فهرست مطالب
مجله پژوهش فیزیک ایران
سال بیست و چهارم شماره 2 (تابستان 1403)
- تاریخ انتشار: 1403/06/01
- تعداد عناوین: 15
-
-
صفحه 1
با توجه به مقاله های چاپ شده در جلد های 23 و 24 مجله فیزیک ایران، دیده می شود از مجموع 95 مقاله، 15 مقاله آن درحوزه فیزیک تجربی است و مابقی مقاله های نظری هستند. این نسبت کم و بیش در شماره های دیگر برقرار است. در بین مقاله های نظری، سهم مقاله های فیزیک ماده چگال بیش از همه است و بعد از آن مقاله های در حوزه اختر فیزیک و کیهان شناسی، اپتیک و اخیرا اپتیک کوانتومی و اطلاعات کوانتومی سهم بیشتری دارند. از این آمار احتمالا بتوان نتیجه گرفت که در ایران فعالیت در فیزیک نظری بیشتر از فیزیک تجربی است و بیشتر فیزیکدانان در حوزه فیزیک نظری فعالیت دارند. از دلایل مهمی که چرا فیزیکدانان نظری اکثریت را دارند می توان به هزینه بر بودن آزمایش ها و همچنین به گرانی تجهیز یک آزمایشگاه تحقیقاتی اشاره کرد. به علاوه آزمایش های تحقیقاتی امروزی بسیار پیچیده شده اند و به گروه تحقیقاتی بزرگی نیاز دارند و معمولا آزمایشگاه های مختلف، حتی بین چند کشور، در یک تحقیق سهیم هستند. همچنین نتایج تحقیقات تجربی زود بازده نیست و در مقایسه با کارهای نظری، به زمان بیشتری برای به نتیجه رسیدن تحقیق نیاز دارند.لازم به ذکر است که این نسبت فعالیت دربیشتر کشورهای توسعه یافته با نسبت مزبور در ایران کاملا متفاوت است؛ مثلا در کشورهای آمریکا، انگلیس و استرالیا، فیزیکدانان تجربی معمولا اکثریت را تشکیل می دهند و در آزمایشگاه های تحقیقاتی پیشرفته فعالیت می کنند.در این مقاله، تلاش داریم تفاوت ها و تعاملات بین فیزیک تجربی و فیزیک نظری را به طور مختصر بررسی کنیم.پیش از اواسط قرن بیستم، بیشتر فیزیکدانان هم به عنوان تجربی کار و هم نظریه پرداز فعالیت می کردند. به عنوان مثال، ایزاک نیوتن که بنیانگذار فیزیک مدرن است، آزمایش های معروف بسیاری انجام داد. مثلا او پرتوهای نور را از منشورها عبور داد و و خمیده شدن نور در مسیر خود را مطالعه کرد. او و گوتفرید لایبنیتس به طور مستقل حساب دیفرانسیل و انتگرال را ابداع کردند و نیوتن از آن در توسعه نظریه هایی که نتایج آزمایش هایش در مورد حرکت اجسام را توضیح می داد، استفاده کرد.امروزه، تعداد کمی از فیزیکدانان به طور همزمان در هر دو حوزه نظری و تجربی کار می کنند. هر دو حوزه به دانش و مهارت های بسیار تخصصی نیاز دارند. اما فیزیکدانان نظری و تجربی با همکاری نزدیک با یکدیگر به پیشبرد فیزیک کمک می کنند. همواره این همکاری باعث تولید ایده های ناب و موضوعات نوین در فیزیک شده است.فیزیکدانان رفتار جهان فیزیکی را در اساسی ترین سطح مطالعه می کنند و راه های عملی برای به کارگیری دانش جدید به دست آمده از تحقیقات خود در زمینه های علم و فناوری پیدا می کنند. در این زمینه می توان به مثال هایی مانند ادوات و دستگاه هایی که بیماری ها را تشخیص داده و راه های درمان را ارائه می کنند، توسعه سوخت های ایمن و پاک برای مصارف در خودروها و منازل، محاسبه حرکت یخچال های قطبی کره زمین، و ساخت قطعات الکترونیکی در ابعاد کم و پر سرعت و مدارهای مجتمع الکترونی اشاره کرد.فیزیکدانان، همچنین در اکتشافات اساسی قرن بیستم که جهان را متحول کرد، پیشگام بودند. ترانزیستور، لیزر، عدسی های نوری، شکافت هسته اتم، تلویزیون و رادیو، اسکن MRI، و حتی کشف ساختار مولکول DNA نیز توسط فیزیکدانان انجام شده است.همان گونه که گفته شد فیزیک یکی از بنیادی ترین علوم طبیعی است که به مطالعه جهان فیزیکی و پدیده های آن می پردازد. این علم به دو شاخه اصلی تقسیم می شود: فیزیک نظری و فیزیک تجربی. هر کدام از این شاخه ها نقش مهمی در پیشبرد دانش ما از جهان بازی می کنند و به طور موثر به هم وابسته هستند، اما رویکردها و اهداف آنها متفاوت است. می دانیم فیزیک نظری شاخه ای از فیزیک است که از مدل های ریاضی استفاده می کند تا پدیده های طبیعی را تبیین، توضیح و پیش بینی کند. فیزیکدانان نظری سعی می کنند که الگوها و قوانین کلی حاکم بر طبیعت را کشف کنند. این قوانین می توانند از نیروهای بنیادین مانند الکترومغناطیس و نیروهای قوی و ضعیف که در سطح زیراتمی رخ می دهند گرفته تا گرانش که در سطح کیهان شناسی نیروی غالب است، گسترده باشند.فیزیک نظری نه تنها به توضیح مشاهدات موجود می پردازد، بلکه گاهی اوقات پیش بینی هایی را ارائه می دهد که هنوز به طور تجربی تایید نشده اند. برای مثال، نظریه نسبیت عام اینشتین پیش بینی هایی مانند خمیدگی نور در میدان گرانشی و وجود امواج گرانشی داشت که دهه ها بعد از طریق فیزیک تجربی تایید شدند. بنابراین، مطالعه در فیزیک نظری تاثیر زیادی بر توسعه ایده ها و نظریه های جدید دارد که می تواند درک ما از جهان را به طور واضح تغییر دهد.اما فیزیک تجربی شاخه ای از فیزیک است که با طراحی و اجرای آزمایش ها به منظور آزمایش و تایید نظریه های فیزیکی و کشف پدیده های نوین سروکار دارد. فیزیکدانان تجربی از ابزارهای پیشرفته ای مانند شتاب دهنده های ذرات، تلسکوپ های فضایی و تجهیزات دقیق آزمایشگاهی برای مطالعه مواد پیشرفته استفاده می کنند تا داده هایی را جمع آوری کنند که بتوانند به طور مستقیم نظریه های علمی را تایید یا رد کنند و رفتارهای جمعی که در سامانه بروز می کنند را کشف کنند.یک نمونه اخیر از فیزیک تجربی، پروژه LIGO است که در سال 2016 موفق به رصد اولین امواج گرانشی شد؛ امواجی که اینشتین تقریبا یک قرن قبل پیش بینی کرده بود. این کشف نه تنها تاییدی بر نظریه نسبیت عام بود، بلکه دریچه ای جدید به سوی مطالعه کیهان باز کرد. فیزیک تجربی بی شک نقش حیاتی در تایید یا رد نظریه های فیزیکی دارد و بدون داده های تجربی، نظریه ها فقط در حد حدس و گمان باقی می مانند. بنابراین، بسیاری از اکتشافات علمی که تغییرات عمده ای در فناوری ها و زندگی روزمره ایجاد کرده اند، از طریق آزمایش های فیزیک تجربی به دست آمده اند. فیزیک تجربی می تواند نظریه های موجود را به چالش بکشد و حتی زمینه های جدیدی از علم را باز کند.ممکن است به نظر برسد که فیزیک نظری و تجربی دو رویکرد جداگانه هستند، اما این دو شاخه در واقع به شدت به هم وابسته اند. نظریه پردازان اغلب به داده های تجربی نیاز دارند تا نظریه های خود را تایید کنند یا اصلاحات لازم را انجام دهند. از سوی دیگر، فیزیکدانان تجربی به راهنمایی های نظری نیاز دارند تا بدانند چه چیزهایی را باید مورد آزمایش قرار دهند، به دنبال چه پدیده ای باشند و چگونه نتایج خود را تفسیر کنند. به عنوان مثال، نظریه نسبیت عام اینشتین به عنوان یک چارچوب نظری آغاز شد، اما تایید تجربی آن از طریق مشاهدات نجومی و آزمایش های دقیق امکان پذیر شد. به همین ترتیب، فیزیک کوانتومی که به وضوح مبتنی بر چارچوب ریاضی است، بر اساس نتایج تجربی از جمله اثر فوتوالکتریک ، تابش جسم سیاه و آزمایش های پراکندگی ذرات توسعه یافت.با وجود تعاملات نزدیک بین این دو شاخه، نوعی رقابت علمی نیز بین فیزیک نظری و تجربی وجود دارد. اما در دنیای واقعی، این رقابت به شکلی سازنده منجر به پیشرفت های علمی بزرگ شده است. فیزیک نظری و فیزیک تجربی دو روی یک سکه اند که هر کدام نقش حیاتی در درک ما از جهان دارند. همکاری و تعامل مداوم بین این دو شاخه، علم فیزیک را به سمت جلو سوق داده است و به ما کمک می کند تا درک بهتری از جهان پیرامونمان داشته باشیم.فیزیک تجربی و فیزیک نظری تاثیر مهمی بر پیشرفت علم داشته اند و هر دو نقش های بسیار مهمی ایفا می کنند. اما این که کدام یک بیشترین تاثیر را دارد، بستگی به نوع نگاه و زمینه های علمی مختلف دارد.تعیین این که کدام یک از دو شاخه فیزیک، یعنی فیزیک تجربی یا فیزیک نظری، برای یک محقق بهتر است، بستگی به معیارها و زمینه های مورد نظر او دارد و اغلب به ترجیحات شخصی و اهداف علمی افراد بستگی دارد. هر دو شاخه به طور متمایز و مکمل هم به پیشرفت علم کمک می کنند. هر دو شاخه ضروری اند و بسیاری از فیزیکدانان مهارت هایی در هر دو زمینه دارند. به همین دلیل نمی توان یکی را بهتر از دیگری دانست؛ بلکه بهترین انتخاب به علاقه ها، مهارت ها و اهداف فرد بستگی دارد. فیزیک نظری بستر لازم را برای نوآوری و گسترش دانش فراهم می کند، در حالی که فیزیک تجربی ایده ها را به واقعیت تبدیل می کند و آنها را با دنیای واقعی تطبیق می دهد. بنابراین، بیشترین تاثیر را می توان در همکاری و تعامل این دو شاخه مشاهده کرد، چرا که هر یک بدون دیگری ناقص خواهد بود.اگرچه هر دو شاخه علم فیزیک جوایز بین المللی مهمی دریافت کرده اند، به طور کلی، تعداد بیشتری از جوایز نوبل به کشفیات و دستاوردهای تجربی تعلق گرفته است. این شاید به دلیل ماهیت ملموس تر و عملی تر نتایج تجربی باشد که معمولا به سرعت تایید می شوند و تاثیرات گسترده ای در علم و فناوری دارند.در مقابل، جوایز نوبل در فیزیک نظری معمولا به کسانی اعطا می شود که نظریه هایی با تاثیرات عمیق و بلندمدت ارائه داده اند، اگرچه ممکن است این نظریه ها زمان زیادی برای تایید تجربی لازم داشته باشند. به طور کلی، تعداد جوایز نوبل در فیزیک تجربی بیشتر بوده است، اما این نکته به هیچ وجه از اهمیت و تاثیرات بنیادی دستاوردهای فیزیک نظری نمی کاهد.در انتها باید اشاره کرد فیزیک تجربی در ایران کمتر مورد توجه قرار گرفته است و برای توسعه فیزیک تجربی در ایران باید کوشید. همان طور که اشاره شد، این دو حوزه مکمل یکدیگر هستند و بهترین شرایط زمانی خواهد بود که فیزیکدانان تجربی و نظری با یکدیگر کار تحقیقاتی مشترک انجام دهند و جلسات تحقیقاتی مشترک داشته باشند. وقتی این دو گروه با هم همکاری می کنند، فیزیکدانان نظری می توانند با استفاده از داده های تجربی به اصلاح و بهبود نظریه های موجود و یا در حال توسعه بپردازند، و فیزیکدانان تجربی نیز می توانند از راهنمایی های نظریه های موجود برای طراحی آزمایش های دقیق تر و معنی دارتر استفاده کنند. علاوه بر این، همکاری میان این دو گروه فیزیکی می تواند به توسعه فناوری های نوین نیز منجر شود. نظریه های فیزیکی که توسط فیزیکدانان نظری ارائه می شود، می تواند پایه گذار توسعه فناوری های جدیدی باشد که در آزمایشگاه ها توسط فیزیکدانان تجربی مورد بررسی و آزمون قرار می گیرند و نتیجه آن ساخت دستگاه هایی باشد که در زندگی روزمره مردم به کار رود.
-
صفحات 141-145
دراین مقاله، تاثیر عملیات حرارتی بر خواص ساختاری واپتیکی پوشش های نابازتابنده TiO2 و SiO2 مطالعه و بررسی شد. لایه های نازک به روش کندوپاش بر روی زیرلایه سیلیکونی لایه نشانی شده و سپس به مدت 1 ساعت در دماهای مختلف، بازپخت صورت گرفت. با بررسی خواص اپتیکی این نمونه ها مشاهده شد که بعد از بازپخت، بازتاب از سطح در بازه طول موج 750-450 نانومتر از 7/2 به 23/0 درصد کاهش یافت. ضریب شکست نیز بعد از بازپخت نمونه ها کاهش پیدا کرد. همچنین با بررسی خواص ساختاری نمونه ها، فاز آناتاز برای قبل از انجام عملیات حرارتی و مخلوط آناتاز و روتایل و نیز افزایش شدت قله ها بعد از بازپخت نمونه ها مشاهده شد.
کلیدواژگان: پوشش های پادبازتاب، کندوپاش، عملیات حرارتی -
صفحات 147-158
روش بیناب نمایی به عنوان روش تشخیصی برای پلاسماهای آزمایشگاهی بسیار متداول است. پژوهش حاضر با توجه به روش بیناب نمایی از دو منظر قابل توجه و ارزش است. یکی این که دمای ماکروسکوپیک شعله پلاسمایی مورد نظر با جزییات پایه و دقیق مورد تحلیل قرار گرفته است. در گزارش های بین المللی نیز نسبت به دمای برانگیختگی الکترونی، بسیار کمتر به آن پرداخته شده، و در گزارش های داخلی نیز شاید حتی یافت نشود. از این رو بررسی آن قابل توجه و حائز اهمیت است. در نگاه دوم نیز با توجه به طراحی یک مشعل حرارتی، تخمین دما و مشخصات بینابی مشعل جدید، لازم و هدفمند بوده است. نتایج با استفاده از روش رسم بولتزمن، تحلیل دقیق از نمودار فرتریت و انتخاب شاخه P در گذار معروف به سامانه منفی اول N2+ (B-X) ببرای مولکول دو اتمی نیتروژن غالب در هوا، محاسبه شده است. با انتخاب دقیق اعداد کوانتمی ترازهای چرخشی در شدت های بیشینه بیناب مربوطه، دمای ماکروسکوپیک شعله پلاسمایی و دمای برانگیختگی الکترونی مشعل، به ترتیب در حدود 2000 (0.17 eV) و 6400 (0.52 eV) کلوین به دست آمده است. نتایج دمایی این نمونه مشعل حرارتی با گزارش های معتبر بین المللی مقایسه شده و نیز با رهیافت ترمودینامیکی در همین شرایط در نوار کمترین دمای قابل انتظار قرار دارد. یعنی با یک شعله پلاسمای حرارتی نزدیک به دمای تحریک الکترونی (بیش از 4000 هزار کلوین) فاصله داریم. بنابراین، برای طراحی دقیق یک مشعل حرارتی با الکترودها و پارامترهای مناسب برای رسیدن به دمای ماکروسکوپیک در گستره 2000 تا 4000 کلوین، این طراحی در کمترین دما یا کمترین بهره دمایی برای طرح آینده (با هدف ساخت مشعل زباله سوز) قرار دارد و این نتایج مهم و ضروری به شمار می آیند.
کلیدواژگان: دمای ماکروسکوپیک شعله پلاسمایی، مشعل پلاسمایی با جریان مستقیم غیرانتقالی، دمای برانگیختگی الکترونی، بیناب نمایی نوری -
صفحات 159-166در این مقاله، خواص اپتیکی خطی و غیرخطی مولکول های نقطه کوانتومی متشکل از دو نقطه کوانتومی و همچنین سه نقطه کوانتومی که به ترتیب مولکول نقطه کوانتومی دوتایی (DQD)(Double Quantum Dot) و مولکول نقطه کوانتومی سه تایی (TQD)(Triple Quantum Dot) نامیده می شوند، با استفاده از روش دامنه احتمال مورد مطالعه قرار می گیرند و نتایج به دست آمده با هم مقایسه می شوند. با حل معادلات حالت این سامانه ها در تصویر برهمکنش، تحت تقریب موج چرخان و تقریب دوقطبی، پذیرفتاری های مرتبه اول و سوم برای مولکول های نقطه کوانتومی دوگانه و سه گانه محاسبه می شوند. همچنین در مولکول های نقطه کوانتومی مانند DQD و TQD پدیده ای که شفافیت القایی تونل زنی نامیده می شود و مشابه با شفافیت القایی الکترومغناطیس است بررسی می شود. اثر پارامترهای کلیدی سامانه همچون جفت شدگی های تونلی بین نقاط کوانتومی و شدت تونل زنی روی پاسخ اپتیکی خطی و غیرخطی مولکول های نقطه کوانتومی چندگانه DQD و TQD مطالعه می شود. نشان داده می شود که مکان و پهنای پنجره ایجاد شده شفافیت القایی تونل زنی در مولکول های نقطه کوانتومی دوتایی و سه تایی را می توان با تغییر پارامترهای فیزیکی تنظیم کرد.کلیدواژگان: مولکول نقطه کوانتومی، تونل زنی، شفافیت القایی تونل زنی
-
صفحات 167-182در این پژوهش اثر خاکستر هلیوم بر حالت احتراق و سوختن پلاسمای همجوشی غیر نوترونی در راکتور توکامک کروی مورد بررسی قرار گرفت. از آنجایی که حضور خاکستر هلیوم غیر قابل اجتناب است، نسبت زمان محصورسازی ذرات هلیوم به زمان محصورسازی انرژی ρ^* را به عنوان پارامتر سنجش در نظر گرفتیم. بنابراین، اثر غلظت هلیوم با استفاده از معادلات صفر-بعدی توازن توان و توازن ذرات جفت شده بر رفتار پلاسما حالت احتراق و سوختن بررسی شد. در این تحقیق، برخلاف پژوهش های قبلی ما، پلاسما را غیر آرمانی در نظر گرفتیم و غلظت ناخالصی های Be و W ثابت در نظر گرفته شد تا اثر ناخالصی های رایج در محیط پلاسمای توکامک کروی هم بررسی شود. در واقع، توابع استفاده شده برای محاسبه توان اتلاف تابشی بر حسب جدیدترین داده های اتمی و مدل تعادل تاجی و رویکردی جدید هستند. با حل عددی معادلات و رسم منحنی های هم توان به این نتیجه رسیدیم که غلظت هلیوم در حالت سوختن پلاسما بیشتر از احتراق پلاسما است و افزایش ρ^* موجب بهبود پایداری در پلاسما می شود. حاصل ضرب سه گانه در حالت سوختن برای ρ^*>4.63 و در حالت احتراق برای ρ^*>3.0 بسته می شود و امکان فعالیت اجرایی پلاسما وجود نخواهد داشت.کلیدواژگان: توکامک کروی، همجوشی غیر نوترونی، خاکستر هلیوم، ناخالصی، توازن توان و ذره
-
صفحات 183-189در این پژوهش، با استفاده از نظریه تابعی چگالی، ویژگی های الکترونی و ترموالکتریکی بلور دوبعدی SnN-InO مورد مطالعه قرار گرفته است. نانوساختار SnN-InO، یک ماده ترموالکتریک لانه زنبوری دوبعدی با گاف نواری غیرمستقیم eV 5/0 است. با استفاده از ساختار الکترونی به محاسبه ضرایب ترابردی ترموالکتریکی نظیر ضریب سیبک که تعیین کننده اصلی خواص ترموالکتریکی است، ضریب رسانندگی الکتریکی و گرمایی الکترونی و معیار شایستگی پرداخته می شود. محاسبات نشان می دهند که ضریب سیبک با افزایش دما، کاهش می یابد و در محدوده تراز فرمی و انرژی های منفی، بیشترین مقدار را دارد. همچنین تغییرات معیار شایستگی نسبت به دما بسیار اندک است، به طوری که در بازه دمایی 400 کلوین به مقداری کمتر از 2/0، دستخوش تغییرات شده است. بنابراین نانوساختار SnN-InO، می تواند به عنوان یک ماده ترموالکتریک خوب با معیار شایستگی 9/0 در دمای اتاق مورد توجه قرار گیرد.کلیدواژگان: بلور دوبعدی Snn-Ino، نظریه تابعی چگالی، ضریب سیبک، رسانندگی الکتریکی، رسانندگی گرمایی، معیار شایستگی، معادله ترابرد بولتزمن
-
صفحات 191-198میکروسکوپی تمام نگاری دیجیتالی یک روش غیر مخرب و عاری از برچسب است که اطلاعات فازی کمی را در کاربردهای صنعتی و بیولوژیکی ارائه می دهد. منابع نوری با همدوسی بالا معمولا در میکروسکوپ های تمام نگاری دیجیتالی استفاده می شوند. ایجاد فریزهای انگلی و الگوهای پیسه ای به دلیل استفاده از منابع با همدوسی بالا و همچنین خطاهای ناشی از چیدمان های پیچیده، باعث پایین آمدن دقت اندازه گیری فاز می شود. در این مقاله، میکروسکوپ تمام نگاری دیجیتال هم مسیر بر مبنای منابع نور با همدوسی پایین به همراه طیف سنج تبدیل فوریه معرفی شده است. منبع نور با همدوسی پایین استفاده شده در اینجا LED و همچنین چیدمان هم مسیر ارائه شده، چیدمانی بر اساس تقسیم جبهه موج به وسیله دو منشور فرنل است. بازسازی تمام نگاشت با روش تبدیل فوریه تحلیل می شود. خط طیفی نور LED به طور همزمان با تبدیل فوریه گرفتن از نمایانی فریزهای ثبت شده به دست می آید. توانمندی انجام همزمان تصویربرداری کمی فازی و طیف سنجی تبدیل فوریه این سامانه را در مطالعه زمان واقعی نمونه های زیستی در ابعاد میکرونی منحصر به فرد می کند.کلیدواژگان: میکروسکوپی تمام نگاری دیجیتال، منابع نور با همدوسی پایین، هندسه هم مسیر، دو منشور فرنل، طیف سنجی تبدیل فوریه، خطای پیسه ای، فریزهای انگلی
-
صفحات 199-207در این مقاله، یک طرحواره برای شارژ باتری های کوانتومی با استفاده از تکنیک استیرپ زنجیره ای پیشنهاد شده است. برای این کار، ابتدا یک باتری کوانتومی پنج ترازی در نظر گرفته شده و از چهار تپ برای شارژ این باتری استفاده شده است. نشان داده شده است که با تنظیم مناسب شدت بیشینه و تاخیر زمانی بین تپ ها، می توان شرایط تکنیک استیرپ زنجیره ای را برقرار کرد و باتری کوانتومی پنج ترازی را به صورت مناسبی شارژ کرد، طوری که بیشینه مقدار ارگوتراپی حاصل شود. در این طرحواره، تغییر اندک در پارامتر تپ ها شامل تاخیر زمانی بین تپ ها و بیشینه مقدار تپ ها تاثیر چندانی بر ارگوتراپی نهایی سامانه ندارد. همچنین نشان داده شده است که روش پیشنهادی در این طرحواره می تواند برای شارژ باتری های کوانتومی بیشتر از پنج تراز نیز تعمیم داده شود.کلیدواژگان: باتری کوانتومی، شارژ، ارگوتراپی، استیرپ زنجیره ای
-
صفحات 209-217در این مقاله، به مطالعه عدم قطعیت آنتروپی یک سامانه مرکب متشکل از دو زیرسامانه غیر برهم کنشی یکسان می پردازیم. هر کدام از زیرسامانه ها شامل یک کیوبیت در یک کاواک نشت کننده مجزا است. فرض می کنیم کیوبیت های مورد نظر به طور مستقل و همزمان با یک میدان کلاسیکی خارجی و مدهای الکترومغناطیسی خلا کاواک مربوطه شان برهم کنش می کنند. نشان می دهیم که شدت (بسامد رابی) و نامیزانی میدان کلاسیکی تاثیر شگرفی بر دینامیک عدم قطعیت آنتروپی سامانه کل دارد؛ به طوری که با افزایش شدت میدان کلاسیکی می توان عدم قطعیت آنتروپی را تا زمان های طولانی کوچک نگه داشت. همچنین افزایش نامیزانی سبب می شود تا عدم قطعیت آنتروپی سامانه طی مدت زمان کوتاه تری به مقدار پایای خودش برسد.کلیدواژگان: کیوبیت، میدان کلاسیکی، عدم قطعیت آنتروپی، کاواک
-
صفحات 219-227
جفت کردن میدان ها می تواند منجر به ظهور پدیده های جدید شود. در مبحث میدان های کلاسیک و سامانه های غیرخطی، روی جواب های منزوی و سالیتونی آنها تحقیقات زیادی انجام شده است. در تحقیقات انجام شده، معمولا دو سامانه φ^4، و یا دو سیستم سینوسی-گوردن با هم جفت شده اند. سیستم سینوسی-گوردون دارای جواب های متنوعی است، که خوش رفتار بوده، و جواب های سالیتونی آن کاملا شناخته شده است. از طرفی سامانه φ^4 که در نظریه میدان ها اهمیت به سزایی دارد، جواب های منزوی دارد؛ اما این جواب ها سالیتون نیستند. مثلا از یک جفت کینک و پاد کینک آن نمی توان یک جواب مقید ساخت، و یا این که این دو جواب پس از برخورد به حالت قبل برنگشته و خراب می شوند. ما در این تحقیق، یک سامانه φ^4 را به یک سامانه سینوسی-گوردون جفت می کنیم؛ به این منظور که پایداری را از سامانه سینوسی-گوردون به سامانه φ^4 سرایت بدهیم. ما نشان داده ایم که برای یک سامانه جفت شده φ^4 و سینوسی-گوردون، این انتظار تا حدودی براورده می شود.
کلیدواژگان: میدان های جفت شده، سالیتون، سامانه Φ^4، سامانه سینوسی-گوردون -
صفحات 227-235آلیاژهای هاسلر به دلیل ساختار الکترونی منحصر به فردی که دارند مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. بیشتر تحقیقات انجام شده بر روی آلیاژهای هاسلر تا به امروز شامل ساختارهایی است که حاوی عناصر واسطه هستند. اخیرا ترکیبات چهارتایی هاسلر بدون حضور فلزات واسطه توجه محققان را هم از دیدگاه تجربی و هم نظری به خود جلب کرده است. ما ازروش ابتدا به ساکن، برای بررسی خواص ساختاری، الکترونی و مغناطیسی ترکیبات هاسلر چهارتایی KYBX(Y=Ca or Sr , X=S or Se) استفاده کرده ایم. نتایج محاسبات ما نشان داد که این ترکیب ها فرومغناطیس هستند. بعد از بررسی چینش های مختلف اتم ها در این ترکیبات مشخص شد که چینش خاصی از اتم ها در ساختار (نوع 1)، پایدارترین پیکربندی است. خواص الکترونی این آلیاژها نشان می دهد که گشتاور مغناطیسی μB 2 و نیمه فلزات مغناطیسی با قطبش اسپین 100%در سطح فرمی دارند. خاصیت نیمه فلزی آنها عمدتا از اوربیتال های p اتم های B ناشی می شود. نتایج کلی حاکی از آن است که این ترکیبات برای کاربردهای اسپینترونیک مناسب هستند.کلیدواژگان: ترکیبات هاسلر چهارتایی، نظریه تابعی چگالی، خواص ساختاری، خواص الکترونی
-
صفحات 237-243
در این مقاله، دوپایداری نوری در سامانه های اپتومکانیکی ترکیبی شامل دو کاواک (اپتومکانیکی و معمولی) که به همدیگر جفت شده اند و شامل مولکول های نقطه کوانتومی (QDMs) است، مورد بررسی و مقایسه قرار می گیرد. برای این منظور، دو پیکربندی متفاوت مورد مطالعه قرار می گیرد. در پیکربندی اول، مولکول های نقطه کوانتومی (QDMs) درون کاواک اپتومکانیک و در پیکربندی دوم، مولکول های نقطه کوانتومی درون کاواک معمولی قرار دارند. برای محاسبه دینامیک عملگرهای سامانه از رهیافت هایزنبرگ - لانژوین تحت تقریب میدان میانگین استفاده می شود. برای دستیابی به پدیده دوپایداری نوری، که در کلیدهای نوری و حافظه های نوری کاربرد دارد، معادلات دینامیکی سامانه در حالت پایا حل می شوند. اثر پارامترهای فیزیکی سامانه از جمله نامیزانی، تعداد مولکول های نقطه کوانتومی و شدت تونل زنی میدان خارجی روی پدیده دوپایداری نوری مطالعه می شود. علاوه بر این، آستانه کلید زنی و پهنای ناحیه دوپایداری نوری در دو پیکربندی مختلف با هم مقایسه می شود. با توجه به این که پدیده دوپایداری نوری می تواند کاربردهای بالقوه ای در کلید های تمام نوری، ترانزیسیتورهای نوری، محاسبات کوانتومی و ارتباطات کوانتومی داشته باشد نتایج به دست آمده می تواند برای کاربردهای ذکر شده و بهینه سازی سامانه مفید باشد.
کلیدواژگان: کاواک اپتومکانیک ترکیبی، دوپایداری نوری، مولکول نقطه کوانتومی -
صفحات 245-254در این مقاله، دینامیک همدوسی کوانتومی و سرعت هیلبرت-اشمیت به عنوان معیاری برای سنجش حافظه دار بودن سامانه کوانتومی برای یک اتم سه ترازه نوع v داخل یک کریستال فوتونی غیرهمسانگرد بررسی می شود. تاثیر اختلاف بسامد گذار تراز بالای اتم از بسامد قطع گاف نواری فوتونی و مقادیر مختلف فاز نسبی اولیه بر روی ویژگی های کوانتومی مطرح شده مطالعه می شود. نشان می دهیم که گاف نواری کریستال فوتونی، به عنوان یک محیط ساختار یافته، به طور قابل توجهی بر حفظ و افزایش این ویژگی های کوانتومی تاثیر می گذارد. مواد گاف نواری فوتونی خاصیت غیرمارکوفی دارند و به عنوان یک راه حل اساسی در غلبه بر مسئله واهمدوسی و متعاقبا در مسائل مرتبط با اطلاعات کوانتومی رهیافت جدیدی را ارائه می دهند.کلیدواژگان: کریستال فوتونی غیرهمسانگرد، همدوسی کوانتومی، سرعت هیلبرت-اشمیت
-
صفحات 255-262
در این تحقیق، با استفاده از محاسبات اصول اولیه بر اساس تئوری تابعی چگالی (DFT)، به بررسی عملکرد الکترو اپتیکی نانو ساختار سه بعدی تی -کربن می پردازیم. علاوه بر بررسی پایداری دینامیکی و استاتیکی، ساختار بهینه شده یاخته واحد تی-کربن، در راستای یک پژوهش نوین، خواص الکترواپتیکی، تحت تاثیر تنش هیدرواستاتیکی همه جهته بر یاخته واحد تا 9 گیگاپاسکال، با به کارگیری کدهای محاسباتی، شبیه سازی شده است. نتایج به دست آمده بیانگر عملکرد قابل قبول این نانوساختار به عنوان یک ماده مناسب جاذب اپتیکی است و می توان این نانوساختار سه بعدی را جهت استفاده در طراحی قطعات نوآورانه ای مانند حسگر های الکترواپتیکی، دستگاه های تشدید نور، آشکارسازهای اپتیکی و سلول های خورشیدی پروسکیت آلی پیشنهاد داد.
کلیدواژگان: تئوری تابعی چگالی، آلتروپ کربنی، نانو ساختارسه بعدی تی -کربن، خواص الکترواپتیکی -
صفحات 263-270در سال های اخیر، علاقه فزاینده ای به استفاده از نانوذرات پلاسمونی به عنوان منابع حرارتی با قابلیت کنترل از راه دور توسط نور وجود داشته که منجر به ظهور زمینه ترموپلاسمونیک شده است . در این راستا نانوستاره های طلا، نانوموادی بی نظیر با قابلیت ذاتی ایجاد یک اثر حرارتی محدود شده در مقیاس نانو هستند. لذا در این مقاله، خواص پلاسمونیک و ترموپلاسمونیک نانوستاره های طلا مورد بررسی قرار گرفته است . به علاوه تغییرات ناشی از برخی پارامترهای هندسی تاثیرگذار مانند اندازه نانوذرات و ضخامت آنها بر روی تقویت میدان الکتریکی موضعی و افزایش دمای سطحی نانوستاره ها گزارش شده است .کلیدواژگان: ترموپلاسمونیک، تشدید پلاسمون سطحی، نانو ذرات طلا، نانوذرات ستاره ای
-
Pages 141-145
In this article, the effect of annealing on the structural and optical properties of TiO2 and SiO2 antireflection coatings was investigated. The thin layer was placed on the silicon substrate by sputtering and then annealed for 1 hour at different temperatures. By examining the optical properties of the samples, it was observed that after annealing, the reflection from the surface in the wavelength range of 450-750 nm decreased from 2.7 to 0.23%. The refractive index of the samples also decreased after annealing. Also, by examining the structural properties of the samples, the anatase phase before annealing and the mixture of anatase and rutile and the increase in the intensity of the peaks after annealing were observed.
Keywords: Anti-Reflective Coatings, Sputtering, Annealing -
Pages 147-158
Optical emission spectroscopy is known as a prevalent technique for plasma diagnostic which was applied in many experiments. The present research is important and considerable from two points of view. First, with accurate details, the spectroscopy of the plasma plume has been analyzed and it was significant since internationally the plume temperature has been less investigated in comparison with the excited electrons temperature, and also is remarkable as regards the national reports may be even not found such study. In the second view, considering in the non-transfer plasma torch design, the plasma plume temperature estimation and its characterization were substantial and necessary. These results are obtained using the Boltzmann method and exact analysis of the Fortrat curve and the selection of the P branch of the curve known as the first negative system N2+(B-X), based on the dominant Nitrogen molecules in the air. By exact selection of rotational quantum numbers, regarding maximum spectrum intensities, the macroscopic plasma plume temperature, and excited electrons temperature were estimated 2000 (0.17 eV) and 6400 (0.5 eV) Kelvin respectively. The temperature results of this thermal torch sample are compared with international authoritative reports and also with the thermodynamic approach in a similar condition and is in the minimum spectrum of temperature which was excepted. It means that, the macroscopic plume temperature is still far away from related thermal plasma near the excited electron temperature (more than 4000 K). Therefore, to design a desirable plasma torch with suitable electrodes and other parameters, and achieve the 4000 K macroscopic temperature, it is in the minimum spectrum of temperature or efficiency and these obtained results are important and necessary for the precise design of a waste-incinerator torch pursuing with this purpose in the future.
Keywords: Macroscopic Temperature Of Plasma Plume, Non-Transfer DC Plasma Torch, Electron Excited Temperature, Optical Spectroscopy -
Pages 159-166In the present work, the linear and nonlinear optical properties of quantum dot molecules composed of two quantum dots as well as three quantum dots molecules, respectively known as double quantum dot (DQD) molecule and triple quantum dot (TQD) molecules are studied using the probability amplitude method, and the obtained results are discussed and compared. By solving the state equations of these systems in the interaction picture, under the rotating wave approximation and the dipole approximation, the first and third-order susceptibilities for DQD and TQD molecules are calculated. A phenomenon called tunneling-induced transparency (TIT) which is similar to electromagnetically induced transparency (EIT) is studied in these types of quantum dot molecules. The effect of key system parameters such as tunneling couplings between quantum dots and the tunneling intensity on the linear and nonlinear optical response of multiple quantum dot molecules DQD and TQD is investigated. It was shown that the position and the width of the TIT window created in these quantum dot molecules can be tuned by changing the physical parameters.Keywords: Quantum Dot Molecule, Tunneling, Tunneling Induced Transparency
-
Pages 167-182In this research, the effect of helium ash on the ignition and burn condition of aneutronic fusion plasma in the spherical tokamak reactor was investigated. Since the presence of helium ash is unavoidable, we considered the ratio of helium particle confinement time to the energy confinement time ρ* as a figure of merit. Therefore, the effect of helium concentration by using zero-dimensional coupled equations of power balance and particle balance on the ignition and burn behavior of plasma was investigated. In this research, unlike our previous research, we considered a non-ideal plasma, and the constant concentrations of Be and W impurities were assumed to investigate the effect of common impurities in the environment of spherical tokamak’s plasma. In fact, the functions used to calculate the radiation loss power are a new approach based on the latest atomic data and coronal equilibrium model. By numerically solving the equations and attaining the iso-curves, we concluded that the helium concentration in the burn state of the plasma is higher than the ignition state and increasing ρ* improves the stability in the plasma. The triple product curves close for ρ*>4.63 in the burn state and for ρ*>3.0 in ignition state, and there will be no possibility of plasma operational activity.Keywords: Spherical Tokamak, Aneutronic Fusion, Helium Ash, Impurity, Power, Particle Balance
-
Pages 183-189In this research, electronic and thermoelectric properties of the two-dimensional monolayer of SnN-InO were investigated using density functional theory. The SnN-InO nanostructure is a two-dimensional hexagonal thermoelectric material with an indirect band gap of 0.5 eV. Using the electronic structure, we evaluated the thermoelectric transport coefficients such as the Seebeck coefficient which is the major determinant of thermoelectric properties, electrical conductivity, electronic thermal conductivity, and figure of merit. Calculations illustrate that the Seebeck coefficient declined to some extent with increasing temperature, and had the highest value in the range of Fermi level and negative energies. Another factor to consider is the variations of the figure of merit that are negligible compared to the temperature, so it has undergone changes of about 0.2 in the temperature range of 400K which are reasonable for practical applications. Therefore, the SnN-InO nanostructure can be considered as a qualified thermoelectric material with the figure of merit as 0.9 at room temperature.Keywords: The Two-Dimensional Monolayer Of Snn-Ino, Density Functional Theory, Seebeck Coefficient, Figure Of Merit
-
Pages 191-198Digital holographic Microscopy is a non-destructive and label-free method that provides quantitative phase information in biological and industrial applications. High coherence light sources, such as lasers, are commonly used in digital holographic microscopes. Parasitic -interference fringes and speckle noise in high-coherence sources as well as complex configurations reduce the accuracy of the phase measurements. In this paper, a common-path and low-coherence digital holographic microscopy with a Fourier transform-based spectroscopy is introduced. The low-coherence source used here is an LED and the common path configuration is used based on splitting the wavefront by Fresnel biprism. Reconstruction of the hologram is analyzed using the Fourier method. In addition, The spectral line shape of the LED is obtained simultaneously with the Fourier transform of the visibility of the recorded fringes. The ability to simultaneously perform quantitative phase imaging and Fourier transform spectroscopy makes this system unique in the real-time study of biological samples in micron size.Keywords: Digital Holographic Microscopy, Low Coherence Sourses, Common Path Holography, Fresnel Biprism, Fourier Transform Spectroscopy
-
Pages 199-207In this article, a scheme for charging quantum batteries using the chain-STIRAP technique is proposed. For this purpose, first, a five-level quantum battery is considered and four pulses are used to charge this battery. It has been shown that by properly adjusting the maximum intensity and the time delay between pulses, the conditions of the chain -STIRAP technique can be established and charged the five-level quantum battery properly, so that the maximum amount of ergotropy is achieved. In this scheme, small changes in the parameters of the pulses, including the time delay between the pulses and the maximum value of the pulses, do not have much effect on the final ergotropy of the system. It is also shown that the proposed method in this scheme can be extended to charge quantum batteries with more than five levels.Keywords: Quantum Battery, Charging, Ergotropy, Chain-STIRAP
-
Pages 209-217In this paper, we study the entropy uncertainty of a composite system consisting of two identical non-interactive subsystems. Each subsystem separately consists of a qubit inside a leaky cavity. It is assumed that the considered qubits independently and simultaneously interact with an external classical field and vacuum electromagnetic modes of their respective cavities. The study suggests that intensity (Rabi frequency) and detuning of the classical field have a significant effect on the dynamics of entropy uncertainty of the total system. So by increasing the intensity of the classical field, entropy uncertainty can be maintained small for a long time. Moreover, it is revealed that the more we increase the detuning, the less time is required to the uncertainty of the system experiences the steady state.Keywords: Qubit, Classical Field, Entropy Uncertainty, Cavity
-
Pages 219-227
Pairing fields can lead to the emergence of new phenomena. In the classical fields and nonlinear systems, a lot of research has been done on the solitary and soliton solutions of these systems. In the literature, usually, we see the coupling of two ϕ^4 systems, or two sine-Gordon systems. The sine-Gordon system has various solutions, all of which are well-behaved, and its soliton solutions are well known. On the other hand, the ϕ^4 system, which is very important in field theory, has solitary solutions, but no soliton solutions. For example, a bound solution cannot be made from a pair of kink and anti-kink; or these two solutions will not survive after collision, and will be destroyed. In this research, we couple a ϕ^4 system to a sine-Gordon system, in order to extend the stability from the sine-Gordon system to the ϕ^4 system. We have shown that , for a coupled ϕ^4 and sine-Gordon system, this expectation is partially fulfilled.
Keywords: Coupled Fields, Soliton, Phi^4 System, Sine-Gordon System -
Pages 227-235Heusler alloys have attracted much attention due to their unique electronic structure. Most of the research on the Heusler compounds to date, has involved structures that contain transition elements. Recently, quaternary Heusler compounds without the presence of transition metals have attracted attention both from an experimental and a theoretical point of view. We have applied the first-principle method to investigate the structural, electronic, and magnetic properties of the KYBX(Y=Ca or Sr, X=S or Se) quaternary Heusler compounds. The results of our calculations showed that these compounds are ferromagnetic. After examining the different arrangements of atoms in these compounds, it has been determined that the type I of these structures is the most stable configuration. The electronic properties of these alloys indicate that they have a magnetic moment of 2 μB and are magnetic semi-metals with 100% spin polarization at the Fermi level. Their semi-metallic property primarily originates from the p orbitals of B atoms. These compounds are suitable for spintronic applications.Keywords: Quaternary Heusler Compounds, Density Functional Theory, Structural Properties, Electronic Properties
-
Pages 237-243
In this paper, optical bistability in hybrid optomechanical systems consisting of two cavities (optomechanical and conventional) coupled to each other, which contain quantum dot molecules (QDMs), is investigated and compared. For this purpose, two different configurations are studied: in the first configuration, the quantum dot molecules (QDMs) are inside the optomechanical cavity, and in the second configuration, the quantum dot molecules are inside the conventional cavity. To calculate the dynamics of the system operators, the Heisenberg-Langevin approach is used under the mean field approximation. To achieve the phenomenon of optical bistability, which is used in optical switches and optical memories, the dynamic equations of the system are solved in a steady state. The effect of the system's physical parameters, including the detuning, the number of quantum dot molecules, and the tunneling intensity of the external field, on the phenomenon of optical bistability is studied. In addition, the switching threshold and the width of the optical bistability region in two different configurations are compared. Considering that the phenomenon of optical bistability can have potential applications in all-optical switches, optical transistors, quantum computing, and quantum communication, the obtained results can be useful for the mentioned applications and system optimization.
Keywords: Hybrid Optomechanical Cavity, Optical Bistability, Quantum Dot Molecule -
Pages 245-254In this paper, the time evolution of quantum coherence and Hilbert-Schmidt speed, as a criterion to measure the memory of the quantum system, of a V-type three-level atom embedded in an anisotropic photonic crystal are investigated. The effect of the different relative positions of the upper levels from the forbidden gap and the initial relative phase values on the mentioned quantum features are studied. We show that the photonic band gap crystal, as a structured environment, significantly influences the preservation and enhancement of these quantum features. The photonic gap band materials have non-Markovian properties and offer a new approach as a basic solution in overcoming the decoherence problem and subsequently in problems related to quantum information.Keywords: Anisotropic Photonic Crystal, Quantum Coherence, Hilbert-Schmidt Speed
-
Pages 255-262
In this research, we use first-principles calculations based on density functional theory (DFT) to investigate the electro-optical performance of a three-dimensional T-carbon nanostructure. In addition to analyzing the dynamic and static stability of the optimized structure of the T-carbon unit cell, as new research, the electro-optical properties of T-carbon, under the effect of omnidirectional hydrostatic stress on the unit cell up to 9 GPa, were simulated by using computational codes. The obtained results indicate the acceptable performance of this nanostructure as a suitable optical absorbent material. This three-dimensional nanostructure can be used to design innovative components such as electro-optical sensors, light intensifiers, optical detectors, and organic perovskite solar cells.
Keywords: Density Function Theory, Carbon Allotrope, Three-Dimensional T-Carbon Nanostructure, Electro-Optical Properties -
Pages 263-270In recent years, there has been an increasing interest in using plasmonic nanoparticles as heat sources with the ability to be controlled remotely by light, which has led to the emergence of the field of thermoplasmonics. In this regard, gold nanostars are unique nanomaterials with the inherent ability to create a limited thermal effect at the nanoscale. Therefore, in this article, the plasmonic and thermoplasmonic properties of gold nanostars have been investigated. In addition, the changes caused by some geometrical parameters such as the size of nanoparticles and their thickness on the local electric field enhancement and increasing the surface temperature of nanostars have been reported.Keywords: Thermoplasmonics, Plasmonic Surface Plasmon Resonance, Gold Nanoparticles, Nanostars
©2000-2025 magiran.com All Rights Reserved.