مجله الكترونيكي

مترجم : اشكان عارفي

دو دانشمند ژاپني و يك دانشمند امريكايي ( ژاپني الاصل ) به خاطر كشف چند ذره بنيادي، مشتركا جايزه نوبل سال 2008 را كسب كردند. اين خبر بعد از ظهر روز سه شنبه 16 مهر 87 توسط كميته جايزه نوبل در آكادمي سلطنتي علوم سوئد اعلام گرديد.

كميته اعطاي جايزه نوبل ، ضمن تمجيد از يوشيرو نامبو (Yoichiro Nambu) دانشمند امريكايي ژاپني الاصل و ماكوتو كوبايشي (Makoto Kobayashi) و توشيهيدي ماسكاوا (Toshihide Maskawa) دانشمندان ژاپني؛  به خاطر انجام كارهاي متعددي كه به شرح چگونگي تولد جهان با فرآيند شكست تقارن كمك كردند ، جايزه نوبل فيزيك سال 2008 را اعطا كرد. اين دانشمندان به حل معماهايي در جهان هستي پيرامون ذرات بسيار ريز كوارك كمك كرده اند.

آقاي يوشيرو نامبو استاد دانشگاه شيكاگو موفق شده بود مكانيزم خودبخودي شكست تقارن را طبق مدل استاندارد فيزيك كشف و تشريح نمايد كه سه عدد از چهار نيروي بنيادي جهان هستي را متحد ميكند. ( الكترومغناطيس ، هسته اي ضعيف و هسته اي قوي – بجز نيروي گرانش ) 

همچنين نتايج كار اين دانشمند منجربه توسعه علم كوانتوم كروموديناميك شده است. ( نظريه اي كه به توصيف برخي از فعل و انفعالات بين كوارك ها ميپردازد كه باعث توليد پروتون ها و نوترون ها مي شوند و فعل و انفعالاتي بين اين دو دسته از ذرات كه اتمها را ايجاد ميكنند. )

نيمي از جايزه 1.4 ميليون دلاري نوبل فيزيك نيز به دو دانشمند ژاپني كه از آنها ياد شد تعلق گرفت. آقاي كوباياشي محقق سازمان پژوهشي شتابدهنده با انرژي بالاي در ژاپن و آقاي ماسكاوا استاد و محقق در دانشگاه كيوتو مي باشد.

اين دو نفر شش گونه از كوارك ها را معرفي كرده اند (up, down, strange, charm, botton, top  ) كه وجود همه آنها پيش از اين در آزمايش هاي فيزيك ذرات با انرژي بالا اثبات شده بود. آنها نشان دادند كه جهان هستي به شكل كاملا متقارن رفتار نميكند ؛ يعني تعداد ذرات بنيادي در ماده بيشتر از تعداد ذرات بنيادي ضد ماده هاست و اين به علت انحراف از تقارن در دنياي كوانتومي است؛

اين مساله درعمل بسيار خوش آيند است؛ زيرا اگر كائنات كاملا متقارن بود آنگاه ضد ماده ها در تقابل با مواد به پايداري ميرسيدند و موجب انفجار و نابودي جهان ميگشتند.

كابوياشي ميگويد اين كشف يك شوك واقعيست و برايم باور كردني نيست. البته ظاهرا آقاي ماسكاوا از اين موضوع حيرت زده نشده اند. او ميگويد فكر نميكرده تا سال پيش موفق به دريافت جايزه نوبل گردد. ولي دريافت آن در سال 2008 را پيش بيني ميكرده، وي بسيار خشنود است كه پروفسور نامبو نيز مشتركا اين جايزه را دريافت ميكند.

فيزيكدانان در حال حاضر در جستجوي مشاهده عيني شكست خودبخودي تقارن هستند؛ همان مكانيزمي كه جهان را در زمان انفجار بزرگ يعني 13.7 ميليارد سال پيش به شرايطي نامتعادل رساند ( مكانيزم هيگز ). اين مكانيزم پيش بيني ميكند كه در چنين شرايطي بايد ذرات هيگز موجود باشند.

در بهار سال 2009 كه قوي ترين شتابدهنده ذرات جهان (LHC) در مركز تحقيقات هسته اي سرن سوييس مجددا به كار مي افتد؛ دانشمندان در جستجوي اين ذره خواهند بود. ( اين آزمايشگاه چند هفته پيش به علت اختلالات بوجود آمده در آن متوقف گرديد. )

اين دومين جايزه نوبل امسال است كه توسط آكادمي سلطنتي علوم سوئد به دانشمندان اعطا ميگردد. اين جايزه هر سال به دستاوردهاي بزرگ در علم؛ صلح؛ ادبيات و اقتصاد  به دانشمندان و بزرگان اين عرصه ها تعلق ميگيرد. نام جايزه نيز منتسب به شيميدان و ميليونر معروف سوئدي آلفرد نوبل است كه در پايان عمر كليه ثروتش را در قالب جايزه اي سالانه براي بهترين دستاوردهاي بشر توسط دانشمندان اختصاص داد.

منبع : شبكه فيزيك هوپا

http://www.hupaa.com

علوم نانو و فناوري نانو بيانگر رهگذري به سوي دنيايي جديد هستند. سفر به اعماق سرزمين اتمها و مولکولها نويد دهندة اثراث اجتماعي شگفت‌انگيزي است: در علوم بنيادين، در فناوريهاي نو، در طراحي مهندسي و توليدات، در پزشکي و سلامت و در آموزش.
پيش‌بيني‌هاي گسترده در حوزه کشفيات جديد، چالشها، درک مفاهيم، حتي هنوز فرم و محتواي موضوع، مه‌آلود و اسرارآميز است. اين مقاله مي‌کوشد تا چالشهاي دنياي رياضيات را در مواجهه با دنياي شگفت‌انگيز نانو بررسي کند. به عبارت ديگر، رياضيات در معماري پازل نانو چه نقشي خواهد داشت:
همگان بر اين نکته توافق دارند که پيشرفتهاي بزرگ، مستلزم تعامل ميان مهندسان، ژنتيست‌ها، شيميدانان، فيزيکدانان، داروسازان، رياضيدانان و علوم رايانه اي ها است. شکاف ميان علوم و فناوري، ميان آموزش و پژوهش، ميان دانشگاه و صنعت، ميان صنعت و بازار بر مجموعه تأثيرگذار خواهد بود. دلايل کافي مبتني بر فصل مشترک ميان نظامهاي کلاسيک و فرهنگ ها موجود است.
اين انقلاب علمي و فناورانه، منحصر به فرد است. اين بدين معني است که مي‌بايستي نه تنها در بعد علمي، که در ساير ابعاد، نيز زيرساختهاي بنيادين با حداکثر انعطاف پذيري در برابر تغييرات را پيش‌گويي و پيش‌بيني کنيم.
دانش رياضيات به عنوان خط مقدم جبهة علم مطرح است. ويژگي بديهي رياضيات در علوم نانو «محاسبات علمي» است. محاسبات علمي در فناوريي که به عنوان فناوري انقلابي مطرح شده است. محاسبات علمي در طول، تفسير آزمايشات، تهية پيش‌بيني در مقياس اتمي و مولکولي بر پاية تئوري کوانتومي و تئوريهاي اتمي است.
همانگونه که رياضيات زبان علم است، محاسبات، ابزاري عمومي علم و کاتاليزوري براي تعاملات عميق‌تر ميان رياضيات و علوم است. يک تيم محاسبات، دربارة مدلشان و اثر محاسباتشان و تطبيق‌پذيري آن با واقعيت، به بحث مي‌پردازند. «‌محاسبات» رابطي ميان آزمايش و تئوري است. يک تئوري و يک مدل رياضي، پيش نياز محاسبات است و يک آزمايش تنها اعتبار بخش هر نوع تئوري، مدل و محاسبات است.
مدلهاي رياضي، ستونهاي راهگشا به سوي بنياد علم و تئوريهاي پيش بين هستند. مدلها، رابطهايي بنيادين در پروسه‌هاي علمي هستند و اغلب اوقات در سيستم‌هاي آموزشي به فاز مدلسازي و محاسبات، تأکيد کافي نمي‌شود. يک مدل رياضي بر پاية فرمولاسيون معادلات و نامعادلات اصول بنيادين استوار است و مدل درگير با درک کامل پيچيدگيهاي مسأله نظير، جرم، اندازة حرکت و توازن انرژي است. در هر سيستم فيزيکي واقعي تقريب اجازه داده مي‌شود، تا مدل را در يک قالب قابل حل عرضه کنند. اکنون مي‌توان مدل را يا به صورت «تحليلي» و يا بصورت «عددي» حل کرد. در اين حالت مدلسازي رياضي يک پروسه پيچيده است،زيرا مي‌بايستي دقت و کارآيي را همزمان نشان دهد.
در علوم نانو و فناوري نانو، مدلسازي نقش محوري را بر عهده دارد، بويژه وقتي که بخواهيم عملکرد ماکروسکوپي مواد را از طريق طراحي در مقياس اتمي و مولکولي کنترل کنيم، آن هم در شرايطي که درجات آزادي زياد باشد. مدلسازي رياضي يک ضرورت در اين فضاي مه آلود است. تفسير داده‌هاي آزمايشگاهي يک ضروت حتمي است. همچنين براي هدايت، تفسير، بهينه سازي، توجيه رفتارهاي آزمايشگاهي، مدلسازي رياضي ضرورت مي‌يابد.
يک مدل مؤثر، راه رسيدن به توليدات جديد، درک جديد رفتارشناسي، را کوتاه مي‌کند و تصحيح گر هوشمندي است که از نتايج گذشته درس مي‌گيرد.
مدلسازي نه تنها ويژگي منحصر به فرد رياضيات است بلکه پلي بسوي فرهنگهاي مختلف علمي است.
تئوري در هر مرحله از توسعة علم، نقش محوري دارد، ارزيابي حساسيت مدل به شرايط پروسه‌هاي فيزيکي ، و حصول اطمينان از اينکه معادلات و الگوريتمهاي محاسباتي با شرايط کنترل آزمايشگاهي سازگارند، از چالشهاي مهم است. تئوري نهايتاً بسوي تعريف نتايج و درک فيزيکي سيستم، ميل خواهد کرد و اغلب اوقات رياضيات جديدي لازم نيست تا به منظور رسيدن به درک رفتار، ساخته شود.
عبور از تئوريهاي موجود ارزشمند است و اغلب نيز اتفاق مي‌افتد. زماني مدلها، مشابه سيستم‌هاي شناخته شده هستند که دقت رياضي بالايي را داشته باشند اما در جهان شگفت ‌انگيز نانو، مدلهاي مختلف و جديد، چالشهاي جدي را در دانش رياضيات پديد مي‌آورند. تئوريهاي جديد در مقياسهاي زماني غير قابل پيش‌گوئي اتفاق مي‌افتند و تئوريهاي قدرتمند در قالبهاي عميق شکل مي‌گيرند. ميان‌برهاي اساسي لازم است تا شبيه‌سازي صورت گيرد:
طراحي در مقياس اتمي و مولکولي، کنترل و بهينه سازي عملکرد مواد و ابزار آلات، و کارآيي شبيه‌سازي رفتار طبيعي، از مهمترين چالشها است. اين چالش‌ها نويد دهندة برهم کنشهاي کامل ميان حوزه‌هاي مختلف رياضي خواهد بود.
آثار اجتماعي اين چالش‌ها زياد و متنوع خواهد بود.
منافع حاصل از مشغوليت رياضيدانان فعال، توازن با چالشهاي اصلي در زمينه رشد زيرساختهاي رياضيات، تغييرات در ساختار آموزش رياضيات، از جمله آثار ورود رياضيات به دنياي شگفت انگيز نانو خواهد بود.
جامعه رياضي مي‌بايستي اصلاح شود: تئوريهاي بنيادين، رياضيات ميان رشته‌اي و رياضيات محاسباتي و آموزش رياضيات.
رياضيات چه حوزه‌هايي را در بر خواهد گرفت؟ الگوريتمهاي اصلي در حوزه‌هاي رياضيات کاربردي و محاسباتي، علوم کامپيوتر، فيزيک آماري، نقش مرکزي و ميان بر ساز را در حوزة نانو بر عهده خواهند داشت.
براي روشن شدن موضوع برخي از اثرات رياضيات را در فرهنگ نانو بررسي مي‌کنيم:

• روشهاي انتگرال گيري سريع و چند قطبي سريع: اساسي و الزامي به منظور طراحي کدهاي مدار (White, Aluru, Senturia) و انتگرال گيري به روش Ewala در کد نويسي در حوزه‌هاي شيمي کوانتوم و شيمي مولکولي (Darden 1999)
• روشهاي« تجزيه حوزه»، مورد استفاده در شبيه‌سازي گسترش فيلم تا رسيدن به وضوح نانوئي لايه‌هاي پيشرو مولکولي با مکانيک سيالات پيوسته در مقياسهاي ماکروسکوپيک (Hadjiconstantinou)
• تسريع روشهاي شبيه سازي ديناميک مولکولي (Voter 1997)
• روشهاي بهبود مش‌بندي تطبيق پذير: کليد روشهاي شبيه پيوسته که ترکيب کنندة مقياسهاي ماکروئي، مزوئي، اتمي ومدلهاي مکانيک کوانتوم از طريق يک ابزار محاسباتي است (Tadmor, Philips, Ortiz)
• روشهاي پيگردي فصل مشترک: نظير روش نشاندن مرحله‌اي Sethian, Osher که در کدهاي قلم زني و رسوب‌گيري جهت طراحي شبه رساناها مؤثرند (Adalsteinsson, Sethian) و نيز در کدگذاري به منظور رشد هم بافت ها (Caflisch)
• روشهاي حداقل کردن انرژي هم بسته با روشهاي بهينه سازي غير خطي (الماني کليدي براي کد کردن پروتيئن‌ها) (Pierce& Giles)
• روشهاي کنترل (مؤثر در مدلسازي رشد لايه نازک‌ها (Caflisch))
• روشهاي چند شبکه‌بندي که امروزه در محاسبات ساختار الکتروني و سيالات ماکرومولکولي چند مقياسي بکار گرفته شده است.
• روشهاي ساختار الکتروني پيشرفته ، به منظور هدايت پژوهشها به سمت ابر مولکولها (Lee & Head – Gordon)

منبع:http://www.nano.ir

منبع :www.sharghnewspaper.com

مادون در لغت به معناي زير دست و قرمز به معناي هر چه به رنگ خون باشد، است. پس ميتوان گفت كه مادون قرمز اشعه بسيار ريز و قرمز رنگ است.

اطلاعات اوليه

كشف هرسل اولن گام در ايجاد پديده‌اي كه ما آن را طيف الكترومغناطيسي ميناميم. نور مرئي و پرتوهاي مادون قرمز دو نمونه اشكال فراواني از انرژي هستند كه توسط تمام اجسام موجود در زمين و اجرام آسماني تابانده ميشوند. مادون قرمز در طيف الكترومغناطيسي داراي محدوده طول موجي بين 0.78 تا 1000 ميكرو متر است. تنها با مطالعه اين تشعشعات است كه ميتوانيم اجرام آسماني را تشخيص و تميز دهيم و تصويري كامل از چگونگي ايجاد جهان و تغييرات آن بدست آوريم. در سال 1800 سر ويليام هرشل يك نمونه نامرئي از تشعشعات را كشف كرد كه اين نمونه دقيقا زير بخش قرمز طيف مرئي قرار داشت. او اين شكل از تشعشعات را مادون قرمز ناميد.

سير تحولي و رشد

Greathouse و همكارانش طي مطالعه‌اي تاثير ليزر مادون قرمز را به انتقال عصبي ، عصب راديال بررسي كردند. زمان تاخير ، دامنه پتانسيل عمل و دما ، متغيرهاي مورد آزمايش مشاهده نشد.Lynn Snyder و همكارانش اثر ليزر كم توان هليوم - نئون را بر زمان تاخير شاخه حسي عصب راديال در دو گروه ليزر و پلاسبو بررسي نمودند و مشاهده كردند كه در گروه ليزر ، افزايش معني دارا در زمان تاخير حسي پس از بكارگيري ليزر ايجاد گرديده است.

Bas Ford و همكارانش طي مطالعه‌اي اثر ليزر كم توان هليوم - نئون را بر شاخه حسي اعصاب راديال و مدين بررسي كردند. هيچ اختلاف معني داري در دامنه پتانسيل عمل ، زمان تاخير و دما ساعد بعد از بكارگيري ليزر مشاهده نشد.Baxter و همكارانش افزايش معني دار در زمان تاخير عصب مدين بعد از بكارگيري ليزر گرارش كردند. Low و همكارانش كاهش دما را به دنبال تابش ليزر كم توان مادون قرمز ديدند.

نتايج اشعه مادون قرمز

گرمايي كه ما از خورشيد يا از يك محيط گرم احساس ميكنيم، همان تشعشعات مادون قرمز يا به عبارتي انرژي گرمايي است. حتي اجسامي ‌كه فكر ميكنيم خيلي سرد هستند، نيز از خود انرژي گرمايي منتشر ميسازند (يخ و بدن انسان). سنجش و ارزيابي انرژي مادون قرمز ساطع شده از اجرام نجومي ‌به علت اينكه بيشترين جذب را در اتمسفر زمين دارند مشكل است. بنابراين بيشتر ستاره شناسان براي مطالعه انتشار گرما از اين اجرام از تلسكوپهاي فضايي استفاده ميكنند.

مادون قرمز در نجوم

تلسكوپها و آشكارسازهايي كه توسط ستاره شناسان مورد استفاده قرار ميگيرند نيز از خودشان انرژي گرمايي منتشر ميسازند. بنابراين براي به حداقل رساندن اين تاثيرات نامطلوب و براي اينكه بتوان حتي تشعشعات ضعيف آسماني را هم آشكار ساخت، اخترشناسان معمولا تلسكوپها و تجهيزات خود را به درجه حرارتي نزديك به 450?F ، يعني درجه حرارتي حدود صفر مطلق ، ميرسانند. مثلا در يك ناحيه پرستاره ، نقاطي كه توسط نور مرئي قابل رويت نيستند، با استفاده از تشعشعات مادون قرمز بخوبي نشان داده ميشود. همچنين مادون قرمز ميتواند چند كانون داغ و متراكم را همره با ابرهايي از گاز و غبار نشان دهد. اين كانونها شامل مناطق پرستاره‌اي هستند كه در واقع ميتوان آنها را محل تولد ستاره‌اي جديد دانست. با وجود اين ابرها ، رويت ستاره‌هاي جديد با استفاده از نور مرئي به سختي امكانپذير است.

اما انتشار گرما باعث آشكار شدن آنها در تصاوير مادون قرمز ميشود. اختر شناسان با استفاده از طول موجهاي بلند مادون قرمز ميتوانند به مطالعه توزيع غبار در مراكزي كه محل شكل گيري ستاره‌ها هستند، بپردازند. با استفاده از طول موجهاي كوتاه ميتوان شكافي در ميان گازها و غبارهاي تيره و تاريك ايجاد كرد تا بتوان نحوه شكل گيري ستاره‌هاي جديد را مورد مطالعه قرار داد. فضاي بين ستاره‌اي در كهكشان راه شيري ما نيز از توده‌هاي عظيم گاز و غبار تشكيل شده است. اين فضاهاي بين ستاره‌اي يا از انفجارهاي شديد نواخترها ناشي شده‌اند و يا از متلاشي شدن تدريجي لايه‌هاي خارجي ستاره‌هايي جديد از آن شكل ميگيرند. ابرهاي بين ستاره‌اي كه حاوي گاز و غبار هستند، در طول موجهاي بلند مادون قرمز خيلي بهتر آشكار ميشوند (100 برابر بيشتر از نور مرئي).

اخترشناسان براي ديدن ستاره‌هاي جديد كه توسط اين ابرها احاطه شده‌اند، معمولا از طول موجهاي كوتاه مادون قرمز براي نفوذ در ابرهاي تاريك استفاده ميكنند. اخترشناسان با استفاده از اطلاعات بدست آمده از ماهوارهاي نجومي ‌مجهز به مادون قرمز صفحات ديسك مانندي از غبار را كشف كردند كه اطراف ستاره‌ها را احاطه كرده‌اند. اين صفحات احتمالا حاوي مواد خامي ‌هستند كه تشكيل دهنده منظومه‌هاي شمسي هستند. وجود آنها خود گوياي اين است كه سياره‌ها در حال گردش حول ستاره‌ها هستند.

مادون قرمز در پزشكي

اگر نگاه دقيق و علمي ‌به يك طيف الكترومغناطيسي بيندازيم، ميبينيم كه از يك طرف طيف تا سوي ديگر آن ، انواع تشعشعات و پرتوها بر اساس طول موج و فركانس‌هاي مختلف قرار دارند، از آن جمله ميتوان به تشعشعات گاما ، اشعه ايكس ، ماوراي بنفش ، نور مرئي ، مادون قرمز و امواج راديويي اشاره كرد. هر كدام از اين پرتوها و تشعشعات همگام با پيشرفت بشر ، به نوبه خود چالش‌هايي را در زمينه‌هاي علمي ‌پديد آورده‌اند كه در اينجا علاوه بر كاربرد مادون قرمز در شاخه ستاره شناسي ، اشاره‌اي به كارآيي چشمگيري اين پرتو در رشته پزشكي خواهيم داشت.

كاربرد درماني مادون قرمز

بكار بردن گرما يكي از متداولترين روشهاي درمان فيزيكي است. از موارد استعمال درماني مادون قرمز موارد زير را ميتوان ذكر كرد.

تسكين درد

با وجود حرارت ملايم ، كاهش درد به احتمال زياد بواسطه اثر تسكيني بر روي پايانه‌هاي عصبي ، حسي ، سطحي است. همچنين به علت بالا رفتن جريان خون و متعاقب آن متفرق ساختن متابوليتها و مواد دردزاي تجمع در بافتها ، درد كاهش مييابد.

استراحت ماهيچه

تابش اين اشعه راه مناسبي براي درمان اسپاسم و دستيابي به استراحت عضلاني ميباشد.

افزايش خون رساني

در درمان زخمهاي سطحي و عفونتهاي پوستي ، براي اينكه فرآيند ترميم به خوبي انجام گيرد، بايد به مقدار كافي خون به ناحيه مورد نظر برسد و در صورت وجود عفونت نيز افزايش گردش خون سبب افزايش تعداد گلبولهاي سفيد و كمك به نابودي باكتريها ميكند. از اين پرتو ميتوان براي درمان مفصل آرتوريتي و ضايعات التهابي نيز استفاده كرد.

كاربرد تشخيصي مادون قرمز

از مهمترين كابردهاي تشخيصي آن ميتوان توموگرافي را نام برد. اصطلاح ترموگرافي به عمل ثبت و تفسير تغييراتي كه در درجه حرارت سطح پوست بدن رخ ميدهد، اطلاق ميشود. تصوير حاصل از اين روش كه توموگرام ناميده ميشود، بخش الگوي حرارتي سطح بدن را نشان ميدهد. در توموگرافي ، آشكار ساز ، تشعشع حرارتي دريافت شده توسط دوربين را به يك سيگنال الكترونيكي تبديل ميكند و سپس آن را علاوه بر تقويت بيشتر ، پردازش ميكند تا اينكه يك صفحه كاتوديك مثل مونيتور تلويزيون آشكار شود.

تصاوير بدست آمده به صورت سايه‌هاي خاكستري رنگ ميباشند، بدين معني كه سطوح سردتر به صورت سايه‌هاي خاكستري روشن ديده ميشوند و در نوع رنگي آن نيز نواحي گرم ، رنگ قرمز و نواحي سرد ، رنگ روشن خواهند داشت. درجه حرارت پوست بدن در نتيجه فرآيندهاي فيزيكي ، فيزيولوژيك طبيعي يا بيماري تغيير ميكند. از اين خاصيت تغيير گرمايي در عضوي خاص يا در سطح بدن براي آشكارسازي يك بيماري استفاده ميشود كه مهمترين آنها به قرار زير است.

- بيماري پستان : وسيع ترين جنبه كاربردي توموگرافي در آشكار سازي سرطانهاي پستاني است.

زيرا روشي كاملا مطمئن و بدون آزار است.

از پرتوهاي يونيزان استفاده نميشود.

روشي كاملا سريع ، راحت و ارزان است.

به دليل بي ضرر بودن از قابليت تكراري بسيار زيادي برخوردار است.

كاربرد ترموگرافي در مامائي

چون جفت از فعاليت بيولوژيكي زيادي برخوردار است. درجه حرارت حاصله در اين محل بطور قابل ملاحظه‌اي از بافتهاي اطراف بيشتر است. پس ميتوان از توموگرافي براي تعيين محل جفت استفاده كرد.

ضررهاي مادون قرمز

از طرف ديگر خطرهايي نيز در استفاده از مادون قرمز وجود دارد كه ميتوان به سوختگي الكتريكي (در اثر اتصال بدن به مدارات الكتريكي دستگاه) سر درد ، توليد ضعيف در بيمار و آسيب به چشمها در اثر تابش مستقيم پرتو اشاره كرد.

منبع : دانشنامه رشد

هوش مصنوعی، شاخه‌ایست از علم كامپیوتر كه ملزومات محاسباتی اعمالی همچون ادراك (Perception)، استدلال(reasoning) و یادگیری(learning) را بررسی كرده و سیستمی جهت انجام چنین اعمالی ارائه می‌دهد.

هوش مصنوعی، دانش ساختن ماشین‌‌ ها یا برنامه‌های هوشمند است. همانگونه كه از تعریف فوق-كه توسط یكی از بنیانگذاران هوش مصنوعی ارائه شده است- برمی‌آید،حداقل به دو سؤال باید پاسخ داد:
۱ـ هوشمندی چیست؟
۲ـ برنامه‌های هوشمند، چه نوعی از برنامه‌ها هستند؟تعریف دیگری كه از هوش مصنوعی می‌توان ارائه داد به قرار زیر است:
هوش مصنوعی، شاخه‌ایست از علم كامپیوتر كه ملزومات محاسباتی اعمالی همچون ادراك (Perception)، استدلال(reasoning) و یادگیری(learning) را بررسی كرده و سیستمی جهت انجام چنین اعمالی ارائه می‌دهد. و در نهایت تعریف سوم هوش مصنوعی از قرار زیر است:
هوش مصنوعی، مطالعه روش‌هایی است برای تبدیل كامپیوتر به ماشینی كه بتواند اعمال انجام شده توسط انسان را انجام دهد. به این ترتیب می‌توان دید كه دو تعریف آخر كاملاً دو چیز را در تعریف نخست واضح كرده‌اند.
۱ـ منظور از موجود یا ماشین هوشمند چیزی است شبیه انسان.
۲ـ ابزار یا ماشینی كه قرار است محمل هوشمندی باشد یا به انسان شبیه شود، كامپیوتر است. هر دوی این نكات كماكان مبهم و قابل پرسشند. آیا تنها این نكته كه هوشمندترین موجودی كه می‌شناسیم، انسان است كافی است تا هوشمندی را به تمامی اعمال انسان نسبت دهیم؟ حداقل این نكته كاملاً واضح است كه بعضی جنبه‌های ادراك انسان همچون دیدن و شنیدن كاملاً ضعیف‌تر از موجودات دیگر است. علاوه بر این، كامپیوترهای امروزی با روش‌هایی كاملاً مكانیكی(منطقی) توانسته‌اند در برخی جنبه‌های استدلال، فراتر از توانایی‌های انسان عمل كنند. بدین ترتیب، آیا می‌توان در همین نقطه ادعا كرد كه هوش مصنوعی تنها نوعی دغدغه علمی یا كنجكاوی دانشمندانه است و قابلیت تعمق مهندسی ندارد؟(زیرا اگر مهندسی، یافتن روش‌های بهینه انجام امور باشد، به هیچ رو مشخص نیست كه انسان اعمال خویش را به گونه‌ای بهینه انجام می‌دهد). به این نكته نیز باز خواهیم گشت. اما همین سؤال را می‌توان از سویی دیگر نیز مطرح ساخت، چگونه می‌توان یقین حاصل كرد كه كامپیوترهای امروزین، بهترین ابزارهای پیاده‌سازی هوشمندی هستند؟
رؤیای طراحان اولیه كامپیوتر از بابیج تا تورینگ، ساختن ماشینی بود كه قادر به حل تمامی مسائل باشد، البته ماشینی كه در نهایت ساخته شد(كامپیوتر) به جز دسته ای خاص از مسائلقادر به حل تمامی مسائل بود. اما نكته در اینجاست كه این "تمامی مسائل" چیست؟ طبیعتاً چون طراحان اولیه كامپیوتر، منطق‌دانان و ریاضیدانان بودند، منظورشان تمامی مسائل منطقی یا محاسباتی بود. بدین ترتیب عجیب نیست، هنگامی كه فون‌نیومان سازنده اولین كامپیوتر، در حال طراحی این ماشین بود، كماكان اعتقاد داشت برای داشتن هوشمندی شبیه به انسان، كلید اصلی، منطق(از نوع به كار رفته در كامپیوتر) نیست، بلكه احتمالاً چیزی خواهد بود شبیه ترمودینامیك!
به هرحال، كامپیوتر تا به حال به چنان درجه‌ای از پیشرفت رسیده و چنان سرمایه‌گذاری عظیمی برروی این ماشین انجام شده است كه به فرض این كه بهترین انتخاب نباشد هم، حداقل سهل‌الوصول‌ترین و ارزان‌ترین و عمومی‌ترین انتخاب برای پیاده‌سازی هوشمندیست.
بنابراین ظاهراً به نظر می‌رسد به جای سرمایه‌گذاری برای ساخت ماشین‌های دیگر هوشمند، می‌توان از كامپیوترهای موجود برای پیاده‌سازی برنامه‌های هوشمند استفاده كرد و اگر چنین شود، باید گفت كه طبیعت هوشمندی ایجاد شده حداقل از لحاظ پیاده‌سازی، كاملاً با طبیعت هوشمندی انسانی متناسب خواهد بود، زیرا هوشمندی انسانی، نوعی هوشمندی بیولوژیك است كه با استفاده از مكانیسم‌های طبیعی ایجاد شده، و نه استفاده از عناصر و مدارهای منطقی. در برابر تمامی استدلالات فوق می توان این نكته را مورد تاُمل و پرسش قرار داد كه هوشمندی طبیعی تا بدان جایی كه ما سراغ داریم، تنها برمحمل طبیعی و با استفاده از روش های طبیعت ایجاد شده است. طرفداران این دیدگاه تا بدانجا پیش رفته‌اند كه حتی ماده ایجاد كننده هوشمندی را مورد پرسش قرار داده اند، كامپیوتر از سیلیكون استفاده می كند، در حالی كه طبیعت همه جا از كربن سود برده است. مهم تر از همه، این نكته است كه در كامپیوتر، یك واحد كاملاً پیچیده مسئولیت انجام كلیه اعمال هوشمندانه را بعهده دارد، در حالی كه طبیعت در سمت و سویی كاملاً مخالف حركت كرده است. تعداد بسیار زیادی از واحدهای كاملاً ساده (بعنوان مثال از نورون‌های شبكه عصبی) با عملكرد همزمان خود (موازی) رفتار هوشمند را سبب می شوند. بنابراین تقابل هوشمندی مصنوعی و هوشمندی طبیعی حداقل در حال حاضر تقابل پیچیدگی فوق العاده و سادگی فوق العاده است. این مساُله هم اكنون كاملاً به صورت یك جنجال(debate) علمی در جریان است.
در هر حال حتی اگر بپذیریم كه كامپیوتر در نهایت ماشین هوشمند مورد نظر ما نیست، مجبوریم برای شبیه‌سازی هر روش یا ماشین دیگری از آن سود بجوییم.
● تاریخ هوش مصنوعی
هوش مصنوعی به خودی خود علمی است كاملاً جوان. در واقع بسیاری شروع هوش مصنوعی را ۱۹۵۰ می‌ دانند زمانی كه آلن تورینگ مقاله دوران‌ساز خود را در باب چگونگی ساخت ماشین هوشمند نوشت (آنچه بعدها به تست تورینگ مشهور شد) تورینگ درآن مقاله یك روش را برای تشخیص هوشمندی پیشنهاد می‌كرد. این روش بیشتر به یك بازی شبیه بود.
فرض كنید شما در یك سمت یك دیوار (پرده یا هر مانع دیگر) هستید و به صورت تله تایپ باآن سوی دیوار ارتباط دارید و شخصی از آن سوی دیوار از این طریق با شما در تماس است. طبیعتاً یك مكالمه بین شما و شخص آن سوی دیوار می‌تواند صورت پذیرد. حال اگر پس از پایان این مكالمه، به شما گفته شود كه آن سوی دیوار نه یك شخص بلكه (شما كاملاً از هویت شخص آن سوی دیوار بی‌خبرید) یك ماشین بوده كه پاسخ شما را می‌داده، آن ماشین یك ماشین هوشمند خواهد بود، در غیر این صورت(یعنی در صورتی كه شما در وسط مكالمه به مصنوعی بودن پاسخ پی ببرید) ماشین آن سوی دیوار هوشمند نیست و موفق به گذراندن تست تورینگ نشده است. باید دقت كرد كه تورینگ به دو دلیل كاملاً مهم این نوع از ارتباط(ارتباط متنی به جای صوت) را انتخاب كرد. اول این كه موضوع ادراكی صوت را كاملاً از صورت مساُله حذف كند و این تست هوشمندی را درگیر مباحث مربوط به دریافت و پردازش صوت نكند و دوم این كه بر جهت دیگری هوش مصنوعی به سمت نوعی از پردازش زبان طبیعی تاكید كند.

آشنايي با نظريه معروف دکتر حسابي

 
  ذرات تا بي‌نهايت ادامه دارند 

خلاصه اي از تئوري  معروف او:

دكتر حسابي يكبار تابستان براي مدت كوتاهي به ايران بازگشت و در خانه اي متعلق به آقاي جماراني تابستان را سپري مي كرد و در همين ايام در حين مطالعات به اين فكر افتادند كه علت وجود خاصيتهاي ذرات اصلي بايد در اين باشد كه اين ذرات بي نهايت گسترده اند و هر ذره اي در تمام فضا پخش است و نيز هر ذره اي بر ذرات ديگر تاثير مي گذارد. به اين ترتيب به فكر آزمايشي افتاد كه اين نظريه را اثبات و يا نفي كند . او با خود فكر كرد اگر اين تئوري صحيح باشد بايد چگالي يك ذره مادي به تدريج با فاصله از آن كم شود و نه اينكه يك مرتبه به صفر برسد و نبايد ذره مادي شعاع معيني داشته باشد. پس در اينصورت نور اگر از نزديكي جسمي عبور كند بايد منحرف شود و پس از اينكه محاسبات مربوط به قسمت تئوري اين نظريه را به پايان رسانيد پس از بازگشت به امريكا به راهنمايي پرفسور انيشتين در دانشگاه پرنيستون به تحقيقات در اين زمينه پرداخت. پرفسور انيشتين قسمت نظري تئوري را مطالعه كرد و دكتر حسابي را به ادامه كار تشويق كرد. دكتر حسابي به راهنمايي پرفسور انيشتين به تكميل نظريه پرداخت سپس يك سال ديگر در دانشگاه شيكاگو به كار پرداخت و آزمايشهايي در اين زمينه انجام داد. وي با داشتن يك انتر فرومتر دقيق توانست فاصله نوري را در عبور از مجاورت يك ميله اندازه بگيرد و چون نتيجه مثبت بود آكادمي علوم آمريكا نظريه دكتر حسابي را به چاپ رسانيد. برخي همكاران از نامأنوس بودن و جديد بودن اين فكر متعجب شدند و برخي از اين نظريه استقبال كردند. 

شرح آزمايشهاي انجام شده و نتيجه آن:

در اثبات اين نظريه اگر در آزمايش, نور باريك ليزر از مجاورت يك ميله وزين چگال عبور داده شود, سرعت نور كم مي شود. در نتيجه پرتو ليزر منحرف ميگردد. هرگاه پرتو ليزر بطور مناسبي از ميان دو جسم سنگين كه در فاصله اي از هم قرار دارند عبور داده شود انحراف آن هنگام عبور از مجاورت جسم اول و سپس از مجاورت جسم دوم به خوبي معلوم ميشود و اين انحراف قابل عكسبرداري است. اين آزمايش گسترده بودن ذره را نشان مي دهد. بر طبق اين آزمايش انحراف زياد پرتو ليزر فقط در اثر پراش نبوده بلكه مربوط به جسم است. بر حسب اين نظريه هر ذره, مثلاً الكترون, كوارك يا گلويون نقطه شكل نيست بلكه بي نهايت گسترده است و در مركز آن چگالي بسيار زياد بوده و هر چه از مركز فاصله بيشتر شود آن چگالي بتدريج كم مي شود. بنابراين يك پرتو نور از يك فضاي چگالي عبور كرده و شكست پيدا ميكند و انحراف مي يابد.

اختلاف تئوري بي نهايت بودن ذرات با تئوريهاي قبلي:

در تئوريهاي قبلي هر ذره قسمت كوچكي از فضا را در بر دارد يعني داراي شعاع معيني است و خارج از آن اين ذره وجود ندارد ولي در اين تئوري ذره تا بي نهايت گسترده است و قسمتي از آن در همه جا وجود دارد. در تئوريهاي جاري نيروي بين دو ذره از تبادل ذرات ديگر ناشي مي شود و اين نيرو مانند توپي در ورزش بين دو بازيكن رد و بدل مي شود و اين همان ارتباطي است كه يبن آنها حاكم است و در تئوريهاي جاري تبادل ذرات ديگري اين ارتباط ميان دو ذره را ايجاد ميكند. مثلاً نوترون كه بين دو ذره مبادله مي شود, اما در تئوري دكتر حسابي ارتباط بين دو ذره همان ارتباط گسترده ايست كه در همه جا بعلت موجوديت آنها در تمام فضا بين آنها وجود دارد.

ارتباط اين تئوري با تئوري نسبيت انيشتين:

تئوري انيشتين مي گويد: خواص فضا در حضور ماده با خواص آن در نبود ماده فرق دارد, به عبارت رياضي يعني در نبود ماده, فضا تخت است ولي در مجاورت ماده فضا انحنا دارد. اگر بگوييم يك ذره در تمام فضا گسترده است در هر نقطه از فضا چگالي ماده وجود دارد و سرعت نور به آن چگالي بستگي دارد به زبان رياضي به اين چگالي مي توان انحناي فضا گفت.

ارتباط فلسفي اين تئوري با فلسفه وحدت وجود: 

در اين نگرش همه ذرات جهان بهم مرتبط  هستند. زيرا فرض بر اين است كه هر ذره تا بي نهايت گسترده است و همه ذرات جهان در نقاط مختلف جهان با هم وجود دارند. يعني در واقع قسمت كوچكي از تمام جهان در هر نقطه اي وجود دارد.

ترجمه: لنا سجادیفر ----------------------------------------------------------------------

در سال 1958، دانشمندان ایالات متحده و اتحاد جماهیر شوروی تلاش های جدی خود برای ساخت فضاپیماهایی که قادر به حمل انسان به فضا باشند را آغاز نمودند. هر دو کشور ساخت کپسول های بدون بال که در بالای شتابگر مجهز به موشکهای پیشرفته برد بالا، قرار می گیرند را انتخاب کردند. کشف امکان سفر انسان به فضا برای دانشمندان نگران کننده بود. آزمایش هایی که بر روی حیوانات انجام گرفت نشان داد که سفر به فضا گرچه با خطرات فیزیکی همراه نیست ولی احتمال بروز عوامل روانی وجود دارد. برخی کارشناسان از این می ترسیدند که فشار ناشی از پرتاب، پرواز و فرود فضاپیما منجر به ترس شدید و یا بیهوشی در فضانورد گردد. وستوک (Vostok) و مرکوری (Mercury): اولین حضور انسان در فضا فضاپیمای جمینی 5.8 متر ظرفیت دو سرنشین کپسول مرکوری 2.9 متر ظرفیت یک سرنشین کپسول وستوک 4.9 متر ظرفیت یک سرنشین عکس از کتاب تصویر سازی آکسفورد برنامه "وستوک" جماهیر شوروی و برنامه "مرکوری" ایالات متحده نمایانگر نخستین تلاش ها برای فرستادن انسان به فضا بودند. کپسول "وسوتوک" 4500 کیلوگرم وزن داشت. این کپسول بر سر یک موشک پیشرفته R-7 حمل می شد. کپسول شامل یک کابین کروی خلبان، یک اتاقک استوانه ای و بخش محتوی سیستم نیروی محرکه بود. در صورت بروز حادثه به هنگام پرتاب کپسول، فضانورد می توانست به همراه صندلی خود از کپسول خارج شود. سیستم تامین هوا از ترکیب اکسیژن و نیتروژن شبیه به جو سطح دریا استفاده می کرد. کپسول "مرکوری" ایالات متحده حدود 1360 کیلوگرم وزن داشت و بر سر یک راکت رد ستون (Redstone) یا اطلس (Atlas) قرار می گرفت. این کپسول مخروطی شکل می توانست به کمک جتر نجات بر روی اقیانوس فرود آید. سیستم تامین هوا از اکسیژن خالص در فشار کم استفاده می کرد. در صورت بروز نقص فنی به هنگام پرتاب، کپسول و فضانورد با کمک راکت سوخت جامد متصل به نوک کپسول از راکت حامل جدا می شدند. هر اندازه که برنامه های ایالات متحده بر سر زبانها افتاده بود، فعالیت های شوروی محرمانه و به طور نهانی انجام می گرفت. در سالهای 1960و 1961 هر دو کشور آزمایشاتی را بر روی کاوشگرهای بدون سرنشین انجام دادند که بعضی از آنها با شکست به هنگام پرتاب مواجه شد. در این مدت هر دو کشور حیواناتی را به فضا فرستادند. یکی از این حیوانات شامپانزه ای به نام هم (Ham) بود که در 31 ژانویه 1961 به مدت 18 دقیقه در یک کپسول "مرکوری" پرواز کرد. اولین تلفات مربوط به برنامه های فضایی انسان در تاریخ 23 مارس 1961 رخ داد. والنتین بوندارنکو (Valentin V. Bondarenko) کارآموز کیهان نوردی شوروی بود که در سانحه آتش سوزی اتاقک فشار جان سپرد. سازمان های شوروی این حادثه را تا مدتها مخفی نگه داشتند. نخستین انسانی که به فضا رفت خلبان نیروی هوایی شوروی یوری گاگارین (Yuri A. Gagarin) بود. وی درون "وستوک" که بعدها "وستوک1" نام گرفت در تاریخ 12 آپریل 1961 به فضا فرستاده شد. 108 دقیقه پس از پرتاب او به سلامت یک دور کامل به دور زمین زده و فرود آمد. یک سیستم کنترل پرواز اتوماتیک، عملکرد فضاپیما را در تمام مدت پرواز در اختیار داشت. یک پرواز 25 ساعته با 17 دور گردش در مدار در آگوست همان سال توسط فضانوردی به نام گرمن تیتو (Gherman Titov) انجام گرفت. برنامه "مرکوری" اولین پرواز با سرنشین خود را درتاریخ 5 می 1961، در حالیکه یک راکت Redstone فضانورد آلن شپرد (Alan B. Shepard) را در کپسولی به نام Freedom 7 به فضا فرستاد، آغاز نمود. "شپرد" به مدت 15 دقیقه ماموریت "زیرمدار" خود را انجام داد. "زیرمدار" ماموریتی است که در آن سرعت و ارتفاع لازم برای گردش در مداری به دور زمین نمی رسد. نخستین گروه هفت نفره فضانوردان منتخب برای برنامه مرکوری عکس از ناسا در تاریخ 21 جولای 1961، یک پرواز "زیرمدار" که توسط فضانورد ویرجیل گریسام (Virgil I. Grissom) صورت گرفت پایانی تقریبا ناخوشایند داشت. دریچه کناری کپسول مرکوری پس از فرود در اقیانوس آتلانتیک خیلی زودتر از موقع پیش بینی شده باز شد و گریسام با شنا جان سالم به در برد. در تاریخ 20 فبریه 1962، جان گلن (John H. Glenn)، به عنوان نخستین آمریکایی دور زمین به گردش پرداخت. او در زمان کمتر از 5 ساعت 3 دور را کامل کرد. او مسیر کپسول خود را در جهات مختلف تغییر داد و سیستم های زیادی را آزمایش نمود و زمین را مشاهده کرد. سه ماه بعد ستاره شناس اسکات کارپنتر(M. Scott Carpenter) ماموریت گلن را تکرار کرد. در اکتبر 1962، با انجام گرفتن یک ماموریت شش دوره به دور زمین توسط والتر شیرا (Walter M. Schirra) آزمایش فضاپیماها گسترش یافت. آخرین ماموریت "مرکوری" در ماه می 1963، توسط گردن کوپر(Gordon Cooper) انجام شد و یازده روز به طول انجامید. در این میان، جماهیر شوروی ماموریت های "وستوک" را ادامه داد. د رآگوست 1962، "وستوک3" و "وستوک4" با فاصله یک روز ارسال شدند و در فضا در کنار هم قرار گرفتند. دو کپسول دیگر "وستوک5" . "وستوک6" د رژوئن 1963 ارسال شدند. یکی از خلبان ها تقریبا 5 روز در مدار ماند و رکوردی جدید بر جای گذاشت. خلبان دیگر والنتینا ترشکوا (Valentina Tereshkova) اولین زنی بود که پا به فضا گذاشت. وسخود (Voskhod) و جمینی (Gemini): اولین فضاپیماهای چند نفری در سال 1961، ایالات متحده برنامه "جمینی" که می توانست دو فضانورد را در یک کپسول بزرگ تر شده "مرکوری" حمل کند، آغاز نمود. این امر طراحان شوروی را بر آن داشت تا با ایجاد تغییراتی در فضاپیمای "وستوک" ، فضاپیمایی با ظرفیت سه فضانورد طراحی کنند. فشارهای سیاسی برای پیشی گرفتن از امریکا به حدی زیاد بود که مهندسین شوروی به منظور بزرگتر نمودن فضای داخل فضاپیما از برخی موارد ایمنی، از جمله صندلی خارج شونده چشم پوشی کردند. نخستین کپسول فضایی با ظرفیت چند سرنشین، "وسخود"، به معنای طلوع خورشید بود که بعدها به آن "وسخود1" گفته شد. این کپسول در 12 اکتبر 1964 پرتاب شد. فضانوردان ولادمیر کمارف (Vladimir M. Komarov)، کنستانتین فئوکتیستف(Konstantin P. Feoktistov) و بوریس یگورف(Boris B. Yegorov) 24 ساعت را در فضا سپری کردند. آنها اولین فضانوردانی بودند که در کپسول خود، به جای اقیانوس،بر روی زمین فرود آمدند. در مارس 1965، فضانورد الکسی لئونف(Alexei A. Leonov) با قدم گذاشتن در محفظه بادی که به "وسخود2" وصل می شد اولین انسانی بود که در فضا راه رفت. به دلیل نقص فنی که در سیستم کنترل پرواز اتوماتیک کپسول پیش آمد لئونف و پاول بلیایف (Pavel I. Belyayev) ناچار به فرود با سیستم غیراتوماتیک شدند. فرود در منطقه آماده سازی شده انجام نشد و آنها در یک جنگل دور افتاده فرود آمدند. آنها تا روز بعد که گروه نجات از راه رسید، با گرگهای گرسنه دست و پنجه نرم کردند. اولین فضانورد امریکایی که در فضا راه رفت ادوارد وایت در تاریخ 3 ژوئن 1965 عکس از ناسا نخستین ماموریت با سرنشین "جمینی" یعنی "جمینی3" در23 مارس 1965 آغاز شد. فضانوردان "گریسام" و جان یانگ (John W. Young) با مانور راکت های کپسول مسیر آن را به سمت فضا تغییر دادند. با ماموریت "جمینی4" که در تاریخ 3 ژوئن 1965 آغاز شد کمک خلبان ادوارد وایت (Edward H. White II) به عنوان اولین امریکایی که در فضا راه رفت شناخته شد. فضانوردی که در "جمینی5" بود و در تاریخ 21 آگوست 1965 ارسال شد، مدت 8 روز را در فضا سپری نمود. این رکورد با استفاده از سلول های سوخت برای تامین الکتریسیته به دست آمد. "جمینی6" از ابتدا با هدف اتصال به یک راکت "اجنا" که چند ساعت زودتر به فضا ارسال شود، برنامه ریزی شده بود. پس از آنکه راکت بدون سرنشین "اجنا" به دلیل نقص فنی از بین رفت، ناسا "جمینی6" را در ماموریت 14 روزه "جمینی7" به کار گرفت. "جمینی7" طبق برنامه در 4 دسامبر 1965، و " جمینی 6" یازده روز بعد به فضا ارسال شدند. "شیرا" و توماس استفورد (Thomas P. Stafford) فضاپیمای خود را تا فاصله 30 سانتیمتری "جمینی7" نزدیک بردند. سرنشینان " جمینی7" فرانک بورمن (Frank Borman) و جیمز لاول (James A. Lovell) بودند. آنها در فضاپیماهای خود ساعتها بدون جدا شدن فضاپیما ها از یکدیگر به دور زمین حرکت کردند. در 16 مارس 1966، "جمینی8 " با اتصال به راکت "اجنا" در فضا نخستین اتصال در فضا را انجام داد. البته فضاپیما به طور ناگهانی دچار نقص فنی شد ولی دو فضانورد آن "نیل آرمسترانگ" و دیوید اسکات (David R. Scott) موفق شدند که کنترل فضاپیما را در دست بگیرند و به طور اضطراری در اقیانوس آرام فرود آمدند. در چهار ماموریت آخر "جمینی"، آزمایشات نهایی برای اتصال در فضا و ماموریت خارج از فضاپیما (EVA) صورت گرفت. در این ماموریت ها، فضانوردان و کنترل کنندگان پرواز تجارب بسیاری نیز در خصوص مواجه شدن با چالش های سفر به ماه، کسب کردند. Oberg, James. "Space exploration." World Book Online Reference Center. 2004. World Book, Inc. http://www.worldbookonline.com/wb/Article?id=ar522550. ترجمه: لنا سجادیفر

علوم نانو و فناوري نانو بيانگر رهگذري به سوي دنيايي جديد هستند. سفر به اعماق سرزمين اتمها و مولکولها نويد دهندة اثراث اجتماعي شگفت‌انگيزي است: در علوم بنيادين، در فناوريهاي نو، در طراحي مهندسي و توليدات، در پزشکي و سلامت و در آموزش.
پيش‌بيني‌هاي گسترده در حوزه کشفيات جديد، چالشها، درک مفاهيم، حتي هنوز فرم و محتواي موضوع، مه‌آلود و اسرارآميز است. اين مقاله مي‌کوشد تا چالشهاي دنياي رياضيات را در مواجهه با دنياي شگفت‌انگيز نانو بررسي کند. به عبارت ديگر، رياضيات در معماري پازل نانو چه نقشي خواهد داشت:
همگان بر اين نکته توافق دارند که پيشرفتهاي بزرگ، مستلزم تعامل ميان مهندسان، ژنتيست‌ها، شيميدانان، فيزيکدانان، داروسازان، رياضيدانان و علوم رايانه اي ها است. شکاف ميان علوم و فناوري، ميان آموزش و پژوهش، ميان دانشگاه و صنعت، ميان صنعت و بازار بر مجموعه تأثيرگذار خواهد بود. دلايل کافي مبتني بر فصل مشترک ميان نظامهاي کلاسيک و فرهنگ ها موجود است.
اين انقلاب علمي و فناورانه، منحصر به فرد است. اين بدين معني است که مي‌بايستي نه تنها در بعد علمي، که در ساير ابعاد، نيز زيرساختهاي بنيادين با حداکثر انعطاف پذيري در برابر تغييرات را پيش‌گويي و پيش‌بيني کنيم.
دانش رياضيات به عنوان خط مقدم جبهة علم مطرح است. ويژگي بديهي رياضيات در علوم نانو «محاسبات علمي» است. محاسبات علمي در فناوريي که به عنوان فناوري انقلابي مطرح شده است. محاسبات علمي در طول، تفسير آزمايشات، تهية پيش‌بيني در مقياس اتمي و مولکولي بر پاية تئوري کوانتومي و تئوريهاي اتمي است.
همانگونه که رياضيات زبان علم است، محاسبات، ابزاري عمومي علم و کاتاليزوري براي تعاملات عميق‌تر ميان رياضيات و علوم است. يک تيم محاسبات، دربارة مدلشان و اثر محاسباتشان و تطبيق‌پذيري آن با واقعيت، به بحث مي‌پردازند. «‌محاسبات» رابطي ميان آزمايش و تئوري است. يک تئوري و يک مدل رياضي، پيش نياز محاسبات است و يک آزمايش تنها اعتبار بخش هر نوع تئوري، مدل و محاسبات است.
مدلهاي رياضي، ستونهاي راهگشا به سوي بنياد علم و تئوريهاي پيش بين هستند. مدلها، رابطهايي بنيادين در پروسه‌هاي علمي هستند و اغلب اوقات در سيستم‌هاي آموزشي به فاز مدلسازي و محاسبات، تأکيد کافي نمي‌شود. يک مدل رياضي بر پاية فرمولاسيون معادلات و نامعادلات اصول بنيادين استوار است و مدل درگير با درک کامل پيچيدگيهاي مسأله نظير، جرم، اندازة حرکت و توازن انرژي است. در هر سيستم فيزيکي واقعي تقريب اجازه داده مي‌شود، تا مدل را در يک قالب قابل حل عرضه کنند. اکنون مي‌توان مدل را يا به صورت «تحليلي» و يا بصورت «عددي» حل کرد. در اين حالت مدلسازي رياضي يک پروسه پيچيده است،زيرا مي‌بايستي دقت و کارآيي را همزمان نشان دهد.
در علوم نانو و فناوري نانو، مدلسازي نقش محوري را بر عهده دارد، بويژه وقتي که بخواهيم عملکرد ماکروسکوپي مواد را از طريق طراحي در مقياس اتمي و مولکولي کنترل کنيم، آن هم در شرايطي که درجات آزادي زياد باشد. مدلسازي رياضي يک ضرورت در اين فضاي مه آلود است. تفسير داده‌هاي آزمايشگاهي يک ضروت حتمي است. همچنين براي هدايت، تفسير، بهينه سازي، توجيه رفتارهاي آزمايشگاهي، مدلسازي رياضي ضرورت مي‌يابد.
يک مدل مؤثر، راه رسيدن به توليدات جديد، درک جديد رفتارشناسي، را کوتاه مي‌کند و تصحيح گر هوشمندي است که از نتايج گذشته درس مي‌گيرد.
مدلسازي نه تنها ويژگي منحصر به فرد رياضيات است بلکه پلي بسوي فرهنگهاي مختلف علمي است.
تئوري در هر مرحله از توسعة علم، نقش محوري دارد، ارزيابي حساسيت مدل به شرايط پروسه‌هاي فيزيکي ، و حصول اطمينان از اينکه معادلات و الگوريتمهاي محاسباتي با شرايط کنترل آزمايشگاهي سازگارند، از چالشهاي مهم است. تئوري نهايتاً بسوي تعريف نتايج و درک فيزيکي سيستم، ميل خواهد کرد و اغلب اوقات رياضيات جديدي لازم نيست تا به منظور رسيدن به درک رفتار، ساخته شود.
عبور از تئوريهاي موجود ارزشمند است و اغلب نيز اتفاق مي‌افتد. زماني مدلها، مشابه سيستم‌هاي شناخته شده هستند که دقت رياضي بالايي را داشته باشند اما در جهان شگفت ‌انگيز نانو، مدلهاي مختلف و جديد، چالشهاي جدي را در دانش رياضيات پديد مي‌آورند. تئوريهاي جديد در مقياسهاي زماني غير قابل پيش‌گوئي اتفاق مي‌افتند و تئوريهاي قدرتمند در قالبهاي عميق شکل مي‌گيرند. ميان‌برهاي اساسي لازم است تا شبيه‌سازي صورت گيرد:
طراحي در مقياس اتمي و مولکولي، کنترل و بهينه سازي عملکرد مواد و ابزار آلات، و کارآيي شبيه‌سازي رفتار طبيعي، از مهمترين چالشها است. اين چالش‌ها نويد دهندة برهم کنشهاي کامل ميان حوزه‌هاي مختلف رياضي خواهد بود.
آثار اجتماعي اين چالش‌ها زياد و متنوع خواهد بود.
منافع حاصل از مشغوليت رياضيدانان فعال، توازن با چالشهاي اصلي در زمينه رشد زيرساختهاي رياضيات، تغييرات در ساختار آموزش رياضيات، از جمله آثار ورود رياضيات به دنياي شگفت انگيز نانو خواهد بود.
جامعه رياضي مي‌بايستي اصلاح شود: تئوريهاي بنيادين، رياضيات ميان رشته‌اي و رياضيات محاسباتي و آموزش رياضيات.
رياضيات چه حوزه‌هايي را در بر خواهد گرفت؟ الگوريتمهاي اصلي در حوزه‌هاي رياضيات کاربردي و محاسباتي، علوم کامپيوتر، فيزيک آماري، نقش مرکزي و ميان بر ساز را در حوزة نانو بر عهده خواهند داشت.
براي روشن شدن موضوع برخي از اثرات رياضيات را در فرهنگ نانو بررسي مي‌کنيم:

• روشهاي انتگرال گيري سريع و چند قطبي سريع: اساسي و الزامي به منظور طراحي کدهاي مدار (White, Aluru, Senturia) و انتگرال گيري به روش Ewala در کد نويسي در حوزه‌هاي شيمي کوانتوم و شيمي مولکولي (Darden 1999)
• روشهاي« تجزيه حوزه»، مورد استفاده در شبيه‌سازي گسترش فيلم تا رسيدن به وضوح نانوئي لايه‌هاي پيشرو مولکولي با مکانيک سيالات پيوسته در مقياسهاي ماکروسکوپيک (Hadjiconstantinou)
• تسريع روشهاي شبيه سازي ديناميک مولکولي (Voter 1997)
• روشهاي بهبود مش‌بندي تطبيق پذير: کليد روشهاي شبيه پيوسته که ترکيب کنندة مقياسهاي ماکروئي، مزوئي، اتمي ومدلهاي مکانيک کوانتوم از طريق يک ابزار محاسباتي است (Tadmor, Philips, Ortiz)
• روشهاي پيگردي فصل مشترک: نظير روش نشاندن مرحله‌اي Sethian, Osher که در کدهاي قلم زني و رسوب‌گيري جهت طراحي شبه رساناها مؤثرند (Adalsteinsson, Sethian) و نيز در کدگذاري به منظور رشد هم بافت ها (Caflisch)
• روشهاي حداقل کردن انرژي هم بسته با روشهاي بهينه سازي غير خطي (الماني کليدي براي کد کردن پروتيئن‌ها) (Pierce& Giles)
• روشهاي کنترل (مؤثر در مدلسازي رشد لايه نازک‌ها (Caflisch))
• روشهاي چند شبکه‌بندي که امروزه در محاسبات ساختار الکتروني و سيالات ماکرومولکولي چند مقياسي بکار گرفته شده است.
• روشهاي ساختار الکتروني پيشرفته ، به منظور هدايت پژوهشها به سمت ابر مولکولها (Lee & Head – Gordon)

منبع:http://www.nano.ir

مادون در لغت به معناي زير دست و قرمز به معناي هر چه به رنگ خون باشد، است. پس ميتوان گفت كه مادون قرمز اشعه بسيار ريز و قرمز رنگ است.

اطلاعات اوليه

كشف هرسل اولن گام در ايجاد پديده‌اي كه ما آن را طيف الكترومغناطيسي ميناميم. نور مرئي و پرتوهاي مادون قرمز دو نمونه اشكال فراواني از انرژي هستند كه توسط تمام اجسام موجود در زمين و اجرام آسماني تابانده ميشوند. مادون قرمز در طيف الكترومغناطيسي داراي محدوده طول موجي بين 0.78 تا 1000 ميكرو متر است. تنها با مطالعه اين تشعشعات است كه ميتوانيم اجرام آسماني را تشخيص و تميز دهيم و تصويري كامل از چگونگي ايجاد جهان و تغييرات آن بدست آوريم. در سال 1800 سر ويليام هرشل يك نمونه نامرئي از تشعشعات را كشف كرد كه اين نمونه دقيقا زير بخش قرمز طيف مرئي قرار داشت. او اين شكل از تشعشعات را مادون قرمز ناميد.

سير تحولي و رشد

Greathouse و همكارانش طي مطالعه‌اي تاثير ليزر مادون قرمز را به انتقال عصبي ، عصب راديال بررسي كردند. زمان تاخير ، دامنه پتانسيل عمل و دما ، متغيرهاي مورد آزمايش مشاهده نشد.Lynn Snyder و همكارانش اثر ليزر كم توان هليوم - نئون را بر زمان تاخير شاخه حسي عصب راديال در دو گروه ليزر و پلاسبو بررسي نمودند و مشاهده كردند كه در گروه ليزر ، افزايش معني دارا در زمان تاخير حسي پس از بكارگيري ليزر ايجاد گرديده است.

Bas Ford و همكارانش طي مطالعه‌اي اثر ليزر كم توان هليوم - نئون را بر شاخه حسي اعصاب راديال و مدين بررسي كردند. هيچ اختلاف معني داري در دامنه پتانسيل عمل ، زمان تاخير و دما ساعد بعد از بكارگيري ليزر مشاهده نشد.Baxter و همكارانش افزايش معني دار در زمان تاخير عصب مدين بعد از بكارگيري ليزر گرارش كردند. Low و همكارانش كاهش دما را به دنبال تابش ليزر كم توان مادون قرمز ديدند.

نتايج اشعه مادون قرمز

گرمايي كه ما از خورشيد يا از يك محيط گرم احساس ميكنيم، همان تشعشعات مادون قرمز يا به عبارتي انرژي گرمايي است. حتي اجسامي ‌كه فكر ميكنيم خيلي سرد هستند، نيز از خود انرژي گرمايي منتشر ميسازند (يخ و بدن انسان). سنجش و ارزيابي انرژي مادون قرمز ساطع شده از اجرام نجومي ‌به علت اينكه بيشترين جذب را در اتمسفر زمين دارند مشكل است. بنابراين بيشتر ستاره شناسان براي مطالعه انتشار گرما از اين اجرام از تلسكوپهاي فضايي استفاده ميكنند.

مادون قرمز در نجوم

تلسكوپها و آشكارسازهايي كه توسط ستاره شناسان مورد استفاده قرار ميگيرند نيز از خودشان انرژي گرمايي منتشر ميسازند. بنابراين براي به حداقل رساندن اين تاثيرات نامطلوب و براي اينكه بتوان حتي تشعشعات ضعيف آسماني را هم آشكار ساخت، اخترشناسان معمولا تلسكوپها و تجهيزات خود را به درجه حرارتي نزديك به 450?F ، يعني درجه حرارتي حدود صفر مطلق ، ميرسانند. مثلا در يك ناحيه پرستاره ، نقاطي كه توسط نور مرئي قابل رويت نيستند، با استفاده از تشعشعات مادون قرمز بخوبي نشان داده ميشود. همچنين مادون قرمز ميتواند چند كانون داغ و متراكم را همره با ابرهايي از گاز و غبار نشان دهد. اين كانونها شامل مناطق پرستاره‌اي هستند كه در واقع ميتوان آنها را محل تولد ستاره‌اي جديد دانست. با وجود اين ابرها ، رويت ستاره‌هاي جديد با استفاده از نور مرئي به سختي امكانپذير است.

اما انتشار گرما باعث آشكار شدن آنها در تصاوير مادون قرمز ميشود. اختر شناسان با استفاده از طول موجهاي بلند مادون قرمز ميتوانند به مطالعه توزيع غبار در مراكزي كه محل شكل گيري ستاره‌ها هستند، بپردازند. با استفاده از طول موجهاي كوتاه ميتوان شكافي در ميان گازها و غبارهاي تيره و تاريك ايجاد كرد تا بتوان نحوه شكل گيري ستاره‌هاي جديد را مورد مطالعه قرار داد. فضاي بين ستاره‌اي در كهكشان راه شيري ما نيز از توده‌هاي عظيم گاز و غبار تشكيل شده است. اين فضاهاي بين ستاره‌اي يا از انفجارهاي شديد نواخترها ناشي شده‌اند و يا از متلاشي شدن تدريجي لايه‌هاي خارجي ستاره‌هايي جديد از آن شكل ميگيرند. ابرهاي بين ستاره‌اي كه حاوي گاز و غبار هستند، در طول موجهاي بلند مادون قرمز خيلي بهتر آشكار ميشوند (100 برابر بيشتر از نور مرئي).

اخترشناسان براي ديدن ستاره‌هاي جديد كه توسط اين ابرها احاطه شده‌اند، معمولا از طول موجهاي كوتاه مادون قرمز براي نفوذ در ابرهاي تاريك استفاده ميكنند. اخترشناسان با استفاده از اطلاعات بدست آمده از ماهوارهاي نجومي ‌مجهز به مادون قرمز صفحات ديسك مانندي از غبار را كشف كردند كه اطراف ستاره‌ها را احاطه كرده‌اند. اين صفحات احتمالا حاوي مواد خامي ‌هستند كه تشكيل دهنده منظومه‌هاي شمسي هستند. وجود آنها خود گوياي اين است كه سياره‌ها در حال گردش حول ستاره‌ها هستند.

مادون قرمز در پزشكي

اگر نگاه دقيق و علمي ‌به يك طيف الكترومغناطيسي بيندازيم، ميبينيم كه از يك طرف طيف تا سوي ديگر آن ، انواع تشعشعات و پرتوها بر اساس طول موج و فركانس‌هاي مختلف قرار دارند، از آن جمله ميتوان به تشعشعات گاما ، اشعه ايكس ، ماوراي بنفش ، نور مرئي ، مادون قرمز و امواج راديويي اشاره كرد. هر كدام از اين پرتوها و تشعشعات همگام با پيشرفت بشر ، به نوبه خود چالش‌هايي را در زمينه‌هاي علمي ‌پديد آورده‌اند كه در اينجا علاوه بر كاربرد مادون قرمز در شاخه ستاره شناسي ، اشاره‌اي به كارآيي چشمگيري اين پرتو در رشته پزشكي خواهيم داشت.

كاربرد درماني مادون قرمز

بكار بردن گرما يكي از متداولترين روشهاي درمان فيزيكي است. از موارد استعمال درماني مادون قرمز موارد زير را ميتوان ذكر كرد.

تسكين درد

با وجود حرارت ملايم ، كاهش درد به احتمال زياد بواسطه اثر تسكيني بر روي پايانه‌هاي عصبي ، حسي ، سطحي است. همچنين به علت بالا رفتن جريان خون و متعاقب آن متفرق ساختن متابوليتها و مواد دردزاي تجمع در بافتها ، درد كاهش مييابد.

استراحت ماهيچه

تابش اين اشعه راه مناسبي براي درمان اسپاسم و دستيابي به استراحت عضلاني ميباشد.

افزايش خون رساني

در درمان زخمهاي سطحي و عفونتهاي پوستي ، براي اينكه فرآيند ترميم به خوبي انجام گيرد، بايد به مقدار كافي خون به ناحيه مورد نظر برسد و در صورت وجود عفونت نيز افزايش گردش خون سبب افزايش تعداد گلبولهاي سفيد و كمك به نابودي باكتريها ميكند. از اين پرتو ميتوان براي درمان مفصل آرتوريتي و ضايعات التهابي نيز استفاده كرد.

كاربرد تشخيصي مادون قرمز

از مهمترين كابردهاي تشخيصي آن ميتوان توموگرافي را نام برد. اصطلاح ترموگرافي به عمل ثبت و تفسير تغييراتي كه در درجه حرارت سطح پوست بدن رخ ميدهد، اطلاق ميشود. تصوير حاصل از اين روش كه توموگرام ناميده ميشود، بخش الگوي حرارتي سطح بدن را نشان ميدهد. در توموگرافي ، آشكار ساز ، تشعشع حرارتي دريافت شده توسط دوربين را به يك سيگنال الكترونيكي تبديل ميكند و سپس آن را علاوه بر تقويت بيشتر ، پردازش ميكند تا اينكه يك صفحه كاتوديك مثل مونيتور تلويزيون آشكار شود.

تصاوير بدست آمده به صورت سايه‌هاي خاكستري رنگ ميباشند، بدين معني كه سطوح سردتر به صورت سايه‌هاي خاكستري روشن ديده ميشوند و در نوع رنگي آن نيز نواحي گرم ، رنگ قرمز و نواحي سرد ، رنگ روشن خواهند داشت. درجه حرارت پوست بدن در نتيجه فرآيندهاي فيزيكي ، فيزيولوژيك طبيعي يا بيماري تغيير ميكند. از اين خاصيت تغيير گرمايي در عضوي خاص يا در سطح بدن براي آشكارسازي يك بيماري استفاده ميشود كه مهمترين آنها به قرار زير است.

- بيماري پستان : وسيع ترين جنبه كاربردي توموگرافي در آشكار سازي سرطانهاي پستاني است.

زيرا روشي كاملا مطمئن و بدون آزار است.

از پرتوهاي يونيزان استفاده نميشود.

روشي كاملا سريع ، راحت و ارزان است.

به دليل بي ضرر بودن از قابليت تكراري بسيار زيادي برخوردار است.

كاربرد ترموگرافي در مامائي

چون جفت از فعاليت بيولوژيكي زيادي برخوردار است. درجه حرارت حاصله در اين محل بطور قابل ملاحظه‌اي از بافتهاي اطراف بيشتر است. پس ميتوان از توموگرافي براي تعيين محل جفت استفاده كرد.

ضررهاي مادون قرمز

از طرف ديگر خطرهايي نيز در استفاده از مادون قرمز وجود دارد كه ميتوان به سوختگي الكتريكي (در اثر اتصال بدن به مدارات الكتريكي دستگاه) سر درد ، توليد ضعيف در بيمار و آسيب به چشمها در اثر تابش مستقيم پرتو اشاره كرد.

منبع : دانشنامه رشد

منبع :www.sharghnewspaper.com

يكي از نتايج اصل هم ارزي جرم و انرژي اين است كه اين دو مي‌توانند به يكديگر تبديل شوند. مشاهده تجربي اين مسئله در فرايندهاي مختلف مانند اثر فوتوالكتريك ، اثر كامپتون ، پديده توليد زوج و … انجام شده است. در پديده توليد زوج تابش الكترومغناطيسي در مجاورت يك هسته سنگين به دو ذره الكترون و پوزيترون واپاشيده مي‌شود، اما پوزيترون نمي‌تواند طول عمر زيادي داشته باشد، چون فضا پر از الكترون است، لذا پوزيترون بعد از مدت كوتاهي از توليد شدن با يك الكترون تركيب شده و از بين مي‌رود و به جاي آن فوتون يا تابش الكترومغناطيسي ايجاد مي‌شود كه به اين پديده نابودي زوج ميگويند.

شرايط اوليه نابودي زوج

نابودي زوجهاي ذره و پادذره و همراه با آن آفرينش فوتونها ، عمل عكس توليد زوج است. نابودي ماده و آفرينش انرژي الكترومغناطيسي را براي حالتي در نظر مي‌گيريم كه الكترون و پوزيترون نزديك به هم و اساسا ساكن باشند. در آغاز اندازه حركت خطي كل اين دو ذره صفر است، بنابراين وقتي اين دو ذره به هم مي‌پيوندند و نابود مي‌شوند، يك تك فوتون نمي‌تواند آفريده شود، زيرا اين عمل باعث نقض قانون بقاي اندازه حركت خطي مي‌شود، ولي اگر دو فوتون آفريده شوند كه با اندازه حركتهاي مساوي و در جهتهاي مخالف حركت كنند، اندازه حركت خطي مي‌تواند پايسته بماند.

چنين زوج فوتونهايي داراي فركانسها و انرژيهاي يكسان هستند. در واقع مي‌توان گفت كه سه يا چند فوتون مي‌توانند آفريده شوند، ولي با احتمال به مراتب كمتر از آفرينش دو فوتون. همين طور ، وقتي چندين زوج الكترون و پوزيترون در نزديكي يك هسته سنگين نابود مي‌شوند، تعداد كمي ‌از اين نابوديها يك تك فوتون توليد خواهند كرد.

سرنوشت نهايي پوزيترون

سرنوشت نهايي پوزيترونها بعد از توليد در پديده توليد زوج ، نابودي است. وقتي كه يك پوزيترون با انرژي بالا ظاهر مي‌شود، هنگام عبور از ماده ، در اثر برخوردها ، انرژي جنبشي خود را از دست مي‌دهد و سرانجام با سرعت پايين حركت مي‌كند. آنگاه اين پوزيترون با يك الكترون تركيب مي‌شود و تشكيل يك دستگاه مقيد به نام پوزيترونيوم مي‌دهد كه خيلي سريع (در مدت 10- ^ 10 ثانيه) به دو فوتون با انرژي مساوي واپاشيده مي‌شود.

از اين رو ، مرگ يك پوزيترون با ظهور دو كوانتوم نابودي يا دو فوتون ، كه انرژي هريك 0،51 ميليون الكترون ولت است، خبر داده مي‌شود. قابليت فنا شدن پوزيترونها به دليل ناپايداري ذاتي نيست، بلكه به خاطر احتمال زياد برخورد آنها و نابوديهاي بعدي با الكترونهاست.

جهان فرضي

در جهاني كه ما در آن زندگي مي‌كنيم، كثرت تعداد الكترون ، پروتون و نوترون (در حالت كلي ذره) برقرار است، بنابراين زماني كه پادذره‌هاي اين ذرات خلق مي‌شوند، بلافاصله طي فرايندهايي نابود مي‌شوند، اما مي‌توان فرض كرد كه بخشي از جهان وجود دارد كه در آن تعداد پوزيترون ، پادپروتون ، پادنوترون (در حالت كلي پادذره) زياد است. هرچند اين امر در حال حاضر فقط در حد يك حدس و گمان است.

منبع : دانشنامه رشد

مقدمه
امروزه ليزر كاربردهاي بيشماري دارد كه همه زمينه هاي مختلف علمي و فني فيزيك-شيمي-زيست شناسي - الكترونيك و پزشكي را شامل مي شود. همه اين كاربردها نتيجه مستقيم همان ويژگي هاي خاص نور ليزر است.
كاربرد ليزر در فيزيك و شيمي
اختراع ليزر و تكامل آن وابسته به معلومات پايه اي است كه در درجه اول از رشته فيزيك و بعد از شيمي گرفته شده اند. بنابراين طبيعي است كه استفاده از ليزر در فيزيك و شيمي از اولين كاربردهاي ليزر باشند
رشته ديگري كه در آن ليزر نه تنها امكانات موجود را افزايش داده بلكه مفاهيم كاملا جديدي را عرضه كرده است طيف نمايي است. اكنون با بعضي از ليزرها مي توان پهناي خط نوساني را تا چند ده كيلوهرتز باريك كرد ( هم در ناحيه مرئي و هم در ناحيه فروسرخ ) و با اين كار اندازه گيري هاي مربوط به طيف نمايي با توان تفكيك چند مرتبه بزرگي ( 3 تا 6) بالاتر از روش هاي معمولي طيف نمايي امكان پذير مي شوند. ليزر همچنين باعث ابداع رشته جديد طيف نمايي غير خطي شد كه در آن تفكيك طيف نمايي خيلي بالاتر از حدي است كه معمولا با اثرهاي پهن شدگي دوپلر اعمال مي شود. اين عمل منجر به بررسيهاي دقيقتري از خصوصيات ماده شده است.
در زمينه شيمي از ليزر هم براي تشخيص و هم براي ايجاد تغييرات شيميايي برگشت ناپذير استفاده شده است. ( فوتو شيمي ليزري) به ويژه در فون تشخيص بايد از روش هاي (پراكندگي تشديدي رامان ) و ( پراكندگي پاد استوكس همدوس رامان ) (CARS) نام ببريم. به وسيله اين روشها مي توان اطلاعات قابل ملاحظه اي درباره خصوصيات مولكولهاي چند اتمي به دست آورد ( يعني فركانس ارتعاشي فعال رامن - ثابتهاي چرخشي و ناهماهنگ بودن فركانس). روش CARS همچنين براي اندازه گيري غلظت و دماي يك نمونه مولكولي در يك ناحيه محدود از فضا به كار مي رود. از اين توانايي براي بررسي جزئيات فرايند احتراق شعله و پلاسما ( تخليه الكتريكي) بهره برداري شده است.
شايد جالبتري كاربرد شيميايي ( دست كم بالقوه ) ليزر در زيمنه فوتو شيمي باشد. اما بايد در نظر داشته باشيم به خاطر بهاي زياد فوتونهاي ليزري بهره برداري تجاري از فوتوشيمي ليزري تنها هنگامي موجه است كه ارزش محصول نهايي خيلي زياد باشد. يكي از اين موارد جداسازي ايزوتوپها است.
كاربرد در زيست شناسي
از ليزر به طور روزافزوني در زيست شناسي و پزشكي استفاده مي شود. اينجا هم ليزر مي تواند ابزار تشخيص و يا وسيله برگشت ناپذير مولكولهاي زنده يك سلول و يا يك بافت باشد. ( زيست شناسي نوري و جراحي ليزري)
در زيست شناسي مهمترين كاربرد ليزر به عنوان يك وسيله تشخيصي است. ما در اينجا تكنيك هاي ليزري زير را ذكر مي كنيم :
الف) فلوئورسان القايي به وسيله تپهاي فوق العاده كوتاه ليزر در DNA در تركيب رنگي پيچيده DNA و در مواد رنگي موثر در فتوسنتز
ب) پراكندگي تشديدي رامان به عنوان روشي براي مطالعه ملكولهاي زنده مانند هموگلوبين و يا رودوپسين ( عامل اصلي در سازوكار بينايي)
ج) طيف نمايي همبستگي فوتوني براي بدست آوردن اطلاعاتي در مورد ساختار و درجه انبوهش انواع ملكولهاي زنده
د) روشهاي تجزيه فوتوني درخشي پيكوثانيه اي براي كاوش رفتار ديناميكي مولكولهاي زنده در حالت برانگيخته
به ويژه بايد از روشي موسوم به ميكروفلوئورمتر جريان ياد كرد. در اينجا سلولهاي پستانداران در حالت معلق مجبور مي شوند كه از يك اتاقك مخصوص جريان عبور كنند كه در آنجا رديف مي شوند و سپس يكي يكي از باريكه كانوني شده ليزر يوني آرگون عبور مي كنند. با قرار دادن يك آشكارساز نوري در جاي مناسب مي توان اين كميت ها را اندازه گيري كرد :
الف) نورماده اي رنگي كه به يك جزء خاص تشكيل دهنده سلول يعني DNA متصل ( كه اطلاعاتي راجع بع مقدار آن جزء تشكيل دهنده سلول را به دست مي دهد) امتياز ميكروفلوئورمتري جريان در اين است كه اندازه گيري ها را براي تعداد زيادي از سلولها در مدت زمان محدود ميسر مي سازد. به اين وسيله مي توانيم دقت خوبي براي اندازه گيري آماري داشته باشيم.
در زيست شناسي از ليزر براي ايجاد تغيير برگشت ناپذير در ملكولهاي زنده و يا اجزاي تشكيل دهنده سلول هم استفاده مي شود. به ويژه تكنيك هاي معروف به ريز - باريكه را ذكر مي كنيم. در اينجا نور ليزر ( مثلا يك ليزر Ar+ تپي ) به وسيله يك عدسي شيئي ميكروسكوپ مناسب در ناحيه اي از سلول با قطري در حدود طول موج ليزر (05 µm) كانوني مي شود منظور اصلي از اين تكنيك مطالعه رفتار سلول پس از آسيبي است كه با ليزر در ناحيه خاصي از آن ايجاد شده است.
در زمينه پزشكي بيشترين كاربرد ليزرها در جراحي است ( جراحي ليزري) اما در بعضي موارد ليزر براي تشخيص نيز به كار مي رود. ( استفاده باليني از ميكروفلوئورمتر جريان - سرعت سنجي دوپلري براي اندازه گيري سرعت خون - فلوئورسان ليزري - آندوسكوپي ناي براي آشكارسازي تومورهاي ريوي در مراحل اوليه
در جراحي از باريكه كانوني شده ليزر ( اغلب ليزر CO2 ) به جاي چاقوي جراحي معمولي ( يا برقي ) استفاده مي شود. باريكه فروسرخ ليزر CO2 به شدت به وسيله ملكولهاي آب موجود در بافت جذب مي شود و موجب تبخير سريع اين ملكولها و در نتيجه برش بافت مي شود. برتريهاي اصلي چاقوي ليزري را مي توان به صورت زير خلاصه كرد :
الف) دقت بسيار زياد به ويژه هنگامي كه باريكه با يك ميكروسكوپ مناسب هدايت شود ( جراحي ليزر)
ب) امكان عمل در نواحي غير قابل دسترس.. بنابراين عملا هر ناحيه از بدن را كه با يك دستگاه نوري مناسب ( مثلا عدسي ها و آينه ها) قابل مشاهده باشد مي توان به وسيله ليزر جراحي كرد.
ج) كاهش فوق العاده خونروي در اثر برش رگهاي خوني به وسيله باريكه ليزر ( قطر رگي حدود 0/5 mm )
د) آسيب رساني خيلي كم به بافتهاي مجاور ( حدود چند ميكرومتر) اما در مقابل اين برتريها بايد اشكالات زير را هم در نظر داشت :
الف) هزينه زياد و پيچيدگي دستگاه جراحي ليزري
ب) سرعت كمتر چاقوي ليزري
ج) مشكلات قابليت اعتماد و ايمني مربوط به چاقوي ليزري
با اين اشاره اجمالي به جراحي ليزري اكنون مي خواهيم به شرح مفصلتري از تعدادي از اين كاربردها بپردازيم . در چشم بيماران مبتلا به مرض قند استفاده شده است در اين مورد باريكه ليزر به وسيله عدسي چشم بر روي شبكيه كانوني مي شود. پرتو سبز ليزر به شدت به وسيله گلبول هاي سرخ جذب مي شود و اثر حرارتي حاصل باعث اتصال دوباره شبكيه يا انعقاد رگهاي آن مي شود. اكنون ليزر استفاده روزافزوني در گوش و حلق و بيني پيدا كرده است. استفاده از ليزر در اين شاخه از جراحي جذابيت خاصي دارد. زيرا با اعضايي مانند ناي - حلق و گوش مياني سروكار دارد كه به علت عدم دسترسي به آن ها جراحي معمولي مشكل است. اغلب در اين مورد ليزر همراه با يك ميكروسكوپ استفاده مي شود. همچنين ليزر براي جراحي داخل دهان نيز مفيد است ( براي برداشتن غده هاي مخاطي ). امتيازات اصلي در اينجا جلوگيري از خونريزي و فقدان لختگي خون و درد پس از عمل جراحي و بهبود سريع بيمار است. ليزر همچنين اهميت خود را در بهبود خونريزيهاي سنگين در جهاز هاضمه ثابت كرده است. در اين حالت باريكه ليزر ( معمولا ليزر نئودميوم يا آرگون يوني ) به وسيله يك تار نوري مخصوص كه در داخل يك آندوسكوپي داخلي قرار گرفته است پرتو ليزر را به ناحيه مورد معالجه هدايت مي كند. ليزر همچنين در بيماري زنان مفيد است درحالي كه اغلب به همراه يك ميكروسكوپ استفاده مي شود. كاهش قابل ملاحظه درد و لخته شدن خون ارزش مجدد چاقوي ليزري را بيان مي كند. در پوست درماني اغلب از ليزر براي برداشتن خالها و معالجه امراض رگها استفاده مي شود. بالاخزه استفاده از ليزرها در جراحي عمومي و جراحي غده اميدوار كننده است.
ارتباط نوري
استفاده از باريكه ليزر براي ارتباط در جو به خاطر دو مزيت مهم اشتياق زيادي برانگيخت :
الف) اولين علت دسترسي به پهناي نوار نوساني بزرگ ليزر است. زيرا مقدار اطلاعات قابل انتقال روي يك موج حامل متناسب با پهناي نوار آن است. فركانس موج حامل از ناحيه ميكروموج بخ ناحيه نور مرئي به اندازه 104 برابر افزايش مي يابد و در نتيجه امكان استفاده از يك پهناي بزرگتر را به ما مي دهد.
ب) علت دوم طول موج كوتاه تابش است. چون طول موج ليزر نوعا حدود 104 مرتبه كوچكتر از امواج ميكرو موج است با قطر روزنه يكسان D واگرايي امواج نوري به اندازه 104 مرتبه نسبت به واگرايي امواج ميكرو موج كوچكتر است. بنابراين براي دستيابي به اين واگرايي آنتن يك سيستم اپتيكي مي تواند به مراتب كوچكتر باشد. اما اين دو امتياز مهم با اين واقعيت خنثي مي شوند كه باريكه نوري تحت شرايط ديد ضعيف در جو به شدت تضعيف مي شود. در نتيجه استفاده از ليزرها در ارتباطات فضاي باز ( هدايت نشده ) فقط در مورد اين موارد توسعه يافته اند :
الف) ارتباطات فضايي بين دو ماهواره و يا بين يك ماهواره و يك ايستگاه زميني كه در يك شرايط جوي مطلوب قرار گرفته است. ليزرهايي كه در اين مورد استفاده مي شوند عبارتند از :
Nd:YAG ( با آهنگ انتقال 109 بيت در ثانيه ) و يا CO2 با آهنگ انتقال 3*108 بيت در ثانيه ). گرچه CO2 نسبت به Nd: YAG داراي بازدهي بالاتري است و لي داراي اين اشكال است كه نياز به سيستم آشكارسازي پيچيده تري دارد و طول موج آن هم به اندازه 10 مرتبه بزرگتر از طول موج Nd : YAG است.
ب) ارتباطات بين دو نقطه در يك مسافت كوتاه مثلا انتقال اطلاعات درون يك ساختمان. براي اين منظور از ليزرهاي نيمرسانا استفاده مي شود.
اما زمينه اصلي مورد توجه در ارتباطات نوري مبتني بر انتقال از طريق تارهاي نوري است. انتقال هدايت شده نور در تارهاي نوري پديده اي است كه از سالها پيش شناخته شده است اما تارهاي نوري اوليه فقط در مسافت هاي خيلي كوتاه مورد استفاده قرار مي گرفتند مثلا كاربرد متعارف آن ها در وسايل پزشكي براي اندوسكوپي است. بنابراين در اواخر سال 1960 تضعيف در بهترين شيشه هاي نوري در حدود 1000 دسي بل بر كيلومتر بود. از آن زمان پيشرفت تكنيكي شيشه و كوارتز باعث تغيير شگفت انگيز در اين عدد شده است به طوري كه اين تضعيف براي كوارتز به 5/0 دسي بل بر كيلومتر رسيده است. اين تضعيف فوق العاده كوچك آينده مهمي را براي كاربرد تارهاي نوري در ارتباطات راه دور نويد مي دهد سيستم ارتباطات تارهاي نوري نوعا شامل يك چشمه نور يك جفت كننده نوري مناسب براي تزريق نور به تارها و درانتها يك فوتوديود است كه باز هم به تار متصل شده است. تكرار كننده شامل يك گيرنده و يك گسيلنده جديد است. چشمه نور سيستم اغلب ليزرهاي نيمرساناي نا هم پيوندي دوگانه است. اخيرا طول عمر اين ليزرها تا حدود 106 ساعت رسيده است. گرچه تا كنون اغلب از ليزر گاليم ارسنيد GaAs استفاده شده است ولي روش بهتر استفاده از ليزرهاي نا هم پيوندي است كه در آنها لايه فعال تركيبي از آلياژ چهارگانه به صورت In1-x Gax Asy P1-y است. در اين حالت لبه هاي P ,n پيوندگاه از تركيب دوگانه InP تشكيل شده است و با استفاده از تركيب y=2v2x مي توان ترتيبي داد كه چهار آلياژ چهارگانه شبكه اي كه با InP جور شود با انتخاب صحيح x طول موج تابش را طوري تنظيم كرد كه در اطراف µm 3/1 و يا اطراف 6/1 µm واقع شود كه به ترتيب مربوط به دو مينيموم جذب در تار كوارتز هستند. بسته به قطر d هسته مركزي تار ممكن است از نوع تك مدباشد براي آهنگ انتقال متداول فعلي حدود 50 مگابيت در ثانيه معمولا از تارهاي چند مدي استفاده مي شود. براي آهنگ انتقال هاي بيشتر تارهاي تك مدي مناسبتر به نظر مي رسند. گيرنده معمولا يك فوتوديود بهمني است اگر چه ممكن است از يك ديود PIN و يك ديود تقويت كننده حالت جامد مناسب نيز استفاده كرد.
اندازه گيري و بازرسي
خصوصيات جهتمندي درخشايي و تكفامي ليزر باعث كاربردهاي مفيد زيادي براي اندازه گيري و بازرسي در رشته مهندسي سازه و فرايندهاي صنعتي كنترل ابزار ماشيني شده است. در اين بخش تعيين فاصله بين دو نقطه و بررسي آلودگي را نيز مد نظر قرار مي دهيم
يكي از معمولترين استفاده هاي صنعتي ليزر هم محور كردن است. براي اينكه يك خط مرجع مستقيم براي هم محور كردن ماشين آلات در ساخت هواپيما و نيز در مهندسي سازه براي ساخت بناها پلها و يا تونلها داشته باشيم استفاده از جهتمندي ليزر سودمند است. در اين زمينه ليزر به خوبي جاي وسايل نوري مانند كليماتور و تلسكوپ را گرفته است. معمولا از يك ليزر هليم - نئون با توان كم استفاده مي شود و هم محور كردن عموما به كمك آشكارسازهاي حالت جامد به شكل ربع دايره اي انجام مي شود. محل برخورد باريكه ليزر روي گيرنده با مقدار جريان نوري روي هر ربع دايره معين مي شود. در نتيجه هم محور شدن بستگي به يك اندازه گيري الكتريكي دارد و در نتيجه نيازي به قضاوت بصري آزمايشگر نيست. در عمل دقت رديف شدن از حدود 5µm تا حدود 25µm به دست آمده است.
از ليزر براي اندازه گيري مسافت هم استفاده شده است. روش استفاده از ليزر بستگي به بزرگي طول مورد نظر دارد
براي مسافتهاي كوتاه تا 50 متر روشهاي تداخل سنجي به كار گرفته مي شوند كه در آن ها از يك ليزر هليم - نئون پايدار شده فركانسي به عنوان منبع نور استفاده مي شود. براي مسافتهاي متوسط تا حدود 1 كيلومتر روشهاي تله متري شامل مدوله سازي دامنه به كار گرفته مي شود. براي مسافت هاي طولاني تر مي توان زمان در راه بودن تپ نوري را كه از ليزر گسيل شده است و از جسمي بازتابيده مي شود اندازه گيري كرد.
در اندازه گيري تداخل سنجي مسافت از تداخل سنج مايكلسون استفاده مي شود. باريكه ليزر به وسيله يك تقسيم كننده نور به يك باريكه اندازه گيري و يك باريكه مرجع تقسيم مي شود باريكه مرجع با يك آينه ثابت بازتابيده مي شود در حالي كه باريكه اندازه گيري از آينه اي كه به جسم مورد اندازه گيري متصل شده است بازتاب پيدا مي كند. سپس دو باريكه بازتابيده مجددا با يكديگر تركيب مي شوند به طوري كه با هم تداخل مي كنند و دامنه تركيبي آن ها با يك آشكار ساز اندازه گيري مي شود. هنگامي كه محل جسم در جهت باريكه به اندازه نصف طول موج ليزر تغيير كند سيگنال تداخل از يك ماكزيموم به يك مينيموم مي رسد و سپس دوباره ماكزيموم مي شود. بنابراين يك سيستم الكترونيكي شمارش فريزها مي تواند اطلاعات مربوط به جابجايي جسم را به دست دهد. اين روش اندازه گيري معمولا در كارگاههاي ماشين تراش دقيق مورد استفاده قرار مي گيرد و امكان اندازه گيري طول با دقت يك در ميليون را مي دهد. بايد يادآوري كرد كه در اين روش فقط مي توان فاصله را نسبت به يك مبدا اندازه گيري كرد. برتري اين روش در سرعت دقت و انطباق با سيستم هاي كنترل خودكار است.
براي فاصله هاي بزرگتر از روش تله متري مدوله سازي دامنه استفاده مي شود و فاصله روي اختلاف فاز بين دو باريكه ليزر مدوله مي شود و فاصله از روي اختلاف فار بين دو باريكه گسيل شده و بازتابيده معين مي شود. باز هم دقت يك در ميليون است. از اين روش در مساحي زمين و نقشه كشي استفاده مي شود. براي فواصل طولاني تر از 1 كيلومتر فاصله با اندازه گيري زمان پرواز يك تپ كوتاه ليزري گسيل شده از ليزر ياقوت و يا ليزر CO2 انجام مي گيرد. اين كاربردها اغلب اهميت نظامي دارند و در بخشي جداگانه بحث خواهد شد كاربردهاي غير نظامي مانند اندازه گيري فاصله بين ماه و زمين با دقتي حدود 20 سانتي متر و تعيين برد ماهواره ها هم قابل ذكر است.
درجه بالاي تكفامي ليزر امكان استفاده از آن را براي اندازه گيري سرعت مايعات و جامدات به روش سرعت سنجي دوپلري فراهم مي سازد. در مورد مايعات مي توان باريكه ليزر را به مايع تابانده و سپس نور پراكنده شده از آن را بررسي كرد. چون مايع روان است فركانس نور پراكنده شده به خاطر اثر دوپلر كمي با فركانس نور فرودي تفاوت دارد. اين تغيير فركانس متناسب با سرعت مايع است. بنابراين با مشاهده سيگنال زنش بين دو پرتو نور پراكنده شده و نور فرودي در يك آشكار ساز مي توان سرعت مايع را اندازه گيري بدون تماس انجام مي شود. و نيز به خاطر تكفامي بالاي نور ليزر براي برد وسيعي از سرعتها خيلي دقيق است.
يكي از سرعت سنجهاي خاص ليزر اندازه گيري سرعت زاويه اي است. وسيله اي كه براي اين منظور طراحي شده است ژيروسكوپ ليزريناميده مي شود و شامل ليزري است كه كاواك آن به شكل حلقه اي است كه از سه آينه به جاي دو آينه معمول استفاده مي شود. اين ليزر مي تواند نوسان مربوط به انتشار نور را هم در جهت عقربه ساعت و هم در خلاف آن به دور حلقه تامين كند. فركانسهاي تشديدي مربوط به هر دو جهت انتشار را مي توان با استفاده از اين شرط كه طول تشديد كننده ( حلقه اي ) برابر مضرب صحيحي از طول موج باشد به دست آورد. اگر حلقه در حال چرخش باشد در مدت زماني كه لازم است نور يك دور كامل بزند زاويه آينه هاي تشديد كننده به اندازه يك مقدار خيلي كوچك ولي محدود حركت خواهد كرد. طول موثر براي باريكه اي در همان جهت چرخش تشديد كننده مي چرخد كمي بيشتر از باريكه اي است كه در جهت عكس مي چرخد. در نتيجه فركانس هاي دو باريكه اي كه در خلاف جهت يكديگر مي چرخند كمي تفاوت دارد و اختلاف اين فركانسهاي متناسب با سرعت زاويه اي تشديد كننده است . با ايجاد تپش بين دو باريكه مي توان سرعت زاويه اي را اندازه گيري كرد. ژيروسكوپ ليزري امكان اندازه گيري با دقتي را فراهم مي كند كه قابل مقايسه با دقت پيچيده ترين و گرانترين ژيروسكوپ هاي معمولي است.
كاربرد مصرفي ديگر و يا به عبارت بهتر كاربرد مصرفي واقعي عبارت از ديسك ويدئويي و ديسك صوتي است. يك ديسك ويدئو حامل يك برنامه ويدئويي ضبط شده است كه مي توان آن را بر روي دستگاه تلويزيون معمولي نمايش داد. سازندگان ديسك ويدئويي اطلاعات را با استفاده از يك سابنده روي آن ضبط مي كنند كه اين اطلاعات به وسيله ليزر خوانده مي شود. يك روش معمول ضبط شامل برشهاي شياري با طول ها و فاصله هاي مختلف است عمق اين شيارها 4/1 طول موج ليزري است كه از آن در فرايند خواندن استفاده مي شود. در موقع خواندن باريكه ليزر طوري كانوني مي شود كه فقط بر روي يك شيار بيفتد. هنگامي كه شيار در مسير لكه باريكه ليزر واقغ شود بازتاب به خاطر تداخل ويرانگر بين نور بازتابيده از ديوارهاي شيار و به آن كاهش پيدا مي كند. به عكس نبودن شيار باعث يك بازتاب قوي مي شود. بدين طريق مي توان اطلاعات تلويزيوني را به صورت رقمي ضبط كرد.
كاربرد ديگر ليزرها نوشتن و خواندن اطلاعات در حافظه نوري در كامپيوترهاست لطف اي حافظه نوري هم در توان دسترسي به چگالي اطلاعات حدود مرتبه طول موج است. تكنيك ضبط عبارت است از ايجاد سوراخ هاي كوچكي در يك ماده مات يا نوعي تغيير خصوصيت عبور و بازتاب ماده زير لايه كه با استفاده از ليزرهاي با توان كافي حاصل مي شود. و حتي مي تواند فيلم عكاسي باشد. اما هيچ يك از اين زير لايه ها را نمي توان پاك كرد. حلقه هاي قابل پاك كردن بر اساس گرما مغناطيسي فروالكتريك و فوتوكروميك ساخته شده اند. همچنين حافظه هاي نوري با استفاده از تكنيك تمام نگاري نيز طراحي شده اند. نتيجتا اگر چه از لحاظ فني امكان ساخت حافظه هاي نوري به وجود آمده است ولي ارزش اقتصادي آن ها هنوز جاي بحث دارد.
آخرين كاربردي كه در اين بخش اشاره مي كنيم گرافيك ليزري است. در اين تكنيك ابتدا باريكه ليزر بوسيله يك سيستم مناسب روبشگر بر روي يك صفحه حساس به نور كانوني مي شود و در حالي كه شدت ليزر به طور همزمان با روبش از نظر دامنه مدوله مي شود به طوري كه بتوان آن را بوسيله كامپيوتر توليد كرد.( مانند سيستم هاي چاپ كامپيوتري بدون تماس ) و يا آنها را به صورت سيگنال الكتريكي از يك ايستگاه دور دريافت كرد( مانند پست تصويري). در مورد اخير مي توان سيگنال را به وسيله يك يك سيستم خواننده مناسب با كمك ليزر توليد كرد. وسيله خواندن در ايستگاه دور شامل ليزر با توان كم است كه باريكه كانوني شده آن صفحه اي راكه بايد خوانده شود مي روبد. يك آشكارساز نوري باريكه پراكنده از نواحي تاريك و روشن روي صفحه را كنترل مي كند و آن را به سيگنال الكتريكي تبديل مي كند. سيستم هاي ليزري رونوشت اكنون به طور وسيعي توسط بسياري از ناشران روزنامه ها براي انتقال رونوشت صفحات روزنامه به كار برده مي شود.
كاربردهاي نظامي
كاربردهاي نظامي ليزر هميشه عمده ترين كاربردهاي آن بوده است . فعلا مهمتريم كاربردهاي نظامي ليزر عبارت اند از: الف) فاصله يا بهاي ليزري ب) علامت گذارهاي ليزري ج) سلاح هاي هدايت انرژي
فاصله ياب ليزري مبتني بر همان اصولي است كه در رادارهاي معمولي از آن ها استفاده مي شود. يك تپ كوتاه ليزري ( معمولا با زمان 10 تا 20 نانوثانيه) به سمت هدف نشانه گيري مي شود و تپ پراكنده برگشتي بوسيله يك دريافت كننده مناسب نوري كه شامل آشكارساز نوري است ثبت مي شود. فاصله مورد نظر با اندازه گيري زمان پرواز اين تپ ليزري به دست مي ايد. مزاياي اصلي فاصله ياب ليزري را مي توان به صورت زير خلاصه كرد :
الف) وزن - قيمت و پيچيدگي آن به مراتب كمتر از رادارهاي معمولي است.
ب) توانايي اندازه گيري فاصله حتي براي هنگامي كه هدف در حال پرواز در ارتفاع بسيار كمي از سطح زمين و يا دريا باشد.
اشكال عمده اين نوع رادار در اين است كه باريكه ليزر در شرايط نامناسب رويت به شدت در جو تضعيف مي شود. فعلا چند نوع از فاصله يابهاي ليزري با بردهاي تا حدود 15 كيلومتر مورد استفاده اند :
الف) فاصله ياب هاي دستي براي استفاده سرباز پياده ( يكي از آخرين مدل هاي آن در آمريكا ساخته شده كه در جيب جا مي گيرد و وزن آن با باتري حدود 500 گرم است.
ب) سيستم هاي فاصله ياب براي استفاده در تانكها
ج) سيستم هاي فاصله ياب مناسب براي دفاع ضد هوايي
اولين ليزرهاي كه در فاصله يابي از آن ها استفاده شد ليزرهاي ياقوتي با سوئيچ Q بودند. امروزه فاصله يابهاي ليزري اغلب بر اساس ليزرهاي نئودميم با سوئيچ Q طراحي شده اند. گرچه ليزرهاي CO2 نوع TEA در بعضي موارد( مثل فاصله ياب تانك ها ) جايگزين جالبي براي ليزرهاي نئودميم است.
دومين كاربرد نظامي ليزر در علامت گذاري است. اساس كار علامت گذاري ليزري خيلي ساده است : ليزري كه در يك مكان سوق الجيشي قرار گرفته است هدف را روشن مي سازد به خاطر روشنايي شديد نور هنگامي كه هدف به وسيله يك صافي نوري با نوار باريك مشاهده شود به صورت يك نقطه روشن به نظر خواهد رسيد. سلاح كه ممكن است بمب - موشك - و يا اسلحه منفجر شونده ديگري باشد بوسيله يك سيستم احساسگر مناسب مجهز شده است. در ساده ترين شكل اين احساسگر مي تواند يك عدسي باشد كه تصوير هدف را به يك آشكارساز نوري ربع دايره اي كه سيستم فرمان حركت سلاح را كنترل مي كند انتقال مي دهد و بنابراين مي تواند آن را به سمت هدف هدايت كند. به اين ترتيب هدف گيري با دقت بسيار زياد امكان پذير است. ( دقت هدف گيري حدود 1 متر از يك فاصله 10 كيلومتري ممكن به نظر مي رسد.) معمولا ليزر از نوع Nd: YAG است. در حالي كه ليزرهاي CO2 به خاطر پيچيدگي آشكارسازهاي نوري ( كه مستلزم استفاده در دماهاي سرمازايي است) نامناسب اند. علامت گذاري ممكن است از هواپيما - هليكوپتر و يا از زمين انجام شود. ( مثلا با استفاده از يك علامت گذار دستي ). اكنون كوشش قابل ملاحظه اي هم در آمريكا و هم در روسيه براي ساخت ليزرهايي كه به عنوان سلاحههاي هدايت انرژي به كار مي روند اختصاص يافته است. در مورد سيستم هاي قوي ليزري مورد نظر با توان احتمالا در حدود مگا وات ( حداقل براي چند ده ثانيه ) يك سيستم نوري باريكه ليزر را به هدف (هواپيما - ماهواره يا موشك ) هدايت مي كند تا خسارت غير قابل جبراني به وسايل احساسگر آن وارد كند و يا اينكه چنان آسيبي به سطح آن وارد كند كه نهايتا در اثر تنش هاي پروازي دچار صدمه شود سيستم هاي ليزر مستقر در زمين به خاطر اثر معروف به شوفايي گرمايي كه در جو اتفاق مي افتد فعلا چندان عملي به نظر نمي رسند. جو زمين توسط باريكه ليزر گرم مي شود و اين باعث مي شود كه جو مانند يك عدسي منفي باريكه را واگرا سازد با قرار دادن ليزر در هواپيماي در حال پرواز در ارتفاع بالا و يا در يك سفينه فضايي مي توان از اين مساله اجتناب ورزيد. اطالعات موجود در اين زمينه ها به علت سري بودن آن ها اغلب ناقص و پراكنده اند. اما به نظر مي رسد كه اين سيستم ها كلا شامل باريكه هايي پيوسته با توان 5 تا 10 مگا وات (براي چند ثانيه ) با يك وسيله هدايت اپتيكي به قطر 5 تا 10 متر باشند مناسب ترين ليزرها براي اينگونه كاربرد ها احتمالا ليزرهاي شيميايي اند ( DF يا HF) . ليزرهاي شيميايي به ويژه براي سيستم هاي مستقر در فضا جالب اند زيرا توسط آن ها مي توان انرژي لازم را به صورت انرژي ذخيره فشرده به شكل انرژي شيميايي تركيب هاي مناسب تامين كرد.
تمام نگاري
تمام نگاري ( هولوگرافي http://www.holographer.org/ ) يك تكنيك انقلابي است كه عكسبرداري سه بعدي (يعني كامل ) از يك جسم و يا يك صحنه را ممكن مي كند. اين تكنيك در سال 1948 توسط گابور ابداع شد ( در آن زمان به منظور بهتر كرده توان تفكيك ميكروسكوپ الكتروني پيشنهاد شد) و به صورت يك پيشنهاد عملي در آمدو اما قابليت واقعي اين تكنيك پس از اختراع ليزر نشان داده شد.
اساس تمام نگاري به اين صورت است كه باريكه ليزر بوسيله آينه كه قسمتي از نور را عبور مي دهد به دو باريكه ( بازتابيده و عبوري) تقسيم مي شوند. باريكه بازتابيده مستقيما به صفحه حساس به نور برخورد مي كند در حالي كه باريكه عبوري جسمي را كه بايد تمام نگاري شود روشن مي كند. به اين ترتيب قسمتي از نوري كه از جسم پراكنده شده هم روي صفحه حساس ( فيلم ) مي افتد. به علت همدوس بودن باريكه ها يك نقش تداخلي از تركيب دو باريكه روي صفحه تشكيل مي شود حالا اگر اين فيلم ظاهر شود و تحت بزرگنمايي كافي بررسي شود مي توان اين فريزهاي تداخلي را مشاهده كرد. فاصله بين دو فريز تاريك متوالي معمولا حدود 1 ميكرومتر است. اين نقش تداخلي پيچيده است و هنگامي كه صفحه را به وسيله چشم بررسي مي كنيم به نظر نمي رسد كه حامل تصوير مشابه با جسم اوليه باشد اما اين فريزهاي تداخلي در واقع حامل ضبط كاملي از جسم اوليه است.
حال فرض كنيد كه صفحه ظاهر شده را دوباره به محلي كه در معرض نور قرار داشت بازگردانيم و جسم تحت مطالعه را برداربم باريكه بازتابيده اكنون با فريزهاي روي صفحه برهمكنش مي كنند و دوباره در پشت صفحه يك باريكه پراشيده ايجاد مي كندبنابراين ناظري كه به صفحه نگاه مي كند جسم را در پشت صفحه مي بيند طوري كه انگار هنوز هم جسم در آنجاست.
يكي از جالبترين خصوصيات تمام نگاري اين است كه جسم بازسازي شده رفتار سه بعدي نشان مي دهد بنابراين با حركت دادن چشم از محل تماشا مي توان طرف ديگر جسم را مشاهده كرد. توجه كنيد كه براي ضبط تمام نگار بايد سه شرط اصلي را براورد: الف) درجه همدوسي نور ليزر بايد به اندازه كافي باشد تا فريزهاي تداخلي در روي صفحه تشكيل شود. ب) وضعيت نسبي جسم - صفحه و باريكه ليزر نبايد در هنگام تاباندن نور به صفحه كه حدود چند ثانيه طول مي شكد تغيير كند در واقع تغيير محل نسبي بايد كمتر از نصف طول موج ليزر باشد تا از درهم شدن نقش تداخلي جلوگيري كند. ج) قدرت تفكيك صفحه عكاسي بايد به اندازه كافي زياد باشد تا بتواند فريزهاي تداخلي را ضبط كند.
تمام نگاري به عنوان يك تكنيك ضبط و بازسازي تصوير سه بعدي بيشترين موفقيت را تاكنون در كاربردهاي هنري داشته است تا در كاربردهاي علمي . اما بر اساس تمام نگاري از يك تكنيك تداخل سنجي تمام نگاشتي در كاربردهاي علمي به عنوان وسيله اي براي ضبط و اندازه گيري واكنشها و ارتعاشات اجسام سه بعدي استفاده شده است.

اگر از سطح كره زمين گلوله‌اي را به طرف آسمان با سرعتي ( سرعت اوليه ) كمتر از سرعت فرار پرتاب كنيم [ با صرف نظر كردن از نيروي مقاومت هوا ] اين گلوله به سطح سياره زمين بر مي‌گردد . در واقع هرگاه گلوله‌اي را به طرف بالا پرتاب كنيم ، گلوله تا ارتفاع معيني بالا ميرود ، سرعت آن به صفر مي‌رسد و دوباره به سطح زمين بر ميگردد . در نقطه اوج ، گلوله تنها داراي انرژي پتانسيل است . هر چه سرعت اوليه گلوله بيشتر باشد ، تا ارتفاع بيشتري صعود مي‌كند . با اين مقدمه مي توانيم سرعت فرار را اينگونه تعريف كنيم :

سرعت فرار = مينيمم سرعت لازم براي عدم بازگشت گلوله به سطح سياره زمين است

چون گلوله به سطح زمين باز نمي گردد پس تا بينهايت به حركت خود ادامه مي دهد و چون مينيمم مقدار لازم است ، پس گلوله در بينهايت متوقف مي شود . با استفاده از روابط انرژي پتانسيل گرانشي و انرژي جنبشي جسم مي توان فرمولي براي سرعت فرار بيان كرد .

اگر انرژي پتانسيل گرانشي يك دستگاه شامل دو جسم در فاصله بي نهايت را برابر صفر در نظر بگيريم به راحتي مي توان اثبات كرد كه :

كه در اين رابطه U انرژي پتانسيل ، M جرم زمين ، m جرم گلوله ، G ثابت گرانش و r فاصله مركز زمين تا مركز گلوله است . با توجه به مطالب گفته شده در بالا مي توان گفت كه :
 

K انرژي جنبشي و Vesc سرعت فرار گلوله ميباشد . رابطه اخير ، فرمول سرعت فرار براي گلوله است و چنانكه ديده مي شود اين سرعت به جرم گلوله بستگي ندارد . همچنين متوجه مي شويم كه اگر فاصله دو جسم به صفر ميل كند سرعت فرار به بينهايت ميل خواهد كرد .

با در نظر گرفتن شعاع و جرم ، سرعت فرار براي برخي از اجرام سماوي منظومه شمسي به صورت زير است :

سرعت فرار از سطح خورشيد برابر 617.5 كيلومتر بر ثانيه ، از سطح عطارد 4.4 كيلومتر بر ثانيه ، از سطح زهره 10.4 كيلومتر بر ثانيه ، از زمين 11.2 كيلومتر بر ثانيه و از ماه 2.4 كيلومتر بر ثانيه و از مريخ 5 كيلومتر بر ثانيه ميباشد .

نظريه پردازان انفجار بزرگ مدعي هستند كه تمام جرم ( ماده ) و انرژي امروزه موجود در كيهان ، در چند ميليارد سال پيش در گوي بسيار چگال ( كوچك به اندازه يك نخود يا يك ذره اتمي ) ، داغ و متراكم بوده است و بعد از انفجار اين گوي ، ماده و انرژي انتشار يافته و كيهان پديدار شده است . اينك برسي خواهيم كرد كه آيا اين نظريه ميتواند درست باشد ؟
 

براي اينكار ميبايست سرعت فرار براي ماده و انرژي را در گوي چگال ( ابتداي انفجار و پيدايش كيهان ) حساب كنيم . سرعت فرار برابر خواهد بود با حد معادله كلي سرعت فرار ، زماني كه جرم گوي به بينهايت و شعاع آن به صفر ميل مي‌كند . براي اينكه جرم كيهان غير قابل تصور و بينهايت بوده و شعاع اين گوي به علت فشار گرانشي غير قابل تصور اين مقدار جرم عظيم ، در حد صفر بوده است ( يعني چيزي به اندازه شعاع يك ذره اتمي ) . مقدار كلي اين حد بينهايت است ، پس ميتوان به راحتي نتيجه گرفت كه هيچ چيز ( ماده ، جرم يا انرژي ) توان خروج و فرار از اين گوي را نداشته است . هر چند كه حد نهايي سرعت در نظريه نسبيت سرعت نور مطرح ميشود و سرعت نور نيز مقدار پيش پا افتاده و بسيار كمي در مقابل اين مقدار سرعت فرار فوق‌العاده زياد و غير قابل درك است . پس ميتوان به اين نتيجه كلي رسيد كه اين گوي در صورت وجود ، مكان بسته‌اي بوده است كه خروج و فرار از آن غير ممكن و محال مي‌نمايد . پس اگر گويچه‌اي با اين مشخصات در كيهان به علت تجمع تمامي اجرام و انرژي‌ها تشكيل شود ، ماده ( جرم ) و انرژي محكوم است تا به ابديت در اين وضعيت ناهنجار باقي بماند و هيچ عاملي نخواهد توانست ماده و انرژي را از آن مجددا به بيرون بكشد و كيهاني ديگر مشابه كيهان ما را پديدار كند . پس نظريه انفجار بزرگ كه توجيهي براي انبساط و پديدار شدن كيهان فعلي ماست ، بسيار محال و غير ممكن مي‌نمايد . به بيان شيواتر همانطور كه مي‌دانيم نور توان خروج و فرار از درون سياه چاله ها ( پايين‌تر از شعاع شوارتس شيلد ) را ندارد . اينك اين سوال مطرح ميشود كه نور حاصل از انفجار بزرگ چگونه توان فرار از آن ميدان گرانش غير قابل تصور را داشته است و بعد از سرد شدن تبديل به امواج پس زمينه كيهان شده است ؟ و اصولا خود نور سرد نمي‌شود بلكه طيف انتشاري اجسام داغ در هنگام سرد شدن خود جسم ، به طرف طيف قرمز حركت مي‌كند . حد نهايي سرعت در نظريه نسبيت سرعت نور است كه براي نظريه انفجار بزرگ كافي نيست . نظريه انفجار بزرگ براي توجيه كيهان ، سرعت بينهايت مي‌خواهد ( مي‌طلبد ) كه نسبيت را نقض مي‌كند . اينك دو گزينه داريم 1- صحت تئوري نسبيت 2- صحت نظريه انفجار بزرگ ، انتخاب با شماست . ولي به نظر ميرسد كه فعلا صحت تئوري نسبيت انتخاب شود و نظريه انفجار بزرگ مردود شود !




منبع:محمدرضا طباطبايي 14/4/87

http://www.ki2100.com/physics/big-bang2.htm

مهندسان شیمی دانشگاه MIT، با استفاده از نانولوله های کربنی، یک شناساگر الکترونیکی بسیار حساس ساخته اند که می تواند گازهای مرگ باری از قبیل سارین (sarin)، را شناسایی کند. این فناوری که قادر به شناسایی گاز خردل، آمونیاک و عوامل عصبی VX نیز هست، توان بالقوه ای برای استفاده به عنوان یک افزاره ی کم انرژی و کم هزینه دارد، همچنین می توان آن را در جیب حمل کرد و یا برای پایش مواد شیمیایی مضر داخل یک ساختمان استفاده کرد.

 میکائیل استرانو، از دانشگاه MIT و یکی از این محققان، می گوید: «ما فکر می کنیم که این فناوری می تواند برای کاربردهای ایمنی و محیطی متنوعی استفاده شود. این حسگر به مولکول های تقلید کننده ی ترکیبات سمی عصبی اُرگانوفسفاتی (از قبیل سارین) حساست فوق العاده ای نشان داده است و می تواند مقادیر خیلی کم در حد یک فمتومول (یک میلیارد مولکول) را شناسایی کند. این مقدار معادل (قسمت بر تریلیون) 25 ppt است.

سارین – که در حمله ی تروریستی 1995 در ژاپن 12 نفر را کشت – در غلظت هی خیلی پایین (در حد قسمت بر میلیون یا ppm) بعد از ده دقیقه می تواند منجر به مرگ شود؛ بنابراین شناسایی غلظت های خیلی پایین آن برای ایمنی زندگی بشر مهم است. حساسیت این شناساگر جدید خیلی بیشتر از حدی است که برای شناسایی دوزهای مرگ بار لازم است.

این محققان برای ساختن شناگر فوق العاده حساس خود، از یک آرایه ی نانولوله های کربنی هم راستا شده در عرض میکروالکترودها، استفاده کردند. هر لوله شامل یک شبکه ی تک لایه از اتم های کربنی است که به عنوان یک سیم مولکولی عمل می کند. این حسگر نانولوله ای توان خیلی کم (در حد 10003/0 وات) نیاز دارد. چنین حسگری می تواند در گوشه ی یک اتاق نصب شود و برای مدت بسیار زیادی از یک باطری استفاده کند.

با اتصال مولکول یک گاز ویژه به نانولوله ی کربنی، هدایت الکتریکی نانولوله تغییر می کند. هر گاز اثر خاصی بر هدایت نانولوله دارد، بناراین با اندازه گیری میزان تغییر هدایت بعد از اتصال، می توان گازهای مختلف را شناسایی کرد. این محققان با جفت کردن این نانولوله های کربنی با یک ستون کروماتوگرافی – گاز (GC) خیلی کوچک، توانستند به سطح جدیدی از حساسیت برسند. این ستون – که روی یک تراشه ی سیلیکونی کوچک تر از یک سکه ی حکاکی شده است – گازهای مختلف را قبل از اینکه به نانولوله های کربنی برسند، به سرعت از همدیگر جدا می کند.

این حسگر جدید، اولین حسگر نانولوله ای است که در این سطح حسایت برگشت پذیر است. برای برگشت پذیری این حسگر لازم بود که این محققان قدرت اتصال مولکول های گازی مختلف به سطح نانولوله ها را کاهش دهند. آنها نشان دادند که این کار می تواند با پوشش دهی نانولوله ها با مولکول ها یک جفت الکترون اضافی به نانولوله ها می بخشند.

این پوشش دهی امکان اتصال مولکول های گاز به نانولوله ها را فراهم می آورد، ولی بعد از چند میلی ثانیه از آن جدا شوند. با یک شبکه از این حسگرهای برگشت پذیر – هنگامی که در یک محیط پخش شده است – می توان یک گاز را ردیابی کرد.

يک نهنگ چهل تني در نهايت با تلاش ماموران امداد در ابهاي استراليا از خطر حتمي نجات يافت.
به گزارش شبکه تلويزيوني سي ان ان ،دم اين نهنگ نه متري به يک تور عظيم ويژه جلوگيري از نزديک شدن کوسه ها به ساحل در ايالت کوئينزلند گير افتاده بود.
در نهايت ماموران نجات توانستند در عملياتي هفت ساعته اين نهنگ عظيم الجثه را از خطر نجات دهند و انرا به دريا بازگردانند.

پژوهشگران دانشگاه صنعتی مالک اشتر شاهین شهر برای اولین بار در کشور اولین ربات انسان نما را بر اساس الگوی حرکتی انسان ساختند.

به گزارش واحد مرکزی خبر، مجری و سرپرست تیم رباتیک این دانشگاه با بیان اینکه این ربات با قابلیت حفظ تعادل و راه رفتن شبیه انسان است و می تواند برای مدت طولانی تعادل خود را روی یک پا حفظ کند گفت: با الگو گیری از حرکت انسان و شبیه سازی علمکرد مفصلهای انسان توانستیم مشکلاتی را که برای حفظ تعادل ربات وجود داشت حل کنیم.

سید داوود موسوی افزود: ازاین ربات می توان در کارخانه های اتومبیل سازی و ساخت بازوهای رباتیک استفاده کرد.

این ربات با هزینه 20 میلیون ریال طراحی و ساخته شده و به شماره 52159 در اداره کل ثبت شرکتها و مالکیت صنعتی به ثبت رسیده است.

دكتر جوستين ريد از دانشگاه زوريخ و دستيارانش از چندين كشور ديگر با استفاده از شبيه سازي‌هاي ابر رايانه‌يي به اين پيش‌بيني ها دست يافته‌اند.

اين پژوهشگران مي‌گويند كه كهكشان راه شيري داراي صفحه‌اي از ماده تاريك است.

آنها مي‌گويند اين كشف به فيزيكدانان امكان خواهد داد كه براي نخستين بار به طور مستقيم طبيعت ماده تاريك را شناسايي كنند.

به گزارش ساينس ديلي، بر خلاف ماده عادي كه ستاره‌ها، گاز و غبار كيهاني را تشكيل مي‌دهد، ماده تاريك نامرئي است، اما حضور آن از تاثيرش روي اطرافش درك مي‌شود .

فيزيكدانان معتقدند كه اين ماده 22 درصد چگالي كائنات را تشكيل مي‌دهد. ماده معمولي 4 درصد و انرژي تاريك اسرار آميز نيز 74 درصد آن را تسخير كرده است.

دانشمندان معتقدند به رغم نفوذ قابل ملاحظه در كائنات هنوز كسي نمي‌داند كه ماده تاريك چه ماهيتي دارد و از چه چيزي تشكيل شده است.

پيش از اين تصور مي‌شد كه ماده تاريك فضاهايي را تشكيل مي‌دهد كه كهكشان راه شيري را در بر مي‌گيرد.

اما اين فرضيه استاندارد اخير بر اساس شبيه سازي‌هاي رايانه‌يي طراحي شده كه مدل نفوذ جاذبه‌يي روي ماده تاريك به تنهايي را نشان مي‌دهد .

براساس اين گزارش، تحقيق جديد شامل بررسي تاثير جاذبه‌يي ستاره‌ها و گازهايي است كه كهكشان ما را نيز تشكيل مي دهد

باروری در شیشه یا لقاح خارج رحمی عمده روش درمانی ناباروری‌هایی است که با روش‌های دیگر تکنولوژی‌های بارورسازی به نتیجه نرسیده‌اند.

در فرایند IVF به منظور ایجاد باروری موفق، سلول‌های تخمک را از رحم خارج می‌کنند و در محیط کشت مایع با اسپرم تلقیح می‌کنند و سپس تخم لقاح یافته یا زیگوت به رحم بیمار منتقل می‌شود.

در ابتدا IVF برای درمان ناباروری‌های ناشی از انسداد در لوله فالوپ ( لوله تخم‌بر) و چسبندگی‌های حفره‌های لگنی به کار می‌رفت اما استفاده از آن برای درمان دیگر موارد ناباروری از قبیل تعداد کم اسپرم و تحرک پایین اسپرم‌ها نیز همراه با موفقیت بوده است.

به طور کلی این روش درمان ناباروری را می‌توان به 4 مرحله تقسیم کرد:

• مرحله‌ی اول: تحریک تخمدان- سیکل درمانی به طور معمول در روز سوم قاعدگی آغاز می‌شود و شامل  استفاده از یک دسته داروهای هورمونی برای تحریک تکوین فولیکول‌های چند لایه و تخمک گذاری می‌باشد. در اکثر بیماران، گنادوتروپین‌های قابل تزریق که معمولاً آنالوگ‌های FSH می‌باشند همراه با مشاهده‌ی وضعیت رحم با استفاده از سونوگرافی به کار می‌رود. سطح استرادیول‌ها به طور متناوب کنترل می‌شود و میزان رشد فولیکول‌ها توسط اولتراسونوگرافی بررسی‌ می‌شوند. به طور معمول لازم است که تزریق هورمونی 10 روز ادامه یابد و در این مدت با استفاده از آنتاگونیست‌های GnRH (هورمون مهار کننده‌ی گنادوترپین) از تخمک گذاری خودبه خودی در طول سیکل جلوگیری می‌کنند. GnRH افزایش طبیعی LH را مسدود می‌کند ( LH از هورمون‌های گناد و تروپین است که ا ز هیپوفیز پیشین ترشح می‌شود و حداکثر میزان آن در روز 14 سیکل تخمدانی سبب تخمک گذاری می‌شود.).

• مرحله‌ی دوم : تخمک گیری- زمانی که فولیکول بلوغ یافت، تزریق عضلانی HCG ( گناد و تروپین جفت و جنین انسانی ) صورت می‌گیرد. این ماده که مانند آنالوگ LH عمل می‌کند امکان تخمک گذاری حدود 48 ساعت بعد از تزریق را فراهم می‌کند، اما برای جمع‌آوری تخمک‌ها از تخمدان‌ها عمل تخمک گیری باید پیش از وقوع تخمک گذاری انجام شود. تخمک گیری توسط تکنیک ترانس واژینال انجام می‌شود که در آن یک سوزن میان تهی هدایت کننده اولتراسوند به دیواره‌ی واژن نفوذ می‌کند و فولیکول‌ها از طریق سوزن بیرون کشیده می‌شود .

• مرحله‌ی سوم : لقاح ـ در این مرحله به منظور آماده سازی تخمک برای لقاح آن را از لایه‌های فولیکولی احاطه کننده‌اش، رها می‌سازند ودر همین حین نمونه‌ی اسپرم را نیز آماده می‌کنند. 

سپس نمونه تخمک و اسپرم را با نسبت 1 به 75000 در مجاور هم در محیط کشت به مدت 18 ساعت انکوبه می‌کنند. در این مدت لقاح صورت خواهد گرفت و تخم لقاح یافته به دو هسته تقسیم می‌شود. سلول لقاح یافته بعد از 68 ساعت به مرحله‌ی 6-8 سلولی می‌رسد.               

• مرحله‌ی چهارم: انتقال جنین- بعد از انتخاب 2-3 جنین مناسب آنها را ر مرحله 6-8 سلولی یا بلاستولا به رحم بیمار منقل می‌کنند. برای این منظور کاتترهای پلاستیکی نازکی را به کار می‌برند و آنها را وارد گردن رحم می‌کنند. معمولاً چندین جنین را با هم منتقل می‌کنند تا شانس لانه گزینی و بارداری افزایش یابد. از طرف دیگر این امر به علت وجود احتمال چند قلوزایی محدودیت ایجاد می‌کند.

مرحله‌ی انقال جنین بدون نیاز به بیهوشی انجام می‌گیرد و بیمار یکی دوساعت بعد از انجام عمل انتقال مرخص می‌شود.

از آنجا که برای بالا بردن شانس لقاح چندین تخمک را با اسپرم لقاح می‌دهند و چندین جنین حاصل می‌شود، می‌توان تعدادی از جنین‌های مناسب را منجمد کرد و در آینده در صورت تمایل به بارداری مجدد از آنها استفاده نمود. 

منبع: تبيان

چنين تصور مي شود که سياهچاله ها در تمام کيهان پراکنده هستند ولي بزرگترين و پرجرم ترين سياهچاله ها در مرکز بزرگترين کهکشانها پيدا مي شوند. نشان داده شده است که اين سياهچاله هاي ابَرپرجرم بيش از يک ميليارد برابر جرم خورشيد، جرم دارند.

معمولا سياهچاله ها با جذب و بلعيدن ستارگان و توده هاي گاز و غبار اطراف خود، آهسته آهسته به جرم خود مي افزايند. حتي سياهچاله هاي کوچک معمولي که بعد از مرگ يک ستاره ي پرجرم بوجود مي آيند، اگر ستاره اي در اطراف خود ببينند، شروع به خوردن آن مي کنند!

اين مواد به سمت سياهچاله سقوط مي کنند و قسمتي از جرم بسيار بسيار فشرده و چگالِ اين جسم شگفت انگيز مي شوند. بدين ترتيب سياهچاله کم کم رشد مي کند و پر جرم تر مي شود.

ولي يک ستاره شناس هندي که روي سياهچاله ها مطالعه مي کند اخيرا گفته يک حد بالايي براي اندازه ي سياهچاله ها مي توان يافت. خانم «پريام وادا ناتاراجان» Priyamvada Natarajan، استاد ستاره شناسي و فيزيک در دانشگاه ييل فرانسه معتقد است که حتي بزرگترين هيولاهاي گرانشي هم نمي توانند تا ابد رشد کنند. بلکه زماني که به حدود 10 ميليارد برابر جرم خورشيد مي رسند، ديگر بايد جلوي رشد خود را بگيرند.

اين سياهچاله هاي فرا - پرجرم، که درون کهکشانهاي بيضوي غول پيکر در خوشه هاي کهکشاني بزرگ يافت مي شوند، پرجرم ترين اجرام در کيهانِ شناخته شده هستند. حتي سياهچاله ي بزرگ مرکز کهکشان خودمان هزاران بار کم جرم تر از اين موجودات عظيم الجثه است. ولي اين سياهچاله هاي غول پيکر، که با مکيدن مواد اطراف مثل گاز و غبارو ستارگان رشد مي کنند، به نظر مي رسد نمي توانند بيشتر از اين حد چاق شوند.

مطالعات ناتاراجان اولين حد بالايي براي جرم سياهچاله ها را مطرح کرد. وي با استفاده از داده هاي اشعه ي ايکس و مرئي از اين سياهچاله هاي فراپرجرم، به اين نتيجه رسيده است. در واقع اين طرح بر اساس رصدهاي گوناگوني مي باشد که سياهچاله ها با رسيدن به يک نقطه ي خاص ديگر نمي توانند به رشد خود ادامه دهند.

چرا؟

يک توضيح احتمالي اين است که سياهچاله ها زماني که به اين حد از جرم مي رسند، چنان تابش پر انرژي از خود مي تابند که مواد اطراف را از خود مي راند و گاز و غبار ديگر نمي تواند به خورد سياهچاله برسد. واين خود مي تواند تأثيراتي بر فرايند هاي ستاره سازي در آن حوالي داشته باشد.

ناتاراجان مي گويد: شواهدي درباره نقش کليدي سياهچاله ها در فرآيند کهکشان سازي بدست آمده است... بنظر مي رسد که آنها نقش اول در اين نمايش فضايي هستند.

مقدمه:

مهمترين مسئله اي که امروزه فکر دست اندر کاران و متخصصين هسته اي در اين رشته و همچنين متخصصين محيط زيست را به خود مشغول داشته است،برخورد منطقي و علمي با پسمان هاي هسته اي مي  باشد.

پسمان پرتو زا موادي هستند که حاوي و يا آلوده به مواد پرتوزا در غلظت هاي مشخصي که هيچ گونه استفاده بعدي براي آنها در نظر گرفته نشده است و رفع آلودگي آنها،اقتصادي و مقرون به صرفه نباشد.

پسمان هاي هسته اي شامل موادي به ظاهر زايد و باقيمانده از انجام عمليات و آزمايشهاي گوناگون با مواد پرتو زا مي باشند.

تا اوايل دهه 1950 کشور آمريکا  که داراي مواد هسته اي قابل ملاحظه و پسمان زايي گسترده اي بوده است،از روش هاي رقيق سازي و يا پخش در هوا و گاهي دفن در قعر اقيانوس ها و بعضي دشت ها استفاده مي کرده است .از آن تاريخ به بعد تصميمات ديگري از جمله دفن در زير زمين هاي چند لايه اي مطرح شد و تکنولوژي پسمان ها در انجماد سازي و غيره به وجود آمده است و در اولين کنفرانس "بهره برداري صلح جويانه از انرژي اتمي" که در سال 1995 در ژنو برگزار گرديد استفاده از معادن متروکه براي خنثي کردن  پسمان هاي هسته اي مطرح شد.

 پسمانداري هسته اي جهان: 

با توجه به 575 راکتور هسته اي در جهان،مسئله پسمان هسته اي به يک معضل و تنگناي جهاني تبديل شده است. انرژي هسته اي منبع توليد الکتريسيته براي 31 کشور جهان است که فعلاً 17% انرژي جهان از اين طريق به دست مي آيد.چندين کشور به خصوص ژاپن،چين،روسيه در فکر گسترش برنامه ساخت نيروگاهاي هسته اي هستند.با اين حال ساير کشور ها مواد سمي توليد شده از انرژي هسته اي را مانعي بزرگ براي استفاده بيش از پيش از اين منبع مي دانند.آلمان،سوئد،بلژيک از کشور هايي هستند که براي انرژي هسته اي خود ضرب الاجل تعيين کرده اند.اين کشور ها چه در فکر توسعه انرژي هسته اي باشند و چه در فکر از کار اندازي نيرو گاههاي موجود،با مسئله هاي پسمان هاي هسته اي موجودمواجه هستند.

در کارخانه جات غني سازي اورانيم معمولاً فرآيند به صورت جريان متقابل مي باشد.بدين گونه که پسمان در هر مرحله،مراحل پايين  تر را تغذيه مي کندکه هم بازده کارخانه افزايش مي يابد و هم آبشاري به طور به طور افزايشي در ايجاد پسمان شکل مي گيرد که البته کليه مراحل اعم از مراحل غني کننده و فقير کننده در دو جهت متقابل،مصارف خاص خود را دارند.

بديهي است يکي از ويژگي هاي سوخت هسته اي نسبت به سوخت هاي ديگر،وجود مقدار زيادي از مواد قابل استفاده در سوخت مصرف شده پس از پايان يک دوره بهره برداري از آن است.به عنوان نمونه از اورانيوم با غناي 2تا 4%که ماده اصلي سوخت اکثر راکتور هاي قدرت را تشکيل مي دهد،تنها 1 تا 2% براي توليد انرژي،مورد استفاده قرار مي گيرد و بقيه آن به اضافه پلوتونيم و ايزوتوپ هاي قابل استفاده ديگر و پاره هاي شکافت در سوخت مصرفي باقي مي مانند.در فرايند باز فرآوري،اين عناصر و مواد جدا سازي اورانيم و پلوتونيم آن،دوباره به چرخه سوخت بازگردانده مي شوندکه آرايش پرتوزايي اين راديو نوکلوئيد ها و هسته هاي ويژه در اين پسمان ها محرز است. همچنين خطرات بحراني شدن مواد قابل شکافت در مخازن نيز وجود دارد و حسابرسي اين مواد اين معضل را چندين برابر مي سازد. لازم به ذکر است که مشکل اساسي در کليه مراحل،جلوگيري از نفوذ پرتو گاما است.

همانطور که در طراحي و ساخت غلاف ميله سوخت، نهايت دقت به عمل مي آيد تا امکان پخش پاره هاي شکافت به خنک کننده ها و محيط روي ندهد در طراحي پيمانگور ها نيز اين ترتيب بايد رعايت شود تا امکان عبور مواد پرتو زا به گذر گاه هاي جانبي وجود نداشته باشد.

 اثرات زيست محيطي پسمان ها:

اثرات زيست محيطي کلي پسمان ها ناشي از اندر کنش عوامل زير است:

-تکنولوژي

-فراواني

-جمعيت

-تأثيرات متقابل انها

تقسيم بندي پسمان هاي پرتو زا:

-پسمان سطح پايين(LLW)، کمتر از 0.1 کوري بر متر مکعب A<0.1 ci.m-3

- پسمان سطح متوسط(ILW)، بين 0.1 تا 10000 کوري بر متر مکعب

 - پسمان سطح  بالا (HLW)، بزرگتر از 10000 کوري بر متر مکعب،    A<104  ci.m-3

استحاله  پسمان :

استحاله به معني تبديل يک عنصر به ديگري و الحاق يک ايزوتوپ به ديگري است.فرايند فيزيکي اصلي که باعث استحاله ميشود شکافت هسته اي نام دارد.

روش متداول آزمايش پسمان هاي مايع:

-تصفيه و سانتريفيوژ

-تبادل يوني

-تبخير کردن

-رسوب گيري

-اسمز کردن

-جذب

-تزريق در لايه هاي زمين

مشکلات بين المللي پسمان هاي  هسته اي

- عدم وجود موقعيت مناسب زمين شناسي براي دفن پسمان ها

- نداشتن حمايت مالي و اقتصادي کافي

- نبود نيروي انساني ماهر براي نگهداري پسمان ها

 معيار هاي انتخاب محل:

- تاريخچه پايداري زمين شناسي

- وضعيت تکتونيکي

- وضعيت منطقه از لحاظ آتشفشاني بودن

- سطح آبهاي زير زميني و وضعيت مناطق عبور

- وضعيت لايه بندي و سطوح تماس لايه هاي زمين شناسي در محيط اطراف

- خواص شکاف هاي بسته شده و تاريخچه آنها

- خواص شکاف هاي پر شده و تاريخچه آنها

- خواص و تاريخچه دگر گوني سنگ،شيمي سنگ وقابليت جريان سيال در آن

- ميدان فشار سيال در محيط

- ميدان تنش و حرارت در سنگ

- وضعيت توپو گرافي منطقه

- وضعيت و پرا کنش خاک در منطقه

- آب و هواهاي اقليمي منطقه و تغييرات آن

- شناخت آبهاي سطحي و بيو لوژي زميني وآبي

- معيار هاي اقتصادي،سياسي وفرهنگي منطقه

- ميزان بارندگي

- حيات وحش و پوشش گياهي منطقه

- شناخت درز ها و شکاف ها

- ژئو شيمي محيط

- فاصله از مناطق مسکوني و مردم

- دسترسي به راههاي ارتباطي

- دسترسي به امکانات جهت احداث محل دفن و تهيه ما يحتاج سايت

دانلود مطلب

دانشمندان آمریکایی منبع تب و چگونگی تاثیر آن در حفاظت از بدن طی بیماری را شناسایی کرده اند.

دانشمندان آمریکایی منبع تب و چگونگی تاثیر آن در حفاظت از بدن طی بیماری را شناسایی کرده اند.