الموجات المنفردة التي تنتقل لمسافات طويلة دون أن تفقد شكلها أو تموت هي نوع خاص من الموجات تسمى سوليتون. على الرغم من أن هذه الموجات اللانهائية غريبة تمامًا، إلا أن بعض المنظرين يعتقدون أن هناك نوعًا آخر من السوليتونات أكثر خصوصية.
الموجات المنفردة التي تنتقل لمسافات طويلة دون أن تفقد شكلها أو تموت هي نوع خاص من الموجات تسمى سوليتون. في حين أن هذه الموجات اللانهائية غريبة تمامًا، يعتقد المنظرون من معهد أبحاث الكم (JQI)، بالتعاون مع المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST)، وجامعة ميريلاند، وعلماء هنود، أنه قد يكون هناك نوع آخر من السوليتونات التي بل هي أكثر خاصة.
نتوقع العثور عليها في بعض الغازات شديدة البرودة. لا تتعلق السوليتونات الجديدة فقط بموجات نادرة في الذرات ذات درجات الحرارة المنخفضة، بل ستوفر أيضًا نظرة عميقة للأنظمة الفيزيائية الأخرى، بما في ذلك الكون المبكر.
يمكن أن تتشكل Solitons في أي مكان. وفي عام 1830، اكتشفها عالم اسكتلندي يدعى جون سكوت راسل لأول مرة عندما كان يركب على طول قناة ضيقة، حيث رأى موجة حافظت على شكلها على مسافة كبيرة، بدلا من أن تموت وتختفي. ومنذ ذلك الحين، تمت ملاحظة ظاهرة "المفردة والجميلة"، كما وصفها راسل، وتم إنشاؤها واستغلالها في العديد من الأنظمة، بما في ذلك الموجات الضوئية في ألياف الاتصالات الضوئية، والموجات الاهتزازية التي تمر عبر البلورات الذرية، وحتى الموجات الناتجة عن تكثيف بوز-آينشتاين. (BEC)، وهي حالة شديدة البرودة للمادة تؤدي إلى وجود عدة جزيئات في نفس الحالة الأرضية. يمكن للذرات الموجودة في مكثفات بوز-آينشتاين أن تتجمع معًا وتشكل موجة كبيرة واحدة تنتقل عبر الغاز. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للموجات الذرية في مكثف بوز-آينشتاين أن تنقسم وتؤدي إلى تداخل بناء أو هدام مع بعضها البعض. في بوز-أينشتاين، مع التفاعلات الضعيفة بين الذرات، يتم إنشاء "سوليتونات داكنة"، وهي موجات طويلة المدى تمثل فجوات الذرات المنتشرة في الغاز، و"سوليتونات ساطعة" (تلك التي تحمل المادة حقًا).
باستخدام طريقة نظرية جديدة في عمل الباحثين، توقعوا وجود نوع ثالث من السليتون، أكثر غرابة و"خالدة"، والذي لم يتم ملاحظته من قبل في النظام المادي. يمكن أن يحدث السوليتون الجديد في تكاثف بوز-آيزنشتاين الناتج عن "البوزونات الصلبة" - الذرات التي تتنافر بقوة وبالتالي تؤثر على بعضها البعض بقوة - يتم تنظيمها في بنية تشبه كرتونة البيض والتي تعرف أيضًا باسم "الشبكة الضوئية". ".
في عام 1990، كتب أحد مؤلفي الدراسة، رادها بالاكريشنان من معهد العلوم الرياضية في الهند، وصفًا رياضيًا لهذه السوليتونات الجديدة، في سياق سلوك تكثيف بوز-آينشتاين في غاز من الذرات المتفاعلة بقوة. من خلال ملاحظات تكثيف بوز-آينشتاين، أدرك العلماء مؤخرًا أن معادلات بالاكريشنان تقدم وصفًا مثاليًا تقريبًا لتكثيف BA في الذرات المتفاعلة بقوة، واكتشفوا أيضًا أن هذا النوع الخاص من السوليتونات موجود بالفعل. في حين أن جميع السوليتونات المعروفة حتى الآن تموت عندما تقترب سرعتها من سرعة الصوت، فإن هذا السوليتون يبقى على قيد الحياة، ويحافظ على اتساعه حتى عند سرعة الصوت.
إذا اكتشف العلماء طريقة لإنشاء مثل هذا السوليتون "الخالد"، فقد يوفر ذلك فرصة جديدة لدراسة سلوك الأنظمة الكمومية ذات السلوك التفاعلي القوي، والتي، من بين أشياء أخرى، يمكن أن تكون موصلات فائقة الحرارة ومغناطيسات. عندما تبرد الذرات إلى حالة بوز-آينشتاين فإنها تظهر مرحلة انتقالية (مثل انتقال الطور بين الجليد والماء)، ويمكن أن تكون السوليتونات الجديدة أيضًا بمثابة أداة مهمة لفهم أفضل للتحولات الطورية، بما في ذلك تلك التي شاركت في التحولات الطورية. الكون المبكر، أثناء التوسع والتبريد.
تعليقات 25
יעל
بالتأكيد مقبول بالنسبة لي. ولا تفهموني خطأ، أنا لا أحاول الجدال، ليس لدي أي معرفة بالموضوع وأحاول طرح الأسئلة على مستوى يمكنني من خلاله فهم الإجابات.
على أية حال، يجب أن أشيد بتفسيراتك مثل تفسيرات محاميه ومثل إيهود، لن أدعي أنني فهمت، لكن لا شك أنك تعرف كيف تشرح جيدًا ما تفهمه، وبالفعل تعلمت القليل من كلامك. تفسيرات. أحسنت.
شبح،
أسئلتك مهمة، لكني أفضل عدم الدخول والمجادلة في مواضيع ليس لدي علم بها، حتى لا يتم التضليل.
יעל
في أشباه الموصلات، يمكن أن تكون الإلكترونات إما في "نطاق التكافؤ" أو في "نطاق التوصيل" عندما تكون هناك "فجوة طاقة" بينهما. نطاق التكافؤ هو مجال الطاقة الأقل بحيث عند درجة حرارة الصفر، ستكون جميع الإلكترونات ذات طاقة منخفضة، za في نطاق التكافؤ، ويتم عزل الامتيازات والرهونات البحرية فعليًا. عندما ترتفع درجة الحرارة، تمتلك الإلكترونات طاقة، لذا تتاح لها فرصة القفز فوق فجوة الطاقة إلى نطاق التوصيل، عندما يسمى "المساحة الحرة" للإلكترون "ثقب"، ويتصرف بطريقة مماثلة فقط مع شحنة سلبية. عند هذه النقطة، تبدأ الامتيازات والرهونات البحرية في إجراء التيار عندما يقوم الإلكترون والثقب بالتيار. الفكرة هي أنك تحتاج إلى كمية معينة من الإلكترونات ليتم تحفيزها في نطاق التوصيل (وإنتاج ثوابت ثقب الإلكترون) حتى يكون التوصيل مهمًا.
ريح:
لست على دراية بتعبير "ثقب الجسيمات"، وبقدر ما أعرف فإن فيرمي (ضعيف قليلاً في هذا الموضوع) يهدف إلى شرح "الإلكترون-بوزيترون"، ولكن من خلل التعبير يبدو أن هناك المزيد من إحدى الحالتين، على عكس السوليتونات الأخرى في تكثيف أينشتاين بوز.
ما هي فرقة القيمة؟
هل الجسيم الثقبي يشبه الإلكترون-بوزيترون؟ وهل تختلف خصائص جسيم الثقب للسوليتون الجديد عن السوليتونات الأخرى؟ (آسف إذا كان الوصف يبدو سخيفًا بعض الشيء)
شبح
يبدو من الفقرة الأولى من المقال أن الفكرة جديدة وهي حاليًا نظرية فقط، وعادةً ما يستغرق الأمر بعض الوقت قبل أن يقرروا هم أو أي شخص آخر محاولة إثباتها عمليًا.
بالمناسبة، في رأيي أن أحد أجمل أنواع السوليتونات (التي تظهر في مجموعة متنوعة من أنواع الموجات المختلفة) هي السحابة التي تظهر خصائص سوليتونية، ويمكنك العثور على صور مذهلة لها من خلال البحث عن: سحابة مجد الصباح
ترشيد
شكرًا على التفاصيل الواردة في المقالة نفسها، فهي تخلق انطباعًا بأنها مثيرة جدًا للاهتمام.
إلى شبح
لا ينبغي لك أن تأخذ كلامي حرفيًا، فالسوليتون عبارة عن موجة متحركة دون تغيير في الشكل وبهذا المعنى فهي متشابهة فقط
بالنسبة للجسيم الكلاسيكي الذي يتحرك أيضًا دون تغيير شكله مقارنة بموجة (على سبيل المثال عند تردد/طول موجي معين) تؤدي صعودًا وهبوطًا أثناء حركتها. ورغم أن هذه موجات، إلا أنها ليست موجات كهرومغناطيسية، لذلك لا يصح الحديث عن الإشعاع
هذه موجات مادية. وبالقياس يمكنك أن تفكر في موجة ماء مكونة من قطرات، وعندما ننظر إلى الموجة لا نلاحظ أنها مكونة من قطرات. عندما نتحدث عن الثقوب والذرات تكون القصة أكثر تعقيدًا. الثقب هو عدم وجود جسيم فيما يعرف بالبحر البرمي وهي ظاهرة أجد صعوبة في تفسيرها ببساطة. سأعطي مثالاً أتمنى ألا يربكك عندما تقوم بإثارة شبه موصل، يرتفع إلكترون من نطاق التكافؤ الكامل إلى نطاق التوصيل وتتشكل أزواج من ثقوب الإلكترون (الثقوب هي نقص الإلكترونات اللازمة لإكمال النطاق الكامل ).
عندما تتحدث يائيل عن العلاقات غير المتوازنة بين الجسيمات والثقوب، فهذا موقف غير عادي لأنه عادة ما يكون للجميع
الجسيم المثير هو الحفرة التي تركها وراءه.
سأحاول أن أشرح بتشبيه لا ينبغي اعتباره أمرا مفروغا منه. لذا ضع الموجة مكونة من قطرات لأنك تستطيع أن تأخذ قطرة من مركز الموجة (دون ملء الفراغ الذي خلفته خلفها) ضع القطرة على سطح الموجة القطرة (مماثلة للجسيم) وثقبها تركت وراءها نظائرها للجسيمات والثقوب.
أتمنى أنني لم أزيد من الحيرة، فهناك أشياء يسهل شرحها بالرسم.
آفي بيليزوفسكي
هل هناك احتمال أن يكون في هذا الموقع ترجمة لكلمات معينة بمجرد تحريك الماوس فوق الكلمة (كما هو الحال في جميع أنواع المواقع الأخرى)؟
ترشيد
ج: ما فهمته من كلامك (وكذلك من كلام ايهود) هو أن السوليتون الجديد الذي تنبأت به موجود فقط "على الورق"، أليس كذلك؟
ب: "يتصرف" السوليتون مثل الذرة (سيجيب كل من الإشعاع والمادة) وعندما تقول "العلاقات بين الجسيمات والثقوب" هل تقصد العلاقات بين المادة وإشعاعها؟ أنا أفهم ذلك أليس كذلك؟
حسنًا، وفقًا للمقالة المنشورة في "Physical Rabio"، فقد وجدوا طريقة لوصف معادلة حركة السوليتون الخالد. المقال رياضي أكثر منه عملي - بعد كل شيء، لم يقوموا بإنشاء سوليتون في المختبر، لكنهم أظهروا نظريًا كيف يمكن وجود سوليتون بهذه الخصائص.
إن مفتاح إنشاء السوليتون هو الاهتمام بعلاقات التوازن بين الجزيئات وفتحات الجسيمات.
الشروط الأولية هي أنه لا يمكن لاثنين من البوزونات أن يشغلا نفس المكان في الفضاء، (وباستخدام عوامل الحقل المضادة للتبادل لنفس المكان، والتبادلية لأماكن مختلفة، فإن هذا يجعل المعادلة مشابهة لنظام من الجسيمات ذات نصف دوران - وهذا يساهم جبريا).
في معادلة الحركة هذه يوجد نوعان من الكثافات: كثافة التكثيف وكثافة الجسيمات. وعلى عكس ما يحدث في السوليتونات العادية، في هذه الحالة الكثافتان ليستا متماثلتين.
وأخيرًا، العلاقات غير المتوازنة بين الجسيمات والثقوب هي ما يخلق استقلالية المعادلة بسرعة. ولذلك فإن التغيرات في السرعة لا تؤدي إلى تدمير السوليتون، بل تغير خصائصه فقط (السعة على سبيل المثال).
شكرا لك أيها المحامي
شبح
كما ذكرنا سابقًا، فإن السوليتونات عبارة عن حزم موجية تمكنت من الحفاظ على شكلها ولا تخضع للتشتت (على حد علمي نتيجة لوسط غير خطي)، إحدى خصائصها الأكثر إثارة للاهتمام هي أن لها خصائص تُنسب عادةً إلى الجسيمات وليس إلى الموجات، مثل شكل تشتتها وانعكاسها (نتيجة الاصطدام).
يمكنك العثور على مقالة يمكن قراءتها جزئيًا لأسباب فنية، ولكنها تقدم شرحًا منظمًا هنا:
http://physicaplus.org.il/zope/home/he/3/Segev
ثق بي إيهود، أنت تعرف كيف تشرح، يمكنك أن ترى أنك تفهم شيئًا ما
حياة
شكرًا على مجاملتك، أنا متأكد من أن هناك العديد من الأشخاص الآخرين الذين يفهمون ما يدور حوله الأمر على مستويات مختلفة. أحاول من وقت لآخر إذا كان لدي معرفة في موضوع معين أن أشاركها.
شبح
يصعب علي أن أحدد من المقال هل أنت مخطئ بأي شكل من الأشكال في الغاز فائق البرودة في حالة تكثيف بوز أينشتاين
وهو موجود منذ عام 1995 ومنذ ذلك الحين تم استخدامه كخدمة مختبرية، ويوجد الغاز المكثف حاليًا في ثلاث جامعات على الأقل في إسرائيل. لذا، في رأيي، لا جديد في الغاز الذي استخدمه العلماء، إلا إذا تمكنوا من تكثيف جزيئات غاز من عنصر مختلف لم يتمكنوا بعد من تكثيفه (لا أعتقد أن هذا هو الحال).
فيما يتعلق بالمعادلة الموجية، أعتقد أنك على حق، فقد وجدوا حلاً جديداً وربما نجحوا في إنتاجه بالتجربة.
لا يشبه السوليتون شعاع الليزر ولكنه يشبه إلى حد كبير مقذوفًا أو جسيمًا. يتكون شعاع الليزر أساسًا من إشعاع عند تردد معين
(من أجل التجريد سنسميه لونًا معينًا) السوليتون عبارة عن حزمة موجية (مجموعة من الألوان المختلفة) لكل لون تردد تذبذب خاص به ومع ذلك تتحرك الحزمة الموجية معًا. هناك فرق بين المنعزلات في الأنظمة الفيزيائية ويمكن أن تتحرك المنعزلات الرياضية الأخيرة عبر بعضها البعض دون التشتت.
ايهود، وأنا أتابع التعليقات. أنت واحد من القلائل الذين يفهمون ما يدور حوله هذا الأمر.
كل الباقي هراء.
تحميل
صحّحوني إن كنت مخطئًا، فهذا ما فهمته: أن العلماء استخدموا غازًا شديد البرودة (لم يستخدموه من قبل) ونجحوا بمساعدة معادلة موجية (بفضل نفس الغاز) في التنبؤ سوليتون جديد؟ (آسف على الصياغة "الخشنة"، ليس لدي أي علم بها).
وهل السوليتون (تقريبًا) يشبه شعاع ليزر قوي جدًا لا ينقطع حتى لمسافات طويلة جدًا؟
إنه لأمر مخز حقا. إذا كان لدي الوقت سأحاول التعمق في المقالة الأصلية المنشورة في "Physical Rabio Letters" وجمع معلومات مثيرة للاهتمام بخصوص السوليتونات الجديدة.
יעל
من المؤسف أن المقالة (أيضًا في المقالة الأصلية) ليست أكثر تفصيلاً حول طبيعة النوع الجديد من السوليتون. تم التنبؤ بسولتونات بوز أينشتاين المكثفة ومراقبتها لسنوات عديدة. يوجد في إسرائيل العديد من الخبراء الدوليين في هذا الموضوع: البروفيسور بوريس ميلاميد من جامعة تل أبيب والبروفيسور عامي فاردي من جامعة بن غوريون، وكلاهما من المنظرين. يوجد في جامعة بار إيلان عالم تجريبي يدعى الدكتور ليف هايكوفيتز الذي قام بعمل مشهور في مرحلة ما بعد الدكتوراه في فرنسا حول السوليتونات في تكثيف أينشتاين بوز.
وبالمناسبة، فإن حقيقة أن تكاثف بوز لأينشتاين يحقق معادلة شرودنجر غير الكاذبة أو باسمها الآخر جروس بيتافسكي يجعل من الممكن إجراء تجارب في البصريات على موجات المادة!
أضفت بضع كلمات أخرى في المقال حول تكثيف بوز-آينشتاين، شكرًا عامي بشار.
شبح،
تنص ويكيبيديا على أن السوليتونات عبارة عن موجات (مع وصف غير خطي)، حيث يؤدي انفجار الموجة إلى موازنة (أو بالأحرى إزاحة) عناصرها غير الخطية.
شبح
لا ليس هناك أي صلة بين الاثنين. أولا، هناك حاجة إلى درجة حرارة منخفضة بما فيه الكفاية بحيث تكون جميع جزيئات الغاز في حالة كمومية واحدة ويمكن وصفها بمعادلة شرودنغر. النقطة المهمة هي أن معادلة شرودنغر المناسبة للجسيمات في حالة مكثفة (لبوز-آينشتاين) هي معادلة شرودنغر غير خطية. غالبًا ما تحتوي المعادلات الموجية غير الخطية على حلول منفردة. السليتون هو نوع من الحزمة الموجية عندما تميل علاقة التشتت إلى "نشرها" كما اعتدنا على رؤيتها وتريد اللاخطية تقليصها عندما توازن هاتان "القوتان" المتعارضتان بعضهما البعض ويتم إنشاء سوليتون. السوليتون عبارة عن موجة متنقلة دون تغيير في الشكل.
باختصار، تسمح درجة الحرارة المنخفضة بالوصف باستخدام معادلة موجية (غير خطية)، وتسمح المعادلة الموجية بالحلول الصوتية لموجة تقدمية دون تغيير الشكل.
هذه المرة تفوقت على نفسك الرابط الذي قدمه إيتسيك هو أيضًا مقال ممتاز. المقالة عن الثقب الأسود الصغير جيدة أيضًا.
هل يمكن لأحد أن يشرح لي إذا فهمت بشكل صحيح أنه بما أن درجة الحرارة قريبة من الصفر المطلق فإن الموجة تحافظ على الاستقرار وبالتالي يمكنها "الاستطالة"؟
يحدث تكثيف بوز أينشتاين عندما يتم دفع الجزيئات إلى مستوى الطاقة الأولي عند درجات حرارة منخفضة. (يجب أن تكون بوزونات وليست فرميونات لأن هناك قانون الحظر لباولي الذي يمنع العثور على عدد كبير من الفرميونات في المستوى الابتدائي في نفس الوقت)
مقال من مجلة "جاليليو"
يشرح المفاهيم المذكورة أعلاه بطريقة شعبية
http://www.snunit.k12.il/heb_journals/galileo/005013.html
يا عامي، لا تدع الأمر يبقيك مستيقظًا في المرة القادمة
يستخدم المقال مفهوم تكثيف بوز-آينشتاين كثيرًا ولا يعطي حتى تلميحًا عما يعنيه هذا المفهوم. يجب على القارئ أن يبحث في مصادر خارجية وهذا ليس جيداً. بالطبع، ليس من الممكن شرح كل كلمة أو جملة والنزول إلى تفاصيل الفيزياء، ولكن على الأقل مفهوم أساسي يكرر نفسه عدة مرات وكثير من الشرح يشير إليه ويستخدمه - يستحق ليتم تناولها ولو في جملة واحدة من شأنها أن تعطي خلفية عامة للقارئ غير المتعلم.