فهرست مطالب

نشریه پژوهش سیستم های بس ذره ای
سال سیزدهم شماره 1 (پیاپی 36، بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/03/23
  • تعداد عناوین: 6
|
  • حمید شعبانی* صفحات 1-16
    در این مقاله، سازگاری مدل کیهان شناسی دیراک که منجر به نظریات گرانشی با جفت شدگی گرانشی متغیر می شود در چارچوب نظریه راستال تعمیم یافته مورد مطالعه قرار گرفته است. علاوه بر این، مساله کیهان شتابدار کنونی در این سناریو بررسی شده است. دو ماده با معادله حالت های متفاوت در نظر گرفته شده اند. ماده چندشکلی تعمیم یافته، که در بازه ای از مقادیر ثابت های مدل، سازگاری قابل قبولی با مشاهدات رصدی دارد. همچنین، با بررسی معادله حالت گاز چاپلین تعمیم یافته نشان داده شد که مدل گرانشی تحت بررسی که شامل این ماده باشد سازگاری کمتری با نتایج نجومی نشان می دهد. به طور خلاصه، ما به این نتیجه رسیدیم که نظریه تعمیم یافته راستال قادر است با فرضیه دیراک انطباق یافته، منجر به کیهان شتابدار کنونی شود.
    کلیدواژگان: فرضیه دیراک، نظریه راستال، کیهان شتابدار، گرانش اصلاح شده
  • مدینه نژاد زنگنه، محسن قاسمی*، سید محمدباقر قریشی صفحات 17-33

    در این پژوهش الکترود سه لایه ای V2O5/Ag/WO3 (VAW) به عنوان یک ساختار رسانای شفاف با استفاده از روش ماتریس مشخصه طراحی و ساختار بهینه آن تعیین می شود. سپس یک سلول خورشیدی پروسکایتی بر پایه الکترود سه لایه ای VAW با ساختارGlass/V2O5/Ag/WO3/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3/PCBM/Al  در نظر گرفته می شود و با استفاده از فرمول بندی ماتریس انتقال، ویژگی های اپتیکی سلول خورشیدی پروسکایتی بررسی می شود. در ادامه نشان داده می شود که اثر تغییر ضخامت لایه WO3 روی ویژگی های اپتیکی سه لایه ای VAW و سلول خورشیدی پروسکایتی بر پایه الکترود VAW چشمگیرتر از اثر تغییر ضخامت لایه دی الکتریک V2O5 است. مقدار بیشینه چگالی جریان مدار کوتاه mA/cm2 19.3 در سلول خورشیدی پروسکایتی، برای ضخامت لایه اکسید وانادیوم 40 نانومتر و ضخامت لایه اکسید تنگستن 55 نانومتر به دست آمد که از مقدار محاسبه شده برای سلول خورشیدی پروسکایتی با الکترود ITO (17.2 mA/cm2)، 12.2% بیشتر است. در نهایت سلول خورشیدی پروسکایتی بر پایه الکترود بهینه شده VAW ساخته شد و نتایج نشان دادند که این سلول خورشیدی کارآیی بهتری نسبت به سلول خورشیدی بر پایه الکترود تجاری ITO دارد.

    کلیدواژگان: الکترود رسانای شفاف، دی الکتریک، فلز، سلول خورشیدی پروسکایتی، شبیه سازی، چگالی جریان مدار کوتاه
  • امیرعباس اسلامی شفیق*، محمود قلی پور صفحات 35-62
    در این پژوهش، اثرات پرتوهای کیهانی و پخش مغناطیسی، بر ناپایداری حرارتی در محیط میان ستاره ای، مورد بررسی قرار می گیرد. ما، اثرات دینامیکی و گرمایشی پرتوهای کیهانی بر چگالش حرارتی را، با فرض این که پرتوها در امتداد خطوط میدان مغناطیسی منتشر می شوند و پخش مغناطیسی نیز رخ می دهد، بررسی می کنیم. برای میدان مغناطیسی زمینه، دو حالت در نظر گرفته شده است: میدان ثابت و میدان بی نیرو. در دنباله مطالعات پیشین، ما روش تحلیل اختلال خطی را برای بررسی ناپایداری حرارتی در محیط مورد استفاده قرار داده ایم. نتایج به دست آمده نشان می دهند که پرتوهای کیهانی نرخ رشد مدهای تراکمی مغناطو حرارتی را کاهش، و نواحی پایداری را افزایش می دهند. با این حال، پخش مغناطیسی رفتاری دوگانه بروز می دهد که تابعی از شرایط است. منظور از رفتار دوگانه این است که پخش مغناطیسی، نواحی پایداری را به ازای موارد کمتر از مقداری مشخص، افزایش، و برای موارد بزرگتر از این مقدار کاهش می دهد. علاوه بر این، ما دریافتیم که از بابت اثرات دینامیکی، پخش مغناطیسی بر پرتوهای کیهانی غلبه دارد. در نهایت، نتایج ما دلالت بر وجود ناحیه هایی دارند که در آنها تکه تکه شدن ابرها به قپه ها و هسته ها تحت اثر تراکم مغناطو حرارتی اتفاق می افتد.
    کلیدواژگان: محیط میان ستاره ای، پرتوهای کیهانی، ناپایداری، امواج، مگنتوهیدرودینامیک
  • سید محمدصادق سجادی، حسین محسنی سجادی* صفحات 63-71

    در این مقاله، نظریه تعمیم یافته اسکالر-تانسور [1] گاوس-بونه [2] را بررسی می کنیم. ابتدا مروری داریم بر این نظریه در حالتی که اسکالر گاوس-بونه به یک میدان اسکالر جفت شده باشد. سپس مدل را به مدلی هیبریدی متشکل از دو میدان اسکالر تعمیم می دهیم. در ابتدا به بررسی ضریب جفت شدگی میدان های اسکالر به اسکالر گاوس-بونه می پردازیم، سپس شرایطی را بررسی می کنیم که پاسخ ها ناپایدار می باشند و اسکالرسازی خودبه خودی رخ می دهد. نشان خواهیم داد که ضرایب جفت شدگی در حالت هیبریدی و در حالتی که یک میدان اسکالر حضور دارد، رفتار مجانبی یکسانی دارند ولی شرط کافی ناپایداری بین این دو مدل تفاوت هایی دارد.

    کلیدواژگان: اسکالر سازی خودبخودی، میدانهای اسکالر هیبریدی، گاوس بونه، نا پایداری
  • مصطفی معتمدی فر*، فاطمه صادقی گوغری صفحات 65-77
    در کار حاضر، ما نشان می دهیم که چگونه می توان یک هامیلتونی بس-ذره ای را با سیمای ماتریسی نمایش داد. این فرایند به منظور یافتن ویژه مقادیر انرژی و ویژه بردارهای آن بسیار با اهمیت است. در اینجا، هامیلتونی بس-ذره ای شامل اثرات الکترون-هسته و انرژی جنبشی الکترون ها (عملگرهای تک-نقطه ای) و دافعه متقابل الکترون-الکترون (عملگرهای دو نقطه ای)، در یک کریستال است. با جزییات تشریح شده است که چگونه می توان یک مسیله بس-ذره ای را به یک مسیله دو ذره ای تقلیل داد. با شروع از توابع موج پادمتقارن شده به عنوان پایه های فضا، ماتریس هامیلتونی به روشی مبتنی بر نمایش گرافیکی به دست آمد. هر مرحله از تشکیل مولفه های ماتریس هامیلتونی به تفصیل توضیح داده شده است. محاسبات نشان می دهد که انرژی جنبشی الکترون ها و برهم کنش الکترون-هسته، مولفه های قطری ماتریس هامیلتونی را تشکیل می دهند. در نمایش اثرات متقابل الکترون-الکترون، آنجایی که نیاز به تعویض توابع موج روی ذرات مختلف نیست جملات قطری را می سازیم و غیرقطری ها دربرگیرنده اثر تعویض توابع موج روی ذرات سامانه است. در کار حاضر از آنجایی که به دنبال دستیابی به حل دقیق هستیم بنابراین از یک سامانه سه الکترونی بهره بردیم ولی روش استفاده شده قابل تعمیم به سامانه های بزرگ تر است. همچنین کد نوشته شده برای فرایند ماتریس سازی هامیلتونی می تواند در اختیار محققین این حوزه قرار بگیرد.
    کلیدواژگان: پادمتقارن سازی توابع موج فرمیونی، نمایش ماتریسی، همیلتونی سامانه بس- ذره ای، رهیافت گرافیکی
  • محبوبه قائمی، صبا موسیوند*، کیوان جوانمرد صفحات 79-97

    نانوکامپوزیت اکسید گرافن/کبالت با روش الکترواکسیداسیون ساخته شد و مورد مشخصه یابی ساختاری و مغناطیسی قرار گرفت. سپس اثر نانوکامپوزیت تولید شده بر خواص ریولوژی دو نوع سیال حفاری محتوی بنتونیت و صمغ طبیعی بررسی شد. نانوکامپوزیت به دست آمده با استفاده از XRD، FT-IR، SEM و VSM مشخصه یابی شد. نتایج XRD تشکیل ساختار نانوکامپوزیت اکسیدگرافن/کبالت را تایید کرد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان دهنده شکل پولکی نانوذرات کبالت است که بر روی صفحات اکسید گرافن جایگزیده شده اند. طبق نتایج حاصل از VSM، مغناطش اشباع emu/g 167.04، پسماند مغناطیسی emu/g 9.94 و میدان وادارندگی Oe 142.5 تعیین شد. به منظور بررسی اثر نانوکامپوزیت اکسید گرافن/کبالت بر خواص ریولوژی دو نوع سیال حاوی بنتونیت و صمغ طبیعی، 0.1، 0.3 و 0.5 گرم از این نانوکامپوزیت به سیالات حفاری افزوده شد و خواص ریولوژی آنها با استفاده از دستگاه ویسکومتر هشت سرعته در سه دمای 50،23 و70 درجه سانتیگراد مورد بررسی قرار گرفت. نانوکامپوزیت اکسیدگرافن/کبالت در نمونه های بنتونیتی باعث افزایش ویسکوزیته ظاهری، ویسکوزیته پلاستیک، نقطه واروی و استحکام ژله ای به ترتیب تا حدود مقادیرcp  108،  cp17،  lb/100ft2165 و lb/100ft2170 و در نمونه های صمغی باعث کاهش این پارامترها به ترتیب تا حدود مقادیر cp 70،  cp32،  lb/100ft242 و  lb/100ft25 می شود.

    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت اکسید گرافن، کبالت، سیال حفاری، بنتونیت، صمغ طبیعی، خواص رئولوژی
|
  • Hamid Shabani * Pages 1-16
    In this paper, the compatibility of the Dirac cosmological model which leads to gravitational theories with a varying gravitational coupling parameter in the context of the generalized Rastall theory has been studied. Moreover, in this scenario, the problem of the current accelerated expansion of the Universe has been considered. Two different cosmic fluids have been investigated. Generalized Polytropic matter, which leads to an observationally consistent model. Also, considering the generalized Chaplygin gas, it is shown that an astronomically consistent model cannot be obtained. Briefly speaking, we came to the result that the generalized Rastall theory is capable of being matched with the Dirac hypothesis leading to the present accelerated expansion of the Universe.
    Keywords: Dirac hypothesis, Rastall theory, Accelerated Universe, Modified gravity
  • Madineh Nejadzangeneh, Mohsen Ghasemi *, Seyed MohammadBagher Ghorashi Pages 17-33

    In this research, using the characteristic matrix theory, the three-layer V2O5/Ag/WO3 (VAW) electrode as a transparent conductive structure is designed and its optimal structure is determined. Then, a perovskite solar cell based on a VAW three-layer electrode with Glass/V2O5/Ag/WO3/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3/PCBM/Al structure is considered and the optical properties of the perovskite solar cell are investigated using the transfer matrix method (TMM). In the following, it is shown that the effects of changing the thickness of the WO3 layer on the optical properties of the three-layer VAW and the perovskite solar cell based on the VAW electrode are more significant than the effects of changing the thickness of the layer V2O5. The maximum short circuit current density (19.3 mA/cm2) in the perovskite solar cell based on the VAW electrode was obtained for the thicknesses of the V2O5 layer of 40 nm and WO3 layer of 55 nm, which is 12.2% higher than the calculated value for perovskite solar cell based on ITO electrode (17.2 mA/cm2). Finally, the perovskite solar cell based on the optimized VAW electrode was fabricated and the results showed that this solar cell has better performance than solar cell based on the commercial ITO electrode.

    Keywords: Transparent conductive electrode, Dielectric, metal, dielectric, Perovskite solar cell. Simulation, Shortcut circuit current density
  • Amir Abbas Eslami Shafigh * Pages 35-62
    In this study, we consider the effects of the cosmic rays and the magnetic diffusion on the thermal instability in the interstellar mediums. The dynamical effect as well as the heating effect of the cosmic rays are investigated on the thermal condensation in a medium where the cosmic rays diffuse along the magnetic field lines and the magnetic diffusion is present. Two separate profiles, i.e. constant field and force-free field, are considered for the magnetic field of the medium background. The linear perturbation analysis is used for the study of the thermal instability in a medium with a point of view on the previous works. The results show that the cosmic rays reduce the growth rate of the magnetothermal condensation mode, and increase the domains of stability. However, the magnetic diffusion shows two different behaviors which depend on a number of conditions affecting the magnetic diffusivity. In other words, the magnetic diffusion increases the domains of stability for cases less than a certain value of magnetic diffusivity, and decrease the domains of stability for cases larger than this certain value. Furthermore, we found that the dynamical effect of the magnetic diffusion dominates the dynamical effect of the cosmic rays. Finally, the results address some regions in which the fragmentation of the clouds into clumps and cores can be seen with the magnetothermal condensation effects.
    Keywords: ISM, cosmic rays, instabilities, waves, Magnetohydrodynamics
  • Seyyed MohammadSadiq Sajjadi, Hossein Mohseni Sadjadi * Pages 63-71

    We study the extended scalar-tensor Gauss-Bonnet. First, we review a model in which there is a coupling between the Gauss-Bonnet scalar and the scalar field. Then we extend the model to a hybrid model with two scalar fields. We study the conditions under which the solutions are unstable and spontaneous scalarization occurs. We show that the coupling coefficients in the hybrid state and in the presence of a scalar field are asymptotically the same but the sufficient condition of instability is different between these two models.

    Keywords: Spontaneous scalarization, Hybrid scalar fields, Gauss-Bonnet, instability
  • Mostafa Motamedifar *, Fateme Sadeghi Goughari Pages 65-77
    In the present work, we show how to visualize a many-electron Hamiltonian in the matrix form. This procedure is very important for finding eigenvalues of energy and eigenvectors. Here, the many-particle Hamiltonian in a crystal includes electron-nucleus effects and electron kinetic energy (one-point operators) as well as electron-electron mutual repulsion (two-point operators). It is thoroughly discussed how to reduce a many-particle problem to a two-particle problem. Starting from the antisymmetric wave functions as space bases, the Hamiltonian matrix was obtained in a graphical representation-based way. Each step of forming the components of the Hamiltonian matrix is explained instructively. Results show that the kinetic energy of electrons and the electron-nucleus interaction construct the diagonal components of the Hamiltonian matrix. In representing electron-electron interactions, we employ diagonal elements that do not require the exchange of wave functions over two particles, but off-diagonal components incorporate the effect of exchanging wave functions over the particles. In this study, since we were looking for an exact solution, we used a three-electron system, but the method used can be extended to larger systems. Also, the code written for the Hamiltonian matrix creation process can be provided to researchers in this field.
    Keywords: Antisymmetrization of fermionic wave functions, Matrix representation, Many-body Hamiltonian, Graphical approach
  • Mahboobeh Ghaemi, Saba Mosivand *, Keivan Javanmard Pages 79-97

    Graphene oxide/cobalt nanocomposite was synthesized using the electrooxidation method and its structural and magnetic properties were specified. The effect of the produced nanocomposite on the rheological properties of drilling fluids containing bentonite and natural gum was investigated. The nanocomposite was characterized using XRD, FT-IR, SEM and VSM. XRD results confirmed the formation of graphene oxide/cobalt nanocomposite. The SEM images show the scaly shape of cobalt nanoparticles substituted on the graphene oxide sheets. Based on VSM results, the saturation magnetization, remance magnetization and coercive field were determined to be 167.04 emu/g, 9.94 emu/g, and 142.5 Oe, respectively. In order to investigate the effect of graphene oxide/cobalt nanocomposite on the rheological properties of two types of fluids containing bentonite and natural gum, 0.1, 0.3, and 0.5 gr of nanocomposite were added to drilling fluids and their rheological properties were measured using an eight-speed viscometer at three temperatures of 23oC, 50oC and 70oC. Graphene oxide/cobalt nanocomposite in the bentonite samples increases the apparent viscosity, plastic viscosity, yield point, and gel strength up to 108 cp, 17 cp, 165 lb/100ft2, and 170 lb/100ft2, respectively, and decreases these parameters in the samples containing natural gum down to 70 cp, 32 cp, 42 lb/100ft2, and 5 lb/100ft2, respectively.

    Keywords: Graphene oxide, cobalt nanocomposite, drilling fluid, Bentonite, Natural gum, rheological properties