تبليغات
تبلیغات در دانشجو کلوب محک :: موسسه خيريه حمايت از کودکان مبتلا به سرطان ::
جستجوگر انجمن.براي جستجوي مطالب دانشجو کلوپ مي توانيد استفاده کنيد 
برای بروز رسانی تاپیک کلیک کنید
 
امتیاز موضوع:
  • 1 رأی - میانگین امتیازات: 5
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

تك قطبی مغناطیسی (Magnetic Monopole)

نویسنده پیام
  • ♔ αϻἰг κнаη ♔
    آفلاین
  • مدیرکل  سایت
    *******
  • ارسال‌ها: 16,105
  • تاریخ عضویت: تير ۱۳۹۰
  • اعتبار: 1090
  • تحصیلات:زیر دیپلم
  • علایق:مبارزه
  • محل سکونت:ایران زمین
  • سپاس ها 34951
    سپاس شده 49155 بار در 13535 ارسال
  • امتیاز کاربر: 551,587$
  • حالت من:حالت من
ارسال: #1
تك قطبی مغناطیسی (Magnetic Monopole)
GUT (Grand Unified Theories) و تئوری های ابر ریسمان (Superstring) هر دو وجود ذره ای با یك قطب مغناطیسی را پیش بینی می كنند اما مشكلی كه در این مدل وجود دارد اولا تولید بار مغناطیسی و میدان در آنهاست و ثانیا رصد نشدن این ذرات تا به امروز بوده است.
همچنین تعریف اسپین این ذرات هم كار مشكلی به نظر می رسد.
اگر مقدار بار را در معادلات گاس (Gauss) و فارادی (Faraday) كه هركدام از معادلات ماكسول (Maxwell) بهره می برند مجهول قرار دهیم مقدار آن صفر به نظر خواهد رسید. خود این موضوع برای پذیرش سخت است. زیرا ذرات زیراتمی (حتی كوارك ها كه نوترون خنثی را تشكیل می دهند) دارای بار هستند.
امروزه در نسبیت برای اثبات اینكه نیروی میادین مغناطیسی از دیگر نیروها متفاوت است از تبدیلات لورنتز (Lorentz Transformations) استفاده می كنیم.
اما برای آشكارسازی این ذرات باید تنها از راه نسبیت وارد شویم.
از معدود افرادی كه می خواست این كار را كند دیراك بود.
دیراك قصد داشت با معادلات كوانتومی دیدی كاملا نسبیتی از الكترومغناطیس بدست بیاورد.
او در سال 1931 نشان داد بدین منظور نمی توان از مكانیك كوانتومی استفاده كرد زیرا اثبات كرد كه حتی اگر تك قطبی مغناطیسی در دنیا وجود داشته باشد باید دارای بار كوانتیده (Quantized) شود.
برای این منظور باید واحدی نیز می بود. دیراك با نگاهی جدید سعی در شكافت مساله كرد و با انجام اعمال بسیار پیچیده در ریاضی و با استفاده از تابع دلتا (تابع دیراك) دریافت كه واحد بار كوانتیده باید عكس واحد بنیادین بار الكتریكی باشد.
دیراك در تمام این محاسبات ذره ی فرضی را الكترون در نظر گرفته بود و لازم بود كه فضا-زمان را از یكدیگر باز كنیم.
دیراك برای این كار ریسمان دیراك (Dirac String) را بوجود آورد. رفتار این ریسمان تقریبا همانند سیم پیچ در اثر آهارونوف – بوم (Aharonov-Bohm Effect) بود.
اثر مذكور تاثیر بار بر میادین مغناطیسی را در غیاب ذره در میدان بررسی می كند.
به دلیل بیان تمام این مطالب جدید تئوری های دیگری كه در راس آنها تئوری شاخص (Gauge Theory) قرار داشت سعی در شناخت ساده تر بار كوانتیده كردند.
در سری تئوری های شاخص نیز فرضیه ای كه از همه بیشتر مورد توجه قرار گرفت در مكانیك هیگز (Higgs Mechanism) این موضوع را بررسی می كرد و تك قطبی هوفت – پولیاكوف (Hooft-Polyakov Monopole) نام داشت. ویژگی قابل توجهی كه این مدل داشت نقطه ای نبودن بررسی آن بود. به این معنا كه دیگر ذره ی خاصی مثل الكترون دیراك را مدنظر نداشت.
در واقع این مدل دیگر محدود به پراكندگی ایده آل لورنتز نبود.
همچنین در مدل دیراك از معادله ی دیراك استفاده شده بود كه ذره را به حركت الكترونی محدود می كرد.
در معادله ی دیراك الكترون پس از یك چرخش به نقطه ی اول خود می رسد در صورتیكه مشخص نبود این ذرات تك قطبی چه نوع اسپینی دارد!
حال گفته بودیم برای بررسی مدل دیراك باید فضا-زمان را از هم باز كنیم.
توپولوژی (Topology) فضا-زمان در حالت معمول R4می باشد. اگر زمان را از آن حذف كنیم تقریبا مسئله هم ارز با هوموتوپی (Homotopy) خواهد شد و توپولوژی آن برابر با كره (S2) خواهد بود.
لازم به ذكر است كه در توپولوژی هوموتوپی دو تابع پیوسته است كه از یك فضای توپولوژی به فضای دیگری می رود.
تئوری شاخص با این محاسبات نشان می دهد كه تك قطبی دیراك الزاما نباید دارای بار كوانتیده باشد.
اگرچه این تئوری مسائل را در قالب یك گروه واحد (ماتریس واحد n x n) بررسی می كند كه این نوع بررسی باید الزاما جدا از توپولوژی كره باشد. این بدان معناست كه گروه واحد U(1) در Gauge Theory اصلا مماس بر كره نیست كه توپولوژی برابری با آن داشته باشد و توپولوژی در كل اتصال و به همرسی فضاها در هندسه را بررسی می كند.
این خود یك خلا بزرگ بود. زیرا پیش بینی دیراك در مورد بار كوانتیده اصلا درست توجیه نمی شد.
اما در سالهای بعد و با بدست آوردن مقدار تقریبا صفر برای یك تك قطبی از معادلات گاس و فارادی این تئوری ارزش خود را دوباره پیدا كرد.
بعد از مدتی تئوری های شاخص و كوانتومی سعی كردند كه با یكدیگر یك تئوری واحد را بیان كنند و به همین ترتیب GUT بیان شد. این تئوری ذراتی را به نام دیون (Dyon) معرفی می كند كه هم زمان هم بار الكتریكی دارند و هم بار مغناطیسی. طبق این مدل تك قطبی مغناطیسی ذره ای است كه بار الكتریكی صفر و عدد لپتونی یك دارد.
این بدان معناست كه تك قطبی مغناطیسی مانند الكترون نباید واپاشی داشته باشد و تجزیه شود.
همچنین این مدل طبق معادلات فریدمان (Freidmann Equations) بیان می كند چگالی ذرات تك قطبی در دنیای ما حدودا باید 1011 برابر چگالی چرخشی (Critical Density) باشد. بنابراین باید به طور متداول در دنیای ما قابل رصد باشند. (در بین هر 1029 ذره یك تك قطبی باید دیده شود).
گرچه پیش بینی می شود این ذرات ارتباط زیادی با X Bosons و Y Bosons داشته باشند و محدوده ی جرم آنها در آزمایشات 600 (Gev/C2) تا 1017 (Gev/C2) تعیین شده است اما از آنجا كه ایجاد این نوع از بوزون ها حتی در CERN به دلیل جرم زیادشان امكان ناپذیر می باشد هنوز این ایده در حد یك فرض مانده است.
اما دانشمندان در تلاش هستند كه این نوع بوزون ها را در توجیه واپاشی پروتون به كار گیرند. این ایده ها در صورتی ببان شده اند كه در سال های اخیر در ژاپن توانسته اند نیمه عمر تقریبی پروتون منفرد را 1035 سال پیش بینی كنند كه این نتیجه عملا ورود این بوزون ها را به مسئله نقض می كند.
گرچه تا به حال ذره ای تك قطبی مشاهده نشده است و دقیقا بر همین مبنا مدل های كیهان شناسی پیش بینی می كنند كه این ذرات بعد از بیگ بنگ تنها باید تعداد كمی را شامل شوند!
اگر این مدل را بخواهیم بپذیریم باید نتیجه ی آزمایشات را به دو نوع بوزون مذكور ربط دهیم كه تك قطبی ها را محدود به اجرام بسیار بالا می كند!
دیدگاه VMR-PCR:
در "مدل كیهانی VMR-PCR" بیان كردیم كه این نظریه تمام عالم را به دو ذره یكی بوزون و دیگری فرمیون مرتبط می كند و این ذرات را تك قطبی و مكمل یكدیگر می خواند.
این دو ذره در مركز عالم وجود دارند و دارای جرم زیادی متمركز در خود می باشند (كه این جرم و چگالی زیاد باعث بیگ بنگ شده است).
از آنجاییكه دنیا در حال انبساط است پس هنوز جرم متمركز در مركز دنیا باید مقدار عظیمی باشد.
تمام این جرم را نمی توان به آن دو ذره مرتبط كرد اما گفتیم كه همواره مقدار اختلاف بین نیروی دافعه ی خلا و ماده ناچیز است.
همچنین اینكه تنها دو ذره موجود باشد یا این خود نیز نیاز به بررسی و تجربه ی بیشتری است. اما اینكه چرا این ذرات در دنیا منتشر شده نیستند تنها می توانند یك جواب داشته باشد:
مقدار ذرات تك قطبی همیشه در مركز دنیا ثابت است و در موقعیتی قرار دارد كه وقتی نوبت به انتشار آنها می رسد جرم متمركز در مركز آنقدر كم است كه دافعه ی خلا شروع به منقبض كردن دنیا می كند.
اما این مدل در هر حال می تواند مسئله ی انتشار نیافتن این ذرات در دنیا را توجیه كند.
تنها تفاوتی كه نمی گذارد این مدل نظر دانشمندان را تایید كند این مسئله است كه مدل VMR-PCR به جای دو بوزون X و Y یك بوزون و یك فرمیون را پیشنهاد می كند. (X Boson – Y Fermion).
اینكه بار و دیگر پارامترها در این ذرات باید كوانتیده باشد از نظر VMR-PCR كاملا صحیح است.
زیرا در "مدل دینامیك و مكانیك VMR-PCR" بیان كردیم كه كوانتوم در همرسی قطرهای ذوزنقه های ایجاد شده تعریف می شود و مركز دنیا خود راس مثلث است. پس هرچیزی كه در آنجاست باید كوانتیده باشد.
اما مسلما بار الكتریكی برای یك ذره ی تك قطبی وجود ندارد. زیرا شارش باید بین دو منبع غیرهمنام صورت گیرد.
چگونه بار الكتریكی در یك ذره ی منفرد تك قطبی شارش كند؟
اما بالعكس در این مدل برای مقدار بار مغناطیسی بی نهایت پیش بینی شده زیرا همانطور كه در مدل كیهانی گفتیم قدرت میدان اجرام سماوی از بیگ بنگ تا به حال پیوسته در حال كاهش بوده است.
اما در لحظات بعد از بیگ بنگ دارای بیشترین قدرت خود بوده اند. این نشانه ی وجود یك شارژ مغناطیسی در مركز دنیاست. بنابراین نباید قدرت میدان و بار مغناطیسی ای محدودی داشته باشد.
مشكل دیگری كه بیان كردیم مسئله ی اسپین است.
با فرض اینكه این دو ذره در كنار یكدیگر قرار گیرند و همدیگر را مكمل شون مدلی برای چرخش و دوران آنها ایجاد نمی شود. زیرا یكی از آنها فرمیون با اسپین نیمه صحیح و دیگری بوزون با اسپین صحیح است.
گفتیم كه مركز دنیا بر راس مثلث در مدل VMR-PCR قرار دارد. به همین دلیل زمان سفر در نظر گرفته می شود.
بر همین مبنا متوجه می شویم كه سرعت این ذرات نیز صفر است و الزاما اسپین آنها صفر می شود.
ولی با یك مثال نتیجه را بهتر بیان می كنیم.
اگر جرمی با سرعت بی نهایت در حال چرخش به دور خود باشد آیا ما متوجه می شویم كه در حال چرخش است؟
ثابت به نظر می رسد. زیرا در هر لحظه هر نقطه ای از آن در همه جا وجود دارد.
این خیلی بعید است كه با چگالی زیاد مركز دنیا چرخشی برای آن نداشته باشیم.
سرعت نهایت در VMR-PCR همان C2 است. بنابراین اینگونه اسپین هم باید در نهایت خود باشد.
مقدار آن مشخص نیست. زیرا دلایل واضحی برای تعیین آن نداریم اما هرچه هست در نهایت است.
بنابراین آن را بی نهایت می نامیم.
این مدل دیگر جای سوالی را باقی نمی گذارد.

مطالب مشابه ...

تك قطبی مغناطیسی (Magnetic Monopole)

۱۳-۱۱-۱۳۹۰ ۰۱:۰۵ عصر
جستجو یافتن همه ارسال های کاربر اهدا امتیازاهدای امتیاز به کاربر پاسخ پاسخ با نقل قول
 سپاس شده توسط senior engineer

برای بروز رسانی تاپیک کلیک کنید


مطالب مشابه ...
موضوع: نویسنده پاسخ: بازدید: آخرین ارسال
  [مقاله] کاربرد آب مغناطیسی در کشاورزی ♔ αϻἰг κнаη ♔ 0 86 ۷-۷-۱۳۹۱ ۰۱:۳۳ عصر
آخرین ارسال: ♔ αϻἰг κнаη ♔

پرش به انجمن:

کاربرانِ درحال بازدید از این موضوع: 1 مهمان