موضوعات تحقیق دانش آموزان پایه دوم تجربی دبیرستان ایراندخت

فیزیک هسته ای

داروهای رادیو اکتیو(طریقه ساخت – کاربرد – محاسن و معایب آنها)

لیزر

خلاصه نحوه کارکرد لیزر

کاربرد لیزر در پزشکی

فیزیک پزشکی

تشریح مختصر دستگاه مورد استفاده در رادیولوژی

 انرژیهای نو

 انرژی خورشید و روشهای مهار آن

انرژی زمین گرمایی و روشهای استفاده ازآن

یکی از واقعیت‌های فیزیکی ‌این است که هر آهنربایی، هر زمانی که ساخته شده،‌ یک قطب شمال و یک قطب جنوب داشته است. هر وقت پژوهشگران تلاش می‌کردند این دو قطب را از هم جدا کنند، هر تکه خودش به آهنربای تازه‌ای تبدیل می‌شد که دارای هر دو قطب شمال و جنوب بود. اما مدت‌ها است که فیزیک‌دانان در جستجوی دلیل این امر هستند و چندین دهه در تلاش برای رسیدن به آهنربایی هستند که تنها یک قطب داشته باشد، موجودی که تک‌قطبی مغناطیسی نام گرفته است.

جاناتان موریس، از پژوهشگران مرکز مواد و انرژی هلمهولتز در برلین می‌گوید:‌ « مردم مدت‌ها تک‌قطبی‌ها را در پرتوهای کیهانی و ذرات شتاب‌دار جستجو می‌کردند، حتی در سنگ‌های ماه».

به گزارش نیچر، اکنون موریس و سایرین موفق شده‌اند در بلور‌های کوچکی به اندازه سوراخ گوش، قوی‌ترین نشانه‌ای را که تاکنون برای مغناطیس تک‌قطبی دیده شده بیابند. به نظر می‌رسد که وقتی این بلور‌ها تا نزدیکی صفر مطلق سرد می‌شوند، پر از تک نقاط کوچک شمالی و جنوبی می‌شوند. این نقاط کم‌تر از یک نانومتر فاصله دارند و نمی‌توان آن‌ها را مستقیما سنجید. با این وجود، موریس و سایر فیزیکدانان معتقدند به آن چه در جستجویش بودند، رسیده‌اند. آن‌ها این مورد را در دو مقاله در نشریه ساینس منتشر کرده‌اند.

این بلور‌ها از موادی ساخته شده‌اند که به یخ فشرده معروف است،‌ چون اتم‌هایش به صورتی مشابه با اتم‌های یخ چیده شده‌اند. اتم‌های این ماده به صورت خاصی روی چهار راس هرم قرار گرفته‌اند. هر اتم مانند یک تکه مغناطیس کوچک عمل می‌کند و وقتی بلور تا دمای نزدیک به صفر مطلق سرد می‌شود،‌ اتم‌های مغناطیسی به صف در می‌آیند. گاهی سه راس از چهار راس هرم با هم در یک ردیف قرار می‌گیرند و منطقه‌ای با مغناطیس شمالی یا جنوبی به وجود می‌آورند که از مرکز هرم تقویت می‌شود. این تقویت به هیچ جرم فیزیکی وابسته نیست، اما دقیقا به همان نحوی عمل می‌کند که انتظار می‌رود یک تک‌قطبی عمل نماید.

مدرک بی‌چون و چرا؟
کار نظری نشان داده است که تک‌قطبی ها احتمالا وجود دارند و احتمالا به طور غیرمستقیم مورد سنجش قرار گرفته‌اند. اما مقاله‌هایی که این بار در نشریه ساینس به چاپ رسیدند، بیانگر اولین آزمایش‌های مستقیم برای ثبت تاثیر تک‌قطبی‌ها بر یخ فشرده هستند. پژوهشگران از نوترون‌ها برای یافتن اتم‌هایی که در بلور در زنجیره‌های بلند ردیف شده‌اند، استفاده کرده‌اند. این زنجیره‌ها که رشته دیراک نامیده می‌شوند، تک‌قطب‌های شمالی و جنوبی را به هم متصل می‌کنند و مانند وجود تک‌قطبی‌ها، در دهه 1930 / 1310 توسط نظریه‌پرداز انگلیسی و برنده جایزه نوبل فیزیک، پل دیراک،‌ پیش‌بینی شده بودند. سنجش دما که در یکی از این مقالات آمده، بحث تک‌قطبی‌ها را تایید می‌کند.

دو مقاله دیگر که قرار است در آرایکس‌ایو به چاپ برسند، به این شواهد می‌افزایند. اولی حاوی مشاهدات بیشتری است و در دومی، برای رساندن نیروی مغناطیسی هر تک‌قطبی به 4.6x10-13 ژول بر تسلامتر، ‌از فناوری‌های تازه‌ای استفاده شده است. استیو برام‌ول، دانشمند مواد در دانشگاه لندن و از نویسندگان این مقالات، معتقد است جمع شدن همه این شواهد با هم برای مغناطیس‌های تک‌قطبی فوق‌العاده است.

پیتر شیفر، از پژوهشگران دانشگاه ایالت پنسیلوانیا، در این باره می‌گوید: « این نوع اندازه‌گیری‌ها باعث می‌شود که تک‌قطبی‌ها قابل‌توجه‌تر شوند،‌ حداقل در ذهن من این طور است. حتی اگر قرار باشد در جای دیگری مستقیما زیر سوال بروند». مثل هر ذره باردار دیگری، تک‌قطبی‌ها هم جذب مخالف خود می‌شوند و قطب‌های شمالی و جنوبی با فاصله‌ای کم‌تر از یک نانومتر گرد هم می‌آیند. این مسئله باعث می‌شود تفکیک و تشخیص آن‌ها به طور مجزا دشوار باشد. اما،‌ چنان که شیفر می‌گوید:‌ « من خیلی تردید دارم که بگویم غیرممکن است».

برام‌ول اما معتقد است حتی بدون این که یکی از آن‌هارا دیده باشد،‌ مطمئن است که تک‌قطبی‌ها آن‌جا وجود دارند. وی می‌گوید:‌ « فکر نمی‌کنم بعد از این همه مقاله دیگر برای کسی جای چنین سوالی مانده باشد.»

به گزارش پایگاه اینترنتی آژانس فضایی آلمان، تلسکوپ فضایی پرتوی ایکس رونتگن، روسات باوزن حدود 3 تن بین ساعت 5:15 تا 5:45 بامداد امروز یک‌شنبه 1 آبان 1390 به وقت ایران (1:45 تا 2:15 بامداد یک‌شنبه 23 اکتبر 2011 به وقت جهانی) وارد جو زمین شد و بخشی از قطعات آن سوخت. هنوز هیچ خبری از بقایای رسیده از این ماهواره به سطح زمین مخابره نشده است.

ماموریت این ماهواره در سال 1999 / 1378 به پایان رسید و در طول 12 سال اخیر آرام آرام در اثر اصطکاک با لایه‌های فوقانی جو، ارتفاع خود را از دست داد تا آن‌که امروز سقوط کرد. پیش از این، پیش‌بینی شده بود بخشی از قطعات این ماهواره ازجمله آینه‌های ضدحرارت و سازه کربنی آن با وزن کلی 1600 کیلوگرم به سطح زمین برسند. احتمال برخورد برخی از این قطعات با انسان نیز 1 به 2000 تخمین زده شده بود.

تئوری بیگ بنگ كه بیشترین انطباق را با یافته‌های علمی، در باره چگونگی پیدایش جهان هستی دارد، می‌گوید حدود 15 میلیارد سال قبل در انفجاری فوق العاده عظیم، انبساط جهان آغاز شد. در نقطه‌ای كه بیگ بنگ اتفاق افتاد، تمام ماده و انرژی جهان متمركز بود. این رخداد مانند انفجارهای مرسوم نبود . فضا پس از این انفجار پر از ذرات شد.

در آن زمان كهكشان‌ها و یا خوشه‌ها وجود نداشتند و بیگ بنگ بنیاد جهان را پایه گذاری كرد

هابل به این موضوع پی برد كه جهان پیوسته در حال گسترش است. همچنین او به این موضوع توجه كرد كه سرعت كهكشان‌ها با فاصله آنها متناسب است و بر همین اساس سنگ بنای تئوری بیگ بنگ یا مهبانگ را پایه گذاشت. زیرا او معتقد بود فقط این نظریه می‌تواند پاسخگوی چرایی گسترش جهان باشد.

بعد از بیگ بنگ، جهان پیوسته در حال انبساط بوده است و رفته رفته فاصله خوشه‌های كهكشانی بیشترشده است. این پدیده خارق العاده كه كهكشان‌ها همواره از هم فاصله می‌گیرند را انتقال به قرمز می‌گویند. یعنی نور كهكشان‌های دور وقتی به زمین یا هر كهكشان دیگر نزدیك می‌شود طول موج آن كشیده می‌شود.

بیگ بنگ

در كسر بسیار كوچكی از نخستین ثانیه آفرینش بود كه خلاء كامل آغاز شد جایی كه امروزه می‌دانیم جهان در آن رشد كرده است.

در این لحظه بسیار كوتاه جهان آشامه‌ای از پلاسما بود. پس از بیگ بنگ، جهان به طور عجیبی گرم بود چنانكه به سرعت ماده و ضد ماده در جهات مختلف انتشار یافتند . آنها با یكدیگر برخورد می‌كردند و نابود می‌شدند و در عوض انرژی خالص پدید می‌آمد .و چون جهان از آغاز با منبسط شدن همراه بود ، این پدیده باعث رشد وسیع آن شد.

ذراتی كه در جهان به وجود آمده بودند به ترتیب آفریده می‌شدند و دوباره به همراه ضد ذرات نابود می‌شدند .

برای ذراتی كه در جهان به وجود آمدند نامگذاری خاصی داریم، از جمله نوترینوها، باریون‌ها، الكترون‌ها و كوارك‌ها كه هر كدام از اینها سازنده كالبد ماده زندگی هستند كه امروزه ما آنها را می‌شناسیم.  به علت داغی بسیار زیاد، هنگام آغاز دوره باریون‌ها ذرات سنگین قابل شناخت، وجود نداشتند. در این لحظه فقط آشامه كوارك وجود داشت.

بعد جهان به شدت سرد شد. و جهان تركیبی از نوترون‌ها و فوتون‌ها شد. هنوز ماده پیچیده‌ای در این دما وجود نداشت. كم كم لپتون‌ها كه شامل الكترون‌ها نیز هستند به هادرون‌ها متصل شدند و اتصالی را بین خود به وجود آوردند و ماده مشترك را به وجود آوردند.

در حدود یك تا سه دقیقه پس از آفرینش جهان، نوترون‌ها و پروتون‌ها با هم واكنش نشان دادند و هسته دوتریوم كه ایزوتوپی از هیدروژن است را آفریدند. به زودی دوترویوم، نوترون دیگری را نیز جذب كرد و هسته تریتیوم را ساخت. (تریتیوم نیز یكی دیگر از ایزوتوپ‌های هیدروژن است) .

به سرعت به پیروی از این واكنش، پروتون‌ها و نوترون‌های دیگری نیز افزوده شدند كه پس از تریتیوم با اضافه شدن پروتون، هسته هلیوم را ساختند.

دانشمندان بر این عقیده‌اند كه در نخستین سه دقیقه آفرینش برای هر هسته هلیوم، ده پروتون وجود داشت. بعد از افزایش سرما، این پروتون‌ها توانستند الكترون‌ها را برای آفریده شدن هیدروژن معمولی اسیر كنند. چنانكه در جهان امروز هم به ازای هر هلیوم یازده اتم هیدروژن موجود می‌باشد .

منبع: همشهری

 سطح مریخ همیشه قرمز نبوده است. این نظر دانشمندی است که ادعا می‌کند دلیلی برای توضیح رنگ سرخ این سیاره پیدا کرده است.

به گزارش دیلی‌میل، دکتر جان براندنبرگ معتقد است نزدیک به 180 میلیون سال پیش یک واکنش طبیعی هسته‌ای در مریخ رخ داده که تمام سطح این سیاره را در نوردیده و موج انفجار حاصل از آن، همه چیز را به سنگ‌های خشک و قرمز رنگ بدل کرده است.

او در این باره به فاکس نیوز گفت: «سطح مریخ با لایه نازکی از مواد رادیواکتیو شامل اورانیوم، توریم و پتاسیوم رادیواکتیو پوشانده شده و این الگو از یک نقطه خاص روی این سیاره سرچشمه می‌گیرد. به اعتقاد من یک انفجار هسته‌ای ممکن است این مواد را در سراسر این سیاره پراکنده باشد.»

نقشه‌های به دست آمده از پرتوهای گاما روی این سیاره، نقطه بزرگ قرمز رنگی را نشان می‌دهد که این الگو را به وجود آورده و در سراسر سیاره پراکنده است. درست در قسمت مقابل این سیاره نیز یک نقطه قرمز رنگ مشاهده می‌شود.

دکتر براندنبرگ که دانشمند ارشد شرکت «اوربیتال‌تکنولوژیز» است ،در این باره گفت:« این انفجار طبیعی که قدرتی معادل با یک میلیون بمب هیدروژنی یک مگاتنی داشته، در شمال منطقه‌ای با عنوان Mare Acidalium رخ داده که فعالیت رادیواکتیو بسیار زیادی دارد. این انفجار هم‌چنین اتمسفر مریخ را با رادیوایزوتوپ‌هایی پر کرده که در اطلاعات طیف‌سنجی پرتو گاما که چندی پیش توسط ناسا ارائه شد، قابل دیدن است. این فعالیت‌های رادیواکتیو، هم‌چنین می‌تواند علت قرمز بودن سطح این سیاره را توضیح دهد.»

دکتر براندنبرگ معتقد است که یک واکنش هسته‌ای طبیعی هم ممکن است در سیاره ما اتفاق افتاده باشد و احتمال رخ دادن دوباره آن هم وجود دارد.

دکتر دیوید بیتی مدیر علمی برنامه مریخ در آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا در گفتگو با فاکس‌نیوز این یافته‌ها را بسیار جالب عنوان کرده؛ اما برای اثبات این فرضیه، آژانس فضایی آمریکا باید یک ماموریت فضایی به منطقه Mare Acidalium روی مریخ ترتیب دهد.

به گزارش خبرگزاری مهر، لیزرها در زندگی مدرن كاربردهای زیادی دارند، می‌توان آنها را در تمامی دستگاه‌های پخش CD و DVD یافت، اما اكثر این لیزرها به اندازه‌ای ضعیف و كوچك هستند كه با سلاح‌های لیزری داستان‌های علمی تخیلی فاصله زیادی دارند.

با این همه لیزر "كرایپتون" در نوع خود یكی از قدرتمندترین لیزرهای دستی به شمار می‌رود كه محدوده برد آن 136 كیلومتر است، این لیزر به اندازه‌ای قدرتمند است كه می‌تواند از یك سوی اتاق تكه كاغذی را در سوی دیگر اتاق به آتش بكشد و یا اجسامی كه در خارج از اتمسفر زمین قرار گرفته‌اند را نشانه بگیرد.

نگاه كردن مستقیم به این لیزر كه در كتاب ركوردهای گینس به عنوان درخشان‌ترین لیزر دستی جهان معرفی شده است، می‌تواند بسیار خطرناك باشد زیرا درخشش این پرتو لیزری در صورت نگاه مستقیم تاثیر خورشیدی هشت هزار برابر درخشان‌تر از خورشید معمولی را بر روی چشم انسان دارد. از این رو در هنگام استفاده از این لیزر از عینك‌های ایمنی استفاده می‌شود.

با توجه به برد بالای لیزر كرایپتون، نور سبز این لیزر در نظر انسان 20 برابر درخشان‌تر از نور آبی است و قدرت آن به اندازه‌ای است كه می‌تواند كبریت یا كاغذ را به آتش بكشد. همچنین این لیزر دارای ریزپردازنده‌هایی درونی است كه می‌تواند در هنگام بالا رفتن حرارت تابش پرتو لیزری را متوقف كند.

قدرت بالای لیزر كرایپتون باعث شده سازندگان آن برای جلوگیری از سوء استفاده از این ابزار در آن از كدهای امنیتی استفاده كنند و همچنین درباره نشانه رفتن پرتو این لیزر به سوی خودروها، هواپیماها، انسان‌ها، حیوانات و ماهواره‌ها هشدار داده‌اند. همچنین این ابزار از حالتی قابل تنظیم برخوردار است كه در آن از شدت پرتو لیزر كاسته خواهد شد.

دانشمندان موفق شدند یک سیاره دیگر را در فاصله 31 سال نوری از زمین پیدا کنند که به گفته اخترشناسان، زمانی‌که صحبت از احتمال وجود اجزاء مورد نیاز حیات می‌شود، ویژگی‌های مثبت و نقاط قوت زیادی را در خود جای داده است. سیاره HD85512b، در مداری به دور یک کوتوله نارنجی واقع در صورت فلکی بادبان گردش می‌کند. این سیاره در فاصله مناسب از خورشیدش قرار دارد و دارای جرم مناسبی است، که بتواند عنوان شبیه‌ترین سیاره زمین‌مانند را که تا کنون کشف شده است، به خود اختصاص دهد.

به گزارش پاپ‌ساینس، وقتی بحث «از میان سیارات زمین‌مانند» مطرح می‌شود، در حقیقت منظور یکی از تنها دو سیاره (یا نهایتا سه سیاره، بسته به اینکه شما چه حسی درباره سیاره Gliese 581g دارید) است. از میان صدها سیاره فراخورشیدی که به دور ستارگان دوردست می‌چرخند و اخترشناسان اخیرا آنها را کشف کرده‌اند، تنها یکی از سیارات -Gliese 581d- دارای جرم و فاصله مناسب از ستاره مادر خود است تا به عنوان یک نماینده قدرتمند برای قابلیت سکونت مطرح شود. زمانی تصور می‌شد که سیاره همسایه آن (Gliese 581g) حتی بیش از Gliese 581d شبیه زمین باشد، تا اینکه گروهی از دانشمندان ادعا کردند که سیاره 581g اصولا وجود ندارد، مساله‌ای که هنوز مورد منازعه اخترشناسان است.

سیاره HD85512b توسط جستجوگر سیاره‌ای به روش سرعت شعاعی با دقت بالا (HARPS) واقع در رصدخانه جنوبی اروپا (ESO) در شیلی کشف شده است. این همان ابزاری است که سیاره Gliese 581d را کشف کرده است. داده‌ها نشان می‌دهد که HD85512b حدودا سه و نیم برابر زمین جرم دارد، و در حاشیه داخلی منطقه موسوم به ناحیه گلدی‌لایکز ستاره‌اش گردش می‌کند. منطقه گلدی‌لایکز یا کمربند زیست‌‎پذیر، فاصله‌ای نه آن‌قدر دور و نه آن‌قدر نزدیک به ستاره مادر است که دما در سطح سیارات به حدی است که آب مایع بتواند در سطح سیاره وجود داشته باشد. اندازه این سیاره همچنین به وجود یک اتمسفر زمین‌مانند دلالت دارد که به جای هیدروژن و هلیوم، که بخش اعظم اتمسفر دنیاهای بزگ‌تر را اشغال کرده، سرشار از اکسیژن و نیتروژن است.

همین مساله به تنهایی، این سیاره را به نماینده‌ای بالقوه برای حیات مبدل می‌سازد، اما سیاره HD85512b مشخصات دیگری نیز ویژگی‌های دیگری نیز دارد که به این موضوع قوت می‌بخشند. برای مثال، مدار آن تقریبا دایره‌ای و باثبات است؛ بنابراین هر نوع آب‌هوایی در این سیاره در اثر گردش مداری آن خیلی شدید تغییر نمی‌کند. منظومه سیاره‌ای آن قدیمی‌تر از منظومه شمسی است -تقریبا یک میلیارد سال پیرتر- بنابراین به وضوح حیات زمان کافی داشته است تا به صورت بالقوه در آنجا شکل بگیرد. علاوه بر این، ستاره آن بالغ‌تر از خورشید ما است و بنابراین کمتر مستعد این است که فعالیت‌های خورشیدی شدید، باعث ناپایداری اتمسفر سیاره بشوند.

با تمام این اوصاف، هیچ راهی وجود ندارد که نشان دهد واقعا اتمسفری با ویژگی‌های پیشرفته در آنجا وجود دارد، در حالی‌که اتمسفر یک عنصر حیاتی است. از آن‌جایی‌که سیاره HD85512b در بخش داخلی ناحیه گلدی‌لایکز گردش می‌کند، از نظر انرژی خورشیدی که دریافت می کند، بیشتر از زمین شبیه زهره است. اما دانشمندان گمان می‌کنند که وجود بیش از پنجاه درصد ابر در اتمسفر، می‌تواند این نزدیکی را جبران کند و به حیات اجازه پیشرفت بدهد؛ اگرچه نوع حیاتی که بیشتر برای یک محیط معتدل و داغ مناسب باشد. با توجه به اینکه به طور متوسط 60 درصد اتمسفر زمین را ابر می‌پوشاند، این ایده که سیاره HD85512b پنجاه درصد ابر داشته باشد، چندان هم دور از انتظار نیست.

در این تصویر، کارن نایبرگ (فضانورد آمریکایی-راست)، لوکا پارمیتانو (فضانورد ایتالیایی) و ماکسیم سورائف (کیهان‌نورد روسی) را می‌بینید که مراحل فرود در آب را تمرین می‌کنند.