فهرست مطالب

فیزیک کاربردی - سال یازدهم شماره 4 (پیاپی 27، زمستان 1400)

مجله فیزیک کاربردی
سال یازدهم شماره 4 (پیاپی 27، زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/10/19
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مهرزاد اشرف پور*، زهرا ساقی صفحات 7-15

    در این کار، برهم نهی ای از حالت های همدوس اسپینی دو کیوبیتی تشکیل و با محاسبه تحلیلی سنجه هندسی اختلاط برای حالت معرفی شده، میزان آمیختگی حالت مورد نظر بررسی می شود. در ادامه، تغییرات درهم تنیدگی حالت نامبرده با بکارگیری سنجه منفیت مورد مطالعه قرار می گیرد. در نهایت، نیز با رسم نمودارهای مناسب بر حسب پارامترهای تاثیرگذار در این سامانه، بیشینه و کمینه تغییرات آمیختگی و درهم تنیدگی و نیز ارتباط آن ها برای سامانه آمیخته تشکیل شده از حالت های همدوس اسپینی دوکیوبیتی مطالعه می گردد. ملاحظه گردید که به ازاء  های بیشینه کننده هنگامی که تغییر پارامترها بر خالص بودن حالت دلالت داشته باشد، درهم تنیدگی سامانه به بیشینه مقدار خود برای سامانه های دوکیوبیتی می رسد. هم چنین به ازاء تمامی مقادیر پارامتر همدوسی، با افزایش آمیختگی سامانه، درهم تنیدگی آن کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: آمیختگی، درهم تنیدگی، حالت همدوس اسپینی، کیوبیت، حالت آمیخته
  • راضیه بیرانوند*، وحید مهرابی صفحات 16-37

    در این مطالعه ویژگی های ساختاری، الکترونی و اپتیکی دی کلکوژنیدهای آهن FeX2 (X=S, Se, Te) در حالت انبوهه و تک لایه با استفاده از روش امواج تخت بهساخته خطی با پتانسیل کامل (FP-LAPW) در چارچوب نظریه تابعی چگالی (DFT) و با استفاده از کد محاسباتی Wien2k مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که ترکیبات FeX2   در حالت انبوهه، نیمه رسانای غیرمغناطیسی با شکاف مستقیم در نقطه گاما هستند. در حالی که این ترکیبات در حالت تک لایه، فرومغناطیس بوده و ویژگی فلزی از خود نشان می دهند. ساختار نواری و شکاف انرژی انبوهه FeX2 با تقریب های GGA-PBE و GGA-mbj محاسبه و مورد مقایسه قرار گرفته اند. نتایج حاصله نشان می دهد که تابع بک جانسون مقدار بهتری برای شکاف انرژی پیشنهاد می دهد. تمامی طیف های اپتیکی مانند قسمت حقیقی و موهومی تابع دی الکتریک، ضریب جذب، ضریب بازتاب، ضریب شکست، ضریب خاموشی، رسانندگی و طیف اتلاف انرژی الکترون در هر دو حالت انبوهه و تک لایه محاسبه و نتایج گزارش و بررسی شده است. با توجه به نتایج بدست آمده در محدوده انرژی فرابنفش، ضریب جذب و ضریب بازتاب تمامی ترکیبات FeX2  در حالت انبوهه به مراتب بیشتر از حالات تک لایه است و با توجه به مقدار کمابیش بزرگ این ضرایب، استفاده از ساختارهای انبوهه به منظور محافظ موج الکترومغناطیس فرابنفش در این محدوده انرژی مفیدتر است. در حالی که در محدوده نور مریی، با توجه به یکسان بودن ضریب جذب و کمتر بودن ضریب بازتاب حالت تک لایه نسبت به حالت انبوهه، استفاده از ساختارهای تک لایه به منظور لایه های جاذب در سلول های خورشیدی دارای بازدهی بیشتری می باشد. ضریب جذب بالا و پهن در ناحیه نورمریی و فرابنفش ، این ترکیبات را گزینه های مناسبی برای استفاده در ابزار فوتوالکتریک و سلول های خورشیدی می کند. لازم به ذکر است، از آنجایی که ترکیبات تک لایه دارای ویژگی مغناطیسی می باشند، تمامی محاسبات حالت تک لایه در حالت اسپین قطبیده انجام شده است.

    کلیدواژگان: دی کلکوژنیدهای آهن، نظریه تابعی چگالی، ویژگی الکترونی، ویژگی اپتیکی، اسپین قطبیده
  • یوسف پزشکیان*، مجید احمدپوری صفحات 38-56

    آشکارساز صفحه عایق یک آشکارساز ذرات گازی برای استفاده در آزمایش های فیزیک ذرات است و امروزه کاربردهای متنوع آن درصنعت قابل مشاهده است. نمونه ای از آشکارساز صفحه عایق تک گاف با پهنای گاف mm 2 از ورقه های شیشه ای ساخته شده است. در این آشکارساز برای سادگی تنها از یک ورقه مربعی آلومینیومی cm2 10×10 برای دریافت علامت استفاده شد. یک مدار الکترونیکی در آزمایشگاه طراحی و ساخته شده که بتواند علامت تولید شده در آشکارساز را دریافت، تقویت و در قالب تعداد رخدادها در واحد زمان (نوفه) در رایانه ثبت نماید. در این مطالعه از نرخ شمارش ذرات برای بررسی عملکرد آشکارساز استفاده نموده و نشان داده ایم که با افزودن لایه های محافظ آهنی بر بالای آشکارساز بخشی از ذرات مرتبط با پرتوهای کیهانی حذف می شوند و میزان نرخ شمارش کاهش می یابد. همچنین حساسیت آشکارساز به فوتون های keV 60 مربوط به چشمه امرسیوم بررسی شد. با وجود مشاهده افزایش نرخ شمارش در حضور چشمه، کارایی آشکارساز برای مشاهده گاماهای keV 60 بسیار پایین است. تمام اندازه گیری ها در چندین ولتاژ بالای اعمالی در ناحیه 1 تا kV 3 تکرار شده اند.

    کلیدواژگان: آشکارساز صفحه عایق، آشکارساز گازی، میون کیهانی، چشمه امرسیوم
  • امیر تقوی مطلق، حجت الله خواجه صالحانی* صفحات 57-76

    در این مقاله با استفاده از چهار حلقه کوانتومی که از هر یک حلقه ها شار مغناطیسی  عبور کرده است، یک مدار مالتی پلکسر 4 به 1 دودویی طراحی شده است. حلقه های کوانتومی به صورت سری به یکدیگر متصل شده اند. این آرایش از دو طرف به طور متقارن به الکترودهای نیمه بی نهایت فلزی منبع و درآشامنده متصل شده اند و ولتاژهای دروازه نیز به عنوان ورودی ها به نقاط مشخصی از حلقه ها اعمال شده است. خطوط انتخاب داده نیز با استفاده از دو ولتاژ دروازه اعمالی به نقاط اتمی روی حلقه ها مشخص می شود. هامیلتونی دستگاه متشکل از حلقه های کوانتومی و الکترودها با استفاده از روش بستگی قوی تقریب زده شد و جریان عبوری از دستگاه تحت تاثیر ولتاژ اعمالی بین منبع و درآشامنده با استفاده از روش تابع گرین غیرتعادلی و به ازای مقادیر شدت جفت شدگی قوی و ضعیف بین حلقه ها و الکترودها محاسبه شده است. منحنی مشخصه جریان- ولتاژ به ازای مقادیر مختلف ولتاژهای دروازه اعمال شده محاسبه شده است. با نسبت دادن مقادیر 0 و 1 به ترتیب به شدت جریان های صفر و غیر صفر به عنوان خروجی دستگاه و هم چنین ولتاژهای اعمالی صفر و غیر صفر دروازه به عنوان ورودی های دستگاه، جداول درستی مربوط به این مدار محاسبه شده است. نتایج نشان می دهند که این مدار کوانتومی همانند مدار یک مالتی پلکسر4 به 1 دودویی رفتار می کند.

    کلیدواژگان: ترابرد کوانتومی، حلقه کوانتومی، مالتی پلکسر، تابع گرین
  • کاوه پسندیده، سید نصیب الله دوستی مطلق* صفحات 77-89

    در این پژوهش نحوه آشکارسازی درهم تنیدگی برهم نهی از حالت های همدوس اسپینی 3 مده بررسی می شود. برای این منظور با تعریف مناسب کدهای محاسباتی، حالت های همدوس 3 مده به یک حالت سه کیوبیتی نگاشت می شوند و سپس با استفاده از نامساوی مرمین-کلاشکو درهم تنیدگی این حالت مطالعه شده و یک رابطه تحلیلی برای تعیین محدوده درهم تنیدگی ارایه می شود. نتایج حاصل از بررسی عددی نامساوی استخراج شده نشان می دهند که محدوده درهم تنیدگی این حالت ها به مقدار پارامتر همدوسی، مقدار اسپین و فاز حالت ها بستگی دارد. برای مثال در حالتی که مقدار پارامترهای همدوسی زیر حالت ها برابر ولی با علامت مخالف باشند، با تنظیم فاز همدوسی می توان میزان درهم تنیدگی را کنترل کرد به طوری که به ازای  مقدار نامساوی بیشینه است. با افزایش مقدار اسپین  محدوده مجاز پارامتر همدوسی  برای آشکارسازی درهم تنیدگی افزایش می یابد. این نتایج با داده های گزارش شده در زمینه مطالعه میزان درهم تنیدگی حالت های برهم نهی 2 مده  با استفاده از سایر سنجه ها و معیارهای درهم تنیدگی تطابق دارند. یافته های این پژوهش برای بررسی سامانه های  غیرکلاسیکی و کوانتومی و همبستگی های کوانتومی در اطلاعات کوانتومی کاربرد دارند.

    کلیدواژگان: درهم تنیدگی، حالت های همدوس اسپینی، نامساوی مرمین-کلاشکو، پارامتر همدوسی
  • مهدی شهرکی پور*، محوب حسین پور صفحات 90-104

    با استفاده از شبیه سازی دو بعدی ذره در سلول، ناپایداری پلاسموییدی  بدون برخورد، دینامیک  شکل گیری و رشد جزایر مغناطیسی  بررسی شد. در فرایند بازاتصالی مغناطیسی، لایه جریان الکتریکی تغییر شکل غیرخطی داشت که این آشفتگی خود را به صورت قطع درلایه جریان الکتریکی نشان داد، این پدیده باعث ایجاد جزایر مغناطیسی یا پلاسموییدها در دو طرف نقطه قطع یا نقطه  شد. پلاسموییدها یا جزایر مغناطیسی ساختارهایی با چگالی جرمی بالا هستند که از جریان خروجی پلاسما در بازاتصالی مغناطیسی ایجاد می شوند. در این پژوهش، ویژگی های متفاوت ناپایداری پلاسموییدی از قبیل دما، بردار میدان الکتریکی و مراحل مختلف رشد با استفاده از شبیه سازی ذره در سلول مورد بررسی قرار گرفت واثر میدان هدایت ثابت روی لایه جریان الکتریکی در تغییر شکل ظاهری و سرعت آمیختن پلاسموییدها بررسی شد. نتایج نشان می دهد که وجود میدان هدایت ثابت سبب کاهش تعداد بازاتصالی مغناطیسی و نیز کاهش روند به هم پیوستن پلاسموییدها شده است. نسبت بین میدان هدایت و میدان مغناطیسی اولیه، تعیین کننده تعداد بازاتصالی مغناطیسی است. به صورتی که  تعداد نقاط  را به سه کاهش داده و همچنین افزایش میدان هدایت به گونه ای که برابر با میدان مغناطیسی اولیه شود مانع ایجاد ناپایداری پلاسموییدی شد و سامانه را در حالت بازاتصالی مغناطیس ساده باقی نگه داشت.

    کلیدواژگان: بازاتصالی مغناطیسی، ناپایداری پلاسموئید، شبیه سازی ذره در سلول
|
  • Mehrzad Ashrafpour *, Zahra Saghi Pages 7-15

    In this work, superposition of spin coherent states composed of two qubits is formed and by calculating the geometric measure of mixing of the system introduced in this work, the degree of mixedness of the studied state is investigated. In the following, the changes in the entanglement of the introduced state are studied by using the negativity measure. Finally, by drawing the appropriate plots, according to the influential parameters in this system, we examine the maximum and the minimum of the changes in the mixedness and entanglement and also their relationship to the mixed system consisting of two-qubit spin coherent states. It was observed that for maximizing α, when the changes of parameters indicate the purity of the state, the entanglement of the system reaches its maximum value for two-qubit systems. Also, for all values of coherence parameter, the entanglement decreases when mixedness of the system increases.

    Keywords: mixedness, Entanglement, spin coherent state, qubit, mixed state
  • Razieh Beiranvand *, Vahid Mehrabi Pages 16-37

    In this work, the structural, electronic, and optical properties of bulk and monolayer of Iron dichalcogenides FeX2 (X= S, Se, Te) have been investigated using the full potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) in the framework of density functional theory (DFT) with Wien2k simulation package. The calculated results show that FeX2 compounds in the bulk structure are non-magnetic semiconductors with a direct gap at the Γ point, while the monolayer compounds are ferromagnetic with metallic character. The band structure and energy gap of bulk and monolayer structures of FeX2 are calculated using GGA-PBE and GGA-mbj approximations that Becke-Johnson functional gives us better results for band gaps. All-optical properties such as real and imaginary parts of the dielectric function, absorption and reflection coefficients, refractive and extinction index, conductivity, and electron energy loss spectrum have been calculated and analyzed for bulk and monolayer. The High amplitude and wide absorption coefficient in the visible and ultraviolet region make these compounds a good candidate for use in photoelectric instruments and solar cells. Since monolayer compounds show magnetic properties, all calculations for monolayer compounds are performed in the spin-polarized form.

    Keywords: Iron dichalcogenide, density functional theory, Electronic properties, optical properties, Spin-polarized
  • Yousef Pezeshkian *, Majid Ahmadpouri Pages 38-56

    Resistive plate chamber (RPC) is a gaseous particle detector primarily developed for particle physics experiments and found vast applications in industry. We have constructed a prototype of a single gap glass RPC, with gap width of 2 mm. For simplicity, this prototype has a single 10×10 cm2 Al pad to readout the detector’s signals. An electronic board is designed and built at our laboratory to receive, amplify and register pulses as counts per unit time at the computer. In this study, we have used the count rate (noise) as an indicator of the detector's performance. We observed that the count rate reduced in the presence of Fe shields above the detector, due to the absorption of particles related to the cosmic rays. We also studied the sensitivity of the detector to the 60 keV gammas of the Am source. Although an increase in the count rate in the presence of the 241Am source is evident, the efficiency of the detector to 60 keV gammas is very small. All of the measurements are performed at several high voltages between 1 kV and 3 kV.

    Keywords: Resistive Plate Chamber (RPC), Gaseous detector, cosmic muons, Americium source
  • Amir Taghavi Motlagh, Hojjatollah Khajeh Salehani * Pages 57-76

    In this paper, a 4 to 1 multiplexer circuit is designed with four quantum rings where each ring is threaded by a constant magnetic flux  .  The quantum rings are connected to each other in series. They are attached symmetrically to two semi-infinite one-dimensional metallic electrodes, namely, source and drain, and four gate voltages are applied to the specific atomic sites of the quantum rings as four inputs of the multiplexer and also two other gate voltages are applied as the select lines. The Hamiltonian of the full system, i.e., the quantum rings, source and drain, are approximated by the tight-binding model, and the calculations are performed by using the Green’s function formalism for the strong and weak coupling between the quantum rings and the source and drain electrodes. The drain output current is calculated by using the Landauer formula as a function of the applied bias voltage. The truth tables of the multiplexer are obtained by assigning the 0 and 1 values to zero and non-zero drain current for different values of the data inputs on the basis of the values of the selected lines. It is found that this quantum structure behaves as a binary 4 to 1 multiplexer.

    Keywords: Quantum Transport, Quantum ring, Multiplexer, Green function
  • Kaveh Pasandideh, Nasibollah Doustimotlagh * Pages 77-89

    In this study, the detection method of entanglement of 3-mode spin coherence states is investigated. For this purpose, by properly defining the computational codes, these states are mapped to a three qubit quantum state, and then, by using the Mermin- Kalyshko inequality, the entanglement of these states is studied and an analytical relationship to determine the entanglement region is presented. The results of numerical analysis of the extracted inequality show that the entanglement region of these states depends on the coherence parameters, the amount of spin as well as the phase of the states. For example, in the case where the values of the coherence parameters are equal but with opposite signs, by adjusting the coherence phase, the degree of entanglement can be controlled such that the maximum entanglement occurs . More important, as the value of spin increases, the allowable range of the coherence parameter for entanglement detection increases. These results are consistent with the data reported in the study of the degree of entanglement of 2-mode superposition of spin coherent states using other measures and criteria of entanglement.  The findings of this study can be used in the study of non-classical and quantum systems and quantum correlations in quantum information science.

    Keywords: Entanglement, Spin Coherence States, Mermin- Klyshko Inequality, Coherence Parameter
  • Mahdi Shahraki Pour *, Mahboub Hosseinpour Pages 90-104

    Using a two-dimensional particle-in-cell simulation of collision-less plasmoid instability, dynamics of formation and growth of magnetic islands are investigated. In the extended nonlinear magnetic reconnection process, the electric current layer undergoes a nonlinear deformation. This perturbation shows itself in the form of a cut in the electrical current layer, which is called a point. This phenomenon creates magnetic islands or plasmoids on either side of the point. Plasmoids are structures with a high mass density that are formed from the output flow of the plasma. In this study, different properties of plasmoid instability such as temperature, electric field vector, and stages of formation and growth are investigated by particle-in-cell simulation. The effect of a constant perpendicular magnetic field (guide field) on the apparent deformation of the electric current sheet and the coalescence rate of the plasmoid is investigated. The presence of a constant guide field reduces the number of magnetic reconnections and also reduces the process rate of plasmoid coalescence. The ratio between the conduction field and the initial magnetic field determines the number of magnetic reconnections. So that reduces the number of  points to three and increases guide field up to  prevent the formation of plasmoid instability and keeps the system in the magnetic reconnection state.

    Keywords: Magnetic reconnection, plasmoid instability, Particle in cell simulation