این هفته می‌خواهیم کمی با فیزیک ماده چگال بیشتر آشنا شویم. بیشتر شما با کلمه چگالی آشنا هستید. نسبت جرم به حجم مواد! اما ماده با چگالی بیشتر یا ماده چگال تر ماده ای است که در حجم مشخصی از آن جرم بیشتری داشته باشیم.
اما این به معنی این نیست که فیزیک ماده چگال صرفاً به بررسی چیزهایی مثل سرب می‌پردازد!
راستش فیزیکدانها در اوایل قرن 20 تنها می‌توانستند مسأله های مربوط به گازها را حل کنند. در واقع حل کردن مسایلی که در آنها تعداد زیادی ذره دخیل هستند خیلی سختتر از مسایلی است که در آنها با یک یا دو ذره سر و کار داریم. برای یک ذره با استفاده از قوانین نیوتن به راحتی می‌شود مسأله را حل کرد. اما تصور کنید بخواهیم سه حرکت حدود یک مول گاز که 10به توان 23 مولکول دارد را با استفاده از معادلات نیوتن حل کنیم! مطمئنا از پس این کار بر نمی آییم.
اما کاری که فیزیکدانها همیشه کرده اند و می‌کنند تقریب زدن است.
در اوایل قرن 20 با چشم پوشی از چیزهایی مثل بر هم کنش بین مولکولها و کامل فرض کردن گازها راه حلهایی برای بررسی مسأله گازهای رقیق ارائه شده است اما خوب با باقی مسائل چه باید می‌کردیم...
کم کم تلاش برای پاسخ دادن به این سوال منجر به ایجاد شاخه جدید در فیزیک شد. فیزیک ماده چگال یعنی فیزیک بررسی موادی که دیگر آنقدر رقیق نیستند که بشود از برهم کنش بین ذرات آنها صرف نظر کرد. البته مهمترین مثال برای این جور مسائل، مسائل مربوط به جامدات و به ویژه فلزات هستند.
چیزهایی مثل انبساط و انقباض، رسانایی، ظرفیت گرمایی، هدایت الکتریکی و ... شناخته شده بودند اما راه حل و مدل قابل قبولی برای آنها ارائه نشد...امروز فیزیک ماده چگال دیگر جواب این سوالها را داده است اما جواب دادن به یک سوال باعث ایجاد چند سوال جدید می‌شود و به همین دلیل دامنه فیزیک ماده چگال بسیار گسترده شده است.
ماده چگال کاران تجربی این روزها بیشتر در حال بررسی خواص مغناطیسی مواد و بحث ابر رسانایی هستند. چطور می‌شود ابر رساناها در دماهای بالاتر پیدا کرد و ...
ماده چگال کاران تئوری نیز بعضاً دنبال پیدا کردن مدلی برای پدیده های مشاهده شده در زمینه های ابررسانایی، انتقال امواج و غیره اند...
البته شاخه نسبتاً جدیدتری از فیزیک ماده چگال که به فیزیک ماده چگال نرم مشهور شده است به بررسی مسایلی مربوط به سیستمهایی با برهم کنش غیر قابل صرف نظر بین اجزاء آن می‌پردازد که دیگر ساختار منظم و بلوری ندارند. شاید مهمترین مثالها مایعات باشند اما این تعریف آنقدر گسترده است که می‌شود گفت فیزیکدانان ماده چگال نرم امروزه تقریباً همه کار می‌کنند!
از بررسی روابط اجتماعی تا بررسی شبکه های عصبی ... از بررسی ساختار پروتئین‌ها و DNA تا پیش بینی رفتار قیمت سهام شرکت ها...
همه اینها سیستم هایی هستند که ا بین ذرات بسیار زیادشان بر هم کنش بسیار بالایی وجود دارد این شاخه از فیزیک ماده چگال کمتر به بخش تئوری یا تجربی تقسیم می‌شود و البته بیشتر کارها بر مبنای شبیه سازیهای کامپیوتری انجام می‌شود.
قدیم ترها به فیزیک ماده چگال، فیزیک حالت جامد نیز گفته می‌شد اما حتماً می‌دانید که چرا این اسم دیگر کاربرد زیادی ندارد!
شاید بشود گفت فیزیک ماده چگال گسترده ترین شاخه فیزیک است. حدود 60% دانش جویان دکترای فیزیک در این گرایش تحصیل می‌کنند. زیاد نیست؟
اما این به معنی این نیست که فیزیک ماده چگال صرفاً به بررسی چیزهایی مثل سرب می‌پردازد!
راستش فیزیکدانها در اوایل قرن 20 تنها می‌توانستند مسأله های مربوط به گازها را حل کنند. در واقع حل کردن مسایلی که در آنها تعداد زیادی ذره دخیل هستند خیلی سختتر از مسایلی است که در آنها با یک یا دو ذره سر و کار داریم. برای یک ذره با استفاده از قوانین نیوتن به راحتی می‌شود مسأله را حل کرد. اما تصور کنید بخواهیم سه حرکت حدود یک مول گاز که 10به توان 23 مولکول دارد را با استفاده از معادلات نیوتن حل کنیم! مطمئنا از پس این کار بر نمی آییم.
اما کاری که فیزیکدانها همیشه کرده اند و می‌کنند تقریب زدن است.
در اوایل قرن 20 با چشم پوشی از چیزهایی مثل بر هم کنش بین مولکولها و کامل فرض کردن گازها راه حلهایی برای بررسی مسأله گازهای رقیق ارائه شده است اما خوب با باقی مسائل چه باید می‌کردیم...
کم کم تلاش برای پاسخ دادن به این سوال منجر به ایجاد شاخه جدید در فیزیک شد. فیزیک ماده چگال یعنی فیزیک بررسی موادی که دیگر آنقدر رقیق نیستند که بشود از برهم کنش بین ذرات آنها صرف نظر کرد. البته مهمترین مثال برای این جور مسائل، مسائل مربوط به جامدات و به ویژه فلزات هستند.
چیزهایی مثل انبساط و انقباض، رسانایی، ظرفیت گرمایی، هدایت الکتریکی و ... شناخته شده بودند اما راه حل و مدل قابل قبولی برای آنها ارائه نشد...امروز فیزیک ماده چگال دیگر جواب این سوالها را داده است اما جواب دادن به یک سوال باعث ایجاد چند سوال جدید می‌شود و به همین دلیل دامنه فیزیک ماده چگال بسیار گسترده شده است.
ماده چگال کاران تجربی این روزها بیشتر در حال بررسی خواص مغناطیسی مواد و بحث ابر رسانایی هستند. چطور می‌شود ابر رساناها در دماهای بالاتر پیدا کرد و ...
ماده چگال کاران تئوری نیز بعضاً دنبال پیدا کردن مدلی برای پدیده های مشاهده شده در زمینه های ابررسانایی، انتقال امواج و غیره اند...
البته شاخه نسبتاً جدیدتری از فیزیک ماده چگال که به فیزیک ماده چگال نرم مشهور شده است به بررسی مسایلی مربوط به سیستمهایی با برهم کنش غیر قابل صرف نظر بین اجزاء آن می‌پردازد که دیگر ساختار منظم و بلوری ندارند. شاید مهمترین مثالها مایعات باشند اما این تعریف آنقدر گسترده است که می‌شود گفت فیزیکدانان ماده چگال نرم امروزه تقریباً همه کار می‌کنند!
از بررسی روابط اجتماعی تا بررسی شبکه های عصبی ... از بررسی ساختار پروتئین‌ها و DNA تا پیش بینی رفتار قیمت سهام شرکت ها...
همه اینها سیستم هایی هستند که ا بین ذرات بسیار زیادشان بر هم کنش بسیار بالایی وجود دارد این شاخه از فیزیک ماده چگال کمتر به بخش تئوری یا تجربی تقسیم می‌شود و البته بیشتر کارها بر مبنای شبیه سازیهای کامپیوتری انجام می‌شود.
قدیم ترها به فیزیک ماده چگال، فیزیک حالت جامد نیز گفته می‌شد اما حتماً می‌دانید که چرا این اسم دیگر کاربرد زیادی ندارد!
شاید بشود گفت فیزیک ماده چگال گسترده ترین شاخه فیزیک است. حدود 60% دانش جویان دکترای فیزیک در این گرایش تحصیل می‌کنند. زیاد نیست؟
0 نظر:
ارسال یک نظر