فهرست مطالب

پژوهش های نوین فیزیک - سال چهارم شماره 1 (پیاپی 6، بهار و تابستان 1398)

نشریه پژوهش های نوین فیزیک
سال چهارم شماره 1 (پیاپی 6، بهار و تابستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1399/06/26
  • تعداد عناوین: 7
|
  • احمد اشرفی*، علی حسن بیگی صفحات 1-8

    اخیرا تولید تابش تراهرتز یکی از جذاب ترین مباحث در بسیاری از زمینه های فیزیک شده است. در این مقاله، یک موجبر استوانه ای دو بخشی متناوب که توسط باریکه الکترون برانگیخته می شود، به عنوان منبع تابش تراهرتز معرفی شده است. با انتخاب مقادیر مناسب برای پارامترهای سیستم، فرکانس برهمکنشی باریکه الکترون و مد در بخش دوم (فرکانس تابش پراشی) دو برابر فرکانس بخش اول (فرکانس جمع شدگی الکترون) بدست آمد. نتایج نشان می دهد که باریکه الکترون با ولتاژ 20kV، تابش همدوسی با فرکانس 0.36THz  تولید می‏کند. از آنجایی که در این موجبرها چگالی جریان شروع کاهش می‏یابد، پیش بینی شده است که می توانند سهم مهمی در سیستم های تراهرتز آینده داشته باشند.

    کلیدواژگان: تابش تراهرتز، موجبر ساختار متناوب، تابش پراشی
  • ابوالفضل جعفری* صفحات 9-18

    بر پایه روش وبر، نظریه میدان های اسکالر و میدان های کوانتومی در متریک شوارتشیلد و در تقریب اول از تانسور خمش ریمان را بازنویسی می کنیم. با شروع از معادله حرکت میدان و با استفاده از روش بتمن - کالدیرولا و کانایی، قادر خواهیم بود لاگرانژی مناسب نظریه را در مختصات محلی تخمین بزنیم. همچنین نشان خواهیم داد که با جذب اثر حضور گرانش در جرم میدان، نظریه میدان های اسکالر مطرح شده را می توان بطور کامل حل نموده و پایداری یا ناپایداری آن را بررسی نمود. با اعمال رابطه کوانتش، می توان دریافت که رفتار میدان های اسکالر با پاسخ میدان های کوانتومی به اعمال روش وبر، متفاوت بوده و وجود یک جمله نوفه در لاگرانژی میدان های کوانتومی ضروری است. تقریب اساسی در این مقاله، هم ارزی بین فضاهای شبه ریمانی و فضا زمان مینکوفسکی است.

    کلیدواژگان: نظریه میدانهای کوانتومی، مختصات ریمانی، روش وبر، روش بی - سی - کی
  • حسن رنجبر*، علی یوسفی صفحات 19-28

    پایش محیطی که جزیی جدایی ناپذیر از ایمنی هسته ای می باشد همواره حایز اهمیت بوده و لزوم اجرای منظم، دقیق و با کیفیت آن ضروری است. روش طیف سنجی گاما به طور گسترده برای تشخیص و اندازه گیری رادیونوکلیدهای گامازا در نمونه های طبیعی استفاده می شود. در روش طیف سنجی گاما نیز مانند سایر مباحث اندازه گیری نیاز به تعیین میزان دقت از طریق مشخص کردن عدم قطعیت، بدیهی می باشد. هدف از این تحقیق شناسایی فاکتورهای تاثیرگذار بر عدم قطعیت و محاسبه آن به منظور نشان دادن میزان دقت اندازه گیری اکتیویته رادیونوکلیدهای گامازای نمونه خاک می باشد. برای انجام این تحقیق نمونه ی خاکی با وزن 243 گرم در ظرف استاندارد استوانه ای ساخته شد. سپس میزان اکتیویته رادیونوکلید سزیم-137  که دارای پیک انرژی 661 کیلوالکترون ولت می باشد با استفاده از آشکارساز ژرمانیوم با خلوص بالا و بازده نسبی %80 و برای زمان شمارش 72000 ثانیه محاسبه گردید. مقدار اکتیویته سزیم-137 در نمونه موردنظر 482 بکرل اندازه گیری شد. همچنین عدم قطعیت اندازه گیری اکتیویته فوق 4/33 بکرل محاسبه گردید. یافته های این تحقیق نشان می دهد که عدم قطعیت اندازه گیری اکتیویته با وجود در نظر گرفتن تمام فاکتورهای دخیل مقداری در حدود  9/6% داشته که این موضوع دقت و اطمینان پذیری بالای نتایج را نشان می دهد. همچنین از بین تمام عوامل تاثیرگذار در عدم قطعیت نهایی، عدم قطعیت شمارش و بازده سهم عمده ای را به خود اختصاص می دهند.

    کلیدواژگان: طیف سنجی گاما، عدم قطعیت اندازه گیری، نمونه خاک، اکتیویته
  • سید محمد موسوی نژاد*، مریم سلیمانی نیا صفحات 29-40

    در این مقاله در رهیافت پدیده شناسی و به کمک داده های نابودی الکترون-پوزیترون، تابع ترکش غیر اختلالی مزون B (مزون با طعم کوارک باتم) را تا مرتبه دوم اختلال در نظریه QCD تعیین می کنیم. جهت این محاسبه از برازش کلیه داده های آزمایشگاهی موجود از گروه های OPAL، ALEPH، SLD2002 و DELPHI استفاده می کنیم. همچنین به کمک رهیافتHessian ، خطا در تعیین تابع ترکش را محاسبه کرده و در یک مثال کاربردی از نتایج به دست آمده، تابع توزیع انرژی مزون B تولید شده از واپاشی کوارک تاپ را تعیین خواهیم نمود. مطالعه طیف انرژی مزون B کانال مناسبی برای بررسی خواص کوارک تاپ و بخصوص جستجوی فیزیک جدید در ازمایشگاه هایی مانند سرن خواهد بود.

    کلیدواژگان: تابع ترکش، مزون بی، نابودی الکترون-پوزیترون، کوارک تاپ
  • آمنه کارگریان* صفحات 41-50

    در این مقاله بهره انرژی الکترون  و دینامیک نسبیتی آن در یک کانال یونی تشکیل شده در اثر عبور پالس لیزر  تحت تاثیر پتانسیل بار فضایی کانال یونی و موج پلاسمایی در حضور میدان های مغناطیسی ویگلر مارپیچی و یکنواخت خارجی بصورت تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات در نظر گرفته شده برای بررسی دینامیک الکترون ، معادلات نیروی لورنتس سه بعدی می باشند. برای تحلیل عددی معادلات به دست آمده، از یک کد تک ذره نسبیتی سه بعدی استفاده شده است. نتایج نشان می دهند بهره انرژی الکترون و مسیر حرکت آن در کانال بطور قابل توجهی تحت تاثیر بار فضایی یون و ویگلر مارپیچی و همچنین میدان مغناطیسی یکنواخت خارجی قرار می گیرند. نتایج به دست آمده در این مقاله می تواند در انتخاب پارامترهای مناسب برای طراحی شتابدهنده های پلاسمایی حایز اهمیت باشند.

    کلیدواژگان: بهره انرژی الکترون، دینامیک نسبیتی، میدان مغناطیسی ویگلر مارپیچی، کانال یونی
  • جمال مظلوم*، فرهاد اسمعیلی قدسی، حسین گل مژده، ماجده مهین زاد صفحات 51-74

    نانو ذرات اکسید قلع آلاییده با کروم (SnO2:Cr) توسط فرایند سل- ژل تهیه شدند. تاثیر پارامترهای ساختاری، نقص های ذاتی و غیرذاتی بر روی ویژگی های فیزیکی و عملکرد فوتوکاتالیستی نانوذرات توسط تکنیک های تحلیلی گوناگون مورد بررسی قرار گرفت. طیف های فوتوالکترون پرتو ایکس نشان دادند که یون های کروم در شبکه اکسید قلع با حالت شیمیایی 3+ وارد شدند. آنالیز پراش پرتو ایکس نشان داد که اندازه بلورک و پارامترهای شبکه اندکی کاهش یافته در حالی که چگالی نابه جایی با آلایش کروم افزایش یافته است. کرنش یکنواخت شبکه، اندازه بلورک، مادول یانگ، تنش شبکه، چگالی انرژی تغییر شکل نانوذرات توسط آنالیز پهن‏شدگی خط پراش پرتو ایکس با استفاده از روش ویلیامسون -هال اصلاح شده با فرض مدل کرنش همسانگرد (ISM)، مدل کرنش غیرهمسانگرد (ASM) و مدل چگالی انرژی تغییر شکل یکنواخت (EDM)، تخمین زده شد. کرنش انبساطی اکسید قلع با ناخالصی کروم کاهش یافت و برای میزان ناخالصی بیشتر به کرنش انقباضی تبدیل شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) تایید کردند که میانگین اندازه ذرات با ناخالصی کروم کاهش می یابد. رفتار فرومغناطیسی در دمای اتاق در نانوذرات اکسید قلع آلاییده با میزان کم ناخالصی کروم مشاهده گردید و مغناطش اشباع با افزایش میزان ناخالصی تا 5% مول کاهش یافت. باریک شدگی گاف نواری و افزایش جذب میان نواری در طیف جذب ناحیه فرابنفش -مریی و گذار از کرنش انبساطی به کرنش انقباضی ثابت کردندکه تهی‏جاهای اکسیژنی/ نقص های غیرذاتی Cr 2P))، و میکرو کرنش ها نقش مهمی در فرومغناطیس ضعیف و بهبود تخریب نوری نانوذرات اکسید قلع آلاییده با کروم در مقابل رنگینه های رودامین بی (RhB)، و متیلن بلو MB)) ایفا می کنند.

    کلیدواژگان: اکسید قلع آلاییده با کروم، سل- ژل، نیمرسانای مغناطیسی رقیق، فوتوکاتالیست، روش ویلیامسون-هال اصلاح شده
  • علی واحدی*، فاطمه لطیفیان، جعفر خداقلیزاده صفحات 75-85

    اثر مغناطیسی کایرال  پدیده ایست که در آن یک میدان مغناطیسی خارجی در حضور یک پتانسیل شیمیایی کایرال منجر به تولید یک جریان الکتریکی در راستای میدان مغناطیسی می شود . این پدیده در سیستم های حاوی پلاسمای کوارک_گلیون و همچنین اخیرا در برخی از سیستم های مورد توجه فیزیک ماده چگال مشاهده شده است . برهم کنش در این سیستم ها  قوی می باشد ، از این رو ، بهترین ترین روشی که تا کنون برای بررسی این پدیده مورد توجه قرار گرفته، هم ارزی گرانش/ پیمانه است که ابزاری مناسب برای مطالعه سیستم هایی با برهم کنش قوی می باشد. از آنجا که در برخی از مدلهای ماده چگال تقارن لورنتز وجود ندارد، در این مقاله با معرفی دوگان گرانشی مناسبی اثر مغناطیسی کایرال را در سیستمی که تقارن نا نسبیتی دارد مطالعه می کنیم. با معرفی سیاه چاله آنتی دو سیتر شوارزشیلد در مختصات شبه نور گونه خواهیم دید تقارن لورنتز شکسته شده و تقارن غیر نسبیتی شرودینگر z=2 آشکار می شود . در مدل هولوگرافیک ما، ویژگی های سیستم مطابقت خوبی با نتایج تجربی فلزات شگرف در دمای خیلی پایین دارد. نکته ی حایز اهمیت این است که  جریان الکتریکی کایرال در این مدل که برای سیستمهای غیر نسبیتی که دوگان گرانشی فلزات شگرف است بدست می آوریم ،  نصف جریانی است که قبلا در فضا-زمان آنتی دوسیتر در حالت نسبیتی  بررسی شده است .

    کلیدواژگان: هم ارزی گرانش، پیمانه- اثر میدان مغناطیسی کایرال-فلزات شگرف
|
  • Ahmad Ashrafi*, Ali Hasanbeigi Pages 1-8

    Recently, generation of terahertz radiation has become one of the most attractive topics in varieties of fields of physics. In the present paper, the two-section periodical circular waveguide excited by electron beam as a terahertz radiation source is investigated. By choosing the suitable parameters of system, the frequency of the propagating wave in second section (diffraction radiation frequency) is twice the frequency of first section (bunching frequency). The results show that with 20 kV beam voltage, the coherent diffraction radiation with frequency close to .036 THz can be generated. Since, the starting beam current density reduces, it is anticipated that this structure form an important part of future THz systems.

    Keywords: Terahertz radiation, periodical circular waveguide, diffraction radiation
  • Abolfazl Jafari* Pages 9-18

    Within Weber’s approach, we study the classical and quantum scalar field theory in the Schwarzschild metric. By employing the localized coordinates and the Bateman – Caldirola – Kanai method, we find a Lagrangian density of the scalar fields from the deformed motion equation of them. Also, we show that approximated theory has an exact established solution and Green’s function by replacement the ordinary field’s mass with the u-mass. We know that the new fields do not obey the second quantization relation. So the classical and quantum scalar fields have different treatments in Weber’s method. Thus, we must admit a new background field for quantum cases. Locally homeomorphism between pseudo Riemannchr('39')s manifold and Minkowski one is considered.

    Keywords: Quantum Field Theory, Riemann’s Coordinate, Weber’s Method, BCK Model
  • Hassan Ranjbar*, Ali Yousefi Pages 19-28

    Environmental monitoring, which is an inseparable component of nuclear safety, is always important. The need for regular, accurate and qualified implementation is essential. The gamma spectrometry method is widely used for the detection and measurement of gamma emitting radionuclides in natural samples. In the gamma spectrometry method, like all methods of measurement, the determination of measurement uncertainty is evident. The aim of this study is to measure the gamma-ray radionuclide activity of the soil sample and the correct associated uncertainty. A soil sample in a cylindrical container and weighing 243 grams was used based on the 661 keV peak of cesium and a high-purity germanium detector (80% relative efficiency) for calculations. According to the counting of 72000 second of the soil sample, the amount of cesium activity was 482 Becquerel. Also, the uncertainty of the above activity measurements was calculated 33.4 Becquerels. The results of this study indicate that the measurement of activity of gamma emitting radionuclide with relative uncertainty of 6.9% indicates the high reliability of the results. Also in the total uncertainty, the counting and efficiency uncertainty make the main contribution.

    Keywords: Gamma spectrometry, Measurement uncertainty, Soil sample, Activity
  • Seyed Mohammad Moosavi Nejad*, Maryam Soleymaninia Pages 29-40

    In this work, we determine the non-perturbative fragmentation function (FF) of B-mesons (meson including a bottom quark flavor), phenomenologically, at next-to-leading order QCD perturbation theory using data from electron-positron annihilation. In this regard, we apply all current experimental data from OPAL, ALEPH, SLD2002 and DELPHI collaborations. We also apply the Hessian method to calculate the error in determination of FFs. As an application, using our extracted results we shall make our predictions for energy distribution of B-mesons produced through top quark decay. Study of the B-meson energy spectrum can be considered as a convenient channel to search for the properties of top quarks at CERN.

    Keywords: Fragmentation function, B-meson, Electron-positron annihilation, Top quark
  • Ameneh Kargaryan* Pages 41-50

    In this paper, the electron energy gain and its relativistic dynamics in an ion-channel formed due to the laser pulse and under influence of the channel space-charge field and heliacal wiggler as well as the external magnetic field have been investigated. The equations for investigation of the electron dynamics are the tree-dimension Lorentz equations. For analytical analysis of the obtained equations, a three-dimension single particle code is used as well. The electron energy gain and the relativistic electron dynamics drastically are affected by the ion-channel potential and the helical wiggler and external uniform magnetic fields. The results of this paper can be significant in the selection of the appropriate parameters for plasma-based accelerators design.

    Keywords: electron energy gain, relativistic dynamics, helical wiggler magnetic field, ion-channel
  • Jamal Mazloom*, Farhad Esmaeili Ghodsi, Hosein Golmojdeh, Majedeh Mahinzad Pages 51-74

    Cr–doped SnO2 nanoparticles (SnO2: Cr NPs) synthesized by sol-gel process. Influence of structural parameters, intrinsic and extrinsic defects of NPs on physical properties and photocatalytic performance of nanoparticles were investigated by various analytical techniques. X-ray photoelectron spectra revealed that Cr ions incorporated in SnO2 lattice with chemical state of +3. The X-ray diffraction analysis disclosed that crystallite size and lattice parameters reduced slightly while dislocation density increased by Cr doping. The isotropic (anisotropic) lattice strain, crystallite size, young modulus, lattice deformation stress, and deformation energy density of nanoparticles were estimated by XRD line profile analysis using modified Williamson–Hall method assuming the isotropic strain model (ISM), anisotropic strain model (ASM) and energy density model (EDM). The tensile strain of SnO2 reduced by Cr doping and converted to compressive strain for higher doping level. Transmission Electron Microscopy (TEM) micrographs confirmed that average particle size reduces by Cr doping. Ferromagnetic behavior was observed in low level Cr-doped SnO2 NPs at room temperature and saturation magnetization decreased as doping level to 5 mol% increased. Band gap narrowing, mid-gap state absorption in UV-Vis spectra, and transition from tensile to compressive strain proved that the oxygen vacancies/extrinsic defects (Cr 2p) and microstrain play an important role in weak ferromagnetism and enhanced photodegradation of Cr doped SnO2 nanoparticles against rhodamine B (RhB) and methylene blue (MB) dyes.

    Keywords: Cr–doped SnO2, Sol-gel, DMS, Photocatalysis, modified Williamson-Hall method
  • Ali Vahedi* Pages 75-85

    The Chiral Magnetic Effect (CME) is a phenomenon in which, a chiral chemical potential in an external magnetic field lead to an electric current along the magnetic field. This phenomenon has been observed in systems containing quark-gluon plasma and recently in systems concerned with condensed matter physics. Interactions in these systems are strong. Therefore, the best approach to analyzing this phenomenon is gauge/gravity duality which is a good tool for studying systems with strong interactions. Since, Lorentz symmetry does not existed in some condensed matter models, here, the chiral magnetic effect in non-relativistic systems is studied by introducing a suitable gravitational dualism. We will see Lorentz symmetry is broken and non-relativistic z=2 Schrodinger symmetry appears which is realized by Anti-de-Sitter-Schwarzschild black hole. In our Holographic model, system’s properties are in a good agreement with the experimental result of strange metals at very low temperature. What is really important is that, the chiral electric current in our model for a non-relativistic system which is dual to strange metal is half of what is obtained in relativistic Anti-de-Sitter space-time before.

    Keywords: gauge, gravity duality-chiral magnetic effect-strange metal