را از دست داده‌اند نه ديگر آشكار ميشوند و نه انحراف پيدا ميكنند و محققان را با هزاران سوال بي پاسخ رها ميكنند ، و چاره‌اي نيست جز پناه بردن به حدس و گمان و دانسته‌هاي قبلي . حال اگر انحرافي توسط انحراف دهند اعمال نشود بعد از تبديل زوج الكترون - الكترون به زوج الكترون - پوزيترون 9 مرحله از حالات اين دو ذره را مي توانيم پيشگويي كنيم .

1 - زوج الكترون - الكترون با پيوند در كنار هم در اوربيتال يك اتم سنگين مثل هليم در حال چرخش هستند .
2 - انرژي گاما به يكي از الكترونها القا و الكترون دچار وارونگي ميدان شده و به پوزيترون تبديل ميشود .
3 - قطبين مغناطيسي پوزيترون معكوس شده و در نتيجه قطبين هم نام الكترون - پوزيترون رو در رو قرار گرفته و پيوند گسسته شده و زوج الكترون - پوزيترون از هم فاصله ميگيرند و هر دو از اوربيتال به بيرون پرتاب ميشوند .
4 - زوج الكترون - پوزيترون هر كدام مخالف يكديگر 90 درجه چرخش انجام ميدهند .
5 - زوج الكترون - پوزيترون همديگر را جذب و پيوند تازه‌اي برقرار مي‌كنند كه در اين حالت مقداري از انرژي دريافتي ، پس داده ميشود .
6 - وارونگي پوزيترون برطرف شده و به الكترون تبديل ميشود .
7 - زوج الكترون - الكترون همديگر را ميرانند ، در اين حالت مجددا مقداري از انرژي دريافتي ، پس داده ميشود .
8 - زوج الكترون - الكترون هر كدام مخالف يكديگر 90 درجه چرخش انجام ميدهند .
9 - زوج الكترون - الكترون همديگر را جذب و مجددا پيوند برقرار ميكنند كه در اين حالت نيز مقداري از انرژي دريافتي ، پس داده ميشود . يا ممكن است هر كدام به صورت بار ساكن در آمده و درون محفظه گاز شناور شوند .
در تمامي حالات فوق ، الكترون و پوزيترون را آهن رباهاي نسبتا قوي در نظر گرفته‌ايم كه رنگ آبي بيانگر قطب S و رنگ قرمز بيانگر قطب N مغناطيسي ميباشد .
چنين پيش بيني ميشود كه در نهايت انرژي جنبشي دو ذره مستهلك شده و غير قابل رويت در آشكار ساز شوند و هر دو همانند يك بار الكتريكي در گاز شناور ميشوند و چنين به نظر ميرسد كه در هم ادغام و يكديگر را نابود كرده‌اند كه در واقع اينچنين نمي‌باشد .
براي درك بهتر موضوع آزمايشي را توصيه ميكنيم ، دو عدد آهن‌رباي ميله‌اي را به صورتي كه قطبهاي همنام رو در رو (‌ به صورت متقابل ) قرار گرفته و نسبت به يكديگر دافعه دارند را نزديك يكديگر نموده و با فشار به هم بچسبانيد ،‌ البته به صورتي كه هر دو آهن‌ربا از وسط مابين دو انگشت شما قرار گرفته‌اند و يكي در پايين به طرف زمين و ديگري در بالا به طرف آسمان باشد (‌ يعني روي هم باشند ) ، كم كم فشار را كم كنيد و مشاهده كنيد كه آهن‌رباها نه تنها همديگر را دفع مي‌كنند بلكه هر دو آهن‌ربا در مجموع 180 درجه مي‌چرخند و هر دو به هم قفل ميشوند يعني قطبهاي غير همنام متقابل يكديگر قرار مي‌گيرند البته هر كدام كه اصطكاك كمتري با انگشتان داشته باشد بيشتر خواهد چرخيد . حال هرچه قدر مي خواهيد قبل از آزمايش امتداد آهن‌رباها را در يك راستا قرار داده و متقابل كنيد براي اينكار از سطح ميز استفاده كنيد و بعدا فشار را كم كنيد . براي آزمون بهتر است از آهن‌رباهايي كه در آزمايشگاه مدارس استفاده ميشود و در بازار هم موجود است استفاده كنيد . اين آهن‌رباها به شكل مكعب مستطيل بوده و روي هم سر نمي‌خورند . در واقع همانطور كه ميدانيم ميدان مغناطيسي دو قطبي است و جهت خطوط ميدان مغناطيسي را از طرف قطب N به S فرض مي‌كنيم ، اگر شما يك قطب نما را در امتداد يك آهن‌رباي الكتريكي قرار دهيد قطب N قطب نما به طرف قطب S آهن‌رباي الكتريكي انحراف پيدا كرده و هر دو در يك راستا قرار مي‌گيرند . حال اگر جهت جريان الكتريكي را عوض كنيد جهت ميدان مغناطيسي نيز عوض شده و در نتيجه عقربه قطب نما 180 درجه دوران پيدا مي‌كند و علت اين است كه آهن‌رباها همواره تمايل دارند به گونه‌اي نسبت به هم چرخش انجام دهند كه خطوط مغناطيسي آنها تشكيل يك مغناطيس واحد را بدهد يعني امتداد خطوط مغناطيسي از قطب N آهن‌رباي اول خارج و وارد قطب S آهن رباي دوم شده و بعد از گذر از درون آهن‌رباي دوم مجددا از قطب N آن خارج و وارد قطب S آهن رباي اول شود و خطوط مغناطيسي دو آهن‌ربا مسيري دايره‌اي و بسته را تشكيل دهند ، اصولا جذب يا دفع قطبين مغناطيسي مطرح نيست بلكه اتحاد خطوط ميادين مغناطيسي مطرح است و امتداد اين خطوط بر هم اثر كرده و باعث دوران آهن‌رباها ميشود .

[Behzad AZ]

آيا ماده - پاد ماده همديگر را نابود مي‌كنند ؟

جواب سوال فوق به سه دليل منفي است !
1 - درون محفظه آشكار ساز ، گاز وجود دارد و همانطور كه ميدانيم الكترونها در بيرون هسته اتم گازها حضور دارند و پوزيترون در حال شتاب با آنها تماس دارد و به همين دليل مسير آن در آشكار ساز ديده ميشود ! ولي هيچ انهدامي صورت نمي‌گيرد و پوزيترون به حركت خود ادامه ميدهد تا انرژيش مستهلك شود و از حركت باز ايستد .
2 - به انيميشن زير توجه نماييد !

يك پاد پروتون ( پروتون با بار منفي ) با سرعت به هسته اتم هيدروژن شليك ميشود ، ولي با كمال تعجب مشاهده ميشود كه علي رغم اغتشاش در اوربيتال هيدروژن ، تصادمي مابين پروتون - پاد پروتون به وجود نمي‌آيد . اين شبيه سازي در حالي صورت مي‌گيرد كه پاد پروتون از كنار پروتون رد شده و علي رغم داشتن بار الكتريكي مخالف ، دو ذره نسبت به هم بي‌تفاوت هستند و دليل آن سرعت زياد پاد پروتون است . جهت اينكه تصادمي مابين ماده - پاد ماده برقرار شود بايد سرعت كاهش يافته تا قطبين مخالف مغناطيسي مجالي براي جذب و تشكيل پيوند داشته باشند و درست است كه با برخورد اين ذرات انرژي توليد ميشود ولي اين انرژي همان انرژي ميباشد كه صرف تبديل ماده به پاد ماده شده است ، اگر تصادم در سرعت بالا صورت گيرد به احتمال زياد ذرات همديگر را خرد و متلاشي كرده و به ذرات كوچك‌تر تبديل ميشوند . ذرات پاد ماده بعد از تبديل شدن به ماده ، به ذرات هم جنس خود از نوع ماده ملحق شده و چنين به نظر ميرسد كه همديگر را نابود كرده‌اند و اين در حالي است كه قابليت آشكار شدن را ندارند ، براي اينكه عمر پاد ماده بسيار كوتاه است و ميتواند سريعا به ماده تبديل شود .
3 - پروتون و الكترون غير هم بار هستند و مي‌توانيم آنها را به گونه‌اي پاد و ضد هم قلمداد كنيم و اگر به حد كافي انرژي نداشته باشند تا اتم هيدروژن را تشكيل دهند ، در هم ادغام و به نوترون تبديل ميشوند ، البته به همراه تابش مقاديري از انرژي . ماده و پاد ماده هم اينگونه‌اند اگر فرض كنيم وارونگي پاد ذرات برطرف نشود در نهايت ماده - پاد ماده‌اي كه ما مي‌شناسيم در هم ادغام و ذرات جديد را پديدار مي‌كنند و در هر حال نابودي در كار نمي‌باشد بلكه همواره تبديلاتي از ذرات روي ميدهد .

[Behzad AZ]

و اما موضوع بسيار جالب اين است كه :

تصوير را با اندازه واقعي ببينيد

ما براي توليد زوج الكترون - پوزيترون چند متغير اساسي داريم !
1 - زاويه تابش گاما
2 - فاز موج گاما در زمان دوره تناوب و هنگام ملاقات با زوج الكترون - الكترون
3 - انرژي گاما در زمان دوره تناوب و هنگام ملاقات با زوج الكترون - الكترون
4 - موقعيت زوج در فضا
5 - و .............
آنگونه كه از شكل فوق بر مي‌آيد مسير تابش گاما متغير مي‌باشد ، براي اينكه زوج ماده - پاد ماده خود گاما توليد ميكنند كه ممكن است زاويه تابش آن با زاويه گاماي دريافتي متفاوت باشد . اندازه انحراف و همچنين اندازه قوسها نيز متغير است كه بستگي به انرژي و فاز گاما در زمان دوره تناوب و هنگام ملاقات با زوج دارد . مسير انحراف الكترونها - پوزيترونها متفاوت است و متغيرهاي ديگر .
اصل عدم قطعيت عنوان مي‌كند "هيچگاه ما نمي‌توانيم همزمان مكان و سرعت ( تندي و جهت حركت ) يك ذره را با دقت بدانيم" براي اينكه موج الكترومغناطيس ميتواند حامل يا نوسان دهنده ذرات باشد ولي خودش ماهيت ذره‌اي ندارد و ممكن است حركت ، نوسان و مكان ذرات با موج الكترومغناطيس هماهنگي نداشته باشند و يا اينكه تحت تاثير چندين موج الكترومغناطيس در محيط قرار گيرند ، در حقيقت ماهيت نور از امواج الكترومغناطيس بوده و مي‌توانيم فعلا آن را موجي در نظر بگيريم نه ذره‌اي . و اين نظريه كه فوتون ميتواند به ماده و پاد ماده تبديل شود درست به نظر نمي‌رسد زيرا اين استنباط به نوعي خطا در ديد و انديشه است و واقعيت اين است كه انرژي و نيروي الكترومغناطيس ميتواند ماده را به پاد ماده تبديل كند . و از طرف ديگر پاد ذرات از برخورد شديد ذرات با هم بوجود مي‌آيند و اين وظيفه به عهده شتاب دهنده‌ها است . در واقع پاد ذرات همواره از ذرات توليد ميشوند و ما نمي‌توانيم ابتدا به ساكن از هيچ چيز كه جسم مادي ندارد پاد ذره توليد كنيم و اين موضوع بسيار مهم است كه ضربه برخورد ذرات شتاب‌دار ميتواند وارونگي ميادين را حاصل شود كه اين پديده در برخورد شهاب سنگها با سيارات ميتواند رخ دهد و انرژي جنبشي آنها را به انفجارهاي شديد الكترومغناطيسي تبديل كند كه بيشتر به صورت تابش گاما خواهد بود .

[Behzad AZ]

اما اصولي كه بايد در اين پديده محفوظ بمانند تا فرآيند انجام گيرد عبارت است از :
1- بقاي انرژي نسبيتي كل ، تعريف جديد آن اين است : انرژي كه صرف جدا كردن دو الكترون از هم و تبديل يكي از آنها به پوزيترون مي‌شود ، بعدا توسط الكترون و پوزيترون پس داده ميشود ، يعني ما نمي‌توانيم با اين پديده فيزيكي انرژي توليد كنيم و به بيان ديگر نيروگاه هسته‌اي ايجاد كنيم ، در واقع انرژي داده شده به فرآيند معادل انرژي پس گرفته شده مي‌باشد .
2- چنين فرآيندي با حضور يك هسته سنگين امكان پذير است و تعريف جديد آن اين است كه : هسته‌هاي سنگين اوربيتالهاي ( زوج الكترون - الكترون هاي ) بيشتري داشته و چگالي زوج الكترون - الكترونها در فضاي اتمي آنها بيشتر از هسته‌هاي سبك‌تر است و به اين جهت احتمال اينكه پرتوهاي گاما زوج الكتروني را يافته و انرژي خود را در يكي از زوجين تخليه كنند بيشتر است ، و دليل اين موضوع اين است كه چون الكترونها در لايه خارجي اتم هستند پس زودتر از ذرات ديگر شكار پرتوهاي گاما ميشوند و بهتر است بگوييم كه نمي‌توانيم انرژي را به ذرات ماده و پاد ماده تبديل كنيم .
وجود پاد ذره‌اي براي هر ذره كه داراي همان جرم باشد يك اصل بديهي در فيزيك است براي اينكه بدون تغيير در جهت دوران ذرات از ديد ناظر ، ميتوان جهت ميدان آنها را وارونه كرد . توليد انرژي از طريق تبديل ماده به پاد ماده و ادغام مجدد آنها بازدهي نداشته و توجيه اقتصادي هم ندارد براي اينكه انرژي لازم براي تبديل ماده به پاد ماده برابر انرژي دريافتي از فرآيند است و مقدار زيادي انرژي در اين سيستم جهت شتاب دادن ذرات تلف ميشود . احتمال بسيار زيادي وجود دارد كه اگر زوج ماده - پاد ماده به زوج ماده - ماده تبديل نشوند ، زوج ماده - پاد ماده به ماده تاريك تبديل شده و تك موج گرانشي پديدار شود كه به مرور زمان باعث تخريب و خوردگي محل تصادم ذرات در تجهيزات شتاب شود ( مراجعه شود به واكنش هسته‌اي از نوع چهارم ) حتي ممكن است ميكرو سياه چاله هاي ( اجرام نوتروني كوچك ) پديدار شوند كه بسيار دردسر ساز نيز باشند . توليد پوزيترون و پاد پروتون و در كنار قرار دادن آنها گرچه باعث بوجود آمدن پاد هيدروژن ميشود ولي اين پاد هيدروژن در جاذبه سياره زمين عمر چنداني ندارد ، پاد ماده در دنياي خود قادر به بقا ميباشد يعني اجرام سماوي درست شده از پاد ماده كه شرايط خود را دارند . ذرات همنام و هم بار در طبيعت اكثرا به صورت زوج يافت ميشوند و علت آن تشكيل ميادين الكتريكي دايره‌وار پيرامون آنهاست و به دنبال آن تشكيل ميادين مغناطيسي كه اين زوجيت مربوط به اختلاف قطبين مغناطيسي ميشود نه همجنسي ذرات . تحت شرايطي دو الكترون ميتوانند ميادين الكتريكي همديگر را خارج از دواير ايجاد شده خنثي و از نظر بار الكتريكي صفر به نظر برسند و ماهيت الكتريكي آنها آشكار نشود .
فيزيكدانان بر اين باور هستند كه " پاد ماده در واقع تصوير آينه‌اي ماده است و تمام دنياي امروز ما فقط از ذرات مادي تشكيل شده است . همانگونه كه ما و تصويرمان در آينه كاملا يكسان هستيم فقط با اين تفاوت كه جاي چپ و راست عوض شده ‌است ، يك ذره و پاد ذره‌اش هم يكسان هستند به استثناي اينكه بار الكتريكي مخالف همديگر دارند " كه نظريه‌اي كاملا درست است ، ولي بعضي‌ها بر اين باورند كه ماده و پاد ماده از خلا و توسط فوتون بيرون مي‌جهند ، و هسته‌هاي سنگين و به دنبال آن اجرام سماوي پر جرم دريچه‌اي جهت ورود به دنياي ديگري هستند كه اگر با سرعت نور به آنها نزديك شويم ( يعني سرعت انتقال طولي فوتون ) پا به جهان ديگري خواهيم گذاشت كه در كل انديشه‌اي نادرست است كه از استدلال‌هاي نادرست بدست مي‌آيد ، براي اينكه آنها چنين مي‌پندارند كه فوتون در آزمايشگاه در جوار هسته‌هاي سنگين تبديل به ماده و پاد ماده ميشود ، ولي همانطور كه ميدانيم پاد ماده از وارونه كردن ميدان ماده به وجود مي‌آيد ، و اينكه با سرعت نور نزديك شدن به يك سياه‌چاله نه تنها ما را به دنياي ديگري انتقال نمي‌دهد بلكه شايد براي هميشه راه برگشتي براي دنياي خود نداشته باشيم و در نهايت قرباني ميدان گرانش سياه‌چاله شويم . شايد علم روز ما به نوعي با خرافات و فانتزي آميخته شده است . با توجه به اينكه اسپين ذرات نسبي بوده و ميتواند در ديد ناظر تغيير كند و حالت انعكاسي از خود نشان دهد ، پس ميتوانيم چنين فرض كنيم كه اسپين جز مشخصات حقيقي ذرات محسوب نمي‌شود بلكه جز مشخصات ظاهري آنهاست البته بسته به موقعيت آنها در فضا و ديد ناظر .
</

[Behzad AZ]

سخن آخر اينكه ما مي توانيم با دوران ميادين الكتريكي و ميادين گرانشي ، بسياري از پديده‌هاي فيزيكي منجمله موارد زير را توجيه نماييم !

1- توليد و انتشار امواج الكترومغناطيس توسط ذرات و عناصر
2 - حالات و رفتار عجيب و دوگانه سياه‌چاله‌ها و ستارگان نوتروني
3 - چگونگي تشكيل پيوندهاي شيميايي
4 - سقوط اجسام به مراكز جاذبه و سيستم چرخش شگفت آور ستارگان در مجموعه‌ي كهكشاني
5 - توجيه ساختار اتمها و ....... كه در آينده در مورد آنها مطالبي ارايه خواهد شد .

با توجه به مطالب فوق نظريه نيروي هسته‌اي قوي و ضعيف را ميتوان به گونه‌اي ديگر توجيه كرد ، چرا كه پروتون‌ها نيز وضعيتي مشابه الكترونها دارند و به سادگي مي‌توانند زوج ماده - ماده تشكيل داده و هسته عناصر را به همراه نوترون‌ها نظم دهند ، براي اينكه دوران ميدان الكتريكي آنها بسيار قوي و كوتاه برد است و چنين استنباط ميشود كه در عالم فقط دو نيروي گرانش و الكترومغناطيس قابل شناسايي باشد . نظريه دوران ميادين الكتريكي جايگزيني مناسب براي تئوري نيروهاي هسته‌اي قوي است زيرا آنگونه كه از قدرت اين نيروي دوران در كهكشانها مشاهده ميشود ، اين نيرو ميبايست بسيار قوي باشد .
تقريبا تمامي ميادين گرانشي و الكتريكي در عالم با دوران خود محدود ميشوند و نيروي آنها از خط مستقيم به صورت دايره و كره در مي‌آيد زيرا در صورت خطي بودن اين نيروها ، اين نيروها تجمع كرده و بعد از اتحاد باعث عدم ثبات و بقاي هستي مي‌شدند ، يعني همان ايرادي كه به قانون جهاني گرانش در مكانيك كلاسيك وارد است . اين دوران براي پديدار شدن هستي و بقاي آن الزامي است .