مشاوره رایگان تحصیلی
منو

میدان‌های مغناطیسی موهومی در دنیای حقیقی

+ 74
رأی شما
- 61

میدان‌های مغناطیسی موهومی پیش بینی شده با نظریه‌ی بنیادین مربوط به گذارهای فاز را می‌توان بطریق تجربی تحقیق کرد.

مواد فرومغناطیس مانند کبالت و آهن میدان‌های مغناطیسی تولید می‌کنند که اندازه‌ آنها به کمک اعداد حقیقی اندازه‌گیری می‌شود. میدان‌های موهومی یا مختلط اگرچه در نظریه بنیادین فیزیک آماری مربوط به گذارهای فاز، مانند آنچه که مربوط به مغناطش است لازم می‌شود. از این میدان‌ها بمدت طولانی بعنوان ابزار ریاضی استفاده می‌شد، اکنون چنین میدان‌های موهومی در آزمایش مربوط به رزونانس مغناطیسی مربوط به اسپین‌های یک مولکول مشاهده شده است. اخیرا" بدنبال یک پیشنهاد نظری ،  Xinhua Pengاز دانشگاه علم و صنعت چین بهمراه همکارانش نشان داده‌اند که  میدان‌های مغناطیسی موهومی مربوط به یک حمام اسپینی، در این مورد یک مولکول که به یک گذار فاز نزدیک می شود، را می‌توان به همدوسی کوانتومی یک روبنده اسپینی جفت شده با حمام مربوط دانست. اثبات این که چنین ارتباطی در یک سیستم فیزیکی موجود است، در اولین سطح اهمیت قرار دارد، و می‌تواند به روش جدیدی برای مطالعه گذار فازدر مواد پیچیده و بس ذره‌ای منجر گردد. یکی از ساده‌ترین سیستم‌ها برای نمایش یک گذار فاز پیوسته (مرتبه دوم) مدل آیزینگ فرومغناطیس است، که می‌تواند برای توصیف آهنرباها، آلیاژهای دوتایی و شبکه گازی استفاده گردد، اسپین‌های اتمی چیده شده در یک شبکه می‌توانند در هر یک از دو حالت بالا یا پایین باشند. برهم کنش بین اسپین‌های همسایه به هم خط شدگی جمعی آنها در یک حالت مغناطیسی زیر یک دمای بحرانی Tc کمک می کند. بالای این دما اسپین‌ها تمایل به جهت گیری تصادفی دارند و سیستم مغناطش لحظه‌ای‌اش را از دست می‌دهد. پاسخ اسپین‌ها به تغییرات در پارامترهای خارجی، شبیه میدان مغناطیسی یا دما بوسیله‌ی تابعی مانند پذیرفتاری داده می‌شود. در نقطه بحرانی Tc از یک سیستم ایده‌آل با سایز نامحدود (به اصطلاح حد ترمودینامیک)، پذیرفتاری و دیگر توابع پاسخ واگرا می‌شوند. در1952،  C. N Yang و  T.D. lee یک نظریه اساسی که گذار فاز دریک مدل آیزینگ و سیستم‌ های دیگر را به فرم ریاضیاتی توابع پارش آنها مربوط می کند ارایه کردند. این تابع که توزیع انرژیهای گرمایی در طول همه‌ی حالت‌های میکروسکوپی ممکن را در نظر می‌گیرد، می‌توان بعنوان تابع چند جمله‌ای از متغیر   Z=exp(-H/kT)نوشت که H میدان مغناطیسی، T دما و k ثابت بولتزمن است. نظریه اساسی جبر بیان می‌کند که یک چند جمله‌ای درجه n دارای n ریشه است. اگر ضرایب چنین چند جمله‌ای حقیقی و مثبت باشند، ریشه‌هایش مختلط و منفی هستند. برای بسیاری از سیستم‌های مکانیک آماری با سایز محدود، تابع پارش چنین چند جمله‌ای است و دارای ریشه‌‌هایی با مقدار مختلط است

شکل 1. چگونگی گذار فاز توسط صفرهای لی-یانگ. دریک میدان مغناطیسی، نقطه بحرانی Tcتوسط واگرایی در پذیرفتاری مغناطیسی معلوم می‌گردد. بالای دمای بحرانی، صفرهای لی-یانگ، که روی دایره واحد در صفحه مختلط Z=exp (-H/kT)هستند، دور از محور مثبت   Zقرار می‌گیرند. در دمای بحرانی صفرها به محور می‌چسبند.

Lee و Yang نشان دادند که تحت شرایط کاملا" کلی، ریشه‌های تابع پارش برای مدل آیزینگ فرومغناطیس روی یک دایره واحد در صفحه مختلط  z قرار دارند( یا روی محور موهومی صفحه میدان مغناطیسی مختلط). این ریشه‌ها را صفرهای   Yang-Leeمی‌گویند، و در شرایط دماهای بزرگتر از Tc دور از محور مثبت z قرار دارند. همچنان که دما پایین می‌آید، ریشه‌ها به طرف پایین حرکت می‌کنند و شروع به نزدیک شدن به محور حقیقی می‌ کنند که با رفتن به حد ترمودینامیک این نزدیک شدگی کامل می‌گردد. نظریه ی لی-یانگ مفهوم مهمی در فیزیک آماری است، علاوه بر اهمیت پایه‌ای آن، توزیع صفرهای لی-یانگ می‌تواند علامت  آشکاری از گذار فاز و ویژگی‌های آن‌ در شرایطی که تشخیص نشانه‌های متناظر در تابع ترمودینامیکی (مانند پذیرفتاری) سخت است،  باشد. بعنوان مثال، چگالی صفرهای لی-یانگ زمانی که یک مغناطش لحظه‌ای زیر دمای بحرانی وجود داشته باشد مقدار غیر صفری را بخود می‌گیرد. اما تا کنون  تصور می‌شد که این صفرهای تابع پاسخ، که در مقادیر مختلطی از میدان مغناطیسی اتفاق می‌‌افتد، غیر فیزیکی و بدون  هیچ معنای حقیقی در جهان فیزیکی هستند. اگرچه تحقیق پنگ و همکارانش نشان می‌دهد که آنها بطریق تجربی قابل دسترسی هستند.

آزمایش آنها بر مبنای یک فرضیه تئوری از دو نویسنده  Ren-Bao Liu و Bo-Bo Wei بود. آنها یک حمام ازاسپین‌های آیزینگ را در نظر گرفتند و نشان دادند که تابع پارش حمام تحت یک میدان مغناطیسی مختلط معادل با همدوسی کوانتومی یک روبنده اسپینی جفت شده با حمام اسپینی است. (همدوسی کوانتومی اسپین معیاری است ازاینکه تا چه حد اسپین با گذر زمان جهت گیری‌اش را حفظ می‌کند).   Liuو Wei دریافتند که زمانهایی که در آن همدوسی کوانتومی به صفر میرسد معادل با میدان‌های مختلطی است که در آن تابع پارش حذف می‌شود، یعنی میدان‌هایی که صفرهای لی-یانگ را تولید می‌کنند. برای شبیه سازی یک سیستم جفت شده ازروبنده اسپینی با حمام محققان ازمایع مولکول‌های تری متیل فوسفیت (TMP) استفاده کردند. TMP دارای 9 اتم هیدروژن و یک اتم فسفر، هر کدام با اسپین مربوط به خودش، است. بنابراین 9 اسپین هیدروژنی نقش حمام اسپینی و یک مولکول فسفر به عنوان روبنده اسپینی عمل می‌کنند. پنگ و همکارانش نخستین بار روبنده اسپینی را دریک برهم نهی کوانتومی بین حالت‌های  اسپینی بالا وپایین تنظیم، و سپس ازرزونانس مغناطیسی هسته‌ای حالت مایع به منظور تعیین زمان‌هایی که در آن همدوسی اسپینی به صفر می‌رسد استفاده کردند. این صفرها درهمدوسی تناظر مستقیم با صفرهای لی-یانگ دارند، که سپس برای بازسازی انرژی آزاد و تایع پارش حمام اسپینی استفاده شد. اگرچه سیستم کوچک است ولی، دمای بحرانی به طریقی تخمین زده می‌شود که منجر به یک چگالی غیر صفر از صفرهای همدوس لی-یانگ می‌شود.این مورد نخستین مشاهده مستقیم از یک میدان موهومی، صفرهای لی-یانگ، در آزمایش‌های دنیای واقعی است، و علاوه براین درک مهمی از مفهوم فیزیک آماری از یک قضیه فیزیکی محض وظاهرا" غیر فیزیکی است. آزمایشها همچنین یک ارتباط قوی بین یک ماهیت ایستا (میدان مغناطیسی مختلط در ترمودینامیک) وویژگیهای دینامیکی سیستم‌های کوانتومی (همدوسی) را تایید می‌کند. این تحقیق چگونگی استفاده از یک روبنده همدوس کوانتومی را برای مطالعه ترمودینامیک در صفحه مختلط در سیستم‌های با اندازه محدود توضیح می‌‌دهد، که در سطح اهمیت بنیادین در فیزیک آماری است. در حالی که این آزمایش تمرکزش را بروی ریشه‌های مختلط از نوع لی-یانگ در سیستم‌های فرومغناطیس (در یک میدان خارجی مختلط) گذاشته است، می‌توان به ریشه‌های لی-یانگ یا صفرهای دما (ریشه‌های فیشر) در سیستم‌های آنتی فرومغناطیس نیز نگریست. رهیافت پنگ وهمکارانش می‌تواند در مطالعه سیستم‌های پیچیده دردنیا حقیقی که در آن ریشه‌ها را نمی‌توان به آسانی مطالعه کرد یا لازمه تایید آزمایش را دارند، مورد استفاده قرار داد. این آزمایش می‌تواند پدیده‌ی کوانتومی جدیدی را که می‌توانست در صورت محدود کردن خود به پارامترهای فیزیکی حقیقی پنهان بماند را فاش نماید.

psi.ir

+ 74
رأی شما
- 61



www.HUPAA.com
مشاوره رایگان تحصیلی
ویدیو کلیپ علمی
محک
● مقالات فیزیک
● اخبار فیزیک
● مطالب پربیننده
● مجله علمی
● کوانتوم و فیزیک جدید
● الکترومغناطیس
● نظریات ایرانی
● نجوم و اخترفیزیک
● فلسفه و متافیزیک
● نانوتکنولوژی
● برق و الکترونیک
● هواشناسی و فیزیک جو
● فیزیک نور و اپتیک
● مکانیک و ترمودینامیک
● مطالب متفرقه
● معرفی کتاب
● دانشمندان
● فیزیک در ایران
● سایتهای فیزیک انگلیسی
● سایتهای فیزیک فارسی
● دانلود نرم افزار
● تصاویر دیدنی
● پزشکی و سلامت
امکانات
● خانه
● انجمن فیزیکدانان جوان ایران
● چت روم هوپا
● درباره ما
● سفارش آگهی
● تماس با ما
● عضویت در انجمن
● ورود
● RSS
آگهی های متنی
● تحصیل در کانادا
عضویت در خبرنامه
ایمیل :
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
پزشکی و سلامت
مشاوره رایگان تحصیلی
بیگ بنگ
آخرین گفتگوها در انجمن
نوسانات کوانتومی (4 پاسخ)
تفاوت نیرو با انرژی چیست؟ (18 پاسخ)
تعریف فاصله در نسبیت و سازگاری نسبیت عام با مکانیک نیوتونی (20 پاسخ)
پایان نظریۀ نسبیت اینشین به تمام جهان اعلام می شود (10 پاسخ)
کهن‌ترین مولکول کیهان در فضا کشف شد! (0 پاسخ)
پایان نسبیت اینشتین با حل دقیق معادلات خود او ( فیزیک مطلق) (29 پاسخ)
اثبات حیرت آور فیزیک مطلق بر اثر سیارات روی سینگال های زمینی (17 پاسخ)
انفجار فیزیک توسط عدم برابری بار الکتریکی الکترون و پروتون (5 پاسخ)
نانوتکنولوژی و کاربردهای آن (1 پاسخ)
نسبیت، انرژی و ماده (2 پاسخ)
قانون فاراده (1 پاسخ)
هسته درونی عطارد جامد است (0 پاسخ)
آیا عینک‌های فوتوکرومیک هم جزو مواد هوشمند هستند؟ (0 پاسخ)
نسبیت در سرعت زاویه ای (6 پاسخ)
حرکت ذره باردار در دو میدان (4 پاسخ)
زمین تخت گرایان (131 پاسخ)
نخستین مریخ‌لرزه ثبت شد! (0 پاسخ)
بسط تیلور (6 پاسخ)
مشکل دهم ثانیه تایمر (15 پاسخ)
انتقال الکترون در جریان الکتریکی (2 پاسخ)
ساخت اولین قلب با چاپگر سه‌بعدی و رگ و پی انسانی (0 پاسخ)
آيا آهنربا ميدان خودرا از دست ميده؟ (36 پاسخ)
نیرویی که جسم به زمین وارد میکند (1 پاسخ)
نخستین عکس واقعی از افق رویداد سیاهچاله منتشر شد (0 پاسخ)
آیا در سیاه چاله نیروی گرانش به بینهایت میل میکند؟ (11 پاسخ)
نوشتن معادلات قیدی و دیفرانسیلی (2 پاسخ)
فیزیک مطلق و اثبات کاملا دقیق اشتباه بودن فرمول معروف انرژی (68 پاسخ)
اثبات قضیه استوارت و نقطه لومواین (4 پاسخ)
فشار برحسب واحد مارتینی (1 پاسخ)
اثبات قانون دوم نیوتن (15 پاسخ)
حرکت دورانی حول محور ثابت (5 پاسخ)
سوالی پیش پا افتاده در تداخل ویرانگر دو موج نور (5 پاسخ)
دانلود رایگان کتاب فیزیک هالیدی جلد 1 به زبان فارسی (25 پاسخ)
انرژی چیست؟ (1 پاسخ)
چرا آهنربا چوب رو جذب نمیکنه ولی آهن رو جذب میکنه؟ (4 پاسخ)
راهنمایی برای انتخاب کتاب ریاضی و فیزیک (8 پاسخ)
بهترین سایت هایی که تا حالا رفتید اینجا قرار بدید (112 پاسخ)
آیا اعداد اول فرمول دارند؟ (37 پاسخ)
آشيل و لاكپشت (29 پاسخ)
نواحی در بسط لوران (22 پاسخ)
مقایسه فونون و فوتون (8 پاسخ)
مطابق فیزیک مطلق، انبساط جهان توسط نیروی دافعه بین اجرام (7 پاسخ)
حل معمای بزرگ دویصد سالۀ تاج خورشیدی با فیزیک مطلق (1 پاسخ)
سوال از تبدیل ماده به انرژی (24 پاسخ)
نمایی از کهکشان مارپیچی M101 (0 پاسخ)
مغناطیسه کردن یک سیال در حال عبور از یک لوله (0 پاسخ)
دانشجویان فوتونیک و مهندسی اپتیک و لیزر خود را معرفی کنید (26 پاسخ)
بیگ بنگ و سیاهچاله ها (3 پاسخ)
فرمول برای تعیین قدرت عدسی (3 پاسخ)
غبار و نور ستاره‌ای در سحابی M78 (0 پاسخ)
کاوشگر ژاپنی از یک سیارک نمونه‌برداری کرد! (0 پاسخ)
معما های سخت (333 پاسخ)
خورشید در آرامش (0 پاسخ)
پاک شدن ویروس اچ‌آی‌وی پس از پیوند سلول‌های بنیادی (0 پاسخ)
واضح‌ترین عکس از اولتیما تولی (0 پاسخ)
تصاویر نجومی (1989 پاسخ)
آیا این یک پارادوکسه؟! (1 پاسخ)
کیهان و کائنات؛ فیزیک یا ریاضی؟ (9 پاسخ)
فیزیکدانان و شکار ذرات شبح‌وار (0 پاسخ)
اثر میدان مغناطیسی زمین در مدار زمین آهنگ چگونه است؟ (0 پاسخ)
مقالات فیزیک
مغز ما توسط گوش‌هایمان کنترل می‌شود!
کشف هزارپای باستانی
در سیارک ایتوکاوا آب پیدا شد!
استخوان ۱۶۰ هزار ساله‌ی انسان
ارتباط باکتری‌های روده و اختلالات روانی
نقش فعالیت‌های انسانی در خشکسالی‌های اخیر
آیا دانشمندان نازی، بمب اتم ساخته بودند؟
میراث هابل؛ تصویری از ۲۶۵،۰۰۰ کهکشان!
نگاه ستاره‌شناسان به درون ستاره‌های غول‌پیکر آبی
آیا گرگ‌ها رام‌شدنی هستند؟
کشف دایناسوری با بال‌هایی عجیب
نوشیدنی تلخ یا شیرین؟
مسابقه‌ی علمی شماره‌ی بیست و پنج
میکروب‌هایی که آرسنیک تنفس می‌کنند
در معرض دود سیگاری‌ها قرار نگیرید!
حقایقی از قمرهای کوچک درون حلقه‌های زحل!
ساخت توپ‌هایی در ابعاد میکروسکوپی
چرا برخی پرندگان آوازخوان هستند؟
عامل تابش چرینکوف در خلاء کوانتومی چیست؟
خوشه‌هایی که نور را خم می‌کنند!
دو دانشمند زن ایرانی، درمانی برای آنفلوانزا یافتند
کشف دومین کهکشان فاقد ماده‌ی تاریک
در آینده می‌توان انسانی کامل را از روی سلول‌های پوستی ساخت!
تبدیل گاز کوانتومی به اَبَرجامد!
درمانی غیرتهاجمی برای بیماری‌های التهابی
مریخ‌لرزه‌ها چگونه رخ می‌دهند؟
شما بوها را با زبان‌تان هم احساس می‌کنید!
دستگاه تهویه هوایی که هوا را تمیز می‌کند!
این رژیم غذایی پایانی بر چاقی و کبد چرب خواهد بود
ماده‌ای که نیمه‌ی‌عمری بیشتر از عمر تخمینی جهان دارد؟
ادامه ...
اخبار فیزیک
یافته های تازه دانشمندان ممکن است سفر در زمان را غیرممکن کند!
نگاهی به دوردست‌های کیهان به کمک یک خوشه کهکشانی غول‌پیکر
سنجش ذرات در کیهان اولیه
پیش‌بینی جرم ذره «هیگز» توسط سیمپسون‌های کارتونی 14 سال قبل از سرن!
فریب فوق‌العاده نور توسط محقق ایرانی
طراحی پای مصنوعی دارای سیستم بینایی توسط دانشمندان ایرانی
حل یک مساله سی‌ساله فیزیک شبیه‌سازی مواد ابررسانا با اتم‌های فوق سرد با همکاری فیزیکدان ایرانی
مخترع لیزر چارلز تاونز در 99 سالگی درگذشت
حل معماهای فیزیک در آزمایشگاه‌های ارزان بجای شتاب‌دهنده‌! مشاهده حالت بوزون هیگزی در ابررسانا برای نخستین بار
سه ایرانی در میان 100 نفر کاندیدای نهایی سفر بی بازگشت به مریخ
آمادگی برخورددهنده بزرگ هادرونی برای کشف یک ذره جدید
مشاهده پیوند شیمیایی اتم‌ها و تشکیل مولکول برای نخستین‌بار
کشف عجایب حبابی با سی‌تی اسکن درون یک ابرنواختر
لوح انجمن جهانی نفرولوژی به «پدر علم نفرولوژی ایران» اعطا می‌شود
چرا برخی کهکشان‌ها جوانمرگ می‌شوند؟
ادامه ...
مطالب پربیننده
استفاده زیاد از موبایل، خطری ندارد (0+)
کشف بلندترین درخت گرمسیری جهان (0+)
دریافت بیش از حد ویتامین دی مضر است (0+)
اولین سیاره‌ی قابل سکونت چقدر به ما نزدیک است؟ (0+)
تحقیقات نشان می‌دهد محصولات تراریخته ضرری ندارند (0+)
ساخت ربات‌هایی الهام گرفته شده از سلول‌ها (0+)
با موش‌های فضانورد آشنا شوید! (0+)
میکروب‌هایی که در عمیق‌ترین نقطه‌ی اقیانوس زندگی می‌کنند (0+)
کشف دو گونه‌ی جدید انسانی در آسیا (0+)
بازگشت قدرتمندانه کیا ریو (0+)
باکتری‌هایی که از دهان به مغز می‌رسند! (0+)
ارتباط افزودنی خوراکی و ضعف سیستم ایمنی بدن در مقابل آنفولانزا (0+)
در ۵ دقیقه فشار خون را کاهش و عملکرد مغزتان را افزایش دهید (0+)
خاصیت اعجاب‌انگیز عصاره‌ی دانه‌ی آووکادو (0+)
ستاره‌ها نه تنها می‌تابند بلکه منعکس کننده‌ی نور نیز هستند! (0+)
ادامه ...