فهرست مطالب

پژوهش فیزیک ایران - سال بیست و دوم شماره 2 (تابستان 1401)

مجله پژوهش فیزیک ایران
سال بیست و دوم شماره 2 (تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/11/08
  • تعداد عناوین: 25
|
  • حمیده شاکری پور*، الهه دشتبانی، فائزه فیاضی صفحات 297-303
    هدف از این تحقیق، ساخت و مشخصه یابی ترکیب پایه آهن SmFeAsO0.7F0.3 (Sm1111) است. Sm1111 با روش واکنش حالت جامد تک مرحله ای و در دمای پایین تهیه شد. برای اطمینان از روش ساخت Sm1111 و بررسی خواص ساختاری آن، آزمون پراش پرتو ایکس (XRD) استفاده شد. طیف حاصل از پراش پرتو ایکس با استفاده از نرم افزار MAUD مورد تحلیل قرار گرفت. پارامترهای شبکه، حجم سلول واحد، ارتفاع صفحات در ساختار بلوری، زوایای پیوندی، طول پیوندها و درصد خلوص ترکیب، محاسبه و با کارت استاندارد و نیز با نتایج موجود در مقالات مقایسه شد. نمونه ساختار چهاروجهی با گروه تقارنی P4/nmm دارد و درصد فاز اصلی ٪80 است. با کاهش دمای کلوخه سازی، فاز اصلی ماده افزایش و فاز ناخالصی کاهش یافت. تصاویر  SEM عدم ذوب شدگی و تشکیل دانه های ترکیب را نشان داده و نیز دیده شد که با کاهش دمای پخت، میزان تخلخل در نمونه کاهش و اندازه دانه ها افزایش می یابد. نتایج تحلیل ها نشان دهنده مناسب بودن دمای پخت حدود ºC900 برای سنتز ترکیب SmFeAsO0.7F0.3، در مقایسه با دمای بالای ºC1200 پپیشنهاد شده در بسیاری از مقالات، است.
    کلیدواژگان: ترکیب پایه آهن، واکنش حالت جامد، SmFeAsO0.7F0.3
  • مجتبی اشهدی*، داود واحدی فخرآباد صفحات 305-313
    در این مقاله، خواص ترموالکتریکی تک لایه جدید دو بعدی B2CO با استفاده از محاسبات اصول اولیه به دست آمده است. ساختار نواری و چگالی حالت های الکترونی بر پایه نظریه تابعی چگالی با استفاده از بسته محاسباتی کوانتوم- اسپرسو  (QE)، مورد مطالعه قرار گرفته است. خواص ترموالکتریکی با استفاده از معادله ترابردی نیمه کلاسیکی بولتزمن در تقریب زمان واهلش و در بسته محاسباتی  BoltzTraP محاسبه شدند. این خواص ترابرد الکتریکی شامل ضرایب رسانش الکتریکی  (sigma)، رسانندگی گرمایی (κe)، ضریب سیبک (S) و کمیت بدون بعد ضریب ارزشی ZT هستند که برای طراحی ادوات ترموالکتریکی مناسب هستند. بر اساس نتایج ما، تک لایه دو بعدی  B2CO نشان دهنده یک نیم رسانا با گاف نواری غیر مستقیم و با مقدار  1/68 الکترون ولت است. نتایج محاسبات عددی خواص ترابردی تقریبا همسانگرد برای تک لایه دو بعدی  B2CO ررا نشان می دهند. به ویژه، مطالعه ترموالکتریک تک لایه دو بعدی  B2CO، عملکرد خوب ترموالکتریکی با ضریب ارزشی بالا را نمایش می دهد، به طوری که نانوساختار  B2CO یک نیم رسانای نوع n است و مقدار ضریب سیبک و ضریب ارزشی در دمای اتاق به ترتیب، V/Kµ 2595- و 1 به دست آمدند.
    کلیدواژگان: نظریه تابعی چگالی، معادله ترابردی بولتزمن، تک لایه B2CO، ضریب سیبک، ضریب ارزشی
  • نجلا حسینی*، محمدرضا اجتهادی صفحات 315-325
    محاسبه تفاوت انرژی آزاد بین حالت اولیه و پایانی یک فرایند، از مهم ترین محاسبات در سامانه های زیستی است. فرایندهای زیستی همراه با تغییر انرژی آزاد هستند. از جمله این فرایندها می توان به عبور داروها از غشای سلول ها، واکنش های آنزیمی، برهمکنش های دارو-پروتیین، برهمکنش های لیگاند-گیرنده سلول ها و انتقال ساختاری از سیس به ترانس اشاره کرد. در پژوهش های دارویی، پیش بینی تاثیرات کلینیکی دارو بستگی به درک جزییات برهمکنش های دارو با سامانه های زیستی دارد. برای این منظور از محاسبه تفاوت انرژی آزاد، می توان استفاده کرد. با دانستن تفاوت انرژی آزاد در چنین فرایندهایی، می توان درکی از چگونگی برهمکنش ها داشت. از آنجایی که درک جزییات برهمکنش ها در ابعاد مولکولی معمولا با روش های آزمایشگاهی امکان پذیر نیست، برای این منظور از روش های محاسباتی مانند دینامیک مولکولی استفاده می شود. در میان روش های متفاوتی که از سال 1935 تا به امروز ارایه شده اند، می توان به نظریه اختلال در سال 1954 و روش انتگرال گیری ترمودینامیکی در سال 1935 اشاره کرد. اولین شبیه سازی انجام شده با استفاده از روش اختلال، برای محاسبه تفاوت انرژی آزاد در فرایند تبدیل متانول به اتان بوده است، که این تفاوت، 6/7 کیلوکالری بر مول محاسبه شده است. عدد آزمایشگاهی گزارش شده 9/6 کیلوکالری بر مول است. نزدیکی بسیار زیاد عددهای محاسباتی و آزمایشگاهی نشان دهنده موفقیت این روش محاسباتی است. هر چند روش اختلال انرژی آزاد و انتگرال گیری ترمودینامیکی بسیار مشابه هستند، اما تفاوت هایی با یکدیگر دارند. در این مقاله به تفاوت های این دو روش پرکاربرد از دیدگاه دقت و هزینه محاسباتی می پردازیم. همچنین، نشان خواهیم داد که روش اختلال انرژی آزاد روشی سریع تر در مقایسه با روش انتگرال گیری ترمودینامیکی است، در حالی که روش انتگرال گیری ترمودینامیکی روشی دقیق تر از نظر محاسبات است‏.
    کلیدواژگان: تفاوت انرژی آزاد، شبیه سازی دینامیک مولکولی، روش اختلال، روش انتگرال گیری ترمودینامیکی، اثر حلال بر انرژی آزاد، داروی پکلیتکسل
  • نعیمه اولنج* صفحات 327-338
    اخیرا، معادلات تحول توابع توزیع پارتونی را که معمولا در پدیده شناسی هادرونی مورد استفاده قرار می گیرند، با استفاده از مدل سازی تصادفی مکانیک آماری دور از تعادل در فضای تکانه تولید کردیم. معادلات تحول حاصل از مدل سازی تصادفی با معادلات تحول پارتونی DGLAP یکسان هستند، اما با روش ریاضی بسیار ساده تری بر مبنی مکانیک آماری دور از تعادل و تیوری فرایند های مارکوف به دست می آیند. در این مقاله، به حل تحلیلی معادله تحول پارتونی برای تابع توزیع نایکتای کوارکی در ناحیه x های (کسر تکانه طولی) کوچک از طریق بسط کرامرز-مویال معادله مادر می پردازیم. در نهایت، تابع توزیع نایکتای کوارکی وابسته به قید حاصل از حل تحلیلی را با در نظر گرفتن قید های ترتیب بندی قوی و ترتیب بندی زاویه ای با تابع توزیع نایکتای کوارکی تولید شده توسط گروهMMHT2014 مقایسه می کنیم. در حالت کلی نشان می دهیم که نتایج ما در  x های کوچک و Q2 های (مقیاس انرژی) متوسط توافق بسیار خوبی با نتایج گروهMMHT2014 دارند.
    کلیدواژگان: توابع توزیع پارتونی، مدل سازی تصادفی، معادله مادر، فرایند مارکوف، بسط کرامرز-مویال
  • زهرا بخشی*، ساره خوشدونی صفحات 339-352
    با در نظرگرفتن جرم موثر وابسته به مکان در بررسی سامانه های مکانیک کوانتومی، دسته وسیعی از پتانسیل های حل پذیر به دست آمده است. این پتانسیل ها، با به کار بردن تبدیلات بندادی در معادله شرودینگر به دست می آیند. در این روش، توابع داخلی که توسط لوایی برای پتانسیل های حل پذیر با جرم ثابت معرفی شده و همچنین ویژه توابع و ویژه مقادیر آن به طور کامل به دست آمده، مورد استفاده قرار می گیرد. ویژه تابع این پتانسیل های حل پذیر می توانند براساس توابع خاص شناخته شده (چند جمله ای های ژاکوبی، لاگر تعمیم یافته و هرمیت) به دست آیند. برخی از این پتانسیل ها از نوع اسکارف2، پوشل-تلر، روزن-مورس2 و اکارت هستند که کاربردهای آن در سامانه های فیزیکی بیان شده است. در نهایت تمامی نتایج در یک جدول قرار گرفته و نمودارهای توابع موردنظر برای مقادیر خاصی رسم شده اند
    کلیدواژگان: جرم موثر وابسته به مکان، پتانسیل حل پذیر، تبدیلات بندادی، معادله شرودینگر
  • سعیده امیدی، عبدالمحمود داورپناه*، احمدرضا عباسیان صفحات 353-371
    در پژوهش حاضر از روش احتراقی محلول توسط نمک کلرید پتاسیم برای سنتز نانوذرات فریت کبالت استفاده شد. از نمک کلرید پتاسیم به عامل افزایش دهنده سطح ویژه و از اسید نیتریک به عنوان اکسنده کمکی و عامل تنظیم pH استفاده شد. اثر هم زمانpH  اولیه محلول واکنش و اندازه افزودن نمک کلرید پتاسیم بر سطح ویژه، خواص ساختاری، ریزساختاری و مغناطیسی پودرهای سنتزی مطالعه شد. بدین منظور از تحلیل های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، تبدیل فوریه فروسرخ، مغناطیس سنج نمونه ارتعاشی در دمای اتاق، و روش برونیر - امت - تل لر استفاده شد. نتایج نشان دادpH  اولیه و اندازه نمک کلرید پتاسیم اثر متقابل بر سطح ویژه پودرهای فریت کبالت داشت. در شرایط بهینه پودرهای فریت کبالت با سطح ویژه  بالا g-1 m2 77/87 با موفقیت سنتز شد. پودرهای سنتزی ریزساختار مزو متخلخل و رفتار مغناطیسی سخت داشتند‏.
    کلیدواژگان: فریت کبالت، نانوذرات، مغناطش، افزودن نمک، سنتز احتراقی محلول، سطح ویژه
  • محمدحسین زارع*، عبدالرضا رسولی کناری صفحات 373-385
    الگوریتم یادگیری ماشین به عنوان ابزرای قدرتمند، چشم انداز خوبی برای مطالعه فازهای مختلف ماده در زمینه فیزیک ماده چگال ترسیم می کند. در این مقاله سعی خواهیم کرد با بازبینی در فرمول بندی الگوریتم های شبکه عصبی عمیق، روشی نو جهت حل مسیله بهینه سازی سامانه های اسپینی، برای بررسی حالت پایه سامانه های مغناطیسی زیر دمای کوری، که تقارن دورانی اسپین به صورت خودبه خودی شکسته می شود، معرفی کنیم. با استفاده از روش شبکه یادگیری عمیق، سیمای فاز کلاسیکی مدل هایزنبرگ همسانگرد شبکه مربعی و شبکه لانه زنبوری را مطالعه کردیم. نتایج به دست آمده با روش یادگیری ماشین، با سیمای فاز کلاسیکی مدل هایزنبرگ که از دیگر روش های تحلیلی و محاسباتی پیدا شده، همخوانی کامل دارد. همچنین، در تحقیق حاضر که اساس آن بر یادگیری عمیق است، مزیت بالاتری نسبت به الگوریتم های تکاملی، که با چالش اساسی در حل مسیله های بهینه سازی مواجه اند، برخوردار است. بنابراین، توانایی الگوریتم های یادگیری ماشین نظیر شبکه عصبی عمیق در حل مسایل فیزیک ماده چگال، استفاده از آن را در مطالعه حالت پایه سامانه های مغناطیسی، اجتناب ناپذیر می سازد‏.
    کلیدواژگان: یادگیری ماشین، شبکه عصبی عمیق، روش بهینه سازی آدام، مدل هایزنبرگ
  • ابوالفضل رسولی اردلانی، محمد زیرک، مازیار کاظمی، علیرضا مشفق* صفحات 387-402
    در این تحقیق، لایه های نازک متخلخل BiVO4 به ضخامت حدود 1/3 میکرومتر به کمک روش افشانه پایرولیز پالسی بر روی بستر رسانای شفاف ITO تهیه شد. بررسی الگوی پراش پرتو X، نشان داده که این لایه ها ساختار چهار وجهی شیلایت داشته و میانگین اندازه بلورک های آن حدودnm  16 تخمین زده شد. بر اساس تحلیل نتایج طیف جذب اپتیکی در محدوده مریی-فرابنفش، لایه های ساخته شده دارای شکاف نواری برابر با eV 2/47~ به دست آمد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) به خوبی ساختار متخلخل لایه ها را نشان میدهد. اندازه متوسط تخلخل های سطح لایه برابر باnm  162~ و قطر متوسط رگه های BiVO4 برابر با nm 208~ تعیین شد. با استفاده از عملیات احیای الکتروشیمیایی، نقص های اکسیژن در لایه ها ایجاد شده و تاثیر آن بر خواص الکترو/فوتوالکتروشیمیایی آنها مورد برررسی قرار گرفت. نتایج اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) نشان داد که در اثر عملیات احیا، ظرفیت خازنی مربوط به حالت های سطحی بیش از 6 برابر افزایش یافته که به معنی فرار الکترون های سطحی است. مقاومت انتقال بار و ظرفیت لایه هلمهولتز به ترتیب تقریبا 2 برابر و 0/4 برابر مقادیر به دست آمده درمقایسه با حالت قبل از احیا به دست آمد، که مبین فرار الکترون ها از لایه متناظر با حالت های سطحی به لایه هلمهولتز است. با رسم نمودار منفی فاز بر حسب لگاریتم بسامد اعمالی و با توجه به بسامدی که نمودار بیشینه می شود، مشخص شد که طول عمر موثر حامل های بار بعد از عملیات احیای الکتروشیمیایی به حدود ms 25 رسیده که تقریبا به 2 برابر مقدار آن در حالت قبل از عمل احیا، افزایش می یابد
    کلیدواژگان: بیسموت وانادیت، لایه نازک، افشانه پایرولیز، متخلخل، نقص اکسیژن
  • محمد کوهی*، شهاب احمد عبدالقادر شاطری، علی واحدی صفحات 403-416
    در این مقاله دو ساختار حسگر زیستی فیبر نوری تشدید پلاسمون سطحی با اضافه کردن لایه نازک دی اکسید تیتانیوم و باریوم تیتانات معرفی و به طور مقایسه ای مورد مطالعه قرار گرفته اند. حساسیت این حسگرهای زیستی با استفاده از روش ماتریس انتقال محاسبه شده اند. افزودن لایه نازک باریوم تیتانات و دی اکسید تیتانیوم بعد از لایه طلا هر دو به دلیل انتقال بار آزاد بین طلا و دی الکتریک باعث افزایش حساسیت حسگر زیستی می شوند. نتایج حاصل از مطالعه مقایسه ای انجام یافته نشان می دهند که لایه دی اکسید تیتانیوم می تواند جایگزین مناسبی برای باریوم تیتانات برای افزایش بیشتر حساسیت حسگر زیستی فیبر نوری تشدید پلاسمون سطحی باشد‏.
    کلیدواژگان: تشدید پلاسمون سطحی، فیبر نوری، حسگر زیستی، حساسیت حسگر
  • سام یعقوبی، عباس قاسمی زاد*، سهیل خوشبین فر صفحات 417-430
    ناپایداری رشته ای، موجی الکترومغناطیسی است که در مسیر عمود بر باریکه افروزنده پروتونی در افروزش سریع منتشر می شود و می تواند با کشش عمودی، بر بدنه باریکه پروتونی، کیفیت آن را کاهش دهد و یا قبل از آن که باریکه پروتونی به قلب سوخت چگال نفوذ کند، موجب پخش شدگی آن در طول مسیرش شود. از طرف دیگر، تولید سوختی پیش فشرده با همسانگردی دمایی در این فرایند تقریبا ناممکن است. از این رو احتمال دارد ناپایداری ویبل نیز با ناپایداری رشته ای باریکه همراه شود و آهنگ رشد نهایی نسبت به حالت همسانگرد دمایی افزایش و یا کاهش یابد. در این پژوهش، ابتدا در مدل سرد سیال، آهنگ رشد ناپایداری رشته ای در اثر تغییرات چگالی نسبی باریکه به پلاسما و انرژی باریکه بررسی شده است. سپس با کمک یک تقریب نقطه زینی از تابع توزیع جوتنر و تانسور پلاسمای حاصل از معادله ولاسف، معادله پاشندگی سامانه باریکه-پلاسما استخراج شد و در نهایت، با حل عددی آن به بررسی آهنگ رشد این ناپایداری در محیطی با ناهمسانگردی دمایی پرداخته شده است. نتایج نشان می دهند، هنگامی که مولفه موازی دمای محیط در مسیر باریکه  (∥T) نسبت به مولفه عمودی آن (⊥T) بزرگ تر باشد (ناهمسانگردی دمایی مثبت)، آنگاه ناپایداری نسبت به حالت همسانگرد دمایی افزایش و در حالت عکس آن یعنی ناهمسانگردی دمایی منفی، ناپایداری نسبت به حالت همسانگرد کاهش می یابد. در باریکه پروتونی با چگالی نسبی 0/1، آهنگ رشد در حالت ناهمسانگردی %50+ به اندازه 2/59 برابر افزایش و در حالت ناهمسانگردی %50-، به نصف آهنگ رشد در حالت همسانگرد کاهش می یابد. به علاوه، اثرات ناهمسانگردی دمایی محیط بر آهنگ رشد در باریکه های رقیق که چگالی نسبی کمتری دارند، بیشتر قابل مشاهده است و در چگالی نسبی کمتر از 0/1، این ناپایداری می تواند خاموش شود.
    کلیدواژگان: ناپایداری رشته ای، معادله پاشندگی، ناهمسانگردی دمایی، افروزش سریع پروتونی، آهنگ رشد ناپایداری
  • نوید صنایعی، بابک زارع*، محمد واحدی صفحات 431-440
    برهمکنش میان یک کاواک موج میکرو و یک کره مغناطیسی، مورد مطالعه قرار گرفته است. نشان دادیم که دستیابی به رژیم جفت شدگی قوی برای این سامانه ترکیبی امکان پذیر است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که قدرت جفت شدگی میان دو سامانه، متناسب با جذر حجم سامانه مغناطیسی است و با افزایش شاخص مد کاواک کاهش می یابد. از آنجایی که کره مغناطیسی دارای ضریب دی الکتریکی متفاوت با محیط دربر گیرنده اش است، می تواند همچون یک کاواک کروی رفتار کند و لذا یک جفت شدگی میان ویژه مدهای آن و میدان الکتریکی کاواک میکرویوو اتفاق می افتد. طیف بازتابی برای کره های مغناطیسی نسبتا بزرگ تر شامل بیش از یک دافعه ترازی است‏.
    کلیدواژگان: رژیم جفت شدگی قوی، برهمکنش کاواک موج میکرو-سامانه مغناطیسی، اتلاف گیلبرت، دافعه ترازی
  • وحیدالله عنایت، محمدرضا محمدی زاده*، مسعود مهجورشفیعی صفحات 441-456
    هدف در این پژوهش، پایین آوردن دمای فضای زیرشیروانی ساختمان دانشکده فیزیک دانشگاه تهران در فصل تابستان است. برای این کار 18 عدد هواکش خودکار روی سقف شیروانی نصب شدند. به دلیل عدم تاثیر این هواکش ها به تنهایی در کاهش اختلاف دمای فضای زیرشیروانی و فضای بیرون، از جریان هوای آرام و تند استفاده شد که در نتیجه اثرات جریان هوای آرام 2-5/1 درجه و جریان تند هوای 8-3 درجه دما کاهش یافت. چون ابعاد اتاق شیروانی بزرگ است (4533 متر مکعب)، به این منظور یک مدل کوچک در حیاط دانشکده با ابعاد  (Cm3 33×47×51) طراحی و ساخته شد تا تاثیرات پوشش برگه آلومینیوم روی ایرانیت و رنگ کردن ایرانیت به عنوان بازتاب دهنده و نصب یک لایه یونولیت زیر ایرانیت به عنوان عایق در کاهش دما، مورد بررسی قرار گیرد. رنگ سفید براق روی ایرانیت 5-3 درجه، پوشش برگه آلومینیوم روی ایرانیت 5/3-2 درجه و لایه یونولیت زیر ایرانیت 2-1 درجه در کاهش دما اثر گذاشتند. دلیل چنین تغییراتی با طیف انعکاس اسپکتروفوتومتری فرا بنفش-مریی-فرو قرمزنزدیک توضیح داده شد. همچنین شبیه سازی با نرم افزار کامسول نشان می‎دهد که نصب شش عدد فن در دو انتهای فضای زیر شیروانی با تولید جریان بادی به سرعت m/s  4 منجر به کاهش 10 درجه‎ای دما خواهد شد.
    کلیدواژگان: مصرف انرژی، بهینه سازی، برگه آلومینیوم، رنگ سفید، یونولیت، کامسول
  • حسین رنگانی جهرمی*، سید محمد حسینی، مهدی امنیت طلب صفحات 457-469
    حسگرهای کوانتومی نسبت به مشابه کلاسیکی خود برتری قابل ملاحظه ای دارند، لذا کاربرد عملی آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. اما در بسیاری از سناریو های عملی، امکان اندازه گیری یا براورد از فواصل نزدیک وجود ندارد و امنیت فرایند را دچار مخاطره می کند. در این مقاله، با کمک و الهام از فرایند ترابرد کوانتومی، طراحی حسگری را پیشنهاد می دهیم که از دور، پارامتر کد شده در حالت کوانتومی یک سامانه کوانتومی، را براورد می کند. نشان خواهیم داد چگونه کنترل نوفه های کلاسیکی و کوانتومی که حسگر را تحت تاثیر قرار می دهند، می تواند براورد را بهبود ببخشد. به علاوه، نحوه پیاده سازی عملی این پروژه نیز دقیقا مورد بحث قرار خواهد گرفت
    کلیدواژگان: حسگرهای کوانتومی، اطلاعات فیشر کوانتومی، ترابرد
  • عسگر حسین نژاد*، امیر جلیلی مجارشین، پان فنگ، مسعود صیدی، هادی صبری صفحات 471-480
    در این مقاله، همبستگی آماری احتمال گذار های چهار قطبی الکتریکی هسته های کروی ارزیابی شده است. برای این هدف، هسته های کروی زوج - زوج در محدوده جرمی   A < 126   A>100    انتخاب و با استفاده از حد دینامیکی U(5) مدل برهمکنش بوزونی، احتمال گذارهای چهار قطبی الکتریکی بین ترازهای مختلف باند پایه محاسبه شده است. برای بررسی میزان همبستگی آماری، احتمال گذارهای چهار قطبی الکتریکی از روش غیر پارامتری تخمین چگالی کرنلی در قالب آمار نزدیک ترین فاصله بین ترازی نظریه ماتریس های تصادفی استفاده شد. همچنین، رفتار منظم یا غیر منظم دنباله های انتخابی، بر اساس معیار واگرایی کولبک - لایبلر تعیین شد. نتایج حاصل، وجود همبستگی آماری احتمال گذارهای چهار قطبی الکتریکی مختلف بین ترازهای باند پایه را نشان می دهد. همچنین با افزایش اسپین تراز اولیه در گذار چهار قطبی الکتریکی، رفتار همبسته در دنباله انتخابی افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: همبستگی آماری، احتمال گذار چهار قطبی الکتریکی، مدل برهمکنش بوزونی، روش تخمین چگالی کرنلی، واگرایی کولبک-لایبلر
  • معین مصلح*، سیده زهرا حسینی شاهی سوندی صفحات 481-489
    در این پژوهش با استفاده از نقشه های جرمی کهکشان ها با توان تفکیک تلسکوپ فضایی هابل، در انتقال به سرخ های کمتر از 2، به بررسی تاثیر ادغام های کهکشانی بر روی تغییر آهنگ ستاره زایی پرداخته شده است. بهره گیری از نقشه های جرمی به جای روش معمول استفاده از تصاویر نوری، موجب کاهش اثر توده های ستاره زا در شناسایی کهکشان های ادغامی، به ویژه در انتقال به سرخ های بالاتر از یک می شود. با استفاده از روش های غیرپارامتری بر روی نقشه های جرمی و محاسبه کمیت هایی همانند ضریب جینی  (Gini)، ممان دوم توزیع جرمی نقاط پرجرم (M20) و شاخص عدم تقارن (A)، کهکشان های ادغامی با جرم ستاره ای بیشتر از جرم خورشیدی انتخاب شده اند. بررسی انجام شده نشان می دهد که نسبت کهکشان های ادغامی به کهکشان های ستاره زا در بالا و پایین رشته اصلی ستاره زایی کهکشان ها به طور نسبی تفاوت قابل توجهی ندارد. به بیانی نتایج نشان دهنده این است که ادغام ها تاثیر نسبتا اندکی در توزیع کهکشان ها بر روی رشته اصلی و یا افزایش نرخ ستاره زایی دارند.
    کلیدواژگان: ساختار کهکشان ها، تحول کهکشان ها، توزیع جرم در کهکشان ها، ستاره زایی
  • جواد تقی زاده فیروزجایی* صفحات 491-496
    حدس سانسور کیهانی که توسط پنروز مطرح شد بیان می کند که تکینگی سیاه چاله توسط افق رویداد پوشیده می شود و تکینگی عریانی در آن نیست هنوز مورد بحث برای پیدا کردن مدل نقض برای آن است. اولین مثال های نقض این حدس، از مدل های رمبش کروی تشکیل سیاه چاله یک شار کامل به حالت غبار مطرح شده است. در این مقاله دسته مهمی از مدل های رمبش کروی غبار LTB را که در آن مدل ها تکینگی عریان وجود دارد بررسی می کنیم. اول نشان خواهیم داد که تکینگی سیاه چاله فضاگونه خواهد بود. سپس نشان می دهیم که افق رویداد در خارج تکینگی قرار خواهد گرفت. همچنین نشان خواهیم داد اگر شرط انرژی برقرار باشد، دسته معروفی از این مدل ها تکینگی عریان نخواهند داشت. نتیجه خواهیم گرفت که اصل سانسور کیهانی قوی برقرار خواهد بود.
    کلیدواژگان: رمبش گرانشی، سیاه چاله غبار، افق ظاهری، حدس سانسور کیهانی، شرط انرژی
  • حمیدرضا میرزایی*، رضا اسدنژاد، هدی مهدوی، امیر محمدیها، مسلم کاظمی صفحات 497-505
    در این مقاله اثرات گرمایش ناشی از یک منبع مصنوعی با استفاده از مدل دو بعدی SAMI2 بررسی می شود. یک منبع گرمایش موضعی گوسی در معادله دمای الکترون به منظور مدل سازی گرمایش موج رادیویی یونسفر در نظر گرفته می شود. اثرات گرمایش به عنوان تابعی از زمان گرمایش، شدت منبع تابش، ارتفاع مرکز گرمایش و تغییر مختصه عرض جغرافیایی گرم کننده در نواحی مختلف ایران بررسی می شود. نتایج شبیه سازی ها پیشنهاد می کنند که ارتفاع مرکز گرمایش و شدت منبع تابشی اثر قابل ملاحظه ای بر ایجاد اختلالات در توزیع چگالی و دمای الکترون در یونسفر دارند. این اختلالات در محل گرم کننده و اثر آن در نقاط متناظر در نیم کره مقابل نیز قابل مشاهده است. با افزایش ارتفاع حتی در زمان های ابتدایی روشن کردن گرم کننده، شدت دما در ناحیه گرم کننده افزایش یافته و با گذشت زمان رشد قابل توجهی می یابد. در شدت های پایین منبع تابشی، دمای الکترون حتی در ناحیه گرم کننده نیز با گذشت زمان افزایش قابل ملاحظه ای نمی یابد، این در حالی است که با افزایش توان ورودی، دمای الکترون پس از 30 دقیقه روشن کردن گرم کننده، در ناحیه گرمایش افزایش می یابد. اثر گرمایش همچنین به صورت اختلال در پربندهای چگالی مشاهده می شود که نشان دهنده کاهش چگالی و شکل گیری مجرا (کانال) در ناحیه گرم کننده و افزایش چگالی در نیم کره مقابل هستند. نتایج به دست آمده نشان می دهند که با تغییر مکان جغرافیایی گرم کننده، در عرض جغرافیایی پایین تر، افزایش دما در نقطه گرمایش و در نقاط متناظر در نیم کره مقابل شدت بیشتری می یابد.
    کلیدواژگان: گرمایش یونسفر، مدل SAMI2، پلاسما، شبیه سازی
  • محمد ملک جانی*، سعید پوراجاقی صفحات 507-516
    در این پژوهش به مطالعه مدل استاندارد کیهان شناسی در چارچوب کیهان نگاری می پردازیم. ما می خواهیم تعیین کنیم که آیا تنش مشاهده شده در پارامترهای کیهان نگاری مدل استاندارد، که اخیرا مورد توجه قرار گرفته است، به خطای داده های مشاهداتی وابسته است یا خیر؟ برای این منظور با استفاده از یک مقدار کانونی برای چگالی ماده در مدل استاندارد کیهان شناسی، سه دسته داده ساختگی برای مدول فاصله ابرنواخترها تولید می کنیم. دسته اول شامل داده هایی است که خطای آنها همان خطای داده های رصدی در کاتالوگ پانتیون است. در دسته دوم و سوم به ترتیب خطای داده ها نصف و دو برابر خطاهای مشاهده شده در کاتالوگ پانتیون انتخاب می شوند. در گام بعد با استفاده از داده های ساخته شده و کمینه کردن تابع حداقل مربعات در چارچوب الگوریتم آماری مونت کارلو در زنجیره مارکوف، پارامترهای کیهان نگاری را در روش مستقل از مدل کیهان نگاری و همچنین در مدل استاندارد کیهان شناسی مقید می کنیم. نتایج حاصل از این مطالعه نشان می دهد که کاهش میزان خطای داده ها، هرگونه تنشی بین مقادیر بهینه پارامترهای کیهان نگاری مدل استاندارد را، با روش مستقل از مدل از بین خواهد برد. همچنین با افزایش میزان خطای داده ها، انحراف مدل استاندارد از روش کیهان نگاری افزایش می یابد. لذا تنش کیهان نگاری مدل استاندارد که اخیرا توسط داده های نمودار هابل اختروش ها و انفجارات پرتو گاما گزارش شده است، اساسا می تواند به خاطر خطای نسبتا بزرگ داده های رصدی باشد و بنابراین یک تنش فیزیکی نباشد.
    کلیدواژگان: مدل استاندارد کیهان شناسی، کیهان نگاری، ابرنواخترهای نوع یک
  • جلیل ناجی*، روح الله جعفری صفحات 517-524

    در این مقاله هدف بررسی نمودار فاز دینامیکی مدل سو-شریفر-هوگر با استفاده از مفهوم گذار فاز کوانتومی دینامیکی در حضور دگرگونی شیبدار است. به این منظور یکی از پارامترهای مدل را به صورت خطی وابسته به زمان در نظر می گیریم. نشان خواهیم داد در صورتی که پارامتر وابسته به زمان هامیلتونی به گونه ای تغییر کند که از هر دو نقطه بحرانی سامانه عبور کند، وجود یا عدم وجود گذار فاز کوانتومی دینامیکی به ضریب تغییر خطی زمان (سرعت جاروب) و پارامتر مستقل از زمان هامیلتونی بستگی خواهد داشت. به عبارت دیگر برای داشتن گذار فاز کوانتومی دینامیکی، سرعت جاروب باید از یک مقدار بحرانی، که تابعی از پارامتر مستقل از زمان هامیلتونی است، کوچک تر باشد. همچنین در صورتی که دگرگونی شیب دار فقط از یک نقطه بحرانی عبور کند، گذار فاز کوانتومی دینامیکی همیشه در سامانه رخ خواهد داد‏.

    کلیدواژگان: گذار فاز کوانتومی دینامیکی، مدل سو-شریفز-هگر
  • محمود صادقی*، مریم نصرتی صفحات 525-538
    در این پژوهش، از درهم تنیدگی اتم-کاواک در مدل جینز-کامینگ بسته، با فرض وادنیدگی بزرگ بین اتم و کاواک، استفاده شده و فرایند انتقال حالت از اتم به تابش کاواک شبیه سازی شده است. اتم اولیه که در برهم نهی نصف-نصف از دو حالت پایه و برانگیخته آماده شده است، در معرض تابش اولیه که یک حالت همدوس و دور از تشدید با اتم است، قرار می گیرد. میزان در آمیختگی هر کدام از زیرسیستم ها، آنتروپی خطی، درهم تنیدگی، آنتروپی ون نیومن و تجزیه اشمیت سیستم مرکب، به صورت تابع تحلیلی از زمان برای اولین بار محاسبه شده اند. با فرض اختلاف بسامد زیاد بین اتم و تابش، شبیه سازی نشان می دهد هیچ انتقال انرژی بین اتم و تابش به دلیل وادنیدگی بزرگ، صورت نمی گیرد اگرچه اتم و تابش درهم تنیده می شوند همچنین نشان داده شده است که یک اندازه گیری خاص روی اتم از این سیستم مرکب درهم تنیده، می تواند سیستم مرکب را به حالت ضربی (غیر درهم تنیده) از دو زیر سیستم برافکنش کند به نحوی که حالت تابش، به یک برهم نهی از حالت همدوس موسوم به حالت گربه ای، تغییر یابد. به طور خاص، شرایط لازم جهت انتقال تابش به دو حالت گربه ای زوج و گربه ای فرد، مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: انتقال حالت، مهندسی حالت کوانتومی، حالت های گربه ای، شبیه سازی
  • علی رضاخانی*، وحید رضوانی صفحات 539-553
    کنترل دینامیک های کوانتومی با مانستگی بالا و در حضور نوفه های محیطی از الزامات فناوری کوانتومی است. به این منظور، ما در این مقاله رهیافتی را مبتنی بر روش وردشی معرفی می کنیم که کاملا براساس دینامیک (ماتریس فرایند) یک سامانه باز کوانتومی و مستقل از هر حالت اولیه سامانه است. در اینجا با کمک روش پرکاربرد وردشی مجموعه ای از معادله های بهینه سازی را برای یک مسیله کلی کنترل دینامیکی یک سامانه باز کوانتومی به دست می آوریم که منجر به معرفی یک ثابت حرکت در فضای پارامترهای بهینه سازی می شود. معادله های بهینه سازی را با استفاده از یک روش عددی تکرار برای مسیله خاص و مهم شبیه سازی دینامیک کوانتومی در یک زمان ازپیش تعیین شده حل می کنیم‏.
    کلیدواژگان: سامانه باز کوانتومی، کنترل دینامیکی، ماتریس فرایند، روش وردشی
  • مهدی شهرکی پور*، محبوب حسین پور صفحات 555-564
    در این مقاله با استفاده از شبیه سازی دو بعدی ذره در سلول ناپایداری پلاسموییدی بدون برخورد، امواج ایجاد شده در حین شکل گیری و رشد پلاسموییدها در تاج خورشید مورد بررسی قرار می گیرد. باز اتصالی مغناطیسی به عنوان یک پدیده اساسی در تبدیل انرژی مغناطیسی به انرژی گرمایی و شتاب دار کردن ذرات باردار در فضا و پلاسماهای اخترفیزیکی شناخته می شود. در این پدیده، انرژی مغناطیسی ذخیره شده به صورت ناگهانی به شکل جت های پلاسمایی و شتاب ذرات غیر حرارتی و ذرات باردار نسبیتی آزاد می شود. در سامانه های بزرگی مانند سامانه های خورشیدی که طول لایه جریان بسیار بیشتر از ضخامت آن است، لایه جریان در چندین نقطه قطع می شود و لایه های جریان چندگانه تشکیل می شود، بنابراین بازاتصالی مغناطیسی در چندین نقطه  χ رخ می دهد و زنجیره ای از پلاسموییدها در اطراف نقاط χ شکل می گیرند. پلاسموییدها در مراحل رشد خطی و غیر خطی با یکدیگر ادغام می شوند و پلاسموییدهای بزرگ تر ایجاد می شوند. شتاب گیری ذرات باردار به سمت جو زمین از مهم ترین پیامدهای بازاتصالی مغناطیسی و ایجاد پلاسموییدها در تاج خورشیدی و نیز در مغناطوپوز (مرز مغناطیسی) و در دنباله مغناطیسی زمین است. مطالعه مولفه های میدان الکتریکی شتاب دهنده به ذرات از اهمیت بالایی در شناخت این ذرات باردار برخوردار است. تحلیل فوریه مولفه های میدان الکتریکی انواع مختلفی از امواج الکترومغناطیسی و الکتروستاتیکی را در دو حالت ωce> ωpeو  ωce< ωpe در حین شکل گیری و رشد ناپایداری پلاسموییدی نشان می دهند. تحلیل فوریه آشکار می کند دو موج الکترو مغناطیسی با قطبش های راست گرد و چپ گرد و نیز موج سوت زن موازی با میدان مغناطیسی اولیه و امواج عادی و غیر عادی و مغناطو صوتی عمود با میدان مغناطیسی اولیه منتشر می شوند.
    کلیدواژگان: امواج پلاسما، بازاتصالی مغناطیسی، ناپایداری پلاسموئیدی، تاج خورشیدی، شبیه سازی ذره در سلول
  • مهدی رضایی صامتی*، عاطفه رضایی صفحات 565-584
    هدف از پژوهش حاضر بررسی جذب داروی 5-فلویوراسیل متصل شده به نانو خوشه (B12P12) خالص و جایگزین شده با تیتانیوم بر روی نوکلیو باز آدنین با استفاده از نظریه تابعی چگالی (DFT) است. در این کار ابتدا مدل های مختلفی برای جذب دارو بر روی نانو خوشه و آدنین در نظر گرفته شدند و سپس ساختار تمام مد ل ها مورد نظر با استفاده از روش  WB97XD /Lanl2DZ توسط نرم افزار گوسین (09) بهینه سازی شدند. ببا استفاده از ساختارهای بهینه شده، پارامترهای ساختار فضایی مانند طول و زاویه پیوند، پارامترهای ترمودینامیکی، پارامترهای نظریه اتم در مولکول (AIM)، گرادیان کاهش چگالی(RDG) ، طیف مریی-فرابنفس (Uv-visible)، اوربیتال های هومو و لومو (HOMO-LUMO) ، نمودار های چگالی حالتها (DOS) محاسبه و نتایج آن ها مورد تجزیه تحلیل قرار گرفته اند. نتایج محاسبات نشان دادند که با جایگزینی اتم تیتانیوم در ساختار نانو خوشه  B12P12 گاف انرژی و سختی شیمیایی کاهش قابل توجهی می یابند و این عامل سبب افزایش رسانایی سامانه می شود. از این خاصیت می توان برای ساخت نانو حسگرهای دارویی استفاده کرد. مقدار انرژی جذب و آنتالپی در کلیه مدل های مورد نظر منفی بوده که نشان دهنده مساعد بودن فرایند جذب و پایداری آنها از نظر ترمودینامیکی است. نتایج RDG و AIM تایید کردند که جذب داروی 5-فلویوراسیل متصل به سطح نانو خوشه با آدنین از نوع غیر کووالانسی است. بررسی نتایج حاصل از این مطالعه ثابت کرد که نانو خوشه بور فسفید خالص و جایگزین شده با اتم تیتانیوم، می تواند گزینه مناسبی برای استفاده از این ترکیب به عنوان جاذب و یا حسگر داروی 5-فلویوراسیل در فرایندهای زیستی باشد.
    کلیدواژگان: 5-فلوئوراسیل، نانو خوشه بورفسفید، آدنین، نظریه تابعی چگالی، تیتانیوم، پارامتر های کوانتومی
  • توحید خاتونی*، هادی صبری صفحات 585-593
    در این مقاله، رفتار آماری ترازهای انرژی با پاریته منفی برای هسته  Tm با عدد جرمی 170 با استفاده از آمار نزدیک ترین فاصله بین ترازی در قالب نظریه ماتریس های تصادفی، مطالعه شده است. به روزترین اطلاعات تجربی موجود برای ترازهای انرژی در محدوده   3000  ≥ E kev به صورت دنباله های مختلف طبقه بندی شده و مورد تحلیل قرار گرفته است. از تابع توزیع بری - روبنیک و روش تخمین برازش حداقل مربعات، برای تعیین پارامتر تابع توزیع استفاده شد. نتایج حاصل، انطباق رفتار آماری ترازهای انتخابی با تابع توزیع ویگنری و لذا همبستگی آماری بین ترازهای انرژی با پاریته منفی را نشان می دهد. همچنین، دنباله های حاصل از ترازهای انرژی با مقدار اسپین فرد، بیشترین میزان همبستگی را نشان داده و ترازهای انرژی - 2  کمترین میزان همبستگی و رفتار شبه پواسونی را حاصل کردند. همچنین مطالعه وابستگی رفتار آماری ترازهای دارای پاریته منفی به انرژی، افزایش همبستگی آماری در بازه انرژی  1300 تا 2100 کیلو ولت را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: نظریه ماتریس های تصادفی، همبستگی آماری، واپیچش، پاریته منفی
  • مهدی عصری* صفحات 595-602
    در این مقاله شتاب الکترون با استفاده از تپ قطبیده شعاعی در حضور میدان مغناطیسی ویگلر پیچشی و میدان مغناطیسی محوری مطالعه شد. معادلات حاکم بر دینامیک الکترون در حضور این میدان های الکتریکی و مغناطیسی با روش رانگ-کوتای مرتبه 4 حل شدند. تاثیر میدان مغناطیسی محوری و زاویه تزریق الکترون روی انرژی کسب شده توسط الکترون مورد بررسی قرار گرفت. مطالعات عددی انجام شده نشان داد که انرژی نهایی الکترون به اندازه میدان مغناطیسی و زاویه تزریق وابسته است. دیده شد با اعمال میدان مغناطیسی در حدود 2/1 کیلوتسلا و زاویه تزریق در حدود 11 درجه، الکترون می تواند در حدود GeV 3/8 انرژی کسب کند که 40% بیشتر از حالت تزریق با زاویه صفر درجه و عدم حضور میدان مغناطیسی خارجی است.
    کلیدواژگان: شتاب الکترون، تپ لیزری قطبیده شعاعی، ویگلر پیچشی، میدان مغناطیسی
|
  • H Shakeripour *, Eleheh Dashtbani Katayouncheh, Faezeh Fayazi Pages 297-303
    SmFeAsO0.7F0.3 polycrystalline bulk iron-based compound were prepared by one-step solid state reaction method at low sinter temperature. The aim was: to find the optimum preparing method for the compound and then to study its structural properties. The X-ray diffraction spectrum of the samples was analyzed using MAUD software. XRD measurements were used to characterize the crystal structure, phase purity, lattice parameters, ‎unit cell volume and bonding angles and intervals of the samples. The results were compared with JCPDS reference pattern and the reports in the literatures, to ensure the accuracy of the synthesis. The XRD analyses revealed an increase in the phase purity above 80%, by lowering the sinter temperature down to 900 ºC. Also, the samples have a tetragonal crystal structure with P4/nmm symmetry, at room temperature. The SEM images show the samples are almost homogeneous with some porosity. The porosity decrease and the grain size grow by decreasing the sinter temperature. These results show the preparation of good quality samples at low temperature of 900 ºC compared to 1200 ºC which usually is used for preparation of this family of compound.
    Keywords: iron based compound, solid state reaction, SmFeAsO0.7F0.3
  • Mojtaba Ashhadi *, Davoud Vahedi Fakhrabad Pages 305-313
    In this work, we present the thermoelectric properties of a novel two-dimensional (2D) B2CO monolayer obtained using first principles calculations. We investigated the electronic band structure and density of states based on density functional theory and using the QUANTUM ESPRESSO computational package. Thermoelectric properties were calculated using the semiclassical Boltzmann transport equation in relaxation time approximation and within Boltztrap computational package. These electrical transport properties include the electrical conductivity coefficients (sigma), thermal conductivity (κe), the Seebeck coefficient (S) and dimensionless figure of merit (ZT), which are suitable for designing thermoelectric devices. According to our results, two-dimensional (2D) B2CO monolayer indicates an indirect band gap semiconductor with value of 1.68 eV. The numerical results show almost isotropic transport properties for the 2D B2CO monolayer. In particular, the thermoelectric study shows a good thermoelectric performance of the 2D B2CO monolayer with high figure of merit, so that, the nanostructure of B2CO is an n-type semiconductor and Seebeck coefficient and figure of merit at room temperature were obtained as -2595 µV/K and 1, respectively.
    Keywords: density functional theory, Boltzmann transport equation, B2CO monolayer, Seebeck coefficient, figure of merit
  • Najla Hosseini *, Mohammad Reza Ejtehadi Pages 315-325
    On an atomistic scale, free energy calculations are important for our understanding of biological processes, which provides an insight to grasp the various mechanisms. Over the years, many computational methods have been developed to calculate free energy differences such as geometrical (e.g. umbrella sampling) and alchemical methods. In this work, we present alchemical-free energy methods, thermodynamic integration (TI) and free energy perturbation (FEP), to investigate polarization effect of paclitaxel drug. Then, we have compared our simulation studies using TI, FEP, and Hamiltonian replica exchange FEP from the perspective of computational cost and accuracy.
    Keywords: Free energy difference, Molecular dynamics simulation, Free energy perturbation, Thermodynamic integration, Solvation free energy
  • Naeimeh Olanj * Pages 327-338
    Recently, we generated the evolution equations of the parton distribution functions (PDF) usually used in the hadrons phenomenology using the stochastic modeling of the non-equilibrium statistical mechanics in the momentum space. The evolution equations obtained from stochastic modeling are the same as the Dokshitzer–Gribov–Lipatov–Altarelli–Parisi (DGLAP) evolution equations, but are obtained by a more simplistic mathematical procedure based on the non-equilibrium statistical mechanics and the theory of Markov processes. In this paper, we analytically solve the parton evolution equation for the non-singlet quark distribution function in the small-x (the longitudinal momentum fraction) region through the Kramers-Moyal expansion of the master equation. Finally, we compare the cutoff dependent non-singlet quark distribution function obtained from the analytical solution by considering the strong ordering and the angular ordering constraints with the ordinary non-singlet quark distribution function produced by the MMHT2014 group. In general, we show that our results at the small x and moderate Q2 (the energy scale) are in good agreement with the results of the MMHT2014 group.
    Keywords: parton distribution function (PDF), stochastic modeling, master equation, Markov process, Kramers-Moyal expansion
  • Zahra Bakhshi * Pages 339-352
    Considering the position-dependent effective mass in the study of quantum mechanical systems, a wide range of solvable potentials has been obtained. These potentials are obtained by applying canonical transformations to the Schrödinger equation. In this method, the internal functions introduced by Levai for solvable potentials with constant mass have been used, and the eigenfunctions and eigenvalues have been fully obtained. The eigenfunction of these solvable potentials can be obtained based on specific known functions (Jacobian, generalized Laguerre, and Hermit polynomials). Some of these potentials are Scarf-II, Pöschl-Teller, Rosen-Mörse-II and Eckart, whose applications have been described in physical systems. Finally, all the results are placed in a table and the figures of the desired functions is drawn for specific values
    Keywords: position-dependent effective mass, solvable potential, canonical transformations, Schrödinger equation
  • Saedeh Omidi, Abdol Mahmood DAVARPANAH *, Ahmad Reza Abbasian Pages 353-371
    In the present study, the potassium chloride-assisted solution combustion method was used to synthesize cobalt ferrite nanoparticles. Potassium chloride salt was used as a specific surface enhancer and nitric acid was used as an auxiliary oxidizer and pH regulator. The simultaneous effect of the initial pH of the solution and the amount of added potassium chloride salt on the specific surface area, structural, microstructural and magnetic properties of synthetic powders were studied. X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared (FT-IR), Vibrating Sample Magnetometer (VSM) at room temperature and Brunnauer–Emmet–Teller (BET) method were used for those purposes. The results showed that the initial pH and the amount of potassium chloride salt had an interaction effect on the specific surface area of cobalt ferrite powders. Under optimal conditions, cobalt ferrite powders with high specific surface area of 87.77 m2g-1 were successfully synthesized. Synthetic powders had mesoporous microstructure and hard magnetic behavior.
    Keywords: Cobalt Ferrite, nanoparticles, magnetization, salt addition, solution combustion, specific surface area
  • Mohammad-Hossein Zare *, Abdolreza Rasouli Kenari Pages 373-385
    Machine learning, as one of the most powerful tools, has provided an unprecedented perspective on the study of classifying different phases and phase transitions between them in condensed matter physics. Here, we employed unsupervised machine learning algorithms to investigate magnetic ground states for systems of spontaneous symmetry breaking below the Curie temperature. In this study, we investigate the classical phase diagram of the Heisenberg model on square and honeycomb lattices using the deep machine learning algorithm. In the classical treatment, our findings show a good agreement with the classical phase of the Heisenberg model obtained by means of other conventional methods.
    Keywords: machine learning, deep neutral lattice, adam optimizer, Heisenberg model
  • Abolfazl Rasuli Ardalani, Mohammad Zirak, Maziyar Kazemi, A Z Moshfegh * Pages 387-402
    BiVO4 thin films with thickness of ~ 1.3 μm were deposited on ITO substrate via pulsed-spray pyrolysis deposition. X-ray diffraction pattern revealed that BiVO4 layers have been crystallized in tetragonal scheelite phase with average crystallite size of ~ 16 nm. According to UV-visible absorption spectra, a band gap energy of ~2.47 eV was determined for the synthesized layers. Scanning electron microscopy observations indicated that a porous BiVO4 structure with average pore diameter of ~ 162 nm and worm-like fine particle diameter of ~ 208 nm has been synthesized. Oxygen vacancies have been induced into the layers via an electrochemical reduction treatment (ET). This employed process increased the surface-related capacitance by about 6 times. A double charge transport resistance and half capacitance for Helmholtz layer was determined after ET, indicating electron transfer from space charge layer to Helmholtz layer upon ET. Using electrochemical impedance spectroscopy, it was found that effective charge carrier life time inside the BiVO4 thin films increased to ~25 ms which is 2-fold longer than the time before electrochemical reduction treatment.
    Keywords: BiVO4, porous thin film, Spray pyrolysis, oxygen vacancy
  • Mohammad Kouhi *, Shahab Ahmed Abdulqadir Shateri, Ali Vahedi Pages 403-416
    In this paper, two structures of surface plasmon resonance fiber optic biosensors with the addition of a thin layer of titanium dioxide and barium titanate are introduced and studied comparatively. The sensitivity of these biosensors has been calculated using the transfer matrix method. Adding a thin layer of barium titanate and titanium dioxide after the gold layer, both make increase the sensitivity of the biosensor due to the transfer of free charge between the gold and the dielectric. The obtained results of the comparative study show that the titanium dioxide layer can be a suitable alternative to barium titanate for further increase of the sensitivity of the fiber optic surface plasmon resonance biosensor.
    Keywords: surface plasmon resonance, optical fiber, biosensor, sensitivity of sensor
  • Sam Yaghoubi, Abbas Ghasemizad *, S Khoshbinfar Pages 417-430
    Filamentation instability is an electromagnetic wave that grows normal to the proton-driven direction in fast ignition scenario that can reduce beam quality or dissipate it due to pinching force before this beam reaches the dense core. On the other hand, producing an isotropic pre-compressed fuel is almost impossible in this process. Therefore, Weibel instability may cumulate with filamentation instability. Consequently, the instability growth rate can increase or decrease. In this study, first, the growth rate of this instability is obtained due to variations of beam density and energy in the cold model. Then the dispersion equation of this system is derived with saddle-point approximation of Maxwell-Jüttner distribution and Vlasov equation. Numerical results show that if the parallel temperature (T∥) is selected more than the perpendicular temperature (T⊥) of the background (positive anisotropy), the cumulative effect can increase the instability growth rate compared to isotropic fuel. In addition, instability decreases in negative anisotropy. For instance, if medium temperature anisotropy is selected 50%, the growth rate increases 2.59 times relative to the isotropic state for a proton beam with a density ratio of 0.1. Also, the growth rate can be reduced by half in -50% anisotropy for this medium. Furthermore, fluctuations in the growth rate due to temperature anisotropy are severe for dilute beams. However, this instability may quench for density ratios less than 0.1
    Keywords: filamentation instability, dispersion equation, temperature anisotropy, proton fast ignition, instability growth rate
  • Navid Sanayei, Babak Zare *, Mohammad Vahedi Pages 431-440
    We study the interaction of a microwave cavity with a magnetic sphere. We show that achieving the strong coupling regime in this hybrid system is feasible. The simulation results demonstrate that the coupling rate is proportional to the square root of the volume of the magnet and also is mode dependent and decreases with increasing the mode index. Since the dielectric constant of the magnetic sphere differs from that of the medium, it can act as a spherical cavity, and coupling between its eigenmodes and the electric field of the microwave cavity also occurs. The reflection spectrum includes more than one anti-crossing for relatively larger magnetic spheres
    Keywords: strong coupling regime, microwave cavity-magnet interaction, Gilbert damping, level repulsion
  • Wahidullah Enayat, Mohammadreza Mohammadi Zadeh *, Massoud Mahjour Shafeie Pages 441-456
    The purpose of this study is to reduce the temperature of the attic of the building of department of physics in university of Tehran. To achieve this goal, eighteen natural ventilators with the area of 0.25 m2 each were installed on the roof. The natural ventilators alone did not decrease the temperature significantly. To help natural ventilation, a laminar flow of air from the floors to the attic was provided. This led to a temperature decrease around 1.5 to 2o C. In addition, a powered ventilation was resulted 3 to 8o C temperature decrease. Since the volume (4533 m3) and area (1416 m2) of the attic are too large, further tests were conducted on two small models (47×33×51 cm3) of the attic, build from the same material as the main attic. The models were used to investigate the effect of covering the roof with aluminum foil and painting the roof with a withe color as a reflector, and installation of polystyrene panels under the roof as an insulator. Covering with aluminum foil, painting in withe, and installation of polystyrene resulted in 3-5, 2-3.5, and 1-2 degrees decrease in temperature, respectively. Reason of these changes was explained by reflection spectrum of UV-Vis-NIR spectrophotometry. Finally, the attic was simulated by the COMSOL Multiphysics software. It showed that a temperature reduction of 10 degrees could be accomplished by installation of six fans as inlet in the gables, three in each gable. Each fan has to generate 4 m/sec air flow velocity.
    Keywords: energy consumption, optimization, aluminum foil, white color, polystyrene, COMSOL
  • Hossein Rangani Jahromi *, Seyed Mohammad Hosseiny, Mahdi Amniat-Talab Pages 457-469
    Quantum sensors have a significant advantage over their classic counterparts, and hence their practical application is of particular importance. However, in many practical scenarios, it is not possible to measure or estimate at close distances and endangers the security of the process. In this paper, with the help and inspiration of the quantum teleportation process, we propose the design of a sensor remotely estimating the parameter encoded into the quantum state of a quantum system. We show how the control over classical and quantum noises, affecting the sensor, can enhance the estimation. Moreover, the practical implementation of this project is discussed in detail.
    Keywords: quantum sensors, quantum Fisher information, teleportation
  • Asgar Hosseinnezhad *, Amir Jalili Majarashin, Pan Feng, Masoud Seidi, Hadi Sabri Pages 471-480
    In this study, the statistical correlation of the electric quadrupole transition probabilities in the spherical nuclei is investigated. To this aim, the spherical even-even nuclei in the 100 < A < 126 mass region are selected and the electric quadrupole transition rates of different levels in the ground band are determined by the interacting boson model in the U(5) dynamical limit. A non-parametric kernel density estimation method is used in the framework of nearest neighbor spacing distribution of random matrix theory to consider the statistical correlation of these quadrupole transition rates. Also, the Kullback-Leibler divergence is used to describe the regular or chaotic behavior of the considered sequences. The results show the correlation of the electric quadrupole transition probabilities between different levels of the ground band. Also, the correlation increased for such transitions that the angular momentum of the initial state of quadrupole transitions increased.
    Keywords: statistical correlation, electric quadrupole transition probability, interacting boson model (IBM), kernel density estimation (KDE) method, Kullback-Leibler divergence (KLD)
  • Moein Mosleh *, Seyedeh Zahra Hosseini-Shahisavandi Pages 481-489
    The spatially resolved stellar mass maps of high-redshift (z<2) galaxies are used to separate merging and non-merging galaxies. For this purpose, we used the combination of non-parametric indices such as asymmetry (A), Gini and M20 coefficients. Classification based on the stellar mass maps reduces the effect of large star-forming clumps and hence increases the robustness of the sample selection method. We compared the relative fraction of merging systems with log(M) > 10.5 solar mass, with respect to the star-forming galaxies above and below the star-forming main sequence (SFMS) at different redshift ranges. We found that the fraction of mergers above and below the SFMS at each redshift is comparable. The results show that mergers have small effects on the star-formation rates and the distribution of the merging galaxies about the SFMS.
    Keywords: galaxy structure, galaxy evolution, galaxy mass distribution, galaxy star formation
  • Javad Taghizadeh Firouzjaee * Pages 491-496
    The cosmic censorship conjecture proposed by Penrose states that the singularity of a black hole is covered by the event horizon and is not naked. The first examples of violation of this conjecture are from the models of the spherical collapse of the perfect fluid black hole in the dust state. In this article, we examine an important class of LTB spherical dust collapse models in which there is a naked singularity. We will first show that the singularity of a black hole will be spacelike. We then show that the event horizon will be outside the singularity. We will also show that if the energy condition is met, the famous category of these models will not have a naked singularity. We will conclude that the strong cosmic censorship conjecture will be held
    Keywords: gravitational collapse, dust black hole, apparent horizon, cosmic censorship conjecture energy condition
  • Hamidreza Mirzaei *, Reza Asadnejad, Hoda Mahdavi, Amir Mohammadiha, Moslem Kazemi Pages 497-505
    In this paper the heating effects was investigated with SAMI2 model. An external Gaussian heating source was considered in electron temperature equation that models the radio frequency heating. The effects of the heating were investigated as a function of the heating period, intensity of the heating source, height of the heating center and different latitude of the heating in Iran coordinates.  Results of the simulations show that height of the heating and intensity of the source have main role in the distribution function of the electron density and temperature. This distribution in heating zone and conjugate point was shown. In early time of heating, by increasing the height, the electron temperature was increased dramatically. At low intensity of the heating source, the electron temperature wasn’t increased. However, the electron temperature was increased in heating zone after 30 minutes. Also, the heating distributes the electron density counter which represents the reduction of the electron density and the formation of the duct in heating zone and the growth of the electron density at conjugate point. The results show that at low latitude, electron temperature at heating zone and conjugate point was increased more.
    Keywords: ionosphere heating, SAMI2 model, plasma, simulation
  • Mohammad Malekjani *, Saeed Pourojaghi Pages 507-516
    In this work, we study the standard model of cosmology in the context of cosmographic approach. We want to determine whether the cosmographic tension of the standard model that is reported in recent studies, depends on the statistical errors of the observational data or not. To do this, we produce three catalogues of mock data for the distance modulus of type Ia supernovae using a canonical value for matter density in the framework of standard model. In the first catalogue, the errors of mock data have been chosen equal to the errors of real data in Pantheon catalogue. In the second and third catalogues, the errors of mock data have been chosen equal to half and twice the real errors in Pantheon sample, respectively. In the next step, using the generated mock data, we minimize the least square function in the context of Markov Chain Monte Carlo method and put constraints on the cosmographic parameters in both model independent cosmographic approach and standard model. Our results show that decreasing the error of mock data can remove the cosmographic tension of the standard model. Also, the larger errors increase the deviation of standard model from cosmographic method. Hence, the cosmographic tension of the standard model which is recently reported by the Hubble diagrams of quasars and Gamma-Ray-Burst can be essentially due to large error bars of these observational data and so not a physical tension.
    Keywords: the standard model of cosmology, cosmographic method, type Ia supernovae
  • Jalil Naji *, Rohollah Jafari Pages 517-524

    In this paper, we have studied the dynamical phase diagram of the Su-Schrieffer-Heeger model using the notion of dynamical quantum phase transition in the ramped quench case. We have shown that, when the quench crosses both the critical points of the model, the phase diagram of the model includes two regions with dynamical quantum phase transition and no dynamical quantum phase transition. We have shown that if the sweep velocity is smaller than the critical value, the system shows dynamical quantum phase transition. If the quench crosses the single critical point, the system always shows the dynamical quantum phase transition

    Keywords: dynamical quantum phase transition, Su-Schrieffer-Heeger model
  • Mahmoud Sadeghi *, Maryam Nosrati Pages 525-538
    In this research, atom-cavity entanglement in closed Jaynes – Cumming model has been used with the assumption of large detuning between atom and cavity, to simulate the state transfer from atom to cavity radiation. A two-level atom which is prepared in a half-half superposition between the ground and excited states, has been exposed to initially coherent radiation field which is far from resonance with the atom. Mixture of each subsystem, linear entropy, entanglement, Von Neumann entropy and Schmidt decomposition of composite system as a function of time, has been determined analytically, for the first time. Assuming large frequency differences between atom and radiation, the simulation is shown no energy is transferred between atom and radiation due to large detuning, even though atom-radiation entanglement took place. Also, it has been shown that a particular measurement on the atom in this composite entangled system, can project the composite system into a separable (non-entangled) state so that the radiation state is changed into a superposition of the coherent state which is called the cat state. The conditions required to transfer radiation into odd and even cat states have been particularly investigated.
    Keywords: state transfer, quantum state engineering, cat states, simulation
  • Ali Rezakhani *, Vahid Rezvani Pages 539-553
    Control of quantum dynamics with high fidelity in the presence of noise is one of the requirements of quantum technologies. Here we develop a variational control approach for open quantum systems which is completely based on dynamics (process matrix) and is independent of initial conditions. We obtain a set of equations for optimal control of an open quantum system. We solve these equations iteratively for the particular case of simulating a dynamics in a preset time.
    Keywords: Open quantum system, dynamical control, process matrix, variational approach
  • Mahdi Shahraki Pour *, Mahboub Hosseinpour Pages 555-564
    Using two-dimensional particle-in-cell simulation of collisionless plasmoid instability, the waves generated during formation and growth of plasmoids are investigated. Magnetic reconnection is recognized as a fundamental phenomenon in the conversion of magnetic energy into heating energy and  particles acceleration in space and astrophysical plasmas. In this phenomenon stored magnetic energy abruptly released in form of violent plasma jets and non-thermal particles acceleration and relativistic particle acceleration. In large systems such as solar systems that the length of the  current layer is much greater than its thickness ,current sheets are affected by complex photospheric motion or external disturbances such as the eruption motion of magnetic structures. This violent plasma instability results in the breakup, fragmentation and formation of multiple current sheets. Therefore reconnection happens at several X points and magnetic islands or plasmids appear. Plasmoid chains are highly dynamic configurations and can fastly grow by coalescence bounce and repel smaller plasmoids. Understanding of the effects of charged particles on the earth's atmosphere depends on a better understanding of the plasmoid instability that we have addressed an aspect of it in this article. The acceleration of charged particles toward the earth's atmosphere is one of the most important consequences of magnetic reconnection and the formation of plasmids in the solar corona as well as in magnetopause and in the magnetotail. The study of electric field components, which are the most important factor of particle acceleration, is very important in recognizing these charged particles. Fourier analysis of electric field components shows different types of electromagnetic and electrostatic waves during the formation and growth of plasmoid instability in both states ωce> ωpe and ωce< ωpe. This analysis reveals that two electromagnetic right and left-hand polarized modes and whistler wave parallel to the initial magnetic field and also the extraordinary mode, ordinary mode and magnetosonic wave perpendicular to the current sheet are excited.
    Keywords: plasma waves, magnetic reconnection, plasmoid instability, solar corona, particle-in-cell simulation
  • M Rezaei Sameti *, Atefeh Rezaei Pages 565-584
    The aims of this work, is to investigate the adsorption of 5-Fluorouracil drug connected to the pristine, Titanium doped boron phosphide nanocage (B12P12) with adenine nucleobases by using density functional theory (DFT). For this means at the first step, we considered different configurations for adsorbing (5-FU) on the surface of nanocluster and adenine, and then all considered models are optimized at the WB97XD/Lanl2DZ level of theory by Gaussian (09) software. From optimized structures, geometrical parameters involve bond length and bond angle, thermodynamic, atom in molecule (AIM), reduced density gradient (RDG), Uv-visible spectrum, HOMO-LUMO orbitals, density of states (DOS), and quantum parameters are calculated and all results are analyzed. The calculated results reveal that in the Ti doped B12P12 nano cage, the gap energy and global hardness of system decrease significantly, and so the conductivity and reactivity of system increase from original state. This property is favorable for making sensitive sensor for this drug. The adsorption energy and enthalpy values for all studied models are negative, which indicate that the absorption process and their thermodynamic stability are favorable. The RDG and AIM results confirm that the adsorption of 5-FU drug connected to the nanocage with adenine is non-covalent type. The computational results demonstrate that the pristine and Ti–doped B12P12 can be used as a suitable candidate for fabricating detector and absorber for 5-FU drug.
    Keywords: 5-Fluorouracil, boron phosphide nanocage, adenine, Density Function Theory, Titanium, quantum parameter
  • Tohid Khatoni *, Hadi Sabri Pages 585-593
    In this paper, the statistical properties of 1- to 7- negative parity levels in the 170Tm nucleus are considered with emphasis on the nearest neighbor spacing distribution in the framework of random matrix theory. The latest available experimental data for different negative parity energy levels in the E≤  3000 keV region are used to classifiy in different sequences and are analysed. The Berry – Robnik distribution function and the least square extraction method have been used to determine the parameter of distribution function in considered sequences. The results 
    show the adaptation of the statistical behavior of all considered negative parity levels with the Wigner distribution function and therefore, the statistical correlation of such levels. Also, the strong correlations are yield for the sequences prepared by levels with odd spin values while the 2- levels show a weak correlation and a Poisson-like behavior. The dependence of the statistical behavior of the negative parity levels to the energy was investigated which suggests the maximum correlation in the 1300  <E < 2100 keV energy region.
    Keywords: random matrix theory (RMT), statistical correlation, unfolding, negative parity
  • M Asri * Pages 595-602
    In this paper, electron acceleration by a radially polarized laser pulse in the presence of helical wiggler magnetic field and axial magnetic field has been studied. The governing equations on electron dynamics in the presence of these electric and magnetic fields were solved by the fourth order Runge-Kuta method. The effect of axial magnetic field and electron injection angle on energy gained by the electron was investigated. Numerical studies have shown that the final energy of an electron depends on the value of the magnetic field and the injection angle. It was seen that by applying a magnetic field of about 0.2 and the injection angle of about 11 degrees, the electron can gain final energy of about 3.8 GeV, which is 40 percent more than the case of zero degrees injection angle and the absence of external magnetic field.
    Keywords: electron acceleration, radially polarized laser pulse, helical wiggler, magnetic field