شما اینجا هستید: صفحه اصلی » مجله » محققان ذراتی را کشف کردند که از قوانین ترمودینامیک پیروی نمی‌کنند
thermo

محققان ذراتی را کشف کردند که از قوانین ترمودینامیک پیروی نمی‌کنند
محققان ذراتی را کشف کردند که از قوانین ترمودینامیک پیروی نمی‌کنند (5.00/5) 1 vote

پنج شنبه 04 شهریور 1395

بارها در رویدادهای مختلف زندگی شاهد این موضوع بوده‌ایم که نتایج خیلی از امور مطابق انتظار و حساب و کتاب‌های ما پیش نرفته‌ است. با این حال گاهی این نوع اتفاقات در دنیای علم هم می‌افتد و نتایج قوانین علمی را نقض کرده یا از آن پیروی نمی‌کنند.

ا توجه به قوانین اصلی ترمودینامیک، چنانچه یک شیرینی پای سیب داغ را از داخل فر برداشته و آن را مقابل پنجره بگذارید دمای آن رفته رفته کاهش یافته و در نهایت به دمای هوای اطراف خود می‌رسد.

با این حال فیزیکدان‌ها به تازگی کشف کرد که ذرات باردار (یون) در شرایط خاصی از این قانون پیروی نمی‌کنند. در واقع آنها پس از پایان فرآیند سرد شدن، به دو دمای کاملا متفاوت می‌رسند.

“اریک‌ هادسون” یکی از اعضای تیم بررسی دانشگاه کالیفرنیا، در این خصوص می‌گوید:

این تخلف آشکار از قوانین شناخته شده‌ی ترمودینامیک همانند آن است که کیک پای بسته به دمای اولیه‌ی آن حین قرار گرفتن مقابل پنجره، مطابق انتظار ما خنک شود یا شعله‌ور شود.

در فرآیند مشاهده‌ی خواص مکانیکی کوانتومی پنهان ذرات، فیزیکدان‌ها اغلب از روش سردسازی استفاده می‌کنند، سرد شدن ذرات جنبش و حرکت آنها را کندتر می‌کند و این موضوع امکان مشاهده و کنترل بهتری را فراهم می‌کند.

برای خنک کردن یون‌ها از تکنیکی به نام “سردسازی با کمک گاز بافر” استفاده می‌شود که به شکل موثری یون‌ها را در دام انداخته و در معرض ابری از اتم‌های سرد قرار می‌دهد.

هر بار که یون‌ها با اتم‌های حاضر در ابر برخورد می‌کنند، انرژی، بین آن‌ها منتقل می‌شود. این روند تا زمانی ادامه پیدا می‌کند که هر دو گروه اتم‌ها و یون‌ها به دمای خنک یکسان برسند. درست همان ماجرایی که درباره‌ی پای سیب فرضی صادق است. می‌توان گفت که رسیدن به یک دمای مشخص نتیجه‌ای بود که فیزیکدان‌ها انتظار داشتند. اما هادسون و تیم او، برای اولین بار، نشان دادند که واقعیت بسیار پیچیده‌تر و عجیب‌تر است!

برای بررسی رفتار یون‌های به دام افتاده، تیم تحقیقاتی نمونه‌ای از یون‌های باریم و اتم‌های کلسیم سرد شده با سرمایش لیزری را فراهم کردند. هر دو گروه اتم‌ها و یون‌ها تا حدود دمای یک هزارم کلوین بالاتر از صفر مطلق خنک شده بودند.

سرد سازی یون ها

یون‌ها در ابری متشکل از سه میلیون اتم کلسیم فوق سرد شده غوطه‌ور بودند. نوسانات سریع میدان الکتریکی (میلیون‌ها بار در ثانیه) یون‌ها را مجبور می‌کرد که در موقعیتی باریک‌تر از عرض موی انسان شناور شوند.

محققان به یون‌ها و اتم‌ها این اجازه را دادند که مدت زمانی در حال برخورد با یکدیگر باشند و سپس شرایط دمایی آن‌ها را اندازه‌گیری کنند.

بر خلاف انتظار، به جای رسیدن به یک دمای نهایی برای یون‌ها، چندین دمای مختلف مشاهده شد. به نظر می‌رسید که این دماها بستگی به تعداد یون‌های موجود در لحظه‌ی سردسازی و درجه حرارت دقیق آن‌ها در هنگام شروع فرآیند داشته است.

نتایج نشان می‌دهد که خنک کردن به وسیله‌ی گاز بافر یک فرآیند به مراتب پیچیده‌تر از درک فیزیکدان‌ها است و قادر نیست تا دمای تعادلی مورد انتظار آنها را به وجود آورد.

از این رو، محققانی که در تلاش برای تولید یک ضد ماده با تکیه بر این روش هستند باید این تناقض را هم مد نظر قرار دهند.

استیون شوالتر از آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا و یکی از اعضای تیم تحقیقاتی می‌گوید:

نتایج نشان می‌دهد که نمی‌توان با استفاده از تزریق گاز بافر به داخل سیستم (فارغ از این که سیستم چقدر سرد است) انتظار عملکرد یک خنک‌کننده‌ی موثر را داشت.

در پایان شایان ذکر است که نتایج این پژوهش در ژورنال Nature Communications منتشر شده است.

منبع : زومیت

آخرین بررسی‌ها

مازراتی تا سال ۲۰۲۰ خودروی برقی می‌سازد

شنبه 17 مهر 1395
مازراتی تا سال ۲۰۲۰ خودروی برقی می‌سازد (4.00/5) 4 votes

OK1MKP9435 «مازراتی»، شرکت خودروسازی ایتالیایی لوکس (زیرمجموعه فیات کرایسلر) می‌خواهد تا سال ۲۰۲۰ خودروی الکتریکی بسازد. این دومین خودروی برقی از شرکت مادر مازراتی به حساب می‌‌آید. خبر خودروی برقی مازراتی...

رئیس سازمان فضایی: استفاده از ماهواره برای تشخیص و مهار آتش سوزی

دوشنبه 29 شهریور 1395
رئیس سازمان فضایی: استفاده از ماهواره برای تشخیص و مهار آتش سوزی (3.00/5) 4 votes

۸eed440f-8088-47fa-ad09-3110db093ef1 رئیس سازمان فضایی اعلام کرد که از ماهواره‌ها برای تشخیص و مهار آتش‌سوزی‌ها استفاده خواهد شد. محسن بهرامی اعلام کرد: «باید تولید برخی فناوری‌ها در داخل انجام شود و دیگر...

۵ خودروی برتر از نظر فناوری های پیشرفته

دوشنبه 29 شهریور 1395
۵ خودروی برتر از نظر فناوری های پیشرفته (5.00/5) 2 votes

a0bbe1a4-7ce0-4238-8245-55ee07be3467 در اینجا با ۵ خودرو آشنا خواهید شد که بیشترین بهره را از تکنولوژی‌های پیشرفته‌ی جدید برده‌اند. در سال ۲۰۱۶ شاهد هستیم که مردم با بسیاری از تکنولوژی‌های جدید مواجه...