بازتابش ، شكست و پراش فيزيك امواج صوتي عينا مانند بازتاب ، شكست و پراش نور صورت ميگيرد. زيرا آثار امواج نوري از بسياري جهات شباهت به آثار امواج صوتي دارند و تنها فرق موجود اين است كه طول موج فيزيك امواج نوراني نسبت به طول موج فيزيك امواج صوتي بسيار كوچك ميباشد. ولي قوانين هندسي آنها كاملا با هم شباهت دارد. 

وقتي كه بين منبع صوت و گوش مانعي قرار دهيم بر حسب بزرگي و كوچكي مانع نسبت به طول موج ، ممكن است آثار مختلف پيدا شود. اگر فيزيك امواج صوتي به جدار محكمي كه در آن سوراخي تعبيه شده است برخورد كنند، قسمتي از فيزيك امواج كه به سطح ديواره برخورد ميكنند منعكس ميگردند و قسمت ديگر كه به لبه جداره و يا به لبه سوراخ برخورد ميكنند ممكن است پراشيده شوند. 

مشاهده پديده تفرق در زندگي روزمره 

پديده تفرق فيزيك امواج صوتي در مشاهدات روزانه ما زياد است. مثلا وقتي اشخاص در مقابل دهنه بوقي شكل بلندگو واقع ميشوند، آنهايي كه در وسط و در نزديكي محور قرار دارند، تمام صداها را ميشنوند، ولي آنهايي كه در اطراف محور و خارج از ميدان بوق شده‌اند فقط آن كلمات و با قسمتي از موزيك را ميشنوند كه با صداي بم ادا نشده باشد. همچنين وقتي دو نفر در اطاقي مكالمه ميكنند اگر در ديوار مشترك با اطاق مجاور ، سوراخ كوچكي باشد ممكن است صداي آنها را در اتاق مجاور تشخيص داد. در صورتيكه اگر درب همان دو اطاق باز باشد آنكه در همسايگي واقع است ممكن است درست صداي مكالمه در همان اطاق مجاور را بخوبي و مانند سابق نشنود. 

همينطور وقتي كه در سينما يا تئاتر پشت سر شخص چاق يا قد بلندي بنشينم ، به گونه‌اي كه مشاهده صحنه براي ما مقدور نباشد باز صداي آرتيستها را ميشنويم. فيزيك امواج صوتي كه به بدن آن شخص ميرسند قسمتي جذب شده و قسمتي منعكس ميگردند و قسمتي كه به حدود اطراف بدن او برخورد ميكنند، به واسطه پديده پراش در پشت سر او در هر نقطه كه گوش ما قرار گيرد قابل شنيدن ميباشند. 

يك آزمايش ساده 

قطعه‌اي از نمد را كه تقريبا به مساحت يك متر مربع باشد اختيار كنيد و در وسط آن سوراخي به قطر 15 سانتي متر ايجاد نمائيد. اگر يك فرفره آلماني (نوعي فرفره است كه در جدار آن چند سوراخ وجود دارد، وقتي كه ميچرخد، توليد صدا ميكند) را در فاصله 30 سانتي متري از سوراخ بچرخانيم در هر جايي كه در پشت نمد قرار گيريم صداي آن به آهستگي و به طور يكنواخت شنيده ميشود. و اگر خود را در مقابل سوراخ طوري قرار دهيم كه فرفره را با چشم خود ببينيم، صداي آن از وقتي كه خود را در جاي ديگر قرار دهيم بلندتر شنيده نميشود. تنها وقتي در ناحيه پشت قطعه نمد صداي قويتر شنيده ميشود كه نمد را از ميان برداريم و اين مطلب براي اين است كه در صورت اخير انرژي صوتي بيشتري در گوش ما داخل ميشود. 

اگر بجاي فرفره ، يك ساعت جيبي قرار دهيم (طول موج امواجي كه ساعتها توليد ميكنند از يك الي هشت سانتي متر تغيير ميكند) در اين حالت براي اينكه صداي تيك تيك آن را در پشت قطعه نمد بشنويم بايد خود را در روي محور قرار دهيم، به گونه‌اي كه ساعت از پشت نمد قابل رويت باشد. وقتي كه اين شرط حاصل شد‌، صداي آن عينا مانند وقتي شنيده ميشود كه نمد وجود نداشته باشد و چون در خارج محور واقع باشيم صداي ساعت تقريبا ديگر شنيده نميشود. 

شرايط پراش 

- فرض كنيد فيزيك امواج صوتي به سطح ديواري كه سوراخي در آن تعبيه شده است، برخورد ميكنند. امواج صوتي را با طول موج معيني در نظر ميگيريم. هرگاه طول موج نسبت به قطر سوراخ بزرگ باشد، چون طبقه متراكم (موج) به ديوار برسد، قسمت كوچكي از آن كه از سوراخ عبور ميكند خود مانند مركز صوت شد. و با آن طرف جدار طبقات كروي متراكم و منبسط ، پشت سر هم بمركز سوراخ درست ميشوند. نتيجه اينكه در پشت مانع در همه جا صدا وجود خواهد داشت. 

- برعكس اگر طول موج نسبت به قطر سوراخ كوچك باشد ، فيزيك امواج در حين عبور از سوراخ عينا به همان حالت باقي ميمانند. بديهي است كه در اين حالت قسمتي از موج تابشي كه با ديوار برخورد ميكند، خود به خود حذف ميگردد، و فقط قسمت مواجه با سوراخ از آن عبور مي كند. 

- بنابراين در حالت اول ، در هر نقطه از پشت جدار كه واقع باشيم، صداي منبع آهسته‌تر ولي به يك اندازه شنيده ميشود، در صورتي كه در حالت دوم ، فقط اگر در ناحيه مقابل سوراخ باشيم صداي منبع را به خوبي ميشنويم و در خارج آن صداي منبع مسموع نيست. علت اينكه در حالت اول صدا آهسته‌تر شنيده ميشود، آنست كه انرژي صوتي كه از سوراخ عبور ميكند روي سطح كروي توزيع شده و ضعيف ميگردد، در صورتي كه در حالت دوم تمام مقدار انرژي صوتي كه از سوراخ عبور ميكند روي فيزيك امواج با سطوح كوچك در پشت مانع متمركز ميباشند. 


منبع : دانشنامه رشد

وقتي جسم كدري ميان يك پرده و يك چشمه نقطه‌اي نور قرار گيرد، سايه‌اي پيچيده متشكل از نواحي روشن و تاريك ايجاد مي‌شود. اين اثر به آساني قابل روئيت است، اما يك چشمه نسبتا قوي ضروري است. لامپي با شدت زياد كه از يك سوراخ كوچك مي‌درخشد، اين كار را به خوبي انجام مي‌دهد. اگر به نقش سايه حاصل از يك قلم ، تحت روشنايي يك چشمه نقطه‌اي نگاه كنيد يك ناحيه روشن غير معمولي در كناره خواهيد ديد. 

حتي نواري با روشنايي ضعيف در وسط اين سايه تشكيل مي‌شود. به سايه‌اي كه توسط دستتان در امتداد نور خورشيد ايجاد مي‌شود، نگاهي دقيق بيندازيد. معمولا پراش مربوط به موانع شفاف مورد نظر قرار نمي‌گيرد. هر چند اگر در شب رانندگي كرده باشيد، در حاليكه چند قطره باران بر روي شيشه عينكتان نشسته باشد، فريزهاي روشن و تاريك را مشاهده خواهيد كرد. 

تاريخچه 

اولين مطالعه تفضيلي منتشر شده درباره انحراف نور از مسير مستقيم توسط فرانسسيكو گريمالدي در قرن هفدهم انجام گرفت و آن را پراشه ناميد. 

انواع پراش 

پراش فرانهوفر 

فرض كنيد كه يك مانع كدر حاوي يك روزنه كوچك داريم كه امواج تخت حاصل از يك چشمه نقطه‌اي شكل خيلي دور (S) ، آن را روشن كرده است. صفحه مشاهده ، پرده‌اي است موازات با مانع كدر ، دورتر بودن صفحه مشاهده به آرامي باعث تغيير پيوسته در فريزها مي‌شود. در فاصله خيلي دور از مانع نقش تصوير شده بطور قابل ملاحظه‌اي پخش خواهد شد. بطوري كه به روزنه واقعي بي‌شباهت است و يا شباهت اندكي با آن خواهد داشت. از آنجا به بعد حركت دادن پرده تنها اندازه نقش پراش را تغيير مي‌دهد ولي شكل آن را بدون تغيير مي‌گذارد. اين پراش را فرانهوفر يا پراش ميدان- دور مي‌گويند. 

- پراش فرنهوفر تك شكاف 

در اين نمونه شكاف مستطيل شكل كه پهناي كوچك و طول چند سانتي متردارد، در مقابل منبع نور قرار مي‌گيرد. پرتوهاي نور بعد از عبور از شكاف بر روي پرده تشكيل تصوير مي‌دهند، كه قسمت مركزي در مقايسه با كناره‌ها شدت بيشتري دارد. نقش‌هاي پراش در اطراف اين ناحيه بوضوح ديده مي‌شود و ضمن اينكه شدت نور با دور شدن از ناحيه مركزي كاهش ي‌يابد، نوارهاي تاريك در بين نوارهاي روشن قابل روئيت است. 

- شكاف دوگانه 

در اين نمونه مانع كدر كه در مقابل نور قرار مي‌گيرد از دو شكاف مستطيل شكل موازي تشكيل شده است. هر روزنه به خودي خود همان نقش پراش تك شكافي را روي پرده ديد ايجاد خواهد كرد. در هر نقطه روي پرده سهم‌هاي مربوط به اين دو شكاف روي هم مي‌افتد. گرچه دامنه هر كدام از آنها اساسا بايد باهم مساوي باشد، ممكن است اختلاف فاز قابل توجهي پيدا كنند. در داخل قله مركزي پراش وجود خواهد داشت. ممكن است يك بيشينه تداخل و يك كمينه پراش با يك مقدار از (زاويه انحراف از قسمت مركزي) متناظر باشند. در چنين حالتي نوري وجود ندارد، كه در آن موقعيت دقيق در تداخل شركت كند و قله حذف شده را مرتبه گم شده مي‌نامند. 

پراش فرنل 

فرض كنيد يك مانع كدر حاوي روزنه كوچك كه اموج تخت حاصل از يك چشمه نقطه‌اي شكل خيلي دور (S) ، آن را روشن كرده است. در اين حالت صفحه مشاهده پرده‌اي موازي با مانع است. در اين شرايط يك تصوير از روزنه بر روي پرده مي‌افتد، كه علي‌رغم وجود برخي فريزهاي جزئي در اطراف محيط آن ، به روشني قابل تشخيص است. بتدريج كه صفحه مشاهده از مانع دور مي‌شود، تصوير روزنه گر چه هنوز به راحتي قابل تشخيص است، هرچه شكل مشخص‌تري به خود مي‌گيرد، و اين در حالي است كه فريزها نمايانتر مي‌شوند. اين پديده مشاهده شده پراش فرنل يا ميدان- نزديك ناميده مي‌شود. 

اصل بابينه 

دو پرده پراشان را مكمل مي‌گويند، هرگاه نواحي شفاف روي يك پرده با نواحي كدر پرده ديگر و بر عكس متناظر باشند. وقتي كه دو پرده مكمل روي هم بيافتند، آشكار است كه تركيب آنها كاملا كدر است. 

توري پراش 

آرايه‌اي تكراري از عناصر پراشان ، نظير روزنه‌ها يا موانعي كه اثر آنها ايجاد تغييرات متناوبي در فاز ، دامنه يا هر دوي آنها در يك موج خروجي است، يك توري پراش ناميده مي‌شود. غالبا توريهاي تخت تراشه‌اي ، يا شيارهايي تقريبا مستطيلي چنان سوار مي‌شوند كه بردار انتشار فرودي تقريبا بر هر يك از وجوه شيارها عمود باشند. 


منبع : دانشنامه رشد

طبق محاسبات دانشمندان، ممكن است سياركي نسبتا بزرگ در روز ۱۰ بهمن با سياره‌ي مريخ برخورد كند و ما بتوانيم براي نخستين بار شاهد برخورد يك سيارك با يك سياره‌ي سنگي باشيم. 
«۲۰۰۷ WD۵» نام سياركي جديد است كه در محدوده‌ي داخلي منظومه‌ي شمسي پيدا شده است. اين سيارك در طرح جستجوي ناسا براي سيارك‌هايي كشف شده كه احتمال برخورد به زمين داشته باشند. ولي خطري از جانب اين سيارك براي ساكنين زمين وجود ندارد. در عوض طبق محاسبات احتمال برخورد اين سيارك با مريخ ۱ به ۷۵ است. 

مريخ احتمالا قلمرو بعدي انسان خواهد بود و هم اكنون مطالعات بسياري براي شناخت آن انجام مي‌شوند. از جمله‌ي ساخته‌هاي بشر كه در حال بررسي مريخ هستند مي‌توان به مريخ نوردهاي دوقلو و معروف ناسا، «روح» و «فرصت» و مدارگردهاي بسياري نظير مدارگرد اكتشافي مريخ، سريع السير مريخ و ديگر مدارگردها اشاره كرد. در واقع اكنون مريخ در كانون توجه مطالعات منظومه‌اي قرار دارد. 

با اين حساب اگر سيارك تازه كشف شده به سمت مريخ رفته و به مريخ برخورد كند، مي‌توانيم از تمام ابزارهاي خود براي رصد اين پديده‌ي شگفت استفاده كنيم. پس از برخورد شوميكر لوي-۷ به مشتري تاكنون چنين پديده‌اي را مشاهده نكرده‌ايم و البته اين برخورد كاملا بي‌سابقه است چرا كه اين‌بار يك سياره‌ي گازي مورد حمله قرار نمي‌گيرد بلكه يك سياره‌ي سنگي ميزبان سيارك مي‌شود و مي‌توانيم روند برخورد سيارك‌ها با سيارات سنگي يا اقمار را به طور زنده بررسي كنيم. اين فرصتي است كه تا بحال نداشته‌ايم. 

۲۰۰۷ WD۵ هم اكنون بين زمين و مريخ قرار دارد و با تقريبا با سرعت ۳۰ هزار كيلو متر در ساعت به سمت مريخ پيش مي‌رود. با اين حساب اگر برخوردي پيش آيد نيروي زيادي در حد نيروي برخورد عظيم «تونگوسكا» آزاد خواهد شد و يك دهانه‌ي جديد روي مريخ شكل مي‌گيرد. ولي خوشبختانه هيچ يك از كاوشگران مريخ در معرض خطر نيستند. از جمله مريخ نوردهاي دوقلو ناسا به اندازه‌ي كافي از مكاني كه احتمال برخورد وجود دارد دور هستند. 

مدتي است كه بحث سياركي ديگر با نام «آپوفيس» كاملا رسانه‌اي شده است و در روزنامه‌ها و مجلات و وبلاگ ها كم درباره‌ي آپوفيس مطلب نمي‌بينيم. 

آپوفيس نام سياركي است كه در حال حركت به سمت زمين است و در سال ۱۹۹۴ كشف شد. از آنجا كه اين جسم به سمت زمين حركت مي‌كند احتمال برخورد آن با زمين هم وجود دارد. محاسبات اوليه مداري آپوفيس نشان دادند كه احتمال برخورد آپوفيس به زمين ۱ به ۴۵۰۰۰ است ولي محاسبات جديدتر در چند سال گذشته اين احتمال را بسيار بيشتر پيش بيني مي كنند؛ ۱ به ۳۷. 

طبق پيش بيني ها ۱۰ بهمن امسال برخورد سيارك تازه كشف شده با مريخ اتفاق مي‌افتد بايد صبر كرد و ديد كه آيا برخوردي اتفاق مي‌افتد يا خير. اگر برخورد بين ۲۰۰۷ WD۵ و مريخ اتفاق بيافتد بايد بيشتر به آپوفيس توجه كنيم و خطر آن را جدي‌تر تلقي كنيم. 

منبع: newscientist , science@nasa 

برگرفته از سايت مجله نجوم

‎
پلاسما ، PLASMA – حالتي از ماده است كه در دماي خيلي بالا بوجود مي آيد و ساختارهاي مولكولي مفهوم خود را در اين وضعيت از دست مي دهند . در حالت پلاسما اتم ها و ذرات زير اتمي مانند مانند الكترون و پروتون و نوترون آزادانه در محيط حركت مي كنند و تغيير موقعيت مي دهند . حالت ماده متشكله تمامي ستارگان ، پلاسما است .
پلاسما در فيزيك،يك محيط رساناي الكتريكي است كه تعدادذرات باردار مثبت و منفي آن تقريبا با هم برابرند و زماني ايجاد ميشود كه اتم ها در گاز يونيزه شوند.
گاهي به پلاسما‏‎ حالت‌‏‎ چهارمماده اطلاق مي شود كه از حالتهاي سه گانه جامد،مايع،گاز متمايز است.
هر الكترون داراي يك واحد بار منفي است.
بار مثبت توسط اتمها يا مولكولهايي كهاين الكترونها را از دست داده اند حمل ميشود در موارد نادر اما جالب ، الكترونهايي كه از يك نوع اتم يا مولكول جدا شده اند به تركيب ديگري متصل ميشوند و منجر به توليد پلاسما ميشوند كه هر دو يون مثبت و منفي را دارا است.
توضيح كامل تري از پلاسما:
گازهايي كه تا حد زيادي يونيده هستند رساناهاي خوبي براي الكتريسيته هستند. علاوه بر آن حركت ِذرات باردار ِگازها هم مي تواند ميدان الكترومغناطيسي توليد كند. (تابش موج). وقتي گاز يونيده تحت تأثير يك ميدان الكتريكي ِساكن قرار بگيرد حاملهاي بار در اين گاز به سرعت طوري مجددا توزيع مي شوند كه قسمت ِاعظم ِگاز در مقابل ِميدان محافظت مي شود. لانگ موير Langmuir در سال 1929 در مجله ي فيزيكال ري ويو لترز Physical Review letters شماره ي 33 صفحه ي 954 ناحيه اي از گازها را كه نسبتا خالي از ميدان است و محافظت شده است و در آن بارهاي مثبت و منفي در توازن اند پلاسما ناميد و نواحي محافظ روي مرز ِپلاسما را پوشينه ناميد. 
از مهمترين خواص پلاسما اينست كه مي كوشد از لحاظ الكتريكي خنثا بماند. 
در ابتدا پلاسما در ارتباط با تخليه ي الكتريكي در گازها و قوسهاي الكتريكي و شعله ها مورد نظر بود اما اينك در اخترفيزيك نظري، مسأله ي گداخت و راكتورهاي هسته اي گرمايي و مهار ِيونها هم مورد اهميت است. براي تشكيل پلاسما نيازمند ِدماي بالايي هستيم تا توانايي تفكيك الكترونها را از يونهاي مثبت در گازها داشته باشيم. جايي كه الكترونش يك طرف و يونهاي مثبتش يك طرف ديگر باشد را پلاسما مي گويند. براي ايجاد پلاسما از راكتور گرمايي استفاده مي شد اما جديدا از ليزر و مواد جامد هم استفاده مي شود.

اطلاعات بيشتر iPN:
سه شيوه ي مختلف براي بررسي پلاسما وجود داره: نظريه ي جنبشي تعادل، نظريه مدار و نظريه ي هيدرومغناطيسي ماكروسكوپي.

نظريه ي تعادل مبني بر آمار بولتزمن است و نشان مي دهد كه اگر بار خارجي q در پلاسما قرار داشته باشد در فاصله اي موسوم به طول دبي توسط پلاسما محافظت مي شود. يعني پتانسيل كولني حفاظت نشده ي q/4pi*epsilon*r با فرمول زير عوض مي شود:

phi (potential) = ( q / 4*pi*epsilon*r ) * exp (-r/h);
h= sqr ( epsilon*k*T/2N0e2 );
e= بار الكتريكي
h= طول دبي

نظريه يمدار يا حركت ذرات در ميدان مغناطيسي هم بحث آينه هاي مغناطيسي را ايجاد مي كند. براي نگه داشتن پلاسما نياز به ظرف داريم ولي اين ظرف چيزي بجز كاسه اي فرضي كه ديواره هايش ميدان مغناطيسي است نمي باشد. اين ظرف مغناطيسي در واقع باعث پيچ خوردن و دايره اي شدن حركت ذرات در پلاسما مي شود. ظرف مغناطيسي ميداني نايكنواخت و همگرا اطراف پلاسماست كه هرچه از پلاسما دور مي شود مقدارش قوي تر مي شود. اگر ذره ي بارداري در پلاسما را تصور كنيم كه حركت پيچشي حول محور مغناطيسي مذكور داشته باشد شعاع حركتش همان شعاع لارمور است كه از رابطه ي نيروي وارد بر ذره ي متحرك به جرم m و سرعت v و بار q با ميدان مغناطيسي خارجي B ناشي مي شود:

~F = q(~v*~B)
~F=m. ~a -> F=mv2/R
=> Rلارمور = m vعمود / q.B

پس هر چه دورتر از پلاسما مي شويم با افزايش قدرت ميدان مغناطيسي شعاع چرخش دوران كم مي شود و كم كم سرعت ذره كاهش مي يابد. پس مارپيچ تنگتر و حركت محوري كندتري توسط ذرات طي مي شود تا اينكه مثل اينكه به آينه برخورد كرده باشند بر مي گردند. به اين پديده «آينه ي مغناطيسي» مي گويند. 
نظريه ي هيدرو مغناطيسي يعني قانون نيروي ماكروسكوپي براي حجم واحد يا بازي با شارها (flows). ميدان مغناطيسي كه حكم ظرف را براي پلاسما دارد فشاري معادل با press = B^2/2.mu اعمال مي كند. اين اثر را تنگش مغناطيسي گويند.


اسپري پلاسما :
درروش پلاسما اسپری گازتشکيل دهنده پلاسما که درمرحله شروع قوس آرگن يا هليم است وپس ازبرقراری قوس پايداربه ترکيبی ازآرگن يا هليم با هيدروژن يانيتروژن تبديل مي شود از بين کاتد وآند عبورکرده وبراثرتخليه الکتريکی اين ناحيه يونيزه می گردد. مقدارانرژی صرف شده برای يونيزه کردن گاز، درناحيه ای درخارج گذرگاه مابين کاتدوآند آزاد شده وبه گرما تبديل می کردد وبدين ترتيب دمايي درحدود 15000 درجه سانتيگراد حاصل خواهد شد ومولکولهای منبسط شده گاز باسرعتی نزديک به صوت ذرات ماده پوشش بصورت پودر را که ذوب شده اند، به سمت سطح قطعه خواهند راند وبدين ترتيب پوششی متراکم باچسبندگی بالا حاصل خواهد شد.

پوشش هاي پلاسمااسپري، جهت محافظت سطح قطعات دربرابرعواملي مانند دماي بالا، خوردگي داغ، خوردگي دماي محيط و فرسايش مورداستفاده قرارمي گيرند، اين پوشش ها درصنايع مختلف ازجمله صنايع نفت، نساجي، فولاد، نيروگاهي، شيميايي و … كاربردفراوان دارند. بعنوان نمونه مي توان موارد زير راذكر كرد:
1- كاربيد تنگستن و كاربيد كرم : مقاوم دربرابرسايش
2- اكسيد آلومينيم : مقاوم دربرابر دماي بالا وسايش
3- اكسيد زيركنيم : پوشش سپر حرارتي
4- آلياژهاي پايه نيكل : مقاوم دربرابر خوردگي
5- اكسيدكرم : مقاوم دربرابر سايش

اخباري درباره پلاسما:
پلاسماي سرد باكتري ها را از بين مي برد:
محققين در يو اس با استفاده از پلاسماي سرد روش جديدي براي نابود كردن باكتريها كشف كردند. اين روش توسط مونير لاروس در دانشگاه سلطنتي ويرجينيا و دانشكده هاي كاليفرنيا در ساندياگو كشف شد. پلاسما شامل ذرات باردار –الكترونها و يونها-و ذرات بدون بار مانند اتمهاي برانگيخته و مولكولها مي باشد.
بيشتر پلاسما هها در فشار معمولي داغ هستند- در حدود چندين هزار درجه سانتيگراد- بنابر اين كنترل آنها مشكل است. 
لاروس و همكارانش با استفاده از مانع مقاوم بدون بار در دما و فشار اتاق پلاسما ي سرد توليد كردند.آنها براي اين كار گاز مخلوطي شامل 97% هليوم و 3% اكسيژن را بين دو الكترود مسطح وارد كردند،سپس ولتاژي در حدود چندكيلوولت با فركانس 60 هرتز اعمال كردند.
مزيت اين روش در توان ورودي كم - بين 50 تا 300 وات- و توليد مقدار زيادي پلاسما مي باشد.
اين تيم دو نوع باكتري- با غشاي بيروني و بدون غشاي بيروني- را در معرض پلاسما ي سرد قرار دادند و با ميكروسكوب الكتروني تاثيرات پلاسما را روي آنها بررسي كردند.بعد از گذشت ده دقيقه ديدند كه هر دو نوع باكتري بوسيله اشعه فرا بنفش و قسمتهاي آزاد پلاسما، از بين رفتند.
ذرات باردار در حدود چند ميكروثانيه آسيب شديدي به پوسته سلول باكتري وارد مي كنند،زيرا كشش الكتروستاتيكي وارد بر پوسته بيروني سلول باكتري از نيروي كشش پوسته بيشتر مي شود.
لاروس و همكارانش معتقدند كه پلاسماي سرد، باكتريها و ويروسهاي مهلك را از بين مي برد و براي استريليزه كردن سريع و مطمئن تجهيزات دارويي مي تواند بجاي روشهاي سمي بكار برود.
لاروس ميگويد:“اميدواريم اين روش را بتوانيم براي قسمتهاي زيرسلولي نيز بكار ببريم و تاثيرات بيوشيمي آن را نيز بدست آوريم.“
منبع:articles.ir

دانشمندان قرن نوزدهم، خورشید را سرچشمه جویباری از ذرات ابرگونه‌ای که در فضای بین سیارات روان است، تصور می‌کردند و می‌گفتند که پدیده‌هایی مانند «شفق‌های قطبی» از برخورد این ذرات با جو زمین پدید می‌آیند.
نتایج حاصل از بررسی گیسوی ستارگان دنباله‌دار بر نظریه «گسیل ذرات خورشیدی» نیرو بخشید و در سال 1958 ای.ان.پارکر ثابت نمود که ذراتی از تاج خورشیدی جدا گردیده و از هر سو در فضای بین سیارات به حرکت در می‌آیند و پدیده‌ای را به نام «باد خورشیدی» به وجود می‌آورند. به گمان بارکر، دمای فوق‌العاده زیاد تاج‌های خورشیدی، موجب به وجود آمدن فشار زیاد شده و به جریان به سمت بیرون مواد خورشیدی می‌انجامد. از آن جایی که هیچ مانع خارجی در سر راه این مواد وجود ندارد، لذا از سرعت جریان آنها کم نمی‌شود و مانند گلوله‌ای که در سراشیبی است، همچنان به راه خود ادامه می‌دهند. منشا این پدیده، تاج خورشیدی است، که بنابر خصوصیت خود همواره در حال انبساط و پراکنده کردن بوده و برای جایگزینی مواد از دست رفته، از لایه‌های زیرین خویش تغذیه می‌کند. اما این که مکانیسم تغذیه دقیقاً چگونه عمل می‌کند، هنوز به درستی روشن نیست.

نتایج به دست آمده از کاوش‌های فضایی، چون روسیه و آمریکا (به ویژه ماریتر 2) مداومت باد خورشیدی را ثابت می‌سازد و با آغاز عصر فضا، تحقیق در زمینه آشنایی با این مکانیسم با جدیت هر چه تمام‌تر دنبال می‌گردد و هر روز بر آگاهی ما در مورد شناخت پدیده‌ی «باد خورشیدی» افزوده می‌شود. 

دمای ذرات باد خورشیدی در نزدیکی‌های زمین چیزی حدود 100000 کلوین است. به این ترتیب ظاهراً زمین در لفافی از ذرات بسیار گداخته، و بسیار رقیق پوشیده شده است.

ویژگی‌های باد خورشیدی
باد خورشیدی به طور پیوسته و با سرعت بین 200 تا 900 کیلومتر در ثانیه در فضای میان سیارات می‌وزد (رقم بین 400 تا 500 کیلومتر در ثانیه را می‌توان سرعت متوسط بادهای خورشیدی محسوب داشت) و ذراتی که به وسیله باد خورشیدی حمل می‌شوند حدود 4 تا 5 روز وقت لازم دارند تا به زمین برسند. باد خورشیدی شامل تعدادی الکترون و پروتون همراه با مقدار کمی یون‌های سنگین می‌باشند. مهم‌ترین ذرات باد خورشیدی در فاصله خورشید تا زمین را ذرات آلفا (هسته هلیوم) تشکیل می‌دهند که حدود 4 تا 5 درصد مجموع ذرات را به خود اختصاص داده‌اند. تراکم متوسط این ذرات چیزی حدود در متر مکعب است که این رقم با فاکتوری معادل بیش از صد در تغییر است. (به طور مثال تراکم ذرات مزبور در سطح دریای زمین برابر در مترکعب می‌باشد.)

دمای ذرات باد خورشیدی در نزدیکی‌های زمین چیزی حدود 100000 کلوین است. با این ترتیب ظاهراً زمین در لفافی از ذرات بسیار گداخته، و بسیار رقیق پوشیده شدهاست. این وضعیت نشان می‌دهد که خورشید از جرم خود حدود 1000 میلیون کیلوگرم در ثانیه می‌کاهد و آن را به پدیده‌ای به نام باد خورشیدی مبدل می‌سازد. با این روند مدتی معادل سال وقت لازم است تا تمام جرم خورشید بر باد رود! جالب این جاست که این مدت تقریباً 10000 بار طولانی‌تر از مدت زمان آغاز پیدایش و فعالیت خورشید تا زمان حاضر است.

ذراتی از تاج خورشیدی جدا گردیده و از هر سو در فضای بین سیارات به حرکت در می‌آیند و پدیده‌ای را به نام «باد خورشیدی» به وجود می‌آورند.

شفق‌های قطبی
شفق‌های قطبی یکی از طبیعی‌ترین و زیباترین پدیده‌های جو زمین است. پدیده مزبور عبارت از ذرات بارداری هستند که از خورشید به سوی لایه‌های زیرین جو زمین سرازیر می‌شوند و روشنی‌هایی را که کلاً شفق‌های قطبی نام دارند پدید می‌آورند.

شفق قطبي يا نورهاي قطبي، به بهترين صورت از حدود عرض جغرافيايي دايره‌ي اقيانوس منجمد شمالي (يا منجمد جنوبي) ديده مي‌شود. نورهاي قطبي درست همانند تابش‌هاي رنگي در آسمان هستند. نورهاي قطبي در اثر الكترون‌هايي كه در طول خطوط نيروي ميدان مغناطيسي زمين حلقه مي‌زنند، به وجود مي‌آيند. اين حلقه‌هاي الكتروني وارد جو زمين مي‌شوند و باعث مي‌گردند كه گازهاي رقيقي كه در ارتفاعات بالاي جو قرار دارند، همانند نور لامپ فلورسنت بدرخشند.

اين الكترو‌ن‌ها عمدتاً از خورشيد مي‌رسند و تعداد آنها بستگي به فعاليت خود خورشيد دارد. وقتي كه سطح خورشيد خيلي فعال باشد، ما نورهاي قطبي بيشتري را مشاهده مي‌كنيم تا زماني كه خورشيد آرام‌تر است. 
نور قطبي مي‌تواند شكل‌هاي مختلفي داشته باشد. بعضي وقت‌ها شبيه به پرده‌ي آويزان، يا نورهاي متحرك و يا پرتوهاي نور است. رنگ آن نيز تغيير مي‌كند ولي بيشتر مواقع داراي سايه‌ي سبز يا صورتي است.

شفق‌ها مانند پرده‌هايي عظيم به طول صدها كيلومتر از نورهاي رنگي هستند 
در موارد نادر شفق قطبي ممكن است سراسر آسمان مرئي، از افق تا سمت الراس را بپوشاند.

شكل شفق قطبي سخت متاثر از ميدان مغناطيسي زمين است، امتداد حركت ذرات خورشيدي را، در چندين هراز كيلومتر آخر، ميدان مغناطيسي زمين هدايت مي‌كند. 

دوره تناوب ظهور شفق‌هاي قطبي
مشاهدات چندين ساله آشكار ساخته‌اند كه دوره‌هاي مشاهده شفق‌هاي قطبي به طور مرتب در 5/11 سال تكرار مي‌شوند. در طول اين مدت، شماره شفق‌هاي قطبي نخست ، سال به سال كاهش مي‌يابد و سپس شروع مي‌كند به زياد شدن تا مقدار آن در 5/11 سال از نو به ماكزيمم مي‌رسد.

يك پرسش و يك پاسخ
چرا شفق‌هاي قطبي در عرض‌هاي بالا، يعني در نواحي نزديك به قطب‌ها مشاهده مي‌شوند؟ در صورتي كه مي‌دانيم پرتوهاي خورشيد تمام سطح زمين را روشن مي‌كنند. پاسخ اين پرسش را استرمر (Stermer) ، دانشمند نروژي پيدا كرد. ذرات باردار گسيل شده از خورشيد به جو زمين مي‌رسند و به درون ميدان مغناطيسي آن نفوذ مي‌كنند. در آنجا نيروي میدان مغناطیسی زمین بر آنها اثر مي‌كند و آنها را از مسير اوليه خود منحرف مي‌سازد.
استرمر محاسبات رياضي پيچيده‌اي انجام داد و مسير اين الكترون‌ها را در ميدان مغناطيسي زمين حساب كرد. او نشان داد كه ذرات باردار منحرف شده توسط ميدان مغناطيسي زمين، به يقين فقط به نواحي قطبي كره زمين وارد مي‌شوند.

شفق‌های قطبی تصاویر آیینه‌ای نیستند
در کتاب‌های عمومی نجومی چنین آمده است که شفق‌های قطبی در اطراف هر دو قطب مغناطیسی زمین، تصاویر قرینه آیینه‌ای ایجاد می‌کننند. اما به نظر می‌رسد که چنین نیست. گروهی ، با استفاده از فضاپیمای Polar and Image متعلق به ناسا برای نخستین بار، بیضی‌های شفق قطبی را در آسمان نیمکره شمالی و جنوبی همزمان تحت نظر گرفتند. این دو حلقه نور، بسیار مشابه بودند اما دوام یکسانی نداشتند. این گروه، این تفاوت را از یک طرف ناشی از انحراف محور مغناطیسی زمین نسبت به جهت باد خورشیدی و از طرف دیگر ناشی از برآمدگی‌ها و فرورفتگی‌های میدان مغناطیسی زمین دانسته‌‌اند.

شفق‌های قطبی در دیگر سیارات
فضاپیماهای ویجر وجود شفق‌های مشابهی را در عرض‌های 78 تا 80 درجه‌ی شمالی و جنوبی جو مشتری و کیوان نشان می‌دهند.
اندازه تابناکی شفق‌های قطبی را بر حسب واحدی به نام ری لی (Rayleigh) اندازه می‌گیرند. هر «ری لی» برابر است با صد هزار فوتون بر سانتی‌متر مربع در ثانیه. معمولاً شفق‌هایی با تابناکی هزار «ری لی» مرئی بوده و پدیده‌ای همیشگی در شب‌های آسمان نواحی قطبی به شمار می‌آید.

بررسی‌ها نشان داده که شفق‌های جو مشتری نیرومندتر از شفق‌های زمینی هستند و درخشش آنها به 60 هزار ری لی می‌رسد. و هم چنین درخشندگی شفق‌های کیوان به 2000 تا 5000 بالغ می‌گردد.

شهاب سنگ پرسايد و شفق قطبي

طیف رنگ‌های موجود در شفق‌های قطبی
نیتروژن حجم عمده‌ای از گازهای موجود در جو زمین می‌باشد. اکسیژن، هیدروژن و هلیوم نیز با درصدهای متفاوتی در جو زمین وجود دارند. علت تغییر رنگ «شفق‌های قطبی» بستگی به گازی دارد که ذرات باردار «باد خورشیدی» به آنها برخورد می‌کنند و آن‌ها را وادار به تابش فوتون می‌کنند. طبق قوانین فیزیکی برای بر انگیخته شدن یک الکترون در هسته اتم، نیاز به صرف انرژی می‌باشد. الکترون با گرفتن انرژی برانگیخته می‌شود و از مداری به مدار بالاتر می‌رود. در بازگشت از مدار بالاتر به مدار اولیه الکترون انرژی‌ای را که گرفته بود به صورت انرژی تابش بر می‌گرداند. که طول موج این نور برای هر اتم مقداری منحصر به فرد است، و یکی از راه‌های تشخیص اتم‌ها به دست آوردن طول موج‌های الکترون‌های آنها ست وقتی که برانگیخته می‌شوند. در «شفق‌های قطبی» نیز قضیه به همین شکل می‌باشد. ذرات باردار «باد خورشیدی»، عناصر موجود در جو زمین را برانگیخته می‌کنند و هر کدام از عناصر بنا به ماهیت خود طول موجی از خود تابش می‌کنند، که دارای رنگ‌های مختلفی است. در زیر شما می‌توانید این موضوع را مشاهده کنید. در این آزمایش چهار گاز اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن و هلیوم در نظر گرفته شده است. ابتدا نام خود را وارد کنید و دکمه play را بزنید. در منوی گوشه عکس می‌توانید گازی را که می‌خواهید طیف رنگی آن را ببنید، مشخص کنید. گزینه Collision intensity شدت برخورد را مشخص می‌کند که می‌توانید با کم و زیاد کردن آن تغییرات به وجود آمده را مقایسه کنید.

نور شمالگان یا شفق قطبی: 

شفق قطبی یا نور شمالگان ، به نور های رنگارنگی گفته می شود که بعضی شب ها در مناطق قطبی و نزدیک به قطب لحظاتی مانند گازهای متحرک رنگی پدیدار می شوند و آسمان سیاه و سفید شب را روشن و جادویی می کنند. با این که این پدیده زیبا در کشور ما قابل رویت نیست اما دانستن چگونگی پیدایش جالب و لذت بخش است . خورشید برخلاف ظاهر آرام و پایدارش ، یک ستاره طوفانی و فعال است . فعالیت ها و انفجار های سطحی و جوی خورشید به طور پیوسته جریانی از ذرات پر انرژی باردار شامل الکترون ها ، پروتون ها و یون ها را در فضا منتشر می کند که به آن باد خورشیدی گفته می شود . ذرات باردار باد خورشیدی با سرعتی حدود 1.5 میلیون کیلومتر در ساعت فضا را می پیمایند و پس از چند روز به زمین می رسند . زمینی که با میدان مغناطیسی خود ، منتظر پذیرایی از آنهاست . میدان مغناطیسی بر الکتریکی متحرک نیرو وارد می کند و این نیرو در هر لحظه بر مسیر حرکت ذره عمود است . حالا اگر ذره بارداری را در یک میدان مغناطیسی شلیک کنید ، این نیرو باعث می شود تا ذره دور یکی از خطوط میدان ، شروع به چرخش کند . عین همین اتفاق برای ذرات باردار باد خورشیدی می افتد . زمین مانند آهنربایی است که قطبهای آن در نزدیکی قطب شمال و جنوب جغرافیایی قرار دارند و خطهای میدان آن از قطب به قطب کشیده شده اند . به این ترتیب ، وقتی ذره بارداری به محدوده میدان مغناطیسی زمین می رسد ، به دام یکی از خطوط میدان می افتد و بسته به جهت سرعتش شروع به حرکت مارپیچی به طرف یکی از قطب های زمین می کند. حالا تصور کنید وقتی پس از یک فوران خورشیدی شدت و انرژی باد خورشید چندین برابر می شود و انبوه ذرات باردار پر سرعت با همدیگر و در راستای خطوط میدان وارد جو مناطق نزدیک به قطب شمال و جنوب می شوند و در ارتفاع حدود 30 تا 400 کیلومتری زمین به اتمهای اکسیژن و نیتروژن جو برخورد می کنند ، چه اتفاقی می افتد . ذرات پر سرعت در برخورد با اتم ها ، آنها را برانگیخته می کنند و اتم برانگیخته هم ، طبق معمول انرژی خود را به صورت یک فوتون آزاد می کند. یعنی عین همان چیزی که در صاعقه و لامپ نئون( یا فلورسنت ) اتفاق می افتد.رنگ این نوع تابش به نوع گاز تحریک شده و فشار ( ارتفاع) آن بستگی دارد . اتم اکسیژن برانگیخته تا ارتفاع 220 کیلومتری نور سبز و از آن به بالا نور قرمز تابش می کند. در حالی که نور تابیده از اتم نیتروژن تا ارتفاع 100 کیلومتری ، آبی و در ارتفاعات بالاتر بنفش است.

همه این فرایند های فیزیکی و شیمیایی دست به دست هم می دهند تا رقص مواج رنگ ها ، آسمان شبهای طولانی قطب را برای لحظاتی روشن کند. اسکیمو بودن همین خوبی ها را هم دارد!

شَفَق یا سُرخی قُطبی یکی از پدیده‌های جوی کرۀ زمین است.

نیروهای لورنتس که موجب انحراف مسیر الکترونها در میدان‌های مغناطیسی می‌‌شود در بسیاری از پدیده‌های طبیعی تجلی می‌‌یابند و فقط با یاری گرفتن از این نیروها توضیح آنها ممکن است. یکی از تماشایی‌ترین و با شکوهترین پدیده‌ها از این نوع شفق قطبی است، که مشخصه عرض‌های جغرافیایی بالا , نزدیکی‌های شمال یا جنوب مدار قطبی است. پدیده شگفت آور و زیبایی که در طول شب قطبی طولانی در آسمان دیده می‌‌شود.

آسمان تابان می‌‌شود و نقش‌هایی با رنگ‌ها و شکل‌های گوناگون دیده می‌‌شود. گاهی دارای شکل کمان یکنواخت، ساکن یا تپنده است و گاهی عبارت است از شمار زیادی پرتو با طول موج‌های متفاوت، که مانند پرده‌ها و نوارها بازی می‌کنند و پیچ و تاب می‌‌خورند. رنگ تابانی از سبز مایل به زرد به سرخ و بنفش مایل به خاکستری تغییر می‌‌کند. طبیعت و منشا شفق‌های قطبی زمان درازی به کلی پوشیده مانده بود. تا اینکه به تازگی برای این راز توضیح رضایت بخشی پیدا شد. 
نور شمالگان (شفق قطبي) در نيم كره شمالي ديده ميشه ضخامت اين پرده كه داراي ارتفاع چند صد كيلومترو طول چند هزار كيلومتره بيش از يك كيلو متر نيست. 
براي توجيه اين پديده مي توانيم بگوييم كه ذرات باردار موجود در پرتو هاي كيهاني كه توسط ميدان مغناطيسي زمين در كمربند وان آلن به دام افتان در قطبها وارد جو ميشن در نتيجه شفق قطبي در اثر بزرخورد اين ذرات با اتم ها و ملكول ها ي موجود در لايه بالايي جو ايجاد ميشه
. زمان شفق قطبي زمانيست كه انفجارهاي خورشيدي صورت مي گيرد.

مقدمه 
در عرضهای بالای زمین ، آسمان شب ، بصورت درخشانی به شکل متحرک روشن می‌شود که شفق قطبی نامیده می‌شود. آنها شفاف هستند و می‌توان ستاره‌ها را از داخل آنها مشاهده کرد. اغلب نور آنها به قدری می‌درخشد که می‌توان نوشتجات را خواند و رنگ آنها همیشه سبز مایل به زرد نیست. شفق قطبی شمالی و شفق قطبی جنوبی را می‌توان در هر شب روشن مشاهده کرد و شدت نور آنها متغیر بوده و تابع تعدادی پارامتر است. راه شیری توسط یک شفق قطبی روشن ، دیده نمی‌شود.

همچنین آشکار است که شفق قطبی به هنگام روز بوجود می‌آید، بطوری که نور آن همواره در اتمسفر عرضهای بالا انتشار می‌یابد. وجود شفق قطبی چندین قرن است که مورد شناسایی قرار گرفته است. در اوایل تصور می‌شد که شفق قطبی ناشی از بازتاب نور خورشید توسط یخهای فطبی است. نظریه دیگری عبارت از روشن شدن آسمان توسط خدایان بوده است. امروزه نظریه ذرات باردار شتاب‌دار مسئول این پدیده شناخته شده‌اند.

شفق قطبی چگونه تشکیل می‌شود؟ 
نیروهای لورنتس که موجب انحراف مسیر الکترونها در میدان های مغناطیسی می‌شود در بسیاری از پدیده‌های طبیعی تجلی می‌یابند و فقط با یاری گرفتن از این نیروها توضیح آنها ممکن است. یکی از تماشایی‌ترین و با شکوهترین پدیده‌ها از این نوع شفق قطبی است، که مشخصه عرضهای جغرافیایی بالا , نزدیکیهای شمال یا جنوب مدار قطبی است. پدیده شگفت آور و زیبایی که در طول شب قطبی طولانی در آسمان دیده می‌شود.

آسمان تابان می‌شود و نقشهایی با رنگها و شکلهای گوناگون دیده می‌شود. گاهی دارای شکل کمان یکنواخت ، ساکن یا تپنده است و گاهی عبارت است از شمار زیادی پرتو با طول موجهای متفاوت ، که مانند پرده‌ها و نوارها بازی می‌کنند و پیچ و تاب می‌خورند. رنگ تابانی از سبز مایل به زرد به سرخ و بنفش مایل به خاکستری تغییر می‌کند. طبیعت و منشأ شفقهای قطبی زمان درازی به کلی پوشیده مانده بود. تا اینکه به تازگی برای این راز توضیح رضایت بخشی پیدا شد.

ارتفاع شفقهای قطبی 
قبل از همه ، دانشمندان موفق شدند ارتفاعی را که شفقهای قطبی ظاهر می‌شوند، تعیین کنند. به این منظور از یک تابانی از دو نقطه به فاصله چند ده کیلومتر از یکدیگر عکس گرفتند. به کمک چنین عکسهایی ثابت کردند که شفقهای قطبی در ارتفاع 80 تا 100 کیلومتری بالای زمین (بیشتر اوقات در ارتفاع 100 کیلومتر) ظاهر می‌شوند. به این ترتیب دریافتند که شفقهای قطبی تابانی گازهای رقیق موجود در جو زمین هستند، که تا اندازه‌ای به تابانی در لامپ های تخلیه گاز شبیه می‌باشند.

دوره تناوب ظهور شفق های قطبی 
رابطه جالب بین شفقهای قطبی و پدیده‌های دیگر روشن است. شفقهای قطبی با دوره‌های متفاوت مشاهده می‌شوند. اختلاف دوره‌های شفق قطبی بعضی اوقات به چندین سال می‌رسد. مشاهدات چندین ساله آشکار ساخته‌اند که دوره‌های زیادی ماکزیمم شفقهای قطبی بطور مرتب در 11.5 سال تکرار می‌شوند . در طول این مدت ، شماره شفقهای قطبی نخست سال به سال کاهش می‌یابد و سپس شروع می‌کند به زیاد شدن تا مقدار آن در 11.5 سال از نو به ماکزیمم می‌رسد.

فرضیه بیرکلند در مورد لکه‌های خورشیدی
بیرکلند (B. Birkeland) دانشمند نروژی با مقایسه نتایج اخیر این فرضیه را مطرح کرد که لکه‌های خورشیدی ناحیه‌هایی هستند که آنها باریکه‌های ذرات باردار (الکترونها) به داخل فضای اطراف گسیل می‌شوند. این ذرات با رسیدن به لایه‌های بالای جو زمین ، از طریق برخوردهای الکترون در این لایه‌ها ، مشابه تخلیه گاز در لوله ، گازها را به تابانی وا می‌دارند. این الکترونها همچنین روی میدان مغناطیسی زمین و شرایط انفجار امواج رادیویی مجاور زمین اثر می‌گذارند.

اگر نظریه بیرکلند درست باشد، چرا شفقهای قطبی در عرضهای بالا ، یعنی در نواحی نزدیک به قطبها مشاهده می‌شوند؟ در صورتی که می‌دانیم پرتوهای خورشید تمام سطح زمین را روشن می‌کنند. پاسخ این پرسش را استرمر (Stermer) ، دانشمند نروژی دیگر پیدا کرد. ذرات باردار گسیل شده از خورشید به جو زمین می‌رسند و به درون میدان مغناطیسی آن نفوذ می‌کنند. در آنجا نیروی لورنتس بر آنها اثر می‌کند و آنها را از مسیر اولیه خود منحرف می‌سازد. استرمر محاسبات ریاضی پیچیده‌ای انجام داد و مسیر این الکترونها را در میدان مغناطیسی زمین حساب کرد. او نشان داد که ذرات باردار منحرف شده توسط میدان مغناطیسی زمین ، به یقین فقط به نواحی قطبی کره زمین وارد می‌شوند.

این نظریه که در انحراف ذرات باردار در میدان مغناطیسی زمین نیروی لورنتس را به حساب می‌آورند، با شمار زیادی از نتایج آزمایشگاهی به خوبی همخوانی دارد و در حال حاضر پذیرش همگانی یافته است. هر چند به تازگی برای توضیح کمی تمامی این دیدگاه دشواریهایی بروز کرده است.

دانشمندان قرن نوزدهم ، خورشید را سرچشمه جویباری از ذرات ابر گونه‌ای که در فضای بین سیارات روان است، می‌پنداشتند و بر این اعتقاد بودند که پدیده‌هائی چون فروغهای قطبی و توفانهای مغناطیسی (که اختلالاتی را در میدان مغناطیس زمین موجب می‌گردد.) از برخورد ابر گونه مزبور با جو زمین پدید می‌آیند.

نظریات 
این نظریه در سال 1900 بوسیله الیور لوچ انگلیسی چاپ و منتشر گردید و حدود سی سال بعد یعنی در سال 1932 جی. بارتلز خاطر نشان ساخت که ارتباطی میان توفانهای مغناطیسی و فعالیت مشعلهای خورشیدی موجود نیست و احتمالاً این پدیده را بایستی با دوره چرخش 27 روزه خورشید مربوط دانست. به گمان بارتلز اختلالات مغناطیسی زمین بر اثر فعالیت مناطقی از خورشید که آنها را مناطق می‌نامید، ایجاد می‌گردد.

نتایج حاصله از بررسی دنباله یا گیسوی ستارگان دنباله‌دار بر نظریه گسیلش ذرات خورشیدی نیرو بخشید و در سال 1958 ای.ان پارکر ثابت نمود که ذراتی از تاج خورشیدی جدا گردیده و از هر سو در فضای بین سیارات به حرکت در می‌آیند و پدیده‌ای را به نام باد خورشیدی بوجود می‌آورند. به گمان پارکر ، دمای فوق العاده زیاد تاجهای خورشیدی ، فشارهای زیادی را موجب گردیده و به جریان برونسوی مواد خورشیدی می‌انجامد.

از آنجائی که هیچ مانع خارجی در سر راه مواد مزبور وجود ندارد. لذا از سرعت جریان آنها کاسته می‌گردد و به سان گلوله‌ای که در سراشیب غلطان است، همچنان به راه خود ادامه می‌دهند. منشأ این پدیده همانا تاج خورشیدی است که بسا در سرشت خود همواره در انبساط و پراکنش بوده و برای جایگزینی مواد از دست رفته از لایه‌های زیرین خویش تغذیه می‌کند. اما اینکه مکانیسم تغذیه دقیقاً چگونه عمل می‌کند؟ هنوز به درستی روشن نیست. 

نتایج بدست آمده از کاوشهای فضائی کشورهایی چون اتحاد جماهیر شوروی و آمریکا (بویژه مارینر2) مداومت باد خورشیدی را ثابت می‌سازد و با آغاز عصر فضا ، تحقیق در زمینه آشنایی با این مکانیسم با جدیت هر چه تمامتر دنبال می‌گردد و هر روز بر آگاهی با در مورد شناخت پدیده باد خورشیدی افزوده می‌شود.

ویژگیهای باد خورشیدی 
باد خورشیدی بطور پیوسته و با سرعت بین 200 تا 900 کیلومتر در ثانیه در فضای میان سیارات می‌وزد (رقم بین 400 تا 500 کیلومتر در ثانیه را می‌توان سرعت متوسط بادهای خورشید محسوب داشت) و ذراتی که بوسیله باد خورشیدی حمل می‌شوند حدود 4 تا 5 روز وقت لازم دارند تا به زمین برسند. باد خورشیدی شامل تعدادی الکترون و پروتون همراه با مقدار کمی یون های سنگین می‌باشد.

مهمترین ذرات باد خورشیدی در فاصله خورشید تا زمین را ذرات آلفا (هسته هلیوم) تشکیل می‌دهند که حدود 4 تا 5 درصد مجموع ذرات را به خود اختصاص داده‌اند. تراکم متوسط این ذرات چیزی حدود در متر مکعب است که این رقم با فاکتوری معادل بیش از صد در تغییر است. (به طور مثال تراکم ذرات مزبور در سطح دریای زمین برابر در متر مکعب می باشد).

دمای پلاسمای باد خورشیدی که بر حسب پراکنش سرعت ذرات بیان می‌گردد. در نزدیکیهای زمین حدود کلوین است. با این ترتیب ظاهراً زمین در لفافی از پلاسمای بسیار گداخته و بسیار رقیق پوشیده شده، این وضعیت نشان می‌دهد که خورشید از جرم خود حدود کیلوگرم در ثانیه می‌کاهد و آن را به پدیده‌ای بنام باد خورشیدی مبدل می‌سازد. با این روند مدتی معادل حدود سال وقت لازم است تا تمام جرم خورشید بر باد رود. جالب اینجاست که این مدت تقریباً 10 بار طولانی‌تر از مدت زمان آغاز پیدایش و فعالیت خورشید تا زمان حاضر است.
منبع:

www.tebyan.net

اجزای اصلی موشک بدنه موشک قطعات بدنه موشک شامل اسکلت که الحاق کننده یا محافظ و نگهدارنده سایر قسمتهای موشک می‌باشد و در واقع اتصال قسمتهای مختلف موشک و استواری آن در حین پرواز در هوا به این قسمت متکی است. شاسی ، خود از بخشهای دیگر به نام بدنه اصلی موشک (Missils Main Body) با بالها و بالچه‌ها تشکیل شده است. سیستم هدایت ، موشک را به سوی هدف یا محوطه آن سوق می‌دهد.  

امروزه تعداد متنوعی از موشکها موجود است و اغلب آنها اختلاف عمده‌ای باهم دارند. با این وصف ، موشکها در قسمتهای اصلی تشکیل دهنده شبیه به هم هستند. هر موشک از چهار قسمت اصلی به نام سازه (AIRFAME) ، سیستم هدایت موشک (GUIDANCE SYSTEM) ، کلاهک یا سرجنگی (WarHead) ، بخش پیشران Prou plision unit) یا موتور که نیروی لازم را برای هدایت موشک به جلو و سمت هدف تامین می‌نماید، تشکیل شده است.
اجزای اصلی موشک بدنه موشک قطعات بدنه موشک شامل اسکلت که الحاق کننده یا محافظ و نگهدارنده سایر قسمتهای موشک می‌باشد و در واقع اتصال قسمتهای مختلف موشک و استواری آن در حین پرواز در هوا به این قسمت متکی است. شاسی ، خود از بخشهای دیگر به نام بدنه اصلی موشک (Missils Main Body) با بالها و بالچه‌ها تشکیل شده است. سیستم هدایت ، موشک را به سوی هدف یا محوطه آن سوق می‌دهد.
وقتی موشک به شعاع مشخصی از هدف رسید، سرجنگی که قسمت از موشک و حاوی مقدار مشخصی از مواد منفجره می‌باشد ، منفجر و باعث انهدام و صدمه زدن به هدف می‌شود. بدنه اصلی موشک معمولا به شکل لوله از جنس محکم و از فلز سبک مانند آلومینیوم با دیگر فلز است که در مقابل درجه حرارت زیاد و فشارهای بالا (که در حین پرواز در هوا به موشک وارد می‌شود.) مقاوم باشد، ساخته می‌شود.
بالهای موشک (Wings) بالها در اطراف و بیرون بدنه اصلی قرار گرفته‌اند و نیروی اصلی جهت پرواز در هواست تامین می‌نماید. لبه جلویی بالها به لبه مقاوم ، لبه عقبی آن به لبه فرار (Trailing EDGE) و بالای آن تیپ (TIP) گفته می‌شود.
بالکهای موشک (FINS) بالکها کوچکتر از بالها بوده و بطور معمول در قسمت عقب موشک قرار می‌گیرند، ولی در بعضی از موشکها در قسمت جلو بدنه طراحی شده است. هدف از به کارگیری بالک ، متعادل نگهداشتن موشک و تامین پدیداری آن (انطباق محور موشک با زاویه حرکت) ، در مسیر پرواز می‌باشد به همین علت به بالکها ، تثبیت کننده نیز اطلاق می‌شود.
سیستم هدایت و کنترل موشک (Guidance and control system) سیستم هدایت یکی از بخشهای عمده موشک است و کار هدایت موشک از محل روانه‌ سازی و پرتاب تا بخشی از مسیر و یا هدف را به عهده دارد. بعضی از موشکها از هدایتهای مختلفی ، در قسمتهای مسیر استفاده می‌کنند. سیستمهای هدایت جهت انجام وظایف مربوط ، دارای قسمتهای زیر می‌باشد
هدایت حساسه این قسمت به انواع مختلف انرژی نظیر حرارت ، روشنایی ، امواج الکترومغناطیسی ، صدا و یا حرکت مکانیکی را تشخیص می‌دهند. این وسایل (حساسه‌ها) انرژی دریافتی را تجزیه و تحلیل کرده و به شکلی بکارگیری در می‌آورند و آنها را به قسمتهای مربوطه نظیر شتاب ‌سنجها به کامپیوتر ارجاع می‌دهند.
کامپیوتر اطلاعات را از حساسه‌ها دریافت و آنها را پردازش می‌نمایند. خروجی به نحوی است که قابل دریافت و واکنش مناسب بوسیله قسمتهای کنترل باشد. این قسمت در واقع مغز موشک تلقی می‌شود. زیرا اطلاعات لازم برای قسمتهای داخلی و سطوح کنترل از این بخش صادر می‌شود.
کلاهک یا سرجنگی سرجنگی که به آن کلاهک جنگی گفته می‌شود، از مهمترین بخشهای موشک بوده و هدف از طراحی موشک یا راکت ، (به عنوان تسلیحات نظامی) در واقع رساندن این قسمت به هدف و یا نزدیک آن است که با انجام عمل هدف آسیب یا منهدم می‌شود. اغلب محل قرار گرفتن این بخش جلو مورد نظر است. در صورتی که وقتی بحث کلاهک جنگی در اینگونه سلاحها باشد، محلی غیر از دماغه موشک مورد نظر است.
این بخش در موشک‌ها اکتشافی یا عملی شامل تجهیزاتی است که برای مثال به منظور جمع‌آوری اطلاعات جوی ، عکسبرداری جمع‌آوری اطلاعات علمی و سرانجام عملیاتی نظیر قرار دادن ماهواره در مدار زمین می‌باشد که به علت اهمیت این بخش شاخه علمی به نام «بالستیک انتهایی» بوجود آمده و موضع آن طراحی سرجنگی‌های مختلفی با توجه به اهداف متفاوت است.
انواع سرجنگی متعارف سرجنگی انفجاری سرجنگی متلاشی یا ترکشی سرجنگی با خرج شکل‌دار پیشران (موتور) موتور یکی از بخشهای عمده موشک است که نسبت به سایر قسمت‌ها هزینه و دقت زیادی صرف تکمیل آن شده است. کار این قسمت ایجاد نیروی محرکه لازم (برای اینکه موشک مسافت مشخصی را طی نماید) می‌باشد. انواع موتور موشکها با توجه به سوخت و مکانیزم طراحی و ساختشان به قسمتهای مختلف تقسیم می‌شود.
تعداد زیادی از موتورهای موشک برای تولید نیرو اکسیژن مصرف می‌کنند این اکسیژن ممکن است مستقیما از اتمسفر که پرواز می‌کنند دریافت کنند و یا از اکسیژن تحت فشار که با خود حمل می‌کنند و یا از اکسیژن مواد سوختی (سوخت جامد) دریافت می‌کنند. این عامل سبب می‌شود که موشکها در خارج از جو نیز حرکت کنند.
منبع:
کلوب

انتقال انسان و اشياء بصورت نور

Star Trek 

طرفداران سريال تلويزيوني پيشتازان فضا علاقه فراواني به درك چگونگي تله پورت دارند. در اين سريال هنرپيشگان فيلم پس از قرار گرفتن در نقطه ‌اي از سفينه اينترپرايز كه ترانسپورتر نام دارد خود را در يك آن به اتاقي ديگر، سياره‌ اي ديگر و يا كهكشاني ديگر مي‌فرستند.
نويسندگان داستانهاي علمي ــ تخيلي به اين تكنولوژي تله پورت نام داده ‌اند و در آن تمام ذرات جسم انسان از يك موقعيت جغرافيايي به موقعيت ديگري در كهكشان ارسال شده و در مقصد همان جسم با مشخصات واقعي مجدداً بازسازي مي‌شود. چگونگي عمليات انتقال كوانتمي در داستانها و فيلمهاي سينمايي و تلويزيوني توضيح داده نشده است. ولي عموماً به اين صورت اتفاق مي‌افتد كه در ابتدا اطلاعات مولكولي اجسام را اسكن كرده و پس از ارسال به مقصد، اطلاعات دريافت شده كاملا شبيه اصل بازسازي مي‌شود. در مرحله آخر مونتاژ اطلاعات دريافتي لزوماً نبايد از مواد جسم اصلي استفاده شود و مي‌توان از اتمهايي كه به نسخه اصلي شباهت دارند استفاده كرد. دستگاه تله پورت در داستانهاي خيالي شباهت كامل به دستگاههاي فكس كنوني دارد و تفاوت آن در توانايي اسكن اجسام به صورت سه بعدي و از بين بردن همزمان اطلاعات اصلي اجسام است. تله پورت كوانتومي به انتقال ذرات اطلاعات كامپيوتري كه كيو بيت 

Quantum bits

 نام دارند اطلاق مي‌شود. علت نامگذاري اين تكنولوژي به تله پورت انتقال اجسام تبديل شده به كيو بيت به يك محل ديگر است. 
علم با تئوري داستانها خيالي سريال پيشتازان فضا موافق نيست اما در دهه گذشته دانشمندان قدمهاي بزرگي در بخش تله پورت كوانتوم برداشته ‌اند. در ابتدا با موضوع تله پورت به صورت جدي برخورد نمي‌شد و دليل آن عدم اطمينان دانشمندان از مكانيسم اصول كوانتوم و عدم امكان اندازه گيري در مراحل اسكن و ارسال تمام ذرات اطلاعاتي اسكن شده يك اتم به مقصد بود. به زباني ساده تر آن چه كه با استفاده از تكنولوژي كوانتوم در مبدا اسكن مي‌شد قادر نبود مشابه خود را در مقصد مجدداً بازسازي كند. سرانجام گروهي شامل 6 محقق و دانشمند از كشورهاي مختلف براي مشكل اسكن كوانتومي يك راه حل منطقي يافتند. آنها با استفاده از تكنيكي كه «انشتاين ــ پودالوسكي ــ روسن» نام دارد به مشكلات انتقال اطلاعات با كوانتوم خاتمه دادند.
در سال 1993 اين 6 دانشمند كه چارلز اچ بنت از آي بي ام و ويليام ووتر فيزيكدان دانشگاه ويليامز ماساچوست عضو آن بودند موافقت اصولي خود را با امكان ساخت نوعي تله پورت جهت انتقال اشياء در صورت از بين بردن نسخه اصلي ابراز داشتند. پس از گذشت يك سال پروژه تله پورت به صورت آزمايشي در سيستم‌هاي گوناگون آغاز شد. در ابتداي پروژه يك فوتون، منبع نور منسجم، چرخش هسته‌ اي و يون محصور شده مورد آزمايش قرار گرفت.
ويليام ووتر در سال 1993 در مقاله ‌اي انجام تئوري تله پورت به طريق كوانتوم را عملي دانست. به نظر او تنها اطلاعات كوانتومي مي‌تواند ضمن جابجايي اجسام نسخه اصلي را در مقصد از بين برده و اجازه تكثير و يا كپي برداري از آن را ندهد. اطلاعات كوانتومي اشيا را جسم تلقي مي‌كند و نمي‌تواند بدون نابود كردن اصل شبيه آن را مجدداً خلق كند. تفاوت بين فكس و تله پورت در اين است كه دستگاه فكس نسخه ناقص غير دقيق و مبهمي را چاپ مي‌كند و نسخه اصلي را دست نخورده باقي مي‌گذارد. 
ووتر و همكارانش نشان دادند از مشكلات اصولي كوانتوم عدم توانايي در اندازه گيري و اسكن دقيق ذرات بسيار ريز اتم در مبدا است كه سبب مي‌شود مشابه جسم در مقصد دقيقاً مانند اصل آن نباشد. ووتر با ارائه تئوري ديگري كه از فرضيه 

Spooky action at a distance 

«عمليات شبح و روح در فاصله دور» الهام گرفته اعتقاد دارد اگر 2 ذره را با هم ارتباط داده و درگير كنيم، آنها در موقعيتي قرار خواهند گرفت تا مانند يك شي عمل كنند. هر عمل و تغييري كه در اصل يكي از آنها وارد كنيم دقيقاً منجر به ايجاد همان تغيير در ديگري خواهد شد اگر چه فاصله بين دو ذره بسيار زياد باشد
 

Entanglement

 روش درگيري در ارتباط دو ذره اطلاعاتي دور از هم است. پس از برش فوتون و تقسيم آن به دو قسمت، فوتون‌ تقسيم شده در جهت مخالف ديگري به حركت درآمده و در واقع تله پورت مي‌شود در چنين شرايطي انجام هر تغييراتي در فوتون اوليه فوتون دوم را هم تحريك كرده و اثرات تغيير در آن هم مشاهده خواهد شد.
ساموئل برانشتاين تئوري ووتر را تائيد كرده و آن را به گونه ديگري توضيح مي‌دهد. او مي‌گويد فرضيه درگيري و ارتباط ذره ‌ها با يكديگر مانند رابطه عاشقانه بين دو زوج است كه كاملاً به خصوصيات اخلاقي طرف ديگر خود آشنا هستند و مي‌توانند به جاي ديگري به هرگونه سئوالي پاسخ دهند اگر چه در ميان آنها هزاران مايل فاصله باشد. 
از ديگر موفقيت‌هاي تئوري تله پورت در سال 1993، انتقال تعدادي كيو بيت با كمك فوتون از يك آزمايشگاه واقع در زيرزمين دانشكده پزشكي به آزمايشگاهي ديگر در فاصله 2 كيلومتري است. اين آزمايش به نام گيسين از ديگر اعضاي تيم فيزيكدانان و 20 تن از دانشجويان فارغ ‌التحصيل بخش تحقيقات دانشگاه ژنو كشور سوئيس به ثبت رسيده است. گيسين يك سال پس از آن به ركورد ديگري دست يافت و توانست با موفقيت يك فوتون را در مسافت 4 مايلي جابجا كند.
ابتدا در سال 1997 و سپس در سال 1998نيكلاس گيسين در راس تيمي از دانشمندان موفق به انتقال اولين حجم نوري 2 بعدي به نقطه ‌اي ديگر (از يك گوشه ميز به گوشه ديگر ميز) شد. 
ساموئل برانشتاين پرفسور مشهور رشته انفورماتيك دانشگاه بنگور ولز انگلستان انجام آزمايشهاي موفقيت آميز گيسين را قدم مهمي در رسيدن به هدف تله پورت دانست. 
تله پورت در صورت رسيدن كامل به اهداف آن براي انسان بسيار مفيد خواهد بود. نيكلاس گيسين مي‌گويد با تكنولوژي فعلي تله پورت يك بعد فيزيكي مانند مداد بيشتر به رويا شباهت دارد و واقعيت اين است كه برخلاف داستانهاي خيالي، دانشمندان حتي راجع به انتقال انسان فكر هم نمي‌كنند. در آينده نزديك از كوانتوم در بخشهاي گوناگون علم و در حل مشكلات روزانه اشخاص و كسب و كار، كامپيوتر، تلفن راه دور، ارتباط با اينترنت، سيستم‌هاي امنيتي، نقل و انتقال الكترونيكي وجوه بانكي و راي گيري الكترونيكي استفاده خواهد شد. 
آنتون زيلينگر فيزيكدان دانشگاه وين در اتريش از اعضاي تيم تله پورت كوانتومي در سال 1997 بود. او اعتقاد دارد تكنولوژي كوانتوم در آينده نزديك ابتدا كامپيوتر و روشهاي ارتباطي و مخابراتي را متحول خواهد ساخت؛ تغييراتي مانند ارسال پيامهاي سري سوار بر امواج فيبر نوري توسط كامپيوتر جهت گشودن اسامي رمز بدون ترس از دستيابي شخص و يا كامپيوتر ديگري به آن رمز دور از ذهن به نظر نمي‌رسد.

پس از موفقيت تيم فيزيكدانان دانشگاه ملي اتريش در تله پورت نور از يك آزمايشگاه به آزمايشگاه ديگر دكتر ديويد وايت هاوس، سردبير بخش اخبار علمي بي بي سي به تعدادي از سئوالات شنوندگان خود در مورد جابجايي به راه دور پاسخ گفت.

جابجايي نور چه اثري بر زندگي مردم دارد؟ 
كامپيوترهاي بسيار سريع آينده بر اساس تشعشات نوري با به كارگيري انرژي اتم و يا مكانيسم كوانتوم طراحي خواهند شد و استفاده از نور و كوانتوم سرعت كامپيوترها را بيش از يك تريليون بار افزايش خواهد داد.

Star Trek 

چگونه انجام مي‌شود و آيا شباهتي با موفقيت‌هاي دانشمندان فيزيك دارد؟ 
در آن فيلم بدن انسان به ميلياردها ذره اطلاعاتي تبديل شده و پس از تله پورت، در مقصد كيوبيت‌ها مجدداً بازسازي شده و شخصيت و هويت هنرپيشه اصلي از بين رفته و كپي آن به زندگي ادامه مي‌دهد. اين تئوري هيچ شباهتي با فرضيه هاي دانشمندان ندارد

آيا زماني خواهد رسيد كه ما بتوانيم اشياء را به حركت در آوريم؟ 
با تكنولوژي موجود جواب منفي است. به نظر مي‌رسد جابجايي فوتون كه فاقد وزن است بيشترين موفقيت ما تا امروز بوده است. در چند سال آينده ما قادر خواهيم بود يك اتم را تله پورت كنيم، برخي از دانشمندان از آن هم فراتر رفته و مي‌‌گويند در آينده نه چندان دور ما شاهد جابجايي ويروس از يك نقطه به نقطه ‌اي ديگر خواهيم بود.

آيا سرانجام روزي خواهد رسيد تا انسان تله پورت شود؟ 
براي تله پورت انسان به دانشي بيش از آنچه كه اكنون در اختيار است احتياج داريم. ما بايد موقعيت دقيق هر اتم انسان را بدانيم تا مقدمات تله پورت انسان فراهم شود. اين تعداد اتم شايد بيش از عدد 1 با 19 صفر در مقابل آن باشد. براي جابجايي چنين اطلاعاتي با سريعترين سيستم ارسال موجود ما به زماني بيش از عمر كهكشان خود نياز داريم كه در حدود 15 ميليارد سال است. از مشكلات ديگر تله پورت انسان، مسائل حقوقي آن است به طور مثال اگر قرار باشد پس از تله پورت اصل نابود شود، آيا از بين بردن اصل جنايت تلقي مي‌شود؟ و يا چه كسي و يا سازمان مي‌تواند تطابق كامل ميان نسخه اصلي و بازسازي شده را تضمين كند؟
به هرحال دوستداران سريال تلويزيوني پيشتازان فضا احتمالاً بايد زمان زيادي را در انتظار باشند تا روياي تله پورت به واقعيت بپيوندد.
 

منبع :cph-theory.persiangig.ir

مکانیک کوانتومی شاخه‌ای بنیادی از فیزیک نظری است که در مقیاس اتمی و زیراتمی به جای مکانیک کلاسیک و الکترومغناطیس کلاسیک به کار می‌رود. مکانیک کوانتومی بنیادی‌تر از مکانیک نیوتنی و الکترومغناطیس کلاسیک است، زیرا در مقیاس‌های اتمی و زیراتمی که این نظریه‌ها با شکست مواجه می‌شوند، می‌تواند با دقت زیادی بسیاری از پدیده‌ها را توصیف کند. مکانیک کوانتومی به همراه نسبیت عام پایه‌های فیزیک جدید را تشکیل می‌دهند

آشنایی:
واژهٔ کوانتوم (به معنی «بسته» یا «دانه») در مکانیک کوانتومی از اینجا می‌آید که این نظریه به بعضی از کمیت‌های فیزیکی (مانند انرژی یک اتم در حال سکون) مقدارهای گسسته‌ای نسبت می‌دهد. بسیاری از شاخه‌های دیگر فیزیک و شیمی از مکانیک کوانتومی به عنوان چهارچوب خود استفاده می‌کنند؛ مانند فیزیک ماده چگال، فیزیک حالت جامد، فیزیک اتمی، فیزیک مولکولی، شیمی محاسباتی، شیمی کوانتومی، فیزیک ذرات بنیادی، و فیزیک هسته‌ای. پایه‌های مکانیک کوانتومی در نیمهٔ اول قرن بیستم به وسیلهٔ ورنر هایزنبرگ، ماکس پلانک، لویی دوبروی، نیلس بور، اروین شرودینگر، ماکس بورن، جان فون نویمان، پاول دیراک، ولفگانگ پاولی و دیگران ساخته شد. بعضی از جنبه‌های بنیادی این نظریه هنوز هم در حال پیشرفت است.

توصیف مکانیک کوانتومی از رفتار سامانه‌های فیزیکی اهمیت زیادی دارد، زیرا در مقیاس اتمی نظریه‌های کلاسیک نمی‌توانند توصیف درستی ارائه دهند. مثلاً، اگر قرار بود مکانیک نیوتنی و الکترومغناطیس کلاسیک بر رفتار یک اتم حاکم باشند، الکترون‌ها به سرعت به سمت هسته اتم حرکت می‌کردند و به آن برمی‌خوردند. ولی در دنیای واقعی الکترون‌ها در نواحی خاصی دور اتم‌ها باقی می‌مانند.
 
در ساختار مکانیک کوانتومی، حالت هر سیستم در هر لحظه به وسیلهٔ یک تابع موج مختلط توصیف می‌شود (که در مورد الکترون‌های یک اتم گاهی به آن اُربیتال می‌گویند). با این ابزار ریاضی می‌توان احتمال نتایج مختلف در آزمایش‌ها را پیش‌بینی کرد. مثلاً با آن می‌توان احتمال یافتن الکترون را در ناحیهٔ خاصی در اطراف هسته در یک زمان مشخص محاسبه کرد. بر خلاف مکانیک کلاسیک، نمی‌توان هم‌زمان کمیت‌های مزدوج را، مانند مکان و تکانه، با هر دقتی پیش‌بینی کرد. مثلاً می‌توان گفت که الکترون در ناحیهٔ مشخصی از فضا است، ولی مکان دقیق آن را نمی‌توان معلوم کرد. البته معنی این حرف این نیست که الکترون در تمام این ناحیه پخش شده‌است. الکترون در یک ناحیه از فضا یا هست و یا نیست. این ناتوانی در تعیین مکان الکترون را اصل عدم قطعیت هایزنبرگ به طور ریاضی بیان می‌کند.

پدیدهٔ دیگری که منجر به پیدایش مکانیک کوانتومی شد، امواج الکترومغناطیسی مانند نور بودند. ماکس پلانک در سال ۱۹۰۰ هنگام مطالعه بر روی تابش جسم سیاه کشف کرد که انرژی این امواج را می‌توان به شکل بسته‌های کوچکی در نظر گرفت. آلبرت اینشتین از این فکر بهره برد و نشان داد که امواجی مثل نور را می‌توان با ذره‌ای به نام فوتون که انرژی‌اش به بسامدش بستگی دارد توصیف کرد. این نظریه‌ها به دیدگاهی به نام دوگانگی موج-ذره بین ذرات زیراتمی و امواج الکترومغناطیسی منجر شد که در آن ذرات نه موج و نه ذره بودند، بلکه ویژگی‌های هر دو را از خود بروز می‌دادند. مکانیک کوانتومی علاوه بر این که دنیای ذرات بسیار ریز را توصیف می‌کند، برای توضیح برخی از پدیده‌های بزرگ‌مقیاس (ماکروسکوپیک) هم کاربرد دارد، مانند ابررسانایی و ابرشارگی.

 مکانیک کوانتومی و فیزیک کلاسیک:
 
اثرات و پدیده‌هایی که در مکانیک کوانتومی و نسبیت پیش‌بینی می‌شوند، فقط برای اجسام بسیار ریز یا در سرعت‌های بسیار بالا آشکار می‌شوند. تقربیاً همهٔ پدیده‌هایی که انسان در زندگی روزمره با آن‌ها سروکار دارد به طور کاملاً دقیقی توسط فیزیک نیونتی قابل پیش‌بینی است.

در مقادیر بسیار کم ماده، یا در انرژی‌های بسیار پایین، مکانیک کوانتومی اثرهایی را پیش‌بینی می‌کند که فیزیک کلاسیک از پیش‌بینی آن ناتوان است. ولی اگر مقدار ماده یا سطح انرژی را افزایش دهیم، به حدی می‌رسیم که می‌توانیم قوانین فیزیک کلاسیک را بدون این که خطای قابل ملاحظه‌ای مرتکب شده باشیم، برای توصیف پدیده‌ها به کار ببریم. به این «حد» که در آن قوانین فیزیک کلاسیک (که معمولاً ساده‌تر هستند) می‌توانند به جای مکانیک کوانتومی پدیده‌ها را به درستی توصیف کنند، حد کلاسیک گفته می‌شود.

 کوشش برای نظریهٔ وحدت‌یافته:

وقتی می‌خواهیم مکانیک کوانتومی را با نظریهٔ نسبیت عام (که توصیف‌گر فضا-زمان در حضور گرانش است) ترکیب کنیم، به ناسازگاری‌هایی برمی‌خوریم که این کار را ناممکن می‌کند. حل این ناسازگاری‌ها هدف بزرگ فیزیکدانان قرن بیستم و بیست‌ویکم است. فیزیکدانان بزرگی همچون استیون هاوکینگ در راه رسیدن به نظریهٔ وحدت‌یافتهٔ نهایی تلاش می‌کنند؛ نظریه‌ای که نه تنها مدل‌های مختلف فیزیک زیراتمی را یکی کند، بلکه چهار نیروی بنیادی طبیعت -نیروی قوی، نیروی ضعیف، الکترومغناطیس و گرانش- را نیز به شکل جلوه‌های مختلفی از یک نیرو یا پدیده نشان دهد.
منابع:

David J. Griffiths, Introduction to Quantum Mechanics, Prentice Hall, 1995. ISBN 0-13-124405-1
Shankar, R., Principles of Quantum Mechanics, 2nd edition (Plenum, 1994)
Sakurai, J. J. (1967). Advanced Quantum Mechanics. Addison Wesley. ISBN 0-201-06710-2