فهرست مطالب

مجله فیزیک کاربردی
سال یازدهم شماره 2 (پیاپی 25، تابستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/06/31
  • تعداد عناوین: 6
|
  • زهرا صفایی، محسن اسدی اسدآباد*، رضا امینی نجف آبادی، جواد مختاری صفحات 7-14

    استفاده از کامپوزیت های زمینه فلزی می ‏تواند ترکیبی از خواص مطلوب زمینه فلزی و همچنین خواص ویژه فیزیکی ذرات جاذب نوترون مانند کاربید بور را فراهم سازد که به تنهایی ممکن است شکننده و ترد باشند. در این پژوهش مطالعه‏ ای روی توان تضعیف نوترون حفاظ های کامپوزیتی از نوع میکروکامپوزیت آلومینیوم/کاربید بور با درصدهای 5، 10و 20 درصد وزنی کاربید بور انجام شده است. جهت بررسی خواص جذب نوترون نمونه ‏های مورد مطالعه از روش شبیه‏ سازی کد مونت کارلوی MCNP و چشمه نوترونی کانال خشک رآکتور MNSR با شار n.cm-2.s-1 105 ×13/2 در توان نامی 30 کیلووات استفاده شده است. نتایج شبیه‏ سازی نشان می دهد که شار نوترون در حضور نمونه‏ های 5، 10 و 20% کاربید بور به ترتیب n.cm-2.s-1 105 ×32/1 ، 105 ×12/1 و 105 ×07/1 پیش بینی می‏ شود و با این افزایش درصد فاز تقویت کننده کاربید بور، شار نوترون تا 50% کاهش می‏ یابد.

    کلیدواژگان: کاربید بور، جذب نوترون، شبیه سازی، حفاظ هسته ای، حفاظت هسته ای
  • زهرا بخشی*، فرشته سلیمانی، ساره خوشدونی صفحات 15-31

    در این مقاله، معادله نسبیتی دیراک در یک بعد، برای ذره ای در یک میدان الکترومغناطیسی خارجی با تقریب جرم موثر وابسته به مکان، و در نبود پتانسیل برداری، مورد بررسی قرار می گیرد. با حذف مولفه اسپینور پایین و ترکیب جفت معادلات، معادله شرودینگرگونه ای برای مولفه اسپینور بالا به دست می آید.  با استفاده از تبدیلات کانونیک و معرفی دو عملگر دیفرانسیلی مرتبه اول هرمیتی و پاد هرمیتی، فرمول بندی مناسبی برای هامیلتونی های شبه هرمیتی با تقارن پاریته-وارونی زمان (PT) نتیجه می شود. مقایسه معادله حاصل از هامیلتونی شبه هرمیتی با معادله غیر نسبیتی شرودینگر، به یک فرمول بندی کلی برای پتانسیل های موهومی غیرهرمیتی حل پذیر یک بعدی با طیف انرژی حقیقی منجر خواهد شد. همچنین با به کارگیری این رهیافت، پتانسیل های موهومی پاشل- تلر و اسکارف 2  با طیف انرژی حقیقی در معادله دیراک با چارچوب جرم موثر وابسته به مکان و تقارن PT  بررسی و کاربرد آنها بیان می گردد. به ازای برخی پارامترها، شاهد پدیده گذار (عبور) از ترازهای انرژی خواهیم بود. در واقع به تعبیری می توان گفت که ترازهای انرژی از طیف انرژی ناپدید می شوند. همچنین برای مثال های ذکر شده، نمودارهای پتانسیل نیز رسم شده است.

    کلیدواژگان: معادله دیراک، معادله شرودینگر، پتانسیل موهومی، هامیلتونی شبه-هرمیتی
  • کرم بهاری* صفحات 32-46

    در این مقاله، امواج مغناطو (مانیتو) هیدرودینامیکی آرام را در لوله های شار مغناطیسی تحت شرایط وابسته به تاج خورشید بررسی می کنیم. دما و چگالی پلاسمای زمینه لوله را همگن و ثابت و چسبندگی تراکمی را به عنوان عامل میرایی فرض می کنیم. همچنین جریان پلاسما را نیز در لوله در نظر می گیریم و با فرض بر این که آهنگ میرایی بسیار کوچک تر از بسامد نوسان امواج است، روش اختلال را برای حل معادلات حرکت به کار می گیریم. بسامد نوسان و ویژه توابع نوسان از تقریب مرتبه اول اختلال و آهنگ میرایی از تقریب مرتبه دوم اختلال به دست می آید. افزایش تندی جریان در لوله باعث کاهش بسامد نوسان و افزایش آهنگ میرایی می شود. همچنین افزایش هر یک از موارد تندی جریان و دمای زمینه لوله، سبب کاهش نسبت زمان میرایی به دوره تناوب امواج می شود، اما افزایش طول لوله این نسبت را زیاد می کند. نتایج به دست آمده از این مطالعه با نتایج نظری که از پیش در این زمینه در اختیار است، همخوانی دارد. همچنین نتایج به دست آمده در این پژوهش می تواند شماری از یافته های مشاهداتی را توجیه کند.

    کلیدواژگان: تاج خورشید، میدان های مغناطیسی، نوسان ها
  • بهروز خسروپور* صفحات 47-57

    وحدت بخشی بین نسبیت عام و مدل استاندارد ذرات بنیادی فیزیک، وجود یک کمینه طول اندازه پذیر از مرتبه طول پلانک را پیش بینی می کند .امروزه مطالعات پدیده شناختی نظریه میدان با فرض وجود یک کمینه طول مشاهده پذیر در اندازه گیری فواصل مکانی به طور گسترده در حال انجام است. وجود یک کمینه طول اندازه پذیر به اصل عدم قطعیت تعمیم یافته منجر می شود. در این مقاله نخست با در نظر گرفتن اصل عدم قطعیت تعمیم یافته، بسامد زاویه ای موج را در حضور کمینه طول مشاهده پذیر به دست می آوریم. در ادامه با بسط بسامد زاویه ای موج تعمیم یافته در حضور کمینه طول به معادله غیر خطی شرودینگر می رسیم. همچنین پاسخ سالیتونی معادله شرودینگر تعمیم یافته را در حضور کمینه طول می یابیم. در حد ، پاسخ سالیتونی در فضای تعمیم یافته به پاسخ سالیتونی معمولی تبدیل می شود. کمینه طول مورد مطالعه در نظریه نزدیک به   در نظر گرفته می شود.

    کلیدواژگان: کمینه طول مشاهده پذیر، اصل عدم قطعیت تعمیم یافته، معادله غیر خطی شرودینگر، سالیتون
  • حمدالله صالحی*، علی احمدی صفحات 58-69

    در این مقاله ویژگی های ساختاری ترکیب از جمله ثابت شبکه، مدول حجمی، مشتق مدول حجمی و تراکم پذیری در جهت های مختلف محاسبه شده است. محاسبات با استفاده از روش امواج تخت بهبودیافته خطی با پتانسیل کامل در چارچوب نظریه تابعی چگالی و با تقریب های مختلف انجام گرفته است. نتایج بیانگر آن است که تراکم پذیری خطی در راستای c حدود دو برابر تراکم پذیری در راستای a است. علاوه براین، ویژگی های الکترونی ترکیب از جمله ساختار نوارهای انرژی، چگالی حالت ها و نوع پیوندها در ابررسانای مطالعه شده است. نتایج یک تبهگنی دوگانه در بالای تراز فرمی را نشان می دهد که نقش مهمی در خاصیت ابررسانایی بازی می کند. با توجه به نوارهای انرژی مشخص شده که پارامترهای شبکه اثر بزرگی در نوار s اتم بور دارند. نتایج پیش بینی می کنند که افزایش ثابت شبکه در طول محور c، افزایش چگالی حالت ها را در تراز فرمی در پی دارد. نتایج بیانگر آن است که محاسبات با استفاده از تقریب شیب تعمیم یافته نسبت به بقیه تقریب ها سازگاری بهتری با نتایج تجربی و نظری به دست آمده از روش های دیگر دارد.

    کلیدواژگان: FP-LAPW، GGA، نظریه تابعی چگالی، مدول حجمی، گاف نواری
  • اکرم اصغری گوار، علیرضا عندلیب* صفحات 70-82

    استفاده از  افزاره (ابزار) های تمام نوری برای پیاده سازی شبکه های مخابرات تمام نوری بسیار مهم است. با استفاده از دی مدولاتور (تفکیک کننده) کلیدزنی انتقال تمام نوری فرکانس می توان کدهای دوتایی دیجیتال را با کمک فرکانس نور ورودی تولید کرد. در این مقاله ساختار جدیدی برای طراحی دی مدولاتور کلیدزنی انتقال تمام نوری فرکانس با استفاده از بلورهای فوتونی معرفی شده است. از سه کاواک تشدید با مدهای تشدید (بازآوایی) مختلف برای فرایند گزینش فرکانس ها استفاده شده است. برای این که مدهای تشدید کاواک ها با یکدیگر متفاوت باشد، شعاع میله های ناراستی  به کار رفته درون کاواک های سه گانه، متفاوت از هم انتخاب شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که ساختار پیشنهاد شده می‏تواند 4 کد دیجیتال دوتایی بر پایه فرکانس‏های سیگنال نور ورودی تولید نماید. بنابراین ساختار طراحی شده می‏تواند به عنوان یک دی‏مدولاتور انتقال فرکانسی تمام نوری عمل کند و کدهای دو تایی 00، 01، 10 و 11 را  در خروجی تولید کند. حداکثر زمان تاخیر ساختار طراحی شده 4 ps است.

    کلیدواژگان: بلور فوتونی، دی مدولاتور، کاواک تشدید، زمان تاخیر
|
  • Zahra Safaei, Mohsen Asadi Asadabad *, Reza Amini Najafabadi, Javad Mokhtari Pages 7-14

    The use of metal matrix composites can provide a combination of desirable properties of metals as well as the special physical properties of neutron absorber reinforcing particles such as boron carbide, which alone may be brittle. Therefore, in the present study on neutron attenuation power of composite shielding, several Al-B4C composite samples with weight fractions of 5, 10 and 20% B4C have been used. In order to investigate the neutron absorption properties of the studied samples, the MCNP Monte Carlo code and the neutron source of the dry channel of the MNSR reactor with a flux of 2.13E+5 n.cm-2.s-1 have been used  ,which provided in nominal reactor power of 30 kW. The results show that the neutron flux in the presence of 5, 10 and 20% boron carbide samples is predicted to be 1.32E+05 n.cm-2.s-1,1.12E+05 n.cm-2.s-1 and 1.07E+05 n.cm-2.s-1, respectively. With this increase in the percentage of reinforcement phase, neutron flux is reduced down to 50%.

    Keywords: Boron carbide, Composite shielding, Neutron absorption, Simulation, Nuclear protection
  • Zahra Bakhshi *, Fereshte Soleimani, Sare Khoshdooni Pages 15-31

    In this paper, the relativistic Dirac equation in one dimension is investigated for a particle in an external electromagnetic field, with the property of position-dependent effective mass approximation (PDEM), in the absence of vector potential. By removing the lower spinor component and combining the pair of equations, a Schrödinger-like equation is obtained for the upper spinor component. Using canonical transformations and introducing two first-order Hermitian and anti-Hermitian differential operators, a formalism for pseudo-hermitic Hamiltonians with parity-time reversal symmetry (PT) has been obtained. Comparing the equation derived from pseudo-Hermitian Hamiltonian with the non-relativistic Schrödinger equation leads to a general formalism for one-dimensional solvable imaginary non-Hermitian potentials with real energy spectra. Also, using this process, the complex potentials of Pöschl-Teller and Scarf II with real energy spectra in Dirac equation with PDEM approximationand PT symmetry have been investigated and their application has been expressed. For some particular parameters we will see the phenomenon of energy-levels crossing. In fact, it means that energy levels disappear from the spectrum. Also, for the mentioned examples, potential figures are drawn.

    Keywords: Dirac equation, Schrödinger Equation, imaginary potential, Pseudo-Hermitian Hamiltonian
  • Karam Bahari * Pages 32-46

    In this paper, the standing magnetohydrodynamic slow waves in the magnetic flux tubes are investigated under coronal conditions. The temperature and equilibrium plasma density of the tube is assumed to be homogeneous and constant and the compressive viscosity is considered as the damping mechanism. Also, the plasma flow is considered in the flux tube. Assuming that the damping rate to be much smaller than the oscillation frequency of the waves, the perturbation method is used to solve the problem. The oscillation frequency and the eigenfunctions are found from the first-order perturbation while the damping rate is determined from the second-order perturbation. To increase the flow speed makes the oscillation frequency decreases and the damping rate increases. Also, increasing  each of the flow speed and background temperature of the tube, decreases the ratio of the damping time to the oscillation period. But this ratio increases due to the increasing the length of the tube The results found here are consistent with the theoretical results obtained earlier. Also, the obtained results can justify some observational cases.

    Keywords: solar corona, magnetic fields, oscillations
  • Behrooz Khosropour * Pages 47-57

    The unification between the theory of general relativity and the standard model of particle physics predicts the existence of a minimal measurable length on the order of the Planck length. Nowadays phenomenological studies of field theory in the presence of a minimal observable distance are extensively performed. The existence of a minimal measurable length leads to the generalized uncertainty principle (GUP). In this work, we obtain at first the angular wave frequency in the presence of a minimal observable length by considering the generalized uncertainty principle. Then, by expanding the generalized angular wave frequency, the nonlinear Schrodinger equation is found. Also, the soliton solution of the generalized nonlinear Schrodinger equation is obtained. In the limit, the soliton solution in generalized space becomes the same as usual soliton solution. The value of minimalobservable length is considered about.

    Keywords: minimal measurable length, Generalized uncertainty principle, nonlinear Schrodinger equation, Soliton
  • Hamdollah Salehi *, Ali Ahmadi Pages 58-69

    The structural of MgB2 such as lattice constant, volume modulus, volume modulus derivative and compressibility of different degrees have been calculated. The calculations have been performed using a Full Potential-Linearized Augmented Plane Wave (FP-LAPW) method in the framework of Density Functional Theory (DFT) with various Approximation. The results show that the linear compressibility in direction of c is about twice the compressibility in direction of a. In addition, the electronic properties of the compound, including the structure of the energy bands, the density of the states, and the types of bonds in the MgB2 Superconductivity have been studied. The results of a double degeneracy above the Fermi level show that it plays an important role in the superconducting property. According to energy bands, it has been determined that the lattice parameters have a large effect on the s band of boron atoms. The results predict that the constant increase of the lattice along the c-axis has an increase in the density of states at the Fermi level. The results express this fact that the calculation using by GGA has the better agreements with the other theoretical and experimental approximations.

    Keywords: MgB2, FP-LAPW, density functional theory, GGA, Bulk module, Density of state, Band gap
  • Akram Asghari Govar, Alireza Andalib * Pages 70-82

    Using all optical devices for implementing all optical communication networks is very important. By using all optical frequency shift keying demodulators one can generate binary codes from the frequency of optical waves. In this paper a novel structure has been proposed for designing photonic crystal based all optical frequency shift keying demodulator. Three resonant cavities with different resonant modes were used for the frequency selecting section. In order to separate three different resonant modes, the radius of the defect rods used inside the cavities was chosen with different size. The simulation results show the proposed structure can generate four binary codes according to the frequency of the input optical waves. Therefore the final structure can work as an all optical frequency shift keying demodulator which can generate 00, 01, 10 and 11 codes at the output ports. The maximum delay time of the proposed structure is 4 ps.

    Keywords: Photonic crystals, Demodulator, resonant cavity, Delay time