وبلاگ علمی_اجتماعی کیمیاگر

به نام خدا

حضرت علی(علیه السلام) می‌فرماید:

العلم نقطة کثرها الجاهلون.

علم تنها یک نقطه است که نادان‌ها آن را زیاد کرده‌اند.

منبع:شیعه: شهید ثانی، علی بن احمد عاملی، حقائق الایمان، ص۱۶۷. / سنی:ابن‌عربی، محی‌الدین، تفسیر ابن‌عربی، ج۲، ص۳۰۵.

محمد مهدی اسفندیاری

به نام خدا

در این مطلب به بررسی چهار عدد کوانتومی‌اصلی و فرعی و مغناطیسی و اسپین، همچنین اوربیتال‌ها، اصل طرد پائولی و همچنین توضیح علمی‌نحوه عمل ابر رسانا‌ها اشاره میکنیم.

امیدوارم مفید واقع بشه.

سه قاعده اصل طرد پائولی، قاعده هوند، قاعده آفبا نحوه قرار گیری الکترون‌ها در مدار اتم‌ها را بررسی میکند.

برای درک مفهوم اصل طرد پائولی ابتدا باید انواع اعداد کوانتومی‌که به نوعی تعیین کننده حالت‌های مختلف یک الکترون هستند بشناسیم، در ادامه به بررسی آنها میپردازیم.

​​​​

عدد کوانتومی اصلی(n)

عدد کوانتومی‌اصلی بیان کننده سطح انرژی و فاصله از هسته الکترون هست، هر چه عدد n بزرگتر، سطح انرژی بالاتر و فاصله از هسته بیشتر است،الکترون‌ها با جذب انرژی به سطوح بالاتر و با نشر انرژی به سطوح پایین تر میرن.

​​​​ ​​​​​​

عدد کوانتومی‌فرعی(l)

عدد کوانتومی‌فرعی بیان کننده شکل اوربیتال هست، l در کمترین حالت 0 است، مقدار l به مقدار n بستگی داره به صورتی که مقدار l میتونه از 0 تا n-1 باشه، مثلا برای لایه الکترونی با n=2، عدد کوانتومی‌فرعی برابر 0,1 هست، شکل اوربیتال‌ها و اسامی‌اونا رو میتونید تو تصویر زیر ببینید.

l	نام زیر لایه
0	s
1	p
2	d
3	f

عدد کوانتومی‌مغناطیسی(m)

عدد کوانتومی‌مغناطیسی تعیین کننده تعداد اوربیتال‌ها مخصوص هر عدد کوانتومی‌فرعی هست، که این عدد برای هر زیرلایه با l، از منفی l تا مثبت l موجوده

مثلا برای زیر لایه p با عدد کوانتومی‌فرعی 1،عدد کوانتومی‌مغناطیسی برابر1,0,1- هست که هر کدام زاویه قرار گیری متفاوتی دارند، در هر کدام از این اوربیتال‌ها دو الکترون با اسپین متفاوت قرار میگیرند.

عدد کوانتومی‌اسپین(s)

​​ برای هر الکترون در یک اوربیتال دو حالت اسپین وجود دارد، اسپین در حالت تصور به صورت چرخش الکترون لحاظ میشود که دو حالت بالا و پایین دارد. برای فرمیون‌ها عدد کوانتومی‌اسپین عدد کسری هست و عدد صحیح نیست اما برای بوزون‌ها این عدد کوانتومی‌عدد صحیحه.

اصل طرد پائولی

این اصل به طور خلاصه بیان میکنه هیچ فرمیونی(به مطلب قبلی مراجعه شود) که نمونه مهم آن الکترون هست، نمیتونه همزمان این اعداد کوانتومی‌رو به صورت برابر داشته باشه، یعنی برای مثال در یک اتم در لایه شماره دو و زیر لایه p منفی 1 با اسپین بالا تنها یک الکترون میتونه قرار بگیره و الکترون دیگه از این حالت طرد میشه.

یعنی به طور ساده و خلاصه، هیچ دو الکترونی نمیتونن یه جا باشن(:

برخلاف بوزون‌ها که میتونن تو یه جا باشن

ابر رسانا

یکی از پیشرفت‌های مهم علمی‌چند سال اخیر کشف ابررسانا‌ها هست که نقش مهمی‌در بازار تکنولوژی آینده خواهد داشت، در این مطلب به بیان کاربرد‌های اون نمیپردارم صرفا مطلب علمی‌اونو بررسی میکنم،

همونطور که اشاره شد الکترون‌ها نمیتونن همزمان یه جا تصاحب کنن برای همین وقتی توی یک رسانا حرکت میکنن دچار محدودیت میشن، اما در رسانا‌ها به صورت موقت دو الکترون در کنار هم قرار گرفته و جفت کوپر رو تشکیل میدن که در این صورت با جمع دو اسپین کسری، یک اسپین صحیح تشکیل میشود و خواص جفت کوپر را شبیه خواص بوزون‌ها میکند که از اصل طرد پائولی پیروی نمیکنند اما این جفت‌های کوپر به علت نوسانات حاصل از دمای جسم سریعا از بین میرن، در بعضی از فلزات با نزدیک کردن دمای جسم به صفر مطلق یا همون منفی دویست و هفتاد و سه درجه سانتی گراد، قبل از رسیدن به صفر مطلق، جفت‌های کوپر توانایی تشکیل پیدا میکنند و در این صورت الکترون‌ها بدون هیچ مانعی توانایی عبور از رسانا دارند، در این حالت رسانایی جسم به بینهایت میرسه و به جسم ابررسانا میگویند

امیدوارم این مقاله مفید واقع بشه براتون

نظراتتون رو با ما به اشتراک بزارید.

محمد مهدی اسفندیاری

سلام

توی این مطلب به بررسی ساده و اجمالی یکی از زیبا ترین نظریات فیزیک میپردازیم که برای درک مطالب بعدی این بلاگ، توجه به این مطالب ضروری است.

احتمالا وقتی به جداول در دنیای علم فکر میکنید، اولین جدولی که به ذهنتون میرسه جدول مندلیف هستش، اما یک جدول مهم دیگر هست که مورد توجه خیلی‌ها قرار گرفته و تبدیل به یکی از زیبا ترین و بی نقص ترین نظریات فیزیک شده.

مدل استاندار فیزیک ذرات یا به اختصار مدل استاندارد به طور خلاصه در مورد کوچک ترین و بنیادی ترین ساختار‌های دنیای ما صحبت میکنه و اونا رو بررسی میکنه.

در ادامه به بررسی این جدول میپردازیم:

کوارک ها

در سمت چپ و بالای این تصویر قسمتی رو میبینیم که با نام کوارک‌ها مشخص شده. دو تا از این کوارک‌ها یعنی کوارک بالا و پایین(البته توجه بشه این اسامی‌کاملا بی دلیل انتخاب شده اند) برای ما باید آشنا باشن چون پروتون‌ها و نوترون‌ها در حالت عادی و پایدار اتم‌های اطرافمان از این دسته از ذرات تشکیل شده اند.

لپتون ها

در سمت چپ و پایین این تصویر لپتون‌ها رو میبیند که ذره اصلی این گروه الکترون‌ها هستند که احتمالا با آنها آشنا هستید، باقی ذرات این گروه مطالب جالبی مختص خود دارند که مقاله دیگری رو نیاز داره.

به مجموع لپتون‌ها و کوارک‌ها، فرمیون‌ها میگویند که مسئول تشکیل ماده هستند برای مثال همانطور که اشاره شد یک اتم عادی که با آن آشنا هستید از کوارک بالا و پایین و الکترون تشکیل شده. دسته دیگر ذرات این جدول بوزون‌ها هستند که ذرات مسئول نیرو‌های بنیادی جهانند.

بوزون ها

این دسته از ذرات هر کدام مسئول یکی از نیرو‌های بنیادی جهانند، در مورد نیروی الکترومغناطیس و هسته‌‌‌ای قوی و ذرات حامل اونها یعنی فوتون و گلوئون یه مقاله جدا در همین بلاگ هست که میتونید اون رو بخونید. لینک

بوزون Z و بوزون W نیز مسئول نیروی هسته ضعیف هستند که نیازمند مقاله‌‌‌ای جداست.

بوزون هیگز اخرین عضو این جدول که عامل جرم مواد شناخته میشود، این ذره همچنین به نام ذره خدا نیز شناخته میشود(ربطی به خدای خودمون نداره)

در مورد تعداد ذرات زیر اتمی‌به طور سطحی و خلاصه میتوان گفت:

12 تا کوارک هر کدوم سه تا رنگ=36 تا

12 تا لپتون

بوزون زد

بوزون دبلیو منفی

بوزون دبلیو مثبت

بوزون هیگز

فوتون

گلئون 8 تا

در مجموع=61

تصویر زیر طرحی جالب برای شناخت عناصر مدل استانداره:

ممنون که تا اخر خوندید، با تشکر ​​​​

محمد مهدی اسفندیاری