Jump to content
Elmxana
  • Qeydiyyat

Bloqlar

 

Qara Dəliklər: Klassik və Kvant Yaxınlaşma

Təbiət elmləri ilə maraqlanmayan az adam tapmaq olar. Bu sahədə işləyənlərdən əlavə, elmi-kütləvi kitabları oxuyan, Youtube-da elmi kanalları izləyən çoxsaylı insanlar arasında sözsüz həmvətənlərimiz də var. Kvant Dünyası səhifəsi də bu məqsədə qulluq edir - elmi yaymaq. Artıq, qara dəliklər (qara çuxurlar) tez-tez rast gəldiyimiz məşhur ifadəyə çevrilib. Bu yazıda, onların maraqlı xassələrinə toxunacıq. 

İşığın belə tərk edə bilməyəcəyi intensiv cəzbetmə sahəsinə malik ağır səma cisimlərinin varlığı barədə ilk olaraq 1784-cü ildə Con Mişel yazmışdı. Albert Eynşteynin ümumi nisbilik nəzəriyyəsinin önəmli təxminlərindən biri olmasına baxmayaraq, hələ ötən əsrin ikinci yarısınadək varlığı şübhə altında idi. Bilinən heç bir şeyin onun qravitasiyasından çıxmadığına görə birbaşa müşahidə etmək mümkün deyil. Lakin, alimlər, həmin qravitasiya sahəsinin ətrafda göstərəcəyi təsirlərə görə dolayı yollarla qara dəliklərin varlığını müşahidə etmişlər. Hal-hazırda qara dəlik olduğu güman edilən minlərlə səma cismi qeydə alınıb. Süd Yolu qalaktikasının mərkəzində yerləşən superkütləli qara dəlik bizdən 26000 işıq ili uzaqlıqdadır. 

Təbii ki, reallıqda qara dəliklər ən qarışıq şəkildə qarşımıza çıxır. Nəzəriyyədə isə sadələşdirilmiş modellərdən istifadə olunur. Sadələşdirilmiş olmasına baxmayaraq, real müşahidə olunan fiziki prosesləri izah etmək mümkündür. 4 belə sadələşdirilmiş qara dəlik modeli var:

1. Statik və yüksüz qara dəliklər ( Şvarzçild qara dəliyi)
2. Statik, yüklü qara dəliklər (Reisner-Nordstrom qara dəliyi)
3. Fırlanan yüksüz qara dəliklər (Kerr qara dəliyi)
4. Fırlanan və yüklü qara dəliklər (Kerr-Newman qara dəliyi)


Statik və yüksüz qara dəliklər Adından da göründüyü kimi bu ən sadə və ən yaxşı öyrənilmiş modeldir. Fəzanın quruluşu M kütləli qara dəliklər üçün aşağıdakı formanı daşıyır: Fəzanın xətt elementi, bu fəzanın iki qonşu nöqtəsi arasında məsafəni təyin edən əlaqədir. Yığcam şəkildə metrik tenzorla ifadə olunur. 
Burada, τ düzgün zaman, t Şvarzçild zamanı, rs Şvarzçild radiusu (rs = 2MG/c^2), c işıq sürəti, r, θ və φ isə koordinat nöqtələridir. Mərkəzdən r=rs Şvarçild məsafəsində yuxarıdakı tənlik təyin edilmir və həmin radiusda yerləşən çevrə hadisələr üfüqi adlanır. Bunun səbəbi, həmin nöqtədə baş verən hər bir şey uzaq kənardakı müşahidəçiyə görə sonsuz zamanda baş verir.

Müşahidəçilərimizi iki yerə ayıraq: Fidolar və frefolar. Fidolar fəzada sabit dayanmış, zamanı ölçən müşahidəçilər olsun. Frefolar isə bizimlə birgə sərbəst düşən müşahidəçilər olacaq. 
Qara dəliyə düşən zərrəciyin kənarda statik dayanan müşahidəçiyə nəzərən görünüşü Mərkəzdən uzaq məsafədən radial sərbəst düşən zərrəciyin yaşadıqlarını izah etməyə çalışaq. Fidolara görə bu zərrəcik hadisələr üfüqinə asimptotik yaxınlaşacaq. Eyni zamanda, zərrəciyin momenti fidonun zamanına exponensial şəkildə artacaq və Lorentz sıxılması baş verəcək. Sanki, zərrəcik üstdən sıxılıb kənarlara genişləyəcək. Frefonun özü isə təmiz fərqli hadisələr hiss edəcək.

Frefo sərbəst düşdüyü üçün heç bir qravitasiya effekti hiss etməyəcək. Fəzanın çökəkliyi də kiçik rəqəm olduğundan dartma qüvvəsi də hiss olunmayacaq qədər kiçik olacaq. Frefo üfüqü keçdikdən sonra fidolarla əlaqə qura bilməyəcək və kənardakı bütün müşahidəçilər üçün itmiş zənn ediləcək.

Sadə koordinat çevrilmələri ilə çevrilmiş fəzanın Minkovski fəzası olduğunu göstərmək olar. Minkovski fəzası bucaqların qorunduğu "uyğunlaşmış düz" fəzadır. Bu fəzanın görünən sərhədləri əslində real fəzamızda sonsuzla eynidir. Yəni, sonsuz fəzadan sonlu fəzaya keçirik və digər hesablamaları aparmaq daha asan olur. Hadisələr üfüqündən çöldəki hissəyə Rindler fəzası deyəcəyik. Uyğun Rindler zamanı əvvəlki Şvarçild zamanını əvəzləyəcək.

Rindler fəzasında kvant sahələrinin entropiyasını hesabladıqda ortaya gözəl nəticə çıxır. Belə ki, qara dəliyin termal entropiyası onun sahəsi ilə düz mütənasibdir. Termal dediyimizə görə qara dəlik ətrafında istilik var. Əslində, fidolara görə üfüq xəttinə yaxın yaranan virtual zərrəciklər heç də virtual deyil. Çünki, onlar qısa müddətə üfüq xəttini keçirlər. Amma, bu qısa müddət fidolar üçün sonsuz zaman deməkdir. Yəni, fidolar virtual zərrəciklərin bir-birini islah etdiyini görməyəcək. Beləliklə, qara dəliyin ətrafında nazik termik udulma və şüalanma proseslərinin baş verdiyi təbəqə yaranacaq (Unruh effekti). Təbii ki, yalnız fidolar üçün. Üfüq xəttini keçən frefo bu istiliyi hiss etməyəcək.
Bu udulma və şüalanma prosesi enerjini çölə püskürdərək kütlə itirməsinə səbəb olur və Bekenstein-Hawking şüalanması adlanır. İlk dəfə Stephen Hawking göstərmişdir ki, bu şüalanmalar sonludur və müəyyən müddət ərzində qara dəlik tamamilə buxarlanacaq. Qara dəliyin yaşam müddəti onun kütləsinun kubu ilə düz mütənasibdir. Statik və yüklü qara dəliklər Elektrostatik yükə malik fırlanmayan qara dəliklər üçün xətt elementi daha qəlizdir: Burada əlavə olaraq rq = Q^2*G/(4πε0c^4) kəmiyyəti var ki, Q yükünün yaratdığı əlavə yük momentidir. Sonuncu hədd isə əvvəlki ifadədəki bucaqlardan asılı hissəni əvəz edir. Q^2 > M^2 G olduğu halda əlavə sinqulyarlıq meydana çıxır. Bu sinqulyarlıq əvvəlkindən fərqli olaraq kənardan müşahidə edilə biləndir. Klassik nisbilik nəzəriyyəsinə bu zidddir. Bərabərlik halına ekstremal qara dəliklər adı verilib. Ümumiyyətlə, yüklü qara dəliklərin iki üfüqü olur: daxili və xarici. Oxşar qaydada Rindler fəzasına keçid edərək yuxarıda sözügedən prosesləri analiz etmək olar. Məlum olur ki, yüklü qara dəliklər buxarlanaraq tamam yox olmurlar, bilinən sükunət halında buxarlanma prosesi dayanır.
Fırlanan yüklü və yüksüz qara dəliklər Fırlanan qara dəliklər dedikdə sabit bucaq momentinə sahib olmaları nəzərdə tutulur. Belə olan halda xətt elementi daha da qəliz forma alır. Ümumiləşdirilmiş Kerr-Newman qara dəliyi üçün
Burada J bucaq momentidir. Göründüyü kimi xətt elementi olduqca qəlizdir. Dəqiq hesablamalar aparmaq çox çətindir. Buna görə də lazımi yaxınlaşmalar edilib Rindler fəzasını almaq kifayətdir ki, əvvəlki mülahizələri bu tip qara dəliklər üçün də aparaq.
View the full article
 

Eynşteyn Dünyanı necə dəyişdirdi?

Kolumbiya Universitetində riyaziyyat və fizika üzrə professor Brian Greene, “Scientific American” jurnalındakı yazısından:

Albert Eynşteynə görə, yalnız iki şey sonsuz ola bilər: kainat və insanların axmaqlığı. Və o, sadəcə kainatdan əmin olmadığını etiraf etdi.

Bunu eşitdiyimizdə gülümsəyər və öz üstümüzə götürmərik. Bunun səbəbi isə Eynşteynin adının yumşaq qəlbli və baba ruhlu bir rəsmi canlandırmasından qaynaqlanır. Eynşteyn adında, velosiped sürən, dilini çölə çıxaran və bizə təsir edici gözlər ilə baxan, pırtlaşıq saçlı bir dahi görürük.
Eynşteynin elm cəmiyyətində tanınması 1905-ci ildə başladı. İsveçrənin Bern şəhərində bir patent ofisində həftənin 6 günü 8 saat çalışdığı əsnada, boş zamanlarda yazdığı 4 məqalə fizika dərslərini başdan sona dəyişdirdi. Eyni ilin mart ayında əvvəllər dalğa olaraq qəbul edilən işığın əslində foton adlı zərrəciklərdən ibarət olduğunun tərəfini çıxdı. Bu müşahidə Kvant Mexanikasının yaranmasına vəsilə oldu. İki ay sonra, May ayında, Eynşteyn hesablamaları atomik hipotezi test edə biləcək təxminlərdə rol oynadı. Daha sonra təcrübi olaraq dəqiq bir şəkildə maddənin atomlardan yarandığı isbat edildi. İyun ayında Xüsusi Nisbilik Nəzəriyyəsini bitirdi. Beləcə, fəza və zamanın daha öncə heç kimin təxmin etmədiyi bir şəkildə davrandığını ortaya qoydu. Qısaca desək, məsafələrin, sürətin və zamanın müşahidəçiyə bağlı olduğunu ortaya qoydu.  Son olaraq isə 1905-ci ilin Sentyabr ayıda Xüsusi Nisbilik Nəzəriyyəsinin nəticəsi olan və dünyanın ən məşhur düsturu halına gələn E = mc2 düsturunu əldə etdi.
Elm ümumi olaraq addım-addım irəliləyir. Nadirən elmi həyəcan kimi düşünülən böyük kəşflər müşahidə edilir. Fəqət Eynşteyn bir ildə 4 dəfə bu həyəcanı elm cəmiyyətinə yaşatmağı bacardı. Bu nəticələrin ardından araşdırmaçılar Eynşteynin çalışmalarının gerçəyi anlama ilə bağlı fundamental daşları dəyişdirəcəyinin fərqinə vardılar. Ancaq toplum hələ Eynşteynin fərqində deyildi.
Bu 1919-cu ilin Noyabr ayında dəyişdi.


Xüsusi Nisbilik Nəzəriyyəsində Eynşteyn heç bir şeyin işıq sürətində daha sürətli hərəkət edə bilməcəyini ortaya qoydu. Bu nəticə onun Nyutonun  cazibə qüvvəsi nəzəriyyəsini yenidən yazması üçün bir təkan oldu. Eynşteyn bir neçə yüz il yaşında olan qanunları başdan yazmağa çalışdı. Bundan xəbərdar olan Maks Plank, “Köhnə bir dostun olaraq sənə tövsiyyə etməyim lazımdır. Bacarmayaqsan və bacarsan belə heç kim sənə inanmayacaq” dedi.

Nəhayət ki, Eynşteyn 1915-ci ildə Ümumi Nisbilik Nəzəriyyəsini bütün dünyaya nümayiş etdirdi. Bu nəzəriyyədə ilk dəfə olaraq cazibə qüvvəsi yeni bir şəkildə ələ alındı. Ümumi Nisbilik Nəzəriyyəsi cazibə qüvvəsini, dünyanın əlinizdə tutduğunuz bir fincanı özünə doğru aşağı çəkməsi yerinə, planetlərin özlərini çevrələyən mühiti çökdürüb və fincanın yerə düşəcək şəkildə yaranan fəza-zaman dəliyinindən aşağı doğru sürüşəcək formada təsvir edir. Eynşteyn cazibə qüvvəsinin kainatın formasından ortaya çıxdığını vurğuladı.

1919-cu ilin Noyabr ayında Eynşteyn Ümumi Nisbilik Nəzəriyyəsini bitirdikdən 4 il sonra, bütün qəzetlər Eynşteynin təxmin etdiyi şəkildə planetlərin mövqelərinin astronomik ölçü dəyərlərinin Nyutonun hesablamalarından bir az fərqli olduğunu bütün dünyaya elan etdi. Nəticələr Eynşteynin nəzəriyyəsini uğurlu bir şəkildə təsdiqlədi və bir gecədə simvol halına gətirdi. Eynşteyn, Nyutonu yıxan və bizi təbiətin gerçək qanunlarına bir addım daha yaxınlaşdıran adam oldu.

Eynşteyn toplumun diqqətini necə çəkəcəyini bilirdi. Bəzən ağıllı sözlər ortaya ataraq: ”Mən əzmli bir sülh sevirəm” deyərdi. Çarli Çaplin City Lightsin qala gecəsində Eynşteynə bunları söylədi:  Bu Eynşteynin çox yaxşı oynadığı bir rol idi. Birinci Dünya Müharibəsində bezmiş geniş xalq kütləsi onu sevgi ilə qucaqladı.

Eynşteyn uzun zaman boyunca doğru qəbul edilən nəzəriyyələrin necə dəyişdirilə biləcəyini göstərən mükəmməl bir örnəkdir.

Söyləyə biləcəyimiz ən yaxşı şey, Eynşteynin fizikada yer alan dərin problemləri həll edən, doğru zamanda doğru zəka olduğudur.

Bütün bu uğurlar göz önünə alındığında, ağlımıza bu sual gəlir: Başqa bir Eynşteyn gələcəkmi? Bu sualı verərkən məqsəd elmi irəliyə aparacaq başqa bir dâhinin gəlib-gəlməməsidirsə, cavab əlbəttə ki, bəlidir. Eynşteyn öldükdən sonra keçən 50 ildə belə elm adamları əslində ortaya çıxdı.
Müəllif: Sadiq Şamilov
View the full article
 

H.A.A.R.P. - Yüksəktezlikli Aktiv Avroral Tədqiqatlar Proqramı

H.A.A.R.P - Nədir?
     Hər nə qədər müharibələrin, savaşların olmasını istəməsək də bu qaçınılmaz faktdır ki, tarix  qan rənginə boyanmış ağ pərdə kimidir. Bu qan rəngi isə diktatorların, liderlərin öz kəskin siyasətləri nəticəsində ortaya çıxıb. Müharibə kim qazanır? Kimin daha yaxşı silahı varsa təbii ki O! Texnologiyanın inkişaf etmədiyi zamanlarda savaşlar əsgər gücü ilə, öngörülən siyasi tədbirlər ilə, tank və toplarla qazanılırdı. Ancaq indi elə bir əsrə gəlib çatmışıq ki, bütün bunlar arxa plana düşüb və kimin daha güclü silahı varsa o da savaşdan qalib ayrılır. Artıq yaşadığımız əsrdə insana ehtiyac duymayan mexaniki sistemlər -təyyarələr, tanklar və sairə sistemlər var. Ancaq bu mexaniki sistemlərin yanında birdə H.A.A.R.P var. Birazdan H.A.A.R.P-ı incələyərək onun nə olduğuna baxacıq və görəcik ki, əhəmiyyəti nədir. Bir silahmıdır, yoxsa ancaq elə tədqiqat programıdır?...
H.A.A.R.P - High Frequency Active Auroral Research Program; tərcüməsi:  Yüksəktezlikli Aktiv Avroral Tədqiqatlar Proqramı.
     ABŞ-da qütb parıltısının öyrənilməsi üzrə həyata keçirilən elmi-tədqiqat layihəsi kimi ictimaiyyətə göstərilmişdir. Ancaq işin arxa planında bir elmi-tədqiqat layihəsindən daha çox şey durur.
Tunqus meteroriti      Bu texnologiyanın işləmə prinsipi nəzəri olaraq ilk dəfə serb əsilli ABŞ fiziki Nikola Tesla (1856-1943) tərəfindən işlənib hazırlanmışdır. Nikola Tesla bir fizik, ixitraçı, elektrik və maşın mühəndisi olmaqla yanaşı, həm də dahi bir şəxsiyyət olaraq bəşəriyyət tarixində bir sıra mühüm ixtiraları ilə tanınmışdır. Tesla apardığı tətqiqatlar nəticəsində belə bir nəticəyə gəlmişdir ki, yüksək tezlikli radio dalğaları güclü radio ötürücülərin köməyi ilə atmosferə göndərməklə atmosferin həmin hissəsini aktivləşdirmək, oranı qızdıraraq hava axınlarını idarə etmək mümkündür. Bu nəzəri olaraq öz əksini tapsa da, praktiki olaraq həyata keçib-kemədiyinə dair əlimizdə heç bir rəsmi sənəd yoxdur. Lakin geniş yayılmış, təsdiqini tapmamış populyar fərziyyələrdən biri də bu olmuşdur ki, 1908-ci il 30 iyun tarixində Sibirin Podkamennaya Tunquska (Tunqus) çayı hövzəsinə düşmüş nəhəng meteorit heç də deyildiyi kimi adi bir meteorit olmamış, Teslanın hansısa gizli tədqiqatının, elektrik üzərində apardığı növbəti məxfi sınağının nəticəsi olmuşdur və guya bu tətqiqatı ABŞ höküməti maliyələşdirərək dəstəkləmişdir. Əlbəttə ki, bu Tunqus meteroiti haqqında yayılmış onlarla fərziyyədən yalnız biridir. Teslanın adını və fəaliyyətini ona görə qeyd etdim ki, onun düzəltdiyi Zəlzələ Maşını adı verdiyi xırda cihaz da tezliklə işləmə prinsipinə əsaslanır. Yəni, bu cihaz maddələrin rezonans titrəmə tezliklərini müəyyən edərək ona uygun şəkildə dalğalar göndərir. Rezonans tezliyi maddənin dayana biləcəyi son hədd oldugundan, üstəlik kənardan gələn eyni tezlikli dalğa olarsa, bu dalğalar toplanır və yekun amplitud maksimum həddə çataraq, maddə tab gətirə bilmir və parçalanır. H.A.A.R.P sistemi də buna əsaslanır. İonosferə dalğalar göndərməklə oranı aktivləşdirmək mümkündür. H.A.A.R.P layihəsi sayəsində, ionosferin qızışdırılması yolu ilə aşağı tezlikli dalğalar (ELF) da yaradılmaqdadır. Çünki tezlik nə qədər aşağı olarsa, dalğa uzunlugu (λ) o qədər böyük olar və daha böyük dalğa uzunluğu əldə edilərək göndərilə bilər. Ancaq ionosferin özünü aktivləşdirmək üçün isə oraya yüksək tezlikli dalğalar göndərmək lazımdır. Çünki tezlik nə qədər çox olsa, daşığıdığı enerji miqdarı o qədər çox olar. E=hν  (ν-tezlik) formulu ilə enerjisin hesablamaq mümkündür.
     1981-ci ildə nüvə mühəndisi və Amerikadakı qabaqcıl Tesla araşdırmaçısı Albay Thomas Bearden Amerika Psixantrop Dərnəyində bir konfrans verdi. Öz çıxışının bir bölümündə eyni zamanda 1978-ci ildə "Specula" jurnalında mübahisə mövzusu olan Tesla nəzəriyyəsinin praktik olaraq necə tətbiq oluna biləcəyindən danışdı. Albay əslində H.A.A.R.P-ın necə işlədiyini izah edirdi: "Edə bildiyimiz tək şey tezlikləri dəyişdirməkdir. Əgər tezlikləri bir istiqamətdə dəyişdirsəniz, enerjini dünyanın digər hissəsində hədəflədiyiniz yerin üstündəki atmosferə boşaldacaqsınız. Havanı ionlaşdırmağa başladıqca hava axınlarının istiqamətlərini və başqa prosesləri dəyişdirə biləcəksiniz. Bu mükəmməl bir hava maşınıdır".
     Elm adamı olan Albay Thomas Bearden bunu hardasa əyləncəli hava oyuncağı kimi tanıtmaq istəyirdi. Fəqət bu eyni zamanda 28 iyul 1976-ci il Çinin Tyanşan zəlzələsini xatırladırdı (bu dəhşətli zəlzələdə 600 mindən artıq insan həlak olmuşdur və ən dağıdıcı zəlzələ kimi tarixə düşmüşdür).

     H.A.A.R.P-ın quruluşuna baxaq. Yuxarıda qeyd etdiyim üzrə açılışı - Yüksəktezlikli Aktiv Avroral Tədqiqatlar Proqramı mənasına gələn bu sistemin əsası 1993-cü ildə Alyaskada,  ABŞ-ın Hərbi Hava və Hərbi Dəniz-donanma qüvvələri, Alyaska Universiteti və Ən Yüksək Səviyyəli Müdafiə Tədqiqat Layihələri Agentliyi (DARPA) tərəfindən qoyuldu. 2007-ci ildən bütün gücü ilə işləyən 20 metr uzunluğunda 180 antennadan ibarət bu radiostansiya ionosferə yüksək tezlikli radio dalğalar göndərərək atmosferin tədqiqi ilə məşğul olur. Buna görə də bu layihə rəsmi olaraq elmi-tətqiqat proqramı kimi ictimaiyyətə təqdim olunur. Bu proqramın gerçəkləşməsində 3 Amerika şirkəti - ARCO, Raytheon və E-Sistemləri; önəmli rol oynamış və hələ də oynamaqdadırlar. H.A.A.R.P texnologiyası sayəsində atmosferdə ionosferin qızışdırılması yolu ilə çox aşağı tezlikli dalğalar (ELF) yaradılır ki, və bu hava axınlarının yerdəyişməsinə səbəb olduğu üçün, H.A.A.R.P-ın həm də iqlim silahı kimi istifadə edilməsi iddiaları ortaya çıxır. Bütün bunların hamısı H.A.A.R.P-ı elmi-tədqiqat layihəsi kimi önə sürür. Ancaq H.A.A.R.P-dan həm də hərbi məqsədlər üçün də istifadə etmək mümkündür. ABŞ hərbi qüvvələrinin verdiyi məlumata görə H.A.A.R.P gələcəkdə aşağıdakı hərbi məqsədləri gerçəkləşdirə biləcək: -Atmosferdəki termonüvə vasitələrinin elektromaqnetik vuruşlarını dəyişdirmək; -Sualtı gəmilərlə əlaqə yaratmağı asanlaşdırmaq; -Radar sistemlərini son dərəcə inkişaf etdirmək; -Çox böyük bir bölgədə, ABŞ ordusu xaricində bütün məlumat ötürən kanalların fəaliyyətini dayandırmaq; -Emass və Cray kompüterləri ilə ortaq tətqiqatlar aparmaq, torpağın altını çox dərin qatlarına qədər incələmək; -Geniş ərazilərdə neft, təbii qaz və mineralları axtarıb tapmaq; -Cruise raketləri kimi hər hansı hücum silahını və  təyyarəni elə havadaca neytrallaşdırmaq (məhv etmək). RBİ məqsədlər üçündə istifadə etmək mümkündür.
     İndisə bu proqrama qarşı olan ABŞ elm adamlarının fikirləri ilə tanış olaq. Bir sıra elm adamları bunun çox təhlükəli bir proqram olduğunu bildirirlər. Çünki onlara görə H.A.A.R.P. gələcəkdə elə bir gücə sahib ola bilər ki, bununla o, dünyanın tam sahibi ola bilər. Proqrama qarşı çıxanlardan biri, ölkənin ən nüfuzlu geofiziklərindən olan prof. J. F. MacDonalda görə bu elektromaqnetik texnologiya aşağıdakılara səbəb ola bilər: -İqlimi dəyişdirmək; -Qütbləri əritmək və ya yerindən oynatmaq; -Ozon təbəqəsinə güclü təsir göstərmək; -Zəlzələlər yaratmaq; -Okean dalğalarını idarə etmək; -Dünyanın enerji mənbələri ilə "oynayaraq" insan beynini nəzarət altına almaq; -Radiasiya yaymayan termonüvə partlayışı həyata keçirmək.
     Əlavə olaraq qeyd edim ki, istifadə edilən tezlik aralığı 2.8-10 MHz aralığındadır. Çıxış gücü isə rəsmi mənbələrə görə 3.6 GigaVatt hesablanmağına baxmyaraq, 10 GigaVattın üstünə də çıxa biləcəyi hesablanmışdır. Bu enerji dünyadakı ən böyük radioverici ünvanını daşımaqdadır. H.A.A.R.P. mərkəzinin 1 saat boyunca çalışdırılıması vəziyyətində Xiroşimaya atılan atom bombası qədər enerjinin ortaya çıxacağı hesablanmışdır. Düzdür, bütün bunlar bizə fantastik görünə bilər, ancaq elektromaqnit sahəni düzgün istifadə edən Mmhəndislər və elm adamları bu saydıqlarımdan daha çox və fantastik şeylər edə bilərlər.
     Bu qədər Nəzəri şeylərdan danışdıq. Düşünürəm ki sonda kiçik xülasə yaxşı olar.
     H.A.A.R.P, yəni Yüksəktezlikli Aktiv Avroral Tədqiqatlar Proqramı, həm elmi-tədqiqat layihəsidir, həm də günümüzün ən güclü silahlarından biridir. Elmi-tədqiqat olaraq atmosfer, daha doğrusu ionosferi tədqiq edirlər, araşdırırlar. Ancaq bu araşdırmalar təkcə elm naminə edilmir. Bunun arxasında böyük bir güc əldə etmə istəyi var. İonosferi aktivləşdirsək, sonra orada yaranan aşağı tezlikli dalğaları istənilən istiqaməyə yönləndirərək, yuxarıda saydığımız məqsədləri gerçəkləşdirmək mümkündür.
     Elm və texnologiya daima bir-birinə bağlı şəkildə inkişaf edib. İstər silah texnologiyası olsun, istərsə də digər texnologiyalar. Tarix boyu bu texnologiyanı insanlığın xeyrinə istifadə edənlər də olub, əlehinə edənlər də... Görək qarşıda bizi hansı yeniliklər gözləyir.
View the full article
 

Ceyms Klerk Maksvell - Həyatı

James Clerk Maxwell Kimdir? 

Ceyms Klerk Maksvell (James Clerk Maxwell), 13 iyun 1831-ci ildə Edinburqda bugün International Centre for Mathematical Sciences-ın olduğu, India Street 14 nömrəli otaqda doğuldu. Maksvellin atası Con Klerk Maksvell elmi istedadlı, əsl ixtisası hüquqşünas olan mülkədar idi. Ancaq hüquqdan daha çox elm və texnologiya ilə maraqlanırdı. 39 yaşında Royal Society of Edinburghun müdavimi olan Con Keyin 34 yaşlı qızı Frances ilə evləndi. Ceyms ailənin tək və Helmholtz kimi kövrək, maraqlı bir istedada və düşüncəyə sahib fərqli uşağı idi. O, 8 yaşına gələndə bir neçə il müəllimlərdən xüsusi dərslər aldı. Daha sonralar təhsilini Edinburq Akademiyasında davam etdirdi. Riyaziyyat və İngilis dili dərslərini birinciliklə bitirdi. Akademiyanı btirdikdən sonra yetərli yaşa gəldikdə, atası onu Royal Society of Edinburghdakı dərslərə götürməyə başladı. Akademiyada keçirdiyi 6 ildən sonra təbiət fəlsəfəsi və riyaziyyat dərslərinə girdiyi University of Edinburgha daxil oldu. En çox Sir Uilyam Flamiltonun məntiq dərslərindən təsirlənmişdi.  Edinburqda keçirdiyi 3 ildən sonra hər nə qədər atası narahat olsa da, Kembricə getdi. 
Cavan Maksvell
Maksvell özündən bir neçə il öncə gələn  Tomsonun izindən gedərək Peterhousedan qəbul aldı. Ancaq onun getdiyi il Peterhouseda bir çox istedadlı tələbələr olduğu üçün məzun olduqdan sonra müəllim kimi qalma şansının az olduğunu söyləyərək, Ceymsi Trinitiyə getməsi məsləhət görüldü. O, belə də etdi, Trinitiyə gəldi. Burada Cayley, Stokes və digər bir çox tanınmış elm adamlarının əfsanəvi təlimçisi Hopkins tərəfindən çalışdırıldı. Dostu Tait, Maxwellin ölümündən sonra qələmə aldığı anma yazısında 
şəklində ifadələrə yer vermişdir. 

Hopkins, Maksvelli bu cür təsvir etmişdi:

Bitirmə(Semestr) imtahanlarının cavabı açıqlandığında Eduard Routhdan sonra ikinci oldu. Daha sonra Smith Ödül mükafatı üçün girdikləri imtahanda ikisidə birinci oldu. Bir dahi olduğu qəbul edilmişdi.



Maksvellin heykəli

Maksvell 1.70 sm boyunda, güclü və atletik vücuda sahib birisi idi. Qara gözləri, qapqara saçları vardı, bığlı və açıq tənli biri idi. Gülər üzlü, səbrli və səmimi birisi idi. Ədəbiyyat bilgisi olduqca yaxşı idi. Çox sürətli oxuya bilirdi və çox güçlü yaddaşa malik idi.

Maksvell, Trinitidəki universitet müəllimiyi vəzifəsindən çıxaraq Aberdeenə təbiət fəlsəfəsi üzər dərs demək üçün getmişdi. Ancaq hələ də imtahanında birinci olduğu Adams Mükafatı üçün yarışa bilərdi. Bir il zaman dilimində, Saturn planetinin ətrafındakı halqaların quruluşu ilə əlaqəli suallara cavab verə bilən yeganə insan idi. Saturn halqalarının kəsilməz deyil də, parçalardan ibarət olduğunu göstərdi. Kraliyyət Astronomu Airy, Maksvellin məqaləsini ”Son illərdə ortaya qoyulmuş ən yaxşı iki mexaniki Astronomiyaya aid məqalələrdən biri” kimi dəyərləndirmişdir.
Katherine və Maksvell
University of Aberdeen iki kollecdən ibarət idi. Bunlardan biri Marischal College idi. Onun müdiri Devar zaman-zaman Maksvelli evinə dəvət edirdi. Maksvell bu dəvətlərdən birində Devarın özündən 7 yaş böyük olan qızı Katherine ilə tanış oldu və 1858-ci ilin iyun ayında evləndilər. Katherine Maxwellin tələbələri və dostların arasında çox sevilmirdi və Maksvelli çox qısqandığı üçün Maksvell zaman-zaman dostlarının dəvətlərini qəbul edə bilmirdi. Nə də dostlarını öz evinə dəvət edə bilmirdi.

Elm sahəsində işlərinə görə Londonda keçirdiyi illər, Maksvell üçün daha məhsuldar oldu. Ən böyük uğuru isə fəza-zaman qanunlarını elektromaqnit sahə üçün tam tənlik halında ifadə etməsiydi. Ortaya qoyduğu Differensial Tənliklər sahələrin polyarlaşmış dalğalar şəklində, işıq sürətilə yayılması idi. Elektromaqnit sahə üzrə çalışmalarının yanında əlavə olaraq  Özlü Qazların Mexanikası üzərində də işləyirdi.  Özlü Qazların Mexanikasını həm nəzəri, həm də təcrübi tərəfdən araşdırmalar elədi, rəngli görmə üzərində də çalışmalar etdi və dünyadaki ilk rəngli fotonu çəkdi.
İlk rəngi dağılmayan fotoşəkil, Maksvell, 1861
King's College illərində Maksvell digər elm adamlarını, özəlliklə də Faradayı tanıdı. Maksvell Kembricdə ikən Faradayla məktublaşmağa başlamışdı, ancaq indi şəxsi olaraq da görüşə bilirdilər və Faradayın Royal Institutionda verdiyi  məhşur cümə gecəsi mühazirələrinə də qatılırdı. Bir mühazirə sonrası Maksvellin çölə çıxmağa çalışan insanlar arasında sıxılıb qaldığını görən Faraday, bu vəziyyəti qaz molekullarına bənzədib Maksvellə belə demişdi:  Maksvell 1873-cü ildə A Treatise on Electricity and Magnetism (Elektrik və Maqnetizm üzərinə incələmə) adlı əsərini yayınladı və bu əsərdə özünün bütün elmi fikirlərini bir araya gətirdi.
İllər ötdükcə Maksvellin mühafizəkar xarekteri daha da oturmuşdu. Elmi populyar etmək istəsə də, dərs demə tərzi yaxşı deyildi. Mühazirələrini 2,3 və ya maksimum 7 nəfər dinləyərdi. Hər zaman elm tarixinə böyük marağı olmuşdu və dinamika tarixin yazmaq istəyirdi.
Qalileo və Nyuton zamanından bəri dinamik fikirlərin yaranmasında və dilində önəmli dəyişikliklər etmişdi. Ancaq son zamanlarda maşınların önəminin artmasının nəticəsində güc, enerji və qüvvə haqqında fikirlər tam olaraq bir-birindən ayrıldı. Elm adamları arasında çox az adam bu ayrımı müşahidə edə bilirdi.  Maksvell bunlarla məşğul olmaq yerinə Kavendişin yazılarını yayınlamağa çalışırdı. Maksvell zamanın bir qismini xəstə həyat yoldaşına baxaraq keçirirdi. 3 həftə boyunca gündüzlər dərs deyib və laboratoriyada çalışdıqdan sonra, gecələri də  xəstə həyat yoldaşının başında sabahlayaraq keçirirdi. Kavendişin yazılarını da elə həyat yoldaşının keşiyini çəkərkən, şam işığında yenidən yazdı, nizama saldı.
Ümumi Yığılmış 101 əsərindən 58-i Kembricdə keçirdiyi zaman içində nəşr olundu. Bunlardan 12-si kitablara rəy, 6-sı verdiyi dərslər, 8-i Encyclopaedia Britannica üçün yazdığı məqalələr, 9-u dəyərləndirməyazısı və 21 qısa (amma önəmli) qeydlərdir.
Maksvell 1878-ci ildə Qazların Nəzəriyyəsiüzərinə yazdığı 2 güclü elmi məqalə ilə bütün gücünü göstərəcəkdi.
1879-cu ildən artıq əvvəlki enerjisi qalmadığını hiss etdi və əvvəllər yaşadığı yerə, Glenlairə yerləşdi. Əvvəllər sağlığı normal idi, ancaq sonralar pisləşdi. Sadəcə 1 ya da  2 ayının qaldığını bilirdi.
Həyatınn ən gözəl dönəmini yaşarkən, 5 Noyabr 1879-cu ildə anası kimi qarın xərçəngindən dünyasını dəyişdi. Geridə heç bir miras buraxmadı və Glenlair yaxınlığındakı ailəsinin və digər yaxınlarının dəfn edildiyi məzarlıqda dəfn edildi.

Yazı sonunda Maksvellin fizika üzrə gördüyü işləri ümumiləşdirməyin daha da yaxşı anlamanıza yardımcı olacağını düşündüm.
Ən əhəmiyyətli uğuru, Klassik Elektromaqnit Nəzəriyyəni yaratmaqdır ki, bu nəzəriyyə ilə bir-birlərindən uzaq görsənən iki anlayışı - Elektrik və Maqnit sahələrinin əslində eyni şey olduğu isbatlamışdır(4 tənlik ilə). Bu tənliklər, Elektrik, Maqnit və optika sahələrində istifadə edilir.
Maksvell büstünün önünə həkk olunmuş Maksvell tənlikləri
Maksvellin bu uğuru “fizikada ikinci ən böyük birləşdirmə olaraq“ adlandırılır. Birincini Nyuton etmişdi.
Bununla yanaşı, qazların kinetik nəzəriyyəsinin statik olaraq paylanmasını açıqlayan Maxwell paylanmasını ortaya qoymuşdur.
Bu iki böyük kəşfi, müasir fizikada yeni bir çağın başlamasına səbəb olmuşdu: Xüsusi Nisbilik Nəzəriyyəsi ilə Kvant Mexanikası kimi nəhəng nəzəriyyələrin yaranmasına təkan vermişdir.
Maksvell həm də 1861-ci ildə ilk rəngli fotoaparat cihazını kəşf edən insan kimidə tarixdə qalmışdır.
Bir çox fizik tərəfindən 19-cu əsrdə yaşayıb, 20-ci əsr fizikasına yardımda rol oynayan şəxs kimi görülür. 1931-ci ildə A.Eynşteyn, Maksvellin doğum günündə, onun çalışmalarını “Nyutondan sonra fizikada ən verimli və ən önəmli çalışma” kimi adlandırmışdır.
Və son olaraq, A.Eynşteyn  J.C.Maksvell üçün bu sözləri demişdir:

Müəllif: Sadiq Şamilov



View the full article
 

Kvant Kilidlənmə (Quantum Levitation)

Kvant Kilitlənməsi(Quantum Levitation),  ən sadə halı ilə cisimlərin(əsasən də ifratkeçiricilərin) Kvant Fizikasının yaratdığı imkanlar sayəsində havada asılı qalmasıdır. Burada əsaslı şəkildə bir sual ortaya çıxır ki, Cazibə Qüvvəsinin olduğu bir sistemdə cisimlər havada necə asılı qala bilir. Bu suala cavab vermək üçün kvant kilitlənməsin mexanizmini bilmək lazımdır ki, onu da aşağıda ətraflı oxuya bilərsiniz.

Yuxarıda qeyd etdiyim kimi, bu hadisəni müşahidə etmək üçün ifratkeçirici maddələrdən istifadə edilir. Elektrik cərəyanını 0 müqavimət ilə keçirən və enerji itkisinə səbəb olmayan maddələrə ifratkeçiricilər (superconductors)deyilir. İfratkeçirici maddələrin özlərinə xas bir xüsusiyyəti vardır, beləki onlar maqnit sahəsini sevmirlər. Diamaqnitlik xüsusiyyətlərindən asılı olaraq xarici maqnit sahəsi obyektin səthində elektrik cərəyanı yaradır və bu, demək olar ki, bütün maqnit sahəsini itələyir. Səthdə yaranan cərəyanın yaratdığı maqnit sahəsi, tətbiq edilən xarici maqnit sahəsini sıfırlayır (Meissner Effect). Ancaq çox-çox incə təbəqəli ifratkeçirici cisimdən istifadə etsək, maqnit sahə xəttləri istifadə etdiyimiz cismimizi kəsəcəkdir.


Kilidlənmiş ifratkeçirici cismin daxilindən keçən maqnit sahə vektorları - Meissner effekti
Cismimizi kəsib keçən maqnit sahəsini bir-birlərində ayrı cizgilər kimi düşünə bilərik ki, buna da “vortex” balonlar adı verilib.  Bu balonlar içərisində ifratkeçirici xassə lokal olaraq qırılır və cisim maqnit cərəyanını balonların içərisində həbs edir. Əslində bunu edərək özünü olduğu pozisiyaya kilitləyir və beləcə maqnitin bir-birini itələyən eyni qütbləri kimi, cisim havada asılı qalır.


Bunu belə də təsəvvür edə bilərik:
Maqnit sahəsinin hər yerində eyni olduğu dairəvi bir maqnit istifadə etdiyimizi fərz edək. Maqnitin üzərinə ifratkeçirici cismi qoyduğumuzda, cismin maqnitin oxları ətrafında sərbəstcə hərəkət etdiyini müşahidə edəcəyik. Eyni hərəkəti reys xəttləri quraraq ya da maqnitin fərqli koordinatda tutaraq da müşahidə edə bilərik. Örnək olaraq, əyri tutsaq yenə də özünü bu pozisiyaya kilitlədiyini görəcəyik. İfratkeçirici cisim bir ox ətrafında fırlandığı müddətcə kilidli qalmağa davam edir. Nəticədə bunu deyə bilərik ki, cismin havadakı vəziyyətinə kilidlənmə prosesi ən sadə halı ilə maqnit itələməyə dayanır.

İndi isə izah etdiyimiz bu prosesdə kvant fizikası harada rol alır ona nəzər salaq və prosesi bir az daha açıqlayaq.
Yuxarıda qeyd etdik ki, bir cisim əgər ifratkeçiricidirsə, elektrik cərəyanını heç bir maneə olmadan keçirir. İşin bu qismi tamamən kvant mexanikasını təməl alır. Belə ki, müəyyən bir kritik temperaturun altında bəzi maddələr ifratkeçiricilik xassəsi göstərir, yəni cərəyanı sıfır müqavimətlə ötürür. Başqa bir deyişlə elektronlar enerji itirmədən hərəkət edir. Bu kvant xassəsi sayəsində ifrat-keçiricilər maqnit sahəsini dəf edə bilirlər. Yəni ondan təsirlənmirlər. 

Kvant kilidlənmənin əsas səbəbi isə Meysner təsiridir. Meysner təsiri, maqnit sahə daxilində qalmış ifratkeçirici maddənin hər zaman xarici maqnit sahəsini dəf etməyə, çıxarmağa çalışdığını söyləyir və beləcə ifratkeçirici maddə ətrafında maqnit sahəsi qıvrılaraq özünə yön cızır.
O zaman sualı belə qoyaq:

Niyə ifratkeçirici maddələr və maqnit sahələri bir-birilərindən bu qədər “nifrət” edirlər?

Bunu bilmək üçün ifratkeçirici maddədə nələr baş verir ona baxmaq lazımdır.
Artıq bilirik ki, ifratkeçirici maddələr, elektronların asanlıqla “axıb” getdikləri maddələrdir. Maqnit sahəsi bir ifratkeçirici maddəyə yaxınlaşdığında səthi üzərində kiçik cərəyanların yaranmasına səbəb olur və bu kiçik cərəyanlar gələn maqnit sahəsinə əks yönələrək gələn sahəni sıfırlayırlar (zidd təsir göstərərək maddə içərisinə keçməsinə əngəl olurlar). Bunun da nəticəsində ifratkeçirici maddənin səthi üzərində maqnit sahənin sıxlığı tam olaraq sıfır olur. Bu səbəbdən dolayı ifratkeçirici maddələr maqnit sahəsini sevmirlər…

Kilidlənmə(Qaldırma) necə meydana gəlir?

İfratkeçirici maddə bir maqnit reys üzərinə qoyulduqda, reys üzərində qalan bu ifratkeçirici maddə həmən reys səthi boyunca güçlü maqnit sahənin təsiri ilə uzağa itələnəcəkdir. İfratkeçirici maddəni uzağa itələmək üçün, maqnit sahəsinin itələmə qüvvəsi, cazibə qüvvəsinə əks təsir göstərməyə məcburdur.
Tip-1 adı verilən ifratkeçirici maddədən istehsal edilmiş disk mükəmməl diamaqnitdir və uc nöqtədəki Meysner təsirini  yaradacaqdır və bu maddə üçün hər hansı bir şəkildə maqnit sahəsi yoxdur. Bu səbəbdən maqnit sahəsilə hansısa bir təmasdan qaçınmaq üçün uzaqlaşacaq, yəni levitasiya (qaldırma) hadisəsi gerçəkləşəcəkdir. 

Sadəcə burada sistemin qərarlı olması lazımdır ki, bunun üzərində işlər hələdə gedir. 

Təl Əviv Üniversitetinin əməkdaşı  Boaz Almoga görə Kvant Kilidlənmə sayəsində 2 mm qalınlığında ifratkeçirici disk ilə 1 tonluq avtomobili havaya qaldıra bilərsiz.


Sadig Şamilov
View the full article
 

NEYTRİNOLAR və KATRIN TƏCRÜBƏSİ

Kvant dünyası atom və zərrəciklərin dünyasıdır. Bir çox yazılarımızda izah etdiyimiz Standard Modelə əsasən 6 kvark, 6 leptonlar, foton, W və Z bozonları, və Hiqqs bozonu ən elementar zərrəciklərdir. Kvark və leptonlar maddələri əmələ gətirən, geri qalanları isə qüvvə daşıyıcıları kimi də tanınır. Bu zərrəciklərin hər birinin özünə məxsus kütləsi və digər fiziki xassələri elmə məlumdur. Daha doğrusu çoxunun. Niyə? Çünki, hələ də elə zərrəciklər var ki, onların kütləsini dəqiq ölçmək mümkün olmayıb. Söhbət, neytrinolardan gedir.

Netrinolar leptonlar sinfinə aiddir. Belə ki, elektron, müon və tau zərrəciklərinin müvafiq netytrinoları vardır. Əsasən, neyrtinoların yaranma prosesində iştirak edən zərrəciyə görə onun hansı növ olduğunu təyin etmək olar. Məsələn, tritium nüvəsi helium-3 atomuna parçalanarkən bir elektron və elektron neytrinosu yaranır. Neytrinolar elektrostatik neytral zərrəciklərdir. Əslində adını da bu xassəsindən götürüb. Yüksüz olduğuna görə elektromaqnetik sahə ilə təsirə girmir və milyardlarla illər boyunca düz trayektoriyada hərəkət edə bilirlər. Eyni zamanda, qarşılarına çıxan bütün maddələrin də içindən keçə bilirlər. Siz bu yazını oxuduğunuz vaxt milyonlarla neytrinolar içinizdən keçir. Neytrinoların fərqli yaranma səbəbləri var. Əsasən parçalanma reaksiyalarında ortaya çıxırlar. Hal-hazırda kosmosun hər bir nöqtəsində Big Bangdən qalma neytrinoların izinə rast gəlmək olar. Ulduzlar yüksək enerjili neytrinoların mənbəyidir.

Əslində, az öncəki cümlədə "nəzəri olaraq rast gəlmək olar" ifadəsini işlətməli idim. Çünki, reallıqda bu asan iş deyil. Kainatda bu qədər bol neytrinolar varkən, onların bir dənəsini təsbit etmək üçün bir neçə tonluq sensorlar quraşdırmaq gərəkdir. Üstəlik bu aparatlar çox həssas olduğu üçün onları ətraf mühitdən qorumaq lazımdır. Neytrino ovu ən effektiv Yerin qat-qat dərinliklərində olar. Bu şəraiti yaratmaq isə çoxlu maddi dəstək gərəkdirir.

Neytrinolar haqqında çox məlumata sahib olsaq da, onun dəqiq kütləsi hələ də bilinməz qalır. Əvvəllər, kütləsiz hesab edilirdilər. Bu da onların işıq sürəti ilə hərəkət etməsi deməkdir. Sonradan tapılan və 2015-ci il Fizika üzrə Nobel mükafatına layiq görülən kəşfə görə neytrinolar hal dəyişdirir. Yəni, elektron neytrinosu kimi yola başlayan zərrəcik yolun ortasında müon neytrinosuna çevrilə, daha sonra da tau neytrinosu kimi də yola davam edə bilər. Bu xassə neytrinolarda cüzi kütlənin olmasına nəzəri sübutdur. Bu kütlə protonun kütləsinin 1%-dən də azdır.

Neytrinoların kütləsini ölçmək üçün alimlər son olaraq Karlsruhe Tritium Neytrino  - KATRIN təcrübəsinə başlayıblar. 60 milyon avro vəsait xərclənən bu araşdırma nəhayət sonlanır. 2001-ci ildən bu tərəfə 140-dan çox həmkar 70 illik axtarışa son qoymaq üçün əllərindən gələni ediblər. Nəhəng detektorlu bu təcrübə neytrinoların kütləsini 0.2 elektron Volt (eV) aşağı sərhəddə qədər axtaracaq. Əgər tapılsa, birbaşa kütləsi bilinəcək. Əks halda deməli, neytrinolar 0.2 eV-dan da yüngüldür. Qeyd edim ki, bu detektor o qədər böyükdür ki, onu adi yerüstü  nəqliyyatla hazırlandığı yerdən (Münhen) təcrübə məntəqəsinə (Karlsruhe) aparmaq mümkün olmayıb. Əvəzinə, kanal və çaylar üzərindən dəniz və okeana çıxarılaraq, yenidən kanal və çaylar vasitəsilə Karlsruhe şəhərinə aparılıb. Bu da 400 km əvəzinə 8800 km yol, 6 aydan çox vaxt deməkdir. Alimlərin fikrincə əldə ediləcək məlumatlar bütün çəkilən əziyyətləri unutduracaq.



KATRIN təcrübəsi maraqlı yolla neytrinoların kütləsini ölçməyə çalışacaq. Neytrinolar ilk beta çevrilməsində müşahidə olunublar. Yaranan kütlə defekti əlavə bir zərrəciyə işarə idi. Bu təcrübədə həmin çevrilmədən istifadə ediləcək. Yaranan neytrinoların kütləsi qədər elektronların enerjisində azalma olur. Neytrinoları tutmaqdansa elektronları ölçmək daha asandır. Bu elektronların müəyyən məsafə qət edib, ətraf elektromaqnetik sahə ilə məcburi trayektoriyasının sonunda detektorla toqquşacaq. Toqquşmadan ayrılan fotonla elektron kütləsini tapmaq olar. Bunun üçün sadə enerji və hərəkət miqdarının saxlanma qanunlarını istifadə etmək lazımdır. Bütün toqquşmalar sonunda tapılan elektron kütlələri kompüter bazasında saxlanılacaq. Və sonradan ən yuxarı qeydə alınmış kütlə axtarılacaq. Və beləcə, normal elektron kütləsi ilə tapılmış ən yuxarı kütlə qiymətinin fərqi bizə neytrinonun kütləsini verəcək. Az öncə qeyd etdiyimiz kimi, təcrübə 0.2 eV -a qədər enməyi planlaşdırır. Daha dəqiq hesablamalar üçün bir neçə detektora ehtiyac duyulur.

Hal-hazırda test sınaqları bitirilib. Son tamamlama və kalibrasiya işləri gedir. Ümid edirik, gələn ilə nəticələr açıqlananda yenilikləri sizinlə bölüşəcik.


View the full article
 

Kvant Zeno Təsiri

Atılan bir daşın havada olduğu bir anı dayandırsaq onun hansı yönə getdiyini necə deyə bilərik?


Gündəlik həyatda fərqinə varmadığımız sadə olaylarla fizikanın dərinliklərinə enə bilərik. Məsələn, yuxarıdakı sualdakı daş. Həmin dondurulmuş anda kənardakı müşahidəçiyə görə daş havada hərəkətsizdir və öncəki bir an olmasa növbəti anda harada olacağını təxmin etmək mümkün deyil. Yəni, daş bir anlıq havada asılı qalıb. Əgər belə müşahidəni tez-tez etsək daş atıldığı yerə gedəcəkmi? 

Təbii ki, bəli. Çünki, biz bilirik ki, belə müşahidəni edə bilmərik. Amma, bunun bir adı var:  Zeno-nun ox paradoksu. Bu paradoksun yaranması səbəbi kəsilməz zaman anlayışını anlara - nöqtələrə bölməklə başlayır. Kvant fizikasına görə isə ən kiçik zaman aralığı anlayışı var, amma nöqtəvi zaman anlayışı yoxdur. Kvant fizikasının özündə hiss olunan bu təsir isə daha maraqlı və gerçəkdir. 

Kvant Zeno təsirini bəlkə də eşitməmisiniz. Çox məşhur olmasa da, Şrödingerin pişiyini ölməkdən o xilas edə bilər. Paradoksda olduğu kimi, burada da tez-tez ölçməkdən gedir söhbət. Gəlin, test mühitimiz tez-tez həyəcanlanıb stabil vəziyyətə qayıdan atom və elektron sistemi olsun. Müşahidə edilmədikdə bu sistem həm həyəcanlanmış, həm də həyəcanlanmamış halın superpozisiyasındadır. Eyni zamanda, müşahidə etmədən absorbsiya və emissiya hadisələrdən atomun halını bilmək olar. Biz bilirik ki, müşahidə sistemin dalğa funksiyasını onun ala biləcəyi məxsusi qiymətlərdən birinə çökdürür. Maraqlısı budur ki, dediyimiz sistemə müəyyən tezliklə ardıcıl müşahidələr apardıqda həyəcanlanmış elektron stabil vəziyyətə qayıda bilmir. Yəni, yerində qalır. (Zeno təsiri). Daha da maraqlısı, müşahidə etmə tezliyini artırsaq elektron daha tez stabil vəziyyətə keçəcək (Anti-Zeno təsiri). 



Oxşar təcrübəni Şrödinger pişiyi üzərində də aparmaq olar. Bu pişik qapalı bir qutuda saxlanılıb. Hansı ki, o qutu açılsa içində quraşdırılmış mexanizm anında işə düşəcək və zəhərdən pişik öləcək. Digər bir yandan pişik havasızlıqdan ölə bilər. Verilən bir anda pişik sağdır yoxsa ölü? Kvant fizikasının təməl prinsipi olan superpozisiyaya görə müşahidə edilməyən anda 50% ehtimalla hər ikisi ola bilər - ölü vəya diri. Lakin, müşahidə edildiyində bir hala keçəcək. Kvant Zeno təsiri isə tez-tez müşahidə edərək pişiyi qurtarmağa zəmanət verir. Elektron və pişiyin taleyi eynidir. Pişik qutu bağlı ikən sağ olduğuna görə tez-tez qutunu açsaq ( və bağlasaq) zəhərlənmədən sağ qalacaq. Lakin, ehtiyatlı olmaq lazımdır. Çox cəld açsaq Anti-Zeno təsiri baş verər və pişik qəfil ölə bilər!




View the full article
 

IBM Onlayn Kvant Kompüteri

IBM Onlayn Kvant Kompüterində Kvant Dünyası olaraq, sadə kvant alqoritmini test etdik, və ideal şəraitdə 100% nəticə verdi!



Kvant kompüterləri gələcəyin kompüterləri hesab olunur. İşləmə prinsipi günümüzün klassik kompüterlərin fərqli olduğuna görə bu kompüterləri istifadə etmək üçün yeni informasiya sistemi və alqoritmlər lazımdır. Kvant kompüterinin "başdan-ayağa" hər yeri kvant fizikasına əsaslanır. Klassik kompüterlərdə olduğu kimi, kvant kompüterlərini də iki hissəyə ayırmaq olar: elektrik dövrələri və proqram təminatı. Kvant kompüterlərinin prosessorları kvant mexanikasının qanunlarına əsaslanır. Fərqli kvant çipset arxitekturaları alimlər tərəfindən araşdırılır. Bir proqramçının kompüterin fiziki işləmə tərəfini mütləq bilməli olmadığı kimi, kvant kompüterlərinin də proqram təminatını yazmaq üçün qəliz kvant fizikası mövzularını bilməyə ehtiyac yoxdur. Sadə məlumatlar və güclü riyaziyyat ilə bu işin öhdəsindən gəlmək olar.

Günümüzdə yeni çıxan bütün texnologiyalar elə dizayn edilir ki, heç bir detaldan asılı olmasın. Yəni, necə istənilən kompüterə Windows ƏS yazmaq olur, eləcə də bütün kvant kompüterlərində bir alqoritmi eyni quruluşla icra etmək mümkün olmalıdır. Daxildə gedən proseslər əsas deyil. Əsas olan, alqoritmin özüdür. Kvant kompüterləri üçün nəzərdə tutulmuş bir çox kvant alqoritmlər var. Onlar, günümüzdə həll edilə bilinməyən, və yaxudda qeyri-effektiv həlli olan tapşırıqlardır ki, kvant alqoritmləri ilə bütün çətinliklər aradan qalxır. Düzdür, bir kvant alqoritmini təcrübə etmək üçün real kvant kompüterinə ehtiyac var. Google şirkətinin 15 milyona aldığı kvant kompüterini almaq hər kəs üçün maddi cəhətdən mümkün olmaya bilər. Lakin, IBM şirkəti öz kvant kompüterlərinə onlayn qoşulmaq və əmrlər göndərmək üçün bir servis yaradıb. Biz də həmin servisdən istifadə etdik və təəssüratlarımızı paylaşırıq.

Öncə, bəzi riyazi və texniki detalları bilmək lazımdır.

Kvant kompüterləri klassik bitlərdən deyil, qubitlərdən istifadə edir. Yəni, daha 0 və 1 ayrı deyil, ikisinin superpozisiyasıdır. Belə olduqda, bir qubitdə 2 fərqli məlumat saxlamaq olar. N saylı qubitlə isə 2^n məlumatı saxlamaq olur.

Klassik kompüterlər kimi, kvant kompüterləri də məntiq elementlərini istifadə edir. Məsələn, fərz edək ki, elə bir element var ki, daxil edilən qubitin qiymətinin əksini qaytarır. Yəni, əgər 0 daxil edilibsə 1; 1 daxil edilibsə 0 qaytarsın. Belə elementə NOT elementi adı verilib və sxemdə X kimi işarə edəcik.(İki dəfə ardıcıl X elementini tətbiq etsək cavab nə olar? ) İndi elə element fikirləşək ki, yalnız müəyyən hal altında daxil edilənin əksin qaytarsın. Bunun üçün bizə iki qubit lazım olacaq. Birinci qubit bizə icazə məqsədli lazımdır. Əgər həmin icazə verilibsə, onda biz ikinci qubitin qiymətini dəyişəcik. Bu element CNOT adlanır. Aşağıdakı cədvəl onun doğruluq cədvəlidir.

Giriş  -   Çıxış
(0, 0) => (0, 0)
(0, 1) => (0, 1)
(1, 0) => (1, 1)
(1, 1) => (1, 0)

Kvant fizikasının əsasında superpozisiya durur. Deməli, superpozisiya elementi də olmalıdır. Hadamard elementi girişə verilən qubiti 0 və 1 birin superpozisiyasına çevirir. Bu superpozisiya halları + ( H(0)) və - ( H(1)) kimi qeyd edilir. Onlar arasında əlaqə aşağıdakı kimidir.

Kredit: Vikipediya

Burada bütün elementləri izah etməyə ehtiyac yoxdur. Vikipediyada rahatlıqla digər elementlər haqqında məlumatlar tapa bilərsiniz.

Deutsch-Jozsa Alqoritmi
Şərt: verilən məntiqi funksiyanın sabit olmasını tapmaq.

Məntiqi funksiyaların təyin oblastı {0, 1}^n, qiymətlər çoxluğu isə {0, 1} çoxluğudur. Burada, n funksiyanın qəbul etdiyi arqumentlərin sayıdır. Sadəlik üçün n = 1 qəbul edək. Bu funksiya, 0 və 1 üçün eyni cavab qaytarsa sabit funksiya sayılır. Əks halda, balanslaşmış kimi adlandıracıq. Verilən şərt, cavabları bilinməyən funksiyanın sabit ya balanslaşmış olduğunu təyin etməkdir. Klassik halda, bunun üçün n = 1 olduqda 2, ixtiyari n üçün 2^(n-1)+ 1 sorğu etmək lazımdır. Hər sorğuda, verilən girişə uyğun cavabları saymalı olacıq. Yəni, n = 1 üçün, gərək f(0) və f(1) -in qiymətini bilək ki, sabit olduğunu deyə bilək ( ya da əksi). İstifadə edəcəyimiz alqoritm bunu ixtiyari funksiya üçün 1 sorğuda müəyyən edir. Necə?


Alqoritmin özünü dərk etməyə bilərsiniz. Fikirləşin ki, superpozisiyanı istifadə edərək hər iki qiyməti bir sorğuda axtarır. Beləcə, iki qubit ilə həm 0, həm də 1-i əvəz edə bilərik.  Alqoritmin sxemi aşağıdakı kimidir:

Deutsch-Jozsa Alqoritminin Sxemi
Burada, X əksi tapan, H Hadamard, + işarəli dairə CNOT elementidir. Sonda, isə q[3] qubitinin qiymətini ölçürük. Əgər, cavab 1 olsa, verilən funksiya balanslaşmış, əks halda sabit funksiyadır. CNOT elementi eyni zamanda f(x) = x funsiyası üçün qara qutu rolunu oynayır. Bilirik ki, bizim f(x) = x funksiyası balanslaşmışdır. Çünki, bərabər sayda 0 və 1 cavabı qaytarır. Deməli, kvant kompüteri bizə 1 cavabı qaytarmalıdır. Cavab belədir:

Simulasiya modunda nəticələr "01000" reyesterdə aşağıdan 2-ci  qubitin dəyəridir. Biz onu ölçdük və qiyməti 100% - yəni 1 oldu. Deməli, funskiyamız balanslaşıb. Qeyd edək ki, bu IBM Quantum Experience saytında simulasiya versiyasında alınıb. Əsl kvant kompüterində mümkün arxa-fon və ətraf mühit təsirlərinə görə yaranan xətalar olur. Xətaları aradan qaldırmağın da yolları var. Sadə versiyada xəta ilə alınan cavab belədir:
Real Kvant Kompüterində alınan nəticələr Alqoritm üzərində dəyişiklər etmək  üçün bu linki izləyin: https://quantumexperience.ng.bluemix.net/share/code/7deac86800795b4a0354f987765c8384/execution/62db59ae58e69a477677d60511d10485



View the full article
 

LHCb-dən YENİ 5 ZƏRRƏCİK

Ən son fiziki kəşflərin məkanı artıq LHCb təcrübəsi və CERN olmuşdur. Hiqqs bozonun kəşfindən bu yana daha bir neçə zərrəcik kəşf edən bu müəssisə dünən yeni zərrəcik toplusunu kəşf edib. Bu zərrəciklər çox nadir rastlanan zərrəcik parçalanma reaksiyasından alına bilər. Beş zərrəciyin eyni anda tapılması bu hadisəni daha da əlamətdar edir. Zərrəciklər onsuz da çoxdur, fermionlar, bozonlar, pionlar, kaonlar, elektron, proton, neytron və s. Hamsını yadda saxlamaq çətindir. Heç alimlər özləri belə əzbərə bilmir. Axı niyə də bilsinlər? Enriko Fermi demişkən:

Günümüzdə bütün zərrəciklərin adlarını, kvant ədədlərini, parçalanma kanallarını və s. xüsusiyyətlərini kataloq şəklində tapmaq mümkündür. Bunlardan ən sadəsi Android telefonları üçün yazdığımız Zərrəciklər tətbiq etməsidir (buradan yüklə).

Fundamental zərrəciklər əslində çox deyil. Standard modelə görə, 6 kvark, 6 lepton, W, Z, və Hiqqs bozonları, qlüonlar və foton, bir də sadaladıqlarımızın anti-zərrəciyi. Geriyə qalır ağır zərrəciklər, hansılar ki iki və ya daha artıq kvarkdan ibarət olur ( məsələn, proton - uud konfiqurasiyalı). Adətən, zərrəciklərə həyəcanlanma səviyyələrinə görə adlar verilir. Həyəcanlanmamış vəziyyət isə zərrəciyin saf halıdır demək olar.

 Ωc0 zərrəciyi ( Zərrəciklər ) LHCb-nin apardığı təcrübələrdə "omega-c-0" Ωc0 zərrəciyinin həyəcanlanmış hallarıdır. Bu zərrəciyin öz xassələrini yandakı şəkildən görə bilərsiniz. İki qəribə və bir ovsun kvarkdan ibarət bu baryon güclü qüvvə təsiri ilə digər baryon "ksi-c-müsbət" Ξc+ və kaona ayrılır. Ξc+ öz növbəsində proton, Kaon və piona çevrilir. 

Ayrılan zərrəciklərin tunel daxilində trayektoriyaları və detektorda olan enerji səviyyəsindən güclü kompüterlərin sayəsində parçalanma prosesi geriyə oxuna bilinir. Belə hesablama nəticəsinə məlum olub ki, Ωc0 və onun həyəcanlanmış halları da bu parçalanmada iştirak edib. Onlara hətta standard adlar da verilib:  Ωc(3000)0, Ωc(3050)0, Ωc(3066)0, Ωc(3090)0 və Ωc(3119)0. Mötərizə daxilindəki ədədlər zərrəciklərin kütlələrini meqaelektronvolt cinsindən göstəricisidir. Dərc olunan məqalədə bildirilir ki, bu zərrəciklərin kəşfi statistik əhəmiyyəti yüksəkdir, yəni adi fon və səs-küyə görə alınmış təhriflər deyil. Aşağıdakı qrafikdən zərrəcikləri - qrafikin pik nöqtələri, görə bilərsiniz.



Şəkillər CERN saytından götürülüb.
View the full article
 

Heisenberg uncertainty principle

Heisenberg qeyri müəyyənlik prinsipi kvant fizikasının əsasını təşkil edən ideyalardandır. Qeyd etmək yerinə düşərdi ki, bu bir çox insanın intuitiv anlayışlarına əks gəldiyindən çoxları üçün bunu qəbul etmək çətindir. Hətta bu insanların sırasına Einstein də daxildir. Yaxşı bəs bu ideya nədir? Qeyri-müəyyənlik prinsipi onu deyir ki, bir zərrəciyin eyni anda həm yerini həm də sürətini tam dəqiqliklə bilmək olmaz.  İlk baxışdan elə də qəliz görünmür. Misal üçün, maşın 60 km/saat-la hərəkət edir dedikdə, hamı (!) anlayır ki, əslində sürət tam olaraq belə deyil, sürət bir az fərqli ola bilər. Və yaxud xətkeş vasitəsi ilə məsafəni ölçdükdə aldığımız dəyər tam düzgün deyil, cihazımızı və ya bizim müşahidə qabiliyyətimizdən asılı olaraq bu bir az böyük və ya kiçik ola bilər. Bu "qeyri-müəyyənlik" bizdən qaynaqlanır və ona ölçmə xətası deyirik. Lakin Heisenberg prinsipinə görə qeyri-müəyyənlik ölçmə metodundan asılı deyil, hər zaman olacaq və təbiətin təməl prinsiplərindəndir. Yəni bizim cihazımız sonsuz dəqiq ölçmə qabiliyyətinə malik olsa idi belə, yenə də bu xətalar qaçınmazdır.  Bunun izahını necə vermək olar? Hər şeydən əvvəl nəzərdə saxlamaq lazımdır ki, zərrəcik və dalğa kvant səviyyəsində eyni şeydir. Yəni bir cisim həm zərrəcik həm də dalğa özəlliklərinə sahibdir. Fotoelektrik effekti və elektronların cüt dəlik diffraksiyası bunun əyani sübutudur. Dalğanın bilinən dalğa ədədi var, lakin hansısa məkana sahib deyil. Aşağıdakı şəkildə sinusoidal dağa görürük, dalğa hardadır sualı vermək mənasızdır, biz soruşa bilərik ki, filan x nöqtəsində dalğanın intensivliyi nə qədərdir. Cismdə isə tam tərsi, biz deyə bilərik ki, top filan nöqtədədir, amma topun dalğa ədədini, və ya dalğa uzunluğunu soruşmaq mənasız olar. Kvant dünyasında bu ikisinə eyni şey kimi, baxırıq - bir cismin bir növ dalğa cütü var. İndi diqqət, edin, tutaq ki, şəkildəki kimi, mən 10 ədəd xassələrinə bələd olduğum dalğaya sahibəm. Bu dalğaları bir-birinə əlavə etsəm (dalğaların superpozisiyası) müəyyən hissələrdə dalğalar bir-birini yox edəcək, müəyyən hissələrdə üst-üstə gəlib intensivliyi artacaq. Nəticə olaraq dalğa müəyyən X aralığında intensivliyi sıfırdan fərqli, bunun xaricində isə sıfır olacaq. Artıq mən deyə bilərəm ki, dalğa bu aralıqlarda mövcüddur - buna dalğanın lokallaşması deyilir. İddia edə bilərik ki, sonsuz sayda dalğa əlavə edib, dalğanı xüsusi bir nöqtəyə sıxışdırıb, bir növ cismə çevirə bilərik. Bu tamamilə doğrudur, lakin indi ortaya bir problem çıxır. Yeni əmələ gətirdiyimiz dalğanın dalğa ədədi (dalğa uzunluğu və s. xassələri) nədir? Burda problem ortaya çıxır, çünki bu dalğa əslində bir çox dalğaların superpozisiyasından əmələ gəldiyi üçün onun dəqiq dalğa ədədi yoxdur. Yəni, biz dalğanın (və ya cismin) yerini təyin etməklə onun digər xassələri haqqında məlumatı itiririk. Əgər bu xassələri biliriksə, o zaman dalğanın yeri haqqında məlumatımız olmur. Burda qeyd edim ki, dalğa ədədi ilə momentum (dolayısı ilə sürət) birbaşa əlaqəlidir, deməli, cismin yerini təyin etməklə sürəti haqqında məlumatı itiririk və vice versa.  Təbiətdə bu formada bir-birində asılı cütlüklər çoxdur. Məkan-sürət cütündən başqa, misal üçün, enerji-zaman cütlüyü də qeyri müəyyənliyə malikdir. Yəni enerjini tam dəqiq bilmək istəyirsinsə müşahidə zamanını uzatmalısan. Əgər müşahidə zamanını azaltsan, enerjidəki xətanı artırmış olursan. Bu çox maraqlı bir fenomenə gətirib çıxarır. Təsəvvür edərək ki, vakumlu mühitdəyik və onun enerjisi sıfıra bərabərdir. Lakin, qeyri-müəyyənlik prinsipi deyir ki, qısa müşahidə zamanlarında enerjidə xətamız böyükdür. İndi biz zamanı elə bir miqdarda kiçildə bilərik ki, enerji xətamız yeni bir cisim yaratmağa bəs eləsin (məşhur E=mc2-enerji kütləyə çevrilə bilər). Yəni boç vakumdan cisim qısa müddətlik əmələ gələ bilər. Bir növ zərrəciklər əmələ gəlir, daha sonra isə yox olur. Bunlara virtual zərrəciklər deyilir. Misa üçün boş vakumda pozitron-elektron cütü əmələ gəlib bir-birini yox edir. Əslində bu cütlüyün nə qədər yaşaya biləcəyini hesablaya bilərik  
 

Çevrə üzrə bərabərsürətli hərəkət

Bugün riyaziyyat ev tapşırığında maraqlı sualla qarşılaşdım. Deməli sualın əsas məqsədi çevrə üzrə bərabərsürətli hərəkətin təcili üçün tənlik əldə etməkdir. Həll yolu isə tamamilə cəbridir. Ona görə şəkillərdən istifadə etmədən tənliyin çıxaraq. (Aşağıdakıları anlamaq üçün vektor kalkulus haqqında məlumatlı olmaq lazımdır.) Gəlin çevrə üzrə bərabərsürətli hərəkətin riyazi tərifini verək pozisiya vektorunun \(\bar{r}\) modulusu \(\left | \bar{r} \right |\) (və ya \(r\)) dəyişməz qalır (radus sabitdir) sürət vektorunun \(\bar{v}\) modulusu (speed) \(\left | \bar{v} \right |\) (və ya \(v\)) sabitdir yuxarıdakı şərtlər ödəndiksə aşağıdakı tənliklər doğrudur $$\\ \bar{r} \cdot \bar{r} = r^{2} = const \ \ \ \ (1) \\ \bar{v} \cdot \bar{v} = v^{2} = const \ \ \ \ (2)$$ (2) tənliyinin zamana görə törəməsini alsaq $$\\ \left ( \bar{v} \cdot \bar{v} \right )' = 2 \bar{v}' \cdot \bar{v} = 2 \bar{a} \cdot \bar{v} = 0$$ Buradan çıxan nəticə  -  \( \bar{a} \cdot \bar{v} = 0\) - təcil vektoru və sürət vektoru perpendikulyardır (yəni radius vektoru və təcil paraleldir).  indi isə (1) tənliyi zamana görə iki dəfə törəməsini alaq $$\\ \bar{r} \cdot \bar{r} = const \Rightarrow \left ( \bar{r} \cdot \bar{r} \right )' = 0 \\ \bar{v} \cdot \bar{r} = 0 \Rightarrow\left ( \bar{v} \cdot \bar{r} \right )' = 0 \\ \bar{v} \cdot \bar{v} + \bar{a} \cdot \bar{r} = 0$$ bilirk ki, \(\bar{v} \cdot \bar{v} = v^{2}\) və \(\bar{a} \cdot \bar{r} = a r \cos \theta\) (teta - təcil və radius vektoru arasında bucaq, paralel olduğundan mümkün dəyərlər - 0 və pi) Yuxarıdakı tənlikdə yerdəyişmə etsək $$\\ v^{2} + ar \cos \theta = 0 \\ a = - \frac{v^{2}}{r \cos \theta}$$ a modulus olduğuna görə sıfırdan böyükn olmalıdır, o zaman teta yalnız pi ola bilər (kosinus -1 olacaq, və a > 0 şərti ödənəcək, teta 0 olduqda a sıfırdan kiçik olur). Bu o deməkdir ki radius vektoru və təcil vektoru bir-birinə əksistiqamətdədir. Nəticələr təcilin qiyməti \(a = \frac{v^{2}}{r}\) təcilin istiqaməti radiusun əksinə (yəni mərkəzə doğrudur) - mərkəzəqaçma təcili Burada fiziki olaraq bir yenilik etmədik, və bu çıxarış real həyatdakı hərəkət barədə detallı şəkiln yaratmır. Lakin məncə sadəcə abstrakt riyazi teoremlərdən istifadə edib, real həyatdakı bir nəticəyə gəlmək çox maraqlıdır Cheers
 

Eynşteyn və Mileva

Mart ayının 14-ü dünyada iki adla qeyd olunur. Birincisi, bu tarix rəqəmsal yazılışda 03/14 kimi göründüyünə görə Pi günü adlandırılır. Ölkəmizdə çox tanınmasa da qərb universitet və məktəblərində, eləcə də aparıcı təhsil müəssisələrində elm festivalı günü olaraq qeyd edilir. Günün sonunda Pi tortu yemək isə adət halını alıb. Mən isə bu yazını öz Pi stəkanımda çay içərək yazıram.

Dünya və elm tarixinin gəlmiş-keçmiş ən dahi adamlarından hesab olunan, öz təxəyyül gücü və nəzəri fizikaya gətirdiyi yeniliklərlə fərqlənən Albert Eynşteyn də bugündə anadan olub. Bəlkə də, küçədə yoldan keçən birisindən soruşsanız ən azı məşhur E = mc2 bildiyini deyəcək (loru dildə enerji və kütlə eynidir). Heç şübhəsiz siz də bu alimin həyatından xəbərdarsınız. Ona görə də, bu dəfə biz alimin özü və elmi yaradıcılığından deyil, onun unudulmuş həyat yoldaşından söz açacıq.

Mileva Maric Eynşteyn 19 Dekabr 1875-ci ildə indiki Serbiyada anadan olub. Valideynləri: Mariya Ruzic və Milos Maric (ata) cəmiyyəyin varlı və hörmət edilən ailəsi idi. Bu ailənin 3 övladı olub: Mileva, Zorka və Milos Maric (oğul) . Evin böyük qızı Mileva, Serbiyada qızların məktəbə götürüldüyü son ildə məktəbə daxil olur. 1892-ci ildə, atası nüfüzu hesabına təhsil nazirliyindən icazə alaraq, onu oğlanlara ayrılmış fizika mühazirələrində iştirak etməyə başlayır. 1894-cü ildə orta məktəbi bitirir və ailəsi ilə birlikdə Novi Sada köçür. Sinif yoldaşları onu çox istedadlı lakin az danışan biri kimi xatırlayır. O, hər şeyin dərinliyinə enir, əzimli və öz hədəflərinə çatmaq üçün çalışan biri idi.

1896-cı ildə Zürix Politexnik İnstitutunun fizika-riyaziyyat bölməsinə beş tələbə - dörd oğlan və bir qız qəbul olur. Bunlar, Marsel Qrossman, Luis Kollros, Cakob Ehrat, Albert Eynşteyn və Mileva Maric idi. Albert və Mileva bir yerdə saatlarla çalışan ayrılmaz cütlüyə çevrilirlər. Albert, adətən mühazirələrə qatılmır və evdə hazırlaşırdı. Mileva isə sistemli və mütəşəkkil idi. O, gənc Albertə dərs və tapşırıqlarda geri qalmamaq üçün kömək edirdi. 1899-1903-cü illərdə tətil günlərində Eynşteynin Milevaya göndərdiyi tapılan 43 məktubdan 10-u günümüzə gəlib çatıb. Bu məktublarda onların bir-biri ilə necə əlaqədə olduğu aşkar hiss olunur:

Albert 1899-cu ildə Milevaya yazır:
Sonra, 2 Oktyabr Milandan yazır:

Dərslərinin sonuna kimi hər ikisinin qiyməti oxşar olub (Mileva 4.7 və Albert 4.6). Tətbiqi fizika dərsində isə Mileva maksimum qiyməti (5) alarkən Eynşteyn 1 alır. Həmçinin, Mileva təcrübə dərsində də müvəffəq olur (12 üzərindən 11), Eynşteyn isə yox. Lakin, Professor Minkovskinin şifahi imtahanında 4 oğlan 12 üzərindən 11 alır, amma Milevaya 5 yazılır. Yalnız, Eynşteyn diplom ala bilir.

Bu cütlüyün evlənməsinə hər iki ailə qarşı çıxır. Eynşteynin anası, "30 yaşına çatana kimi o qoca qarıya dönəcək" deyərək sərt reaksiya verir. Lakin, sonda atası Eynşteynə bir müddət işlədikdən sonra evlənməsinə icazə verəcəyini bildirir.

1900-cu ildə məktubların birində Albert yazır: "tezliklə yeni ortaq işimizə davam etməyi səbirsizliklə gözləyirəm. İndi sən öz araşdırmana davam etməlisən - özüm adi bir insan olarkən arvadımın doktor olması məni qürurlandırar". Onlar, 1900-cu ilin Oktyabrında araşdırma etməyə Zürixə qayıdırlar. Digər üç tələbə institutda iş tapsa da, Eynşteyni qəbul etmirlər. O zənn edirdi ki, professor Veber qəsdən edir. Belə olan halda, Eynşteyn evlənməkdən imtina edir. Sonda, onlar əvvəl olduğu kimi birgə araşdırma etməyə və yaşamağa başlayırlar.

13 Dekabr 1900-cü ildə, onların kapilyarlar mövzusunda ilk məqalələrini hazır olur. Lakin, bu məqalə yalnız Albertin adı altında gedir. Buna baxmayaraq, hər iki tərəf bu məqaləni özlərinin ortaq işi kimi qələmə verir. Mileva rəfiqəsinə yazdığı məktubda belə deyir: "Biz bunun bir özəl nüsxəsini nə Bolsmana göndərcik, görək nə fikirləşir və ümid edirəm, o bizə cavab yazacaq." Bunun kimi, Albert 1901-ci ilin Aprelin 4-ü Milevaya dostu Mişele Bessonun "əmisini mənə görə ziyarət edib. Prof. Jung İtaliyada ən nüfuzlu fiziklərinfən biridir və ona bizim məqalənin nüsxəsini verəcək".

Belə görünür ki, məqalənin yalnız Albertin imzası altında olması cütlüyün ortaq qərarı idi. Niyə? Radmila Milentiyeviç, vaxtilə Nyu Yorkda City Collegedə tarix professoru, 2015-ci ildə Milevaya aid ətraflı bioqrafiya dərc etdirib. Onun fikrincə, Mileva qəsdən Albertin adı altında məqalələrin dərc olunmasını istəyib ki, ona iş tapılsın və tezliklə evlənsinlər. 50 il Milevanın həyatını araşdırmış fizika professoru Dord Krsticə görə isə Mileva bilirdi ki, cəmiyyətdə həmin tarixdəki qadınlara qarşı qeyri-obyektiv mühit məqalənin dəyərini aşağı sala bilərdi.

Albert özü bəyan edib ki, xüsusi nisbilik üzərində bir işləyiblər. 27 Mart 1901 məktubunda yazılır:
Və birdən Milevanın taleyi dəyişdi. Mileva hamilə qalır. Albert işsizdir və hələ də evlənmirlər. İnamsız gələcəklə Mileva ikinci və sonuncu dəfə 1901-ci ildə şifahi imtahana girir. Albertin yolunu kəsən Prof. Veber onu da imtahanda kəsir. Təhsilini dayandırmağa məcbur qalan Mileva Serbiyaya qayıdır. Albeti evlənməyə yola gətirmək üçün tezliklə Zürixə qayıdır. 1902-ci ildə Liserl adlı qız dünyaya gəlir. Heç bir doğum və ölüm şəhadətnaməsi olmayan bu uşağın axirəti hələ də naməlumdur. Çox güman, hansısa ailəyə övladlıq verilib.

1901-ci ilin Dekabrın əvvəllərində Eynşteyn dostu Marcel Qrossmanın atasının Berndəki patent ofisində işə düzəlir. 1902-ci ildə atası ölmədən əvvəl Eynşteynin evlənməyinə icazə verir. Albert və Mileva 1903-cü il 6 Yanvar evlənirlər. Mileva ev işləri görərkən, Albert həftədə 6 gün, gündə 8 saat patent ofisində işləyir. Axşamlar isə, bəzən gecəyə kimi birgə işləyirlər.14 May 1904-cü ildə oğulları Hans-Albert anadan olur.



Mileva və Albert toy şəkli, 1903-cü il. Buna baxmayaraq, 1905-ci ildə Albert "möcüzə ili"-də 5 ardıcıl məqalə paylaşır: biri fotoelektrik effekti (buna görə 1921-ci ildə Nobel alır), ikisi Braun hərəkəti üzərində, biri xüsusi nisbilikdə və digəri məşhur E = mc2. Eyni zamanda pul qarşılığında 21 elmi məqaləyə şərh yazıb və molekulların ölçüsü mövzusunda tezisini tamamlayır. Daha sonralar, Albertin R.S. Şanklanda bildirdiyinə görə nisbilik onun həyatında 7 il, fotoelektrik effekt isə 5 il mövcud olub. Onun bioqraflarından biri, Pitr Mişelmore yazır ki, xüsusi nisbiliyin əsasını təşkil edən məqaləni 5 həftəyə tamamladıqdan sonra Albert "iki həftə dincəldi, Mileva isə təkrar təkrar yoxladı və sonda poçt ilə göndərdi." Yorğun cütün Serbiyaya ilk üç səfəri zamanı tanışdıqları qohumlar və dostlar onların necə ortaq çalışdığı haqqında zəngin məlumatlar veriblər.

Heysiyyətinə görə tanınan, Milevanın qardaşı Milos (oğul) Parisdə tibb oxuyarkən bir neçə dəfə Eynşteynin ailəsi ilə birgə qalır. Kristic yazır: " (Milos) axşamlar və gecələr, şəhərə səssizlik çökəndə, yeni evli cütlüyün masada əyləşib, kerosin fənər altında necə fizika məsələləri işlədiklərini təsvir edirdi. Milos onların necə hesabladığı, yazması, oxuması və debat etmələrindən danışıb".

Mileva, Hans və Albert, 1905-ci il
1908-ci ildə, Konrad Habikt ilə birgə cütlük ultra-həssas voltmetr düzəldirlər. Trbuhovic-Qcuric  bu təcrübəni Mileva və Konradın adına yazır: "Onlar işdən razı qalanda Albertə patent eksperti olduğu üçün aparatın nə iş gördüyünü izah etməyi tapşırdılar". Aparat Eynşteyn-Habikt patenti altında qeydiyyatdan keçirilir. Habiktin niyə Milevanın adını daxil etmədiyini soruşanda o Alman dilində belə cavab verir: "Warum? Wir beide sind nur ein Stein." (Niyə? Biz ikimiz eyni bir daşıq (yəni bir şəxs) )

Artıq 1908-ci ildə Albert tanınmağa başlandı. Berndə ödənişsiz mühazirələr verdikdən sonra 1909-cu ildə Zürixdə ilk akademik vəzifəyə təyin edildi. Mileva yenə ona kömək edirdi. Eynşteynin 8 səhifəlik mühazirə qeydləri onun əl yazısı ilə yazılmışdı. Həmçinin, Maks Planka 1909-cu ildə yazılmış məktub da. Bütün sənədlər Yerusəlimdə Albert Eynşteyn Arxivində (AEA) saxlanılır. 3 Sentybar 1909, Mileva rəfiqəsi Helene Savicə yazır: "O, indi alman dilli ən yaxşı fizik kimi tanınır, və onu çox şərəfləndirirlər. Onun uğuruna çox sevinirəm, çünki o, buna layiqdir; təkcə ümid və arzu edirəm ki, bu şöhrət onun xasiyyətinə pis təsir eləməsin." Əlavə edir: "Bütün bu şöhərtlə, o arvadına az vaxt ayırır. ... . Burda deyiblər, bədnamlıqla birinə mirvari, o birinə qabıq düşür."



Onların ikinci oğlu, Edvard, 28 İyul 1910-cu ildə doğulur. 1911-ci ilə kimi, Albert hələ də həyat yoldaşına nəvazişli məktublar yazıb yollayır. Lakin, 1912-ci ildə, Berlinə köçən ailəsini ziyarət edəndə xalası qızı Elza ilə aşnabazlığa başlayır. İki ilə yaxın gizli aparırlar. Elsa, Eynşteynin 21 məktubunu saxlayır. İndi onlar Collected Papers of Albert Einstein arxivində saxlanılır. Elzaya yaxın olmaq üçün, Albert öncə Praqada, sonra Zürixdə, və sonda Berlində fərqli elmi vəzifələrə gəlir.

Bu evliliyin sonu idi. 29 İyul 1914-də Mileva iki oğlu ilə Zürixə qayıdır. 1919-da isə boşanmağa razı olur, yalnız bir şərtlə. Əgər, Albert nə vaxtsa Nobel alsa mükafatı ona bağışlamalı idi. Mükafatı alan Mileva, iki balaca bina evi alaraq övladları ilə kasıb yaşamağa davam edir. Oğlu, Edvard tez-tez sanatoriyalarda olurdu. Sonralar şizofreniya çıxaran uşağın tibbi xərcləri artdığından hər iki evi itirir. Albertin davamlı göndərmədiyi aliment və verdiyi şəxsi dərslərlə maddi vəziyyətini normallaşdırır.

1925-ci ildə Albert Nobel mükafatının oğullarının mirası olduğunu yazır. Mileva isə birgə gördüyü işlərə görə Nobelin ona düşdüyünü bildirir. Albert cavab məktubunda yazır:


Mileva sakit qaldı. Lakin, onun rəfiqəsi Milana Bota Serbiya qəzetinə bildirdi ki, onlar Milevadan xüsusi nisbiliyin yaranışı haqqında müsahibə almalıdırlar.  Mileva Helene Savicə yazır: "Qəzetlərdə belə yazılar mənim təbiətimə xas deyil, inanıram ki, bütün bunlar Milananın istəyidir, və elə zənn edib ki, mənim də könlümcədir, təkcə onu deyə deyə bilərəm ki, yəqin o, Eynşteynə görə mənim ictimailəşməyimə kömək etmək istəyib. O, gərək bu məqsədlə mənə yazsın, və mən bu yolla qəbul edərəm, yoxsa başqa cür mənasızdır."

Mileva (bilinməyən tarix) Krstic bildirir ki, Mileva öz köməyindən anası və bacısına bəhs edib. O, həm də xaç valideynlərinə Eynşteynə necə dəyərli kömək etdiyini, amma əvəzində onun həyatını necə alt-üzt etdiyini yazıb və sonralar məktubu yox etmələrini xahiş edib. Oğlu, Hans-Albert Krsticə valideynlərinin "elmi həmkarlığın necə evliliyə keçməsindən, və onların axşamlar bir masa arxasında oturub işləməsinə şahid olmasından" danışıb. Hans-Albertin ilk arvadı, Frieda, Milevanın ilk üç məktubunu dərc etdirməyə çalışıb, lakin Eynşteynin vəkilləri tərəfindən "Eynşteyn Mif"-ini qorumaq üçün əngəlləyiblər. Onlar Krsticin bir işi olmaqla digər məqalələri də əngəlləyiblər. 1947-ci ildə Eynşteyn yazır: "Nə vaxt ki bilsəm Mileva orda deyil, onda rahat ölə bilərəm."

Onların məktubları və bir çox dəlillər Mileva Maric və Albert Eynşteynin məktəb illlərindən etibarən 1914-cü ilə kimi necə sıx elmi əməkdaşlıq etdiklərini göstərir. Albert dəfələrlə öz məktublarında "nisbi hərəkət üzrə bizim işimiz" ifadəsini işlədib. Onların birgəliyi sevgi və qarşılıqlı dəyərlər üzərində qurulmuşdu və buna görə də qeyri-adi işlər görə biliblər. Albertin istedadını ilk o kəşf edib. Onsuz, Albert heç vaxt müvəffəq ola bilməzdi. O, birgə işləməyi sevərək, ona işlərində kömək edərək, və daim ikisinin bir varlıq kimi hiss edərək öz arzularını tərk etdi. Hər şey Albertin öz adına dərc etdiyi məqalə ilə başladı və bunun geri qayıdışı olmadı. O buna razı idi, çünki, Albertin uğuru onun sevinci idi. Bəs niyə Mileva səssiz qaldı?  Layiq olmasına baxmayaraq, ictimai tanınmaqdan üz döndərdi. Bütün əməkdaşlıqlarda olduğu kimi, bütün tərəflərin töfhələrini saymamaq mümkün deyil.


Original məqalə: "The forgotten life of Einstein’s wife" Paulin Qaqnon
View the full article
 

Elektrik Maşınları: 4-cü hissə

Artıq Elektrik Maşınları adlı silsilə yazımızın 4-cü hissəsinə gəlib çatdıq. Bu hissədə sizlərə Sinxron Elektrik Maşınları haqqında bilgi vermək istəyirəm. Bir Elektrik Maşını olaraq tezlik və qütb sayı ilə mütənasib bir şəkildə hərəkət edərək sabit bir sürətdə dönən  Dəyişən Cərəyan Maşınlarına Sinxron Elektrik Maşınları deyilir. Bir Elektrik Maşının girişinə elektrik enerjisi verib, çıxışından mexaniki enerji əldə edilirsə, bu işləmə formasına Motor işləmə prinsipi deyilir. Sinxron dövrlə fırlanan motorlara Sinxron Motorlar deyilir. Sinxron Motorlar, İçlərində dönən Maqnit sahə sürətində, yəni Sinxron sürətdə dönərlər. Sinxron kəlməsinin tam mənası “Eyni Zamanlı” deməkdir. Göründüyü üzrə Fırlanan maqnit sahəsi ilə  dönən rotor eyni sürətdə oldugu üçün sinxronluq yaranır və adını da burdan almışdır...Sinxron dövr Motoron tezliyi və qütbünə bağlıdır. 



Sinxron Motorların İşləmə Prinsipi.  Sinxron motorlarda, rotora bağlı yük dəyişsə belə  dövr sayı eyni qalan motorlardır. Yəni maqnit sahəsi hansı sürətlə fırlanırsa, ona bağlı rotor mili də eyni sürətdə fırlanır. Təməl olaraq Sinxron Genaratorlarlaaralarında elə böyük fərq yoxdur. Sadəcə, Genaratorlar Rotorunun təhrik edilməsi sabit cərəyanla olduğu halda, Sinxron Motorların rotoru Sabit Cərəyanla bəslənir, Statoru isə Dəyişən Cərəyan ilə bəslənir. Təməl olaraq Asinxron Mühərriklər ilə fərqi yoxdur. Sinxron Motorlar İnduksiya prinsipin təməl alaraq işləyirlər. Detallar belə eynidir. Yəni Sabit detal olan Stator, Fırlanan detal Rotor, Arxa və Yan qapaqlar tamamən eynidir. Sadəcə, Sinxron mühərriklərdə əlavə olaraq enkoder də olur. Və ilk işə düşmə anında sinxronizasiyanı tənzimləmək üçün İnvertor, Konvertor və bir sürücü istifadə edilir. Çünki, sinxron maşınlar öz başlarına işə düşə bilmirlər Bu motorlarda rotor mili sürətilə, dönən maqnit sahə sürəti eyni oldugu üçün bu Sinxronizasiyasınıözləri tənzimləyə bilmirlər ona görə yuxarda saydığım İnvertor, Konvertor və ya Sürücüilə bu motorlara yol verərək işə salmaq lazımdır. Yol vermə bütün motorlarda olur və olmalıdır. Ancaq sinxron motorlarda isə ən vacib hissə elə bu motorlara yol verməkdir. Umumilikdə Stator və Rotordaki sürətin sinxron olmasını son illərdə Maqnitlər ilə təmin edirlər. Bu motor çeşidinə sənayedə daha çok Servo adı ilə də görə bilərsiz. Rotor üzərindəki sabit maqnit sahəsini rotor sarğıları ilə təmin etmək mümkündür ancaq son illər ərzində daha çox həssas işləməsi üçün Motorun, maqnit qruplar da istifadə edilir. Ancaq bu qrupları tək başına düşünməyin. Enkoder və ya Sürücü ilə bir bütün halında olan bu Maqnit qruplar birlikdə bir motor sistemini və ya Servo adı verilən sistemi təşkil edirlər.

Sənayedə isə aşağı sürətlərin tələb edildiyi yerlərdə və sürət keçidlərində rahatlığın təmin edilməsi lazım olan yerlərdə Sinxron Mühərriklərdən istifadə edilir. Örnək olaraq Lift sistemlərin göstərə bilərik. Burada enmə və qalxma anlarında sürət keçidlərinin daha rahat şəkildə idarə edilməsi üçün Sinxron Motorlardan istifadə olunması daha əlverişlidir. 
Sinxron Motorlar üzərində çox danışmaq olar, ancaq önəmli bilgiləri sizinlə paylaşmağı daha məqbul hesab edirəm.


Asinron Motorlarlar ilə müqayisə edəsəki olsaq, daha avantajlı oldugun görərik. Belə ki, Asinxron Motorlarda ilk qalxınma anında meydana gələn qalxınma cərəyanları Sinxron Motorlarda yoxdur, cosf-si –güc faktoru daha yüksəkdir,Rotorunda hər hansı bir sarğı və ya mis sarğılar olmadığı üçün Asixnron Motorlara görə böyük itkiləri yoxdur. Ən əsas fərq isə, Asinxron Motorları Nominal İşləmə rejimində işlətdiyiniz zaman daha çox qazanc əldə edilir. Aşağı sürətlərdə Asinxron Motorların qazancı düşür.Ancaq Sinxron Motorlarda belə problem yoxdur. Aşağı sürətlərdə Motorun qazancı daha yüksəkdir. Ona görə aşağı sürətdə daha çox Moment əldə etmək üçün Sinxron Motorlardan istifadə edilir.


Növbəti yazılarda Genaratorlar haqqında bilgiləri görəcəksiniz.

Müəllif: Sadiq Şamilov.
View the full article
 

Elektrik Maşınları: 3-cü hissə

Bundan əvvəlki yazılarımızda müxtəlif növ Elektrik Maşınlarını-Mühərriklərini tanıdıq. Əvvəlcə sabit maşın olan transformator haqqında bilgi edindik, daha sonra isə Dəyişən Cərəyan Mühərrikləri Asinxron mühərrik haqqında da bilgi çərçivəmizi genişlətdik. İndi növbə çatdı Sabit Cərəyan Mühərriklərinə. Öncə sabit cərəyan haqqında qısa bilgi edinək sonra isə mühərrikə keçək.

Sabit Cərəyan: Zamana görə yönü və şiddəti dəyişməyən cərəyandır. Örnək üzərində daha yaxşı başa düşmək olar. Məsələn, batareyalar. Sabit olaraq 9V-luq batareya sabit gərginlik mənbəsi kimi sabit cərəyanın yaranmasına səbəb olur. Qrafik oxunda baxsaq görərik ki, qrafikdə cərəyan bir qiyməti alır və onda da sabitlənir. Daha dəyişən cərəyan kimi zamana görə dəyişmir. Y=k funksiyası kimi ifadə edilə bilər. Sabit cərəyanı bildikdən sonra keçid edək Sabit Cərəyan Mühərriklərinə...

Sabit Cərəyan Mühərrikləri: Elektrik Enerjisini Mexaniki enerjiyə çevirən qurğulardır. Həm Motor həm də Generator rejimdə işləyərək enerji transferini hər iki istiqamətdə ötürə bilir. Gündəlik həyatımızda sıx-sıx rast gələ bilərik Sabit Cərəyan Motorlarına.
İndi isə detallarını gözdən keçirək, tanıyaq. Daha sonra işləmə prinsipinə nəzər salaq. Bu zaman anlaması daha rahat olacaqdır.

Sabit Cərəyan Mühərriklərinin Detalları:


Sabit cərəyan motorlarıda digər motorlar kimi Sabit və Fırlanan hissələrdən ibarətdirlər. Sabit hissə Stator, fırlanan Hissə isə Rotor adlanır. Ancaq Dəyişən Cərəyan Motorlarından fərqli olaraq başqa detallarda burada işin içinə girir və önəm kəsb edir.

İnduktor-Stator: Motorun xaricində qalan və sabit hissəsidir. Karkas üzərinə yerləşdirilmiş ana və yardımçı qütblər və bunların üstündəki sarğılardan meydana gəlmişdir. Maqnit cərəyanın yaranmasını təmin edir. Motordakı sarğılar Sabit Cərəyanla bəslənir(adıda buradan gəlmişdir). Bu Motorlarda Maqnit sahəsi İnduktorda yaranır və bunun yanında İnduktora Qütblər də deyə bilərik. Stator Karkasına yerləşdirilmiş Qütblər, dəmir sac lövhələrin paketlənməsi ilə  düzəldilmişdir.

Armatur-Rotor: Armatur keçiriciliyi daşıyan və gərginliyin induksiyalandığı qisimdir ki, Sabit Cərəyan Motorlarını dönən bölümünə də  Armatur deyilir. Armatur milindən mexanik enerji alınır. Rotor isə maqnit sahəsində fırlanar. Armatur, polad bir mil üzərinə preslənmiş Rotor sac paketlərindən, bu sac paketi oluqlara döşənmiş armatur sarğılarından və  sarğı uclarının bağlandığı  bir Kollektordan ibarətdir. Rotor cərəyanı Fırça adı verilən kömür çubuqlarla Kollektor dediyimiz Mis lamalardan meydana gələn qisimlərdən verilir.

Kollektor: Kollektor sayəsində Sabit Cərəyan Motorlarında Armatura gərginliyin keçirilməsi təmin edilir. Statorda yaranan Dəyişən Gərglinlik   Kollektor tərəfindən düzləşdirilir və Fırçalarında köməyi ilə xarici dövrəyə verilir. Kollektor bir-birindən tək-tək izolə edilmiş sərt mis lövhələrdən ibarətdir. Kollektor dilimləri arası gərginlik fərqi 15 V-u aşmayacaq şəkildə istehsal edilir.

Fırça: Xarici dövrədəki cərəyanın yenidən Armatura ötürülməsini təmin etmək üçün istifadə edilir. Kömürdən istehsal edilir və  aşınmaya ən çox məruz qalan detaldır. Kollektor ilə elektrik bağlantısını təmin edən Fırçalar, Fırça Tutucuları və Fırça Daşıyıcıları bir-birinə montajlanır. Fırça tutucuları, fırçaların kollektor üzərində durmasını və motorun çalışma zamanı bu sabitliyin qorunmasını təmin edirlər.

Yataqlar və  Qapaqlar:  Sabit Cərəyan Motorlarında özü-özlüyündən yağlanan metal yataqlar istifadə edilir. Bu yataqlar Motorun sakitvə  az itki ilə çalışmasını  təmin edir. Sabit Cərəyan Motorlarında Bilərzikli və Rulmanlı yataqlar istifadə olunur.  Qapaqları isə bilirik ki, Maşının xaricində istifadə edilən detallardır və xarici təsirlərdən qorumağa xidmət edir. Bu saydıqlarımız yanında Sabit Cərəyan Motorlarında, Klemens, Kablo, Motor Daşıma qarmaqları və sairə detallarda vardır. Biz ancaq ön önəmli hissələr haqqında bilgi verdik.


Bu saydığımız detalları aşağıdakı rəsmlərdə dah açıq şəkildə görə bilərsiniz:


Sabit Cərəyan Motorlarının İşləmə Prinsipi:  Sabit Cərəyan Motoru,Rotor və Statorda meydana gələn maqnit sahəsinin bir-birini itələməsi və çəkməsi prinsipinə dayanaraq işləyirlər. Stator üzərində Meydana gələn sabit N-S qütbləri, rotorda meydana gələn sabit maqnit sahəsini itələməsi və çəkməsi ilə bir fırlanma-dönmə yaranır. Rotor və Stator sarğılarının eyni ox üzərində gəlib durmaması üçün birdən çox sarğı yaradılır. Sarğı, rotor üzərindəki kollektorda durur. Kollektrodakı gərglinlik, kömür fırça ilə ötürülür. İndi isə bu maqnit sahəsi necə yaranır ona nəzər salaq.
Maqnit sahəsində yerləşdirilmiş cərəyan keçən teldə qüvvənin yaranması Mexaniki hərəkətini qaynağıdır. Bu hərəkət, Sağ əl qaydası dediyimiz: Cərəyan(I), Maqnit sahəsi(B) və Qüvvə(F)dediyimiz məhfumların bir-birlərinə dik olduğu sistem ilə açıqlanır. Altdakı şəkilə baxarkən görəcəyiniz üzrə, Şəkildəki maqnit sahəsinin cizgiləri N qütbündən- S qütbünə doğrudur və kəsilməzdir. Ancaq 1 və 2 nömrəli qollarda cərəyanların bir-birilərinə görə  tərs istiqamətdə  olması , yaradacaqları qüvvələrində tərs istiqamətdə olmasına gətirib çıxarır(F1 və F2) . Bu tərs yönlü qüvvələr dönmə hərəkətinin yaranmasına təkan verir və daimi bir dönmə yaradaraq bizə lazım olan Mexaniki enerjini bizə verirlər.


Sabit Cərəyan Motor Çeşitləri:
        Fırçasız Sabit Cərəyan Motorları:
Şönt Motor
Ardıcılı Motor
Kompunt Motor.

   Fırçaları Sabit Cərəyan Motorları:
Sabit Maqnitli Motor
Elektromaqnitli Motor

Sabit Cərəyan Motorlarının İstifadə yerləri:
    Fotokopiya Cihazı, Printerlər, Skaner Cihazları,Tramvar, Troleybus,Kranlar, Liftlər, Mətbəələr, Aspiratorlar, Toxunuluq dəzgahlarında, Kağız Fabrikalarında və sairə yerlərdə istifadə edilir.

Artıq bu hissədə də Sabit Cərəyan Mühərriklərini-Motorları haqqında bilgi sahibi olduq. Detallarını, İşləmə Prinsipini və istifadə yerləri haqqında az da olsa təsəvvürümüz yarandı.
Növbəti Hissədə isə digər Elektrik Maşınına toxunacağam.

Müəllif: Sadiq Şamilov

View the full article
 

Heisenberg uncertainty principle

Heisenberg qeyri müəyyənlik prinsipi kvant fizikasının əsasını təşkil edən ideyalardandır. Qeyd etmək yerinə düşərdi ki, bu bir çox insanın intuitiv anlayışlarına əks gəldiyindən çoxları üçün bunu qəbul etmək çətindir. Hətta bu insanların sırasına Einstein də daxildir. Yaxşı bəs bu ideya nədir? Qeyri-müəyyənlik prinsipi onu deyir ki, bir zərrəciyin eyni anda həm yerini həm də sürətini tam dəqiqliklə bilmək olmaz.  İlk baxışdan elə də qəliz görünmür. Misal üçün, maşın 60 km/saat-la hərəkət edir dedikdə, hamı (!) anlayır ki, əslində sürət tam olaraq belə deyil, sürət bir az fərqli ola bilər. Və yaxud xətkeş vasitəsi ilə məsafəni ölçdükdə aldığımız dəyər tam düzgün deyil, cihazımızı və ya bizim müşahidə qabiliyyətimizdən asılı olaraq bu bir az böyük və ya kiçik ola bilər. Bu "qeyri-müəyyənlik" bizdən qaynaqlanır və ona ölçmə xətası deyirik. Lakin Heisenberg prinsipinə görə qeyri-müəyyənlik ölçmə metodundan asılı deyil, hər zaman olacaq və təbiətin təməl prinsiplərindəndir. Yəni bizim cihazımız sonsuz dəqiq ölçmə qabiliyyətinə malik olsa idi belə, yenə də bu xətalar qaçınmazdır. 
 

Elektrik Maşınları: 2.ci Hissə

Bundan öncəki yazımızda (Elektrik Maşınları. 1-ci hissə) Transformatorlar barədə bilgilərə sahib olduq. İndi isə sənayedə geniş yayılmış olan digər elektrik maşını ilə tanış olacağıq. Bu elektrik maşının adı Dəyişən Cərəyan Elektrik Mühərrikidir. Adından göründüyü üzərə bu mühərrik Dəyişən Cərəyan (AC) ilə işləyir və adı da buradan gəlmişdir. Ancaq başqa-başqa ədəbiyyatlarda bu mühərrikin adını “İnduksiya Motoru”, “AC Motor” və s. olaraq da görə bilərsiz. Ancaq, ümümi məna eynidir. Sadəcə verilən adlar fərqlidir və bu fərqlilik əslində fiziki baxımdan səhv sayılmır. Çünki, birazdan bu mühərrikin çalışma prinsipini görərkən ona İnduksiya Motoru adı verilməsinində məntiqi anlayacağıq. İndi isə keçək Dəyişən Cərəyan Elektrik Mühərriki haqqında bilgiyə.
N.Tesla  T.A.Edisonun Sabit Cərəyanına qalib gəldikdən sonra (Əlaqəli yazı: Cərəyan Müharibəsi) artıq bütün elektrikli sistemlər dəyişən cərəyana keçdi. Və bunun nəticəsi olaraq mühəndislər artıq Alternativ Cərəyan Motorlarına üstünlük verməyə başladılar. Və ilk dəfə N. Tesla Dəyişən Cərəyan Motorunun patentini aldı. 

Dəyişən Cərəyan Elektrik Motoru. Öncəliklə  bu motorlar Sinxron və Asinxronolmaq üzrə iki yerə bölünür. Sinxron və Asinxron Mühərriklər arasındakı fərq budur: statordan alınan elektrik enerjisi nəticəsində orada yerləşən maqnitlərdə bir qütblənmə yaranır və bu qütblənmə dönən hərəkət yaradır ki, bu hərəkət rotora verilir və beləcə rotor dönməyə başlayır. Sinxron ilə Asinxron arasındaki fərq burada ortaya çıxır. Yəni dönmə hərəkətinin sabit olmaması bunlar arasında təməl fərqdir. Yəni, qısaca asinxron mühərriklərdə stator “dövri” ilə rotor dövri arasında fərq var. Fırlanan hissə, maqnit sahəsinin dövründən fərqlənir. Ancaq sinxron mühərriklərdə bu yoxdur. Stator ilə rotor eyni dövrlə fırlanır.


İndi isə detalları tanıyaq, çalışma prinsipinə nəzər salaq. Yuxarıda da qeyd etdiyim üzərə əsas olaraq sabit hissəli statordan və  fırlanan hissəli rotordan ibarət olan motorda, rotorun çeşitlərinə görə fərqlər yaranır. Beləki, Sincab Qəfəsli  və Sarğılı (Bilərzikli) olmaq üzrə iki çeşit rotor tipi  vardır.

Bu təməl detalların yanında isə Gövdə, Qapaqlar, Rulman,yataqlar və soyuducu Pərvanə vardır.
Stator: Mühərrikin sabit, fırlanmayan hissəsidir. Burada keçirici bobin tellərindən ibarət sarğı yataqları var. Beləcə fırlanan maqnit sahəsi burada yaranır.
Rotor: Mühərrikin hərəkətli (fırlanan) hissəsidir. 
Qapaqlar: Mühərrikin statoru iki qapaq ilə xaricdən izolə edilir. Qapaqların tam mərkəzində isə rotoru tutan rulmanlar və ya yataqlar yerləşir.
Rulmanlar və Yataqlar: Rotorun asanlıqla dönə bilməsi üçün Rulman və ya Metal yataqlar istifadə edilir. Xarab olan Rulman Mühərrikin keyfiyyətini aşağı salır.
Soyuducu Pərvanə: Asinxron Motorların  sarğılarının isinməsi nəticəsində ortaya istənməyən hallar çıxa bilər. Ona görə də plastik və ya alüminumdan düzəldilmiş soyuducu pərvanələr istifadə edilir ki, isinmə çox olmasın.

Saydığım Detalları aşağıdakı rəsmdə görə bilərsiz.



Asinxron Elektrik Mühərrikin Çalışma Prinsipi. Transformatorlarda olduğu kimi bu elektrik maşınlarında da bir induksiyalanma hadisəsi olduğuna görə , bu maşınlara İnduksiya Mühərrikləri də deyilir. Stator sarğılarına tətbiq edilən 3 fazalı Dəyişən Cərəyan bu sarğılarda bir Fırlanan Maqnit sahəsi yaradır. Bu fırlanan sahə də nəticə etibarı ilə rotorda bir Gərginlik İnduksiyalayır. İnduksiyalanan bu gərginlik  rotorda İnduksiya Cərəyanın yaranmasına səbəb olur. Və bu induksiya cərəyanları rotorda fırlanan maqnit qütblərinin (-N-S-) yaranmasına təkan verir. Daha sonra isə rotorun qütbləri fırlanan sahənin qütblərindən təsirlənərək hərəkət etməyə başlayır. Bu təsirin nəticəsi olaraq orada heç bir elektrik bağlantı olmamasına rəğmən bir dönmə momenti yaranır. Yaranan bu moment ilə rotor fırlanan sahə yönündə dönməyə başlayır. Rotorun fırlanan sahəsi həmişə statorun fırlanan sahəsinin gerisində qalır və ondan az dövr edir. Beləcə sinxronluq pozulmuş olur. Bu pozulmanın nəticəsidir ki, rotor hərəkət etməyə başlayır və verilən elektrik enerjisini mexaniki enerjiyə çevirir. Rəsmdə stator sarğılarınındakı sahəni və rotora necə təsir etdiyin görə bilərsiz.




Elektrik Mühərriklərinin sənayedə yeri əvəz edilməzdir. Hər fabrikada ən az bir ədəd də olsa Elektrik Mühərriki görə bilərsiz. Ancaq bunlar içində Asinxron Mühərrikin yeri başqadır. İndi isə niyə bu qədər istifadə edilir, səbəblərinə nəzər salaq:
1) Asinxron Mühərriklər davamlı texniki baxış gərəkdirmirlər.
2) Yük altında dövr sayıları dəyişmir.
3) Asixnron mühərriklər çalışma zamanı volta qövsü ortaya çıxarmırlar.
4) Qiyməti digər mühərriklərə görə daha sərfəlidir.
5) Güc Elektronika dövrələri ilə Mühərrikin dövr sayısın asanlıqla dəyişdirmək mümkündür.
Yuxarıda saydığım özəlliklərdən ötrü sənayedə ən çox bu tip mühərriklər istifadə edilir. Son olaraq isə Asinxron Elektrik Mühərriklərinin tarixinə qısa nəzər salaq və yazımızı sonlandıraq. * İlk Asinxron Motoru N.Tesla icad etmişdi və 4 qütblü idi.
* İlk dəyişən cərəyan motoru olaraq qəbul edilir.
* Teslanın bu icadı dünyada kəşf olunmuş icadlar içərisində Ən yaxşı 10 icaddan birisidir.
* Fırlanan Maqnit sahəsini təməl alan praktiki İnduksiya Mühərrikini bir-birlərindən xəbərsiz  Galileo Ferraris və Nikola Tesla tərəfindən icad edilmişdir.
* Daha sonra Tesla bu mühərrik üçün US 381968 Patentini aldı.
* Tesla 1915-ci ildə yazdığı avtobioqrafiyasında qeyd edirdi ki, 1882-ci ildə fırlanan maqnit sahəsini dizayn edib, daha sonra 1883-cü ildə isə fırlanan maqnit sahəsini təməl alan ilk İnduksiya Motorunu kəşf etmişdir.

Paylaşdı: Sadig Şamilov
View the full article
 

Elektrik Mühərrikləri:1-ci Hissə

Əsrlərdir Elektrik enerjisi insanlar tərəfindən istifadə olunur və özünün pik həddinə çatır. Artıq bütün evlərdə lampa yanır, ev alətlərindən tutmuş yüksək sənaye fabrikalarına qədər hər yerdə Elektrik Enerji və elektrik enerjisi ilə çalışan cihazlar görürük. Təbii ki, bir yazıya bütün elektrik cihazlarını yerləşdirmək ağılsızlıq olar. Ona görə bu yazıda Elektrik enerjisinin istehsal edilməsində rol oynayan və sənayedə daha çox yayılan Elektrik Mühərrikləri barədə məlumat verəcəm.  Eleketrik Mühərriklərinin özü də dərin sahə oldugundan yazını bir neçə hissəyə bölərək, birinci - yəni bu hissədə Transformatorlar barədə məlumat verəcəm. Növbəti hissələrdə isə Dəyişən cərəyan Maşınları (Sinxron və Asinxron), Sabit cərəyan maşınları və s. barədə məlumatlar görəcəksiz.

Alternativ Cərəyanın nə olduğunu həmən-həmən hamınız bilirsiz. Qısaca xatırlatmaqda fayda var. Elektrik cərəyanını iki yerə bölə bilərik. 
1) Sabit Cərəyan. (DC - DIRECT CURRENT)
2) Dəyişən(Alternativ) Cərəyan. (ALTERNATIVE CURRENT)
Alternativ cərəyan, bizim dildə Dəyişən cərəyan budur ki, cərayanın şiddəti və yönü zamana görə dəyişir. Sabit qalmır. Ən çox istifadə edilən dalga növü isə sinus dalğasıdır. Göstərmək məqsədli yəni. Sinus dalğasının grafikinə baxsaz görəcəksiz ki, periodik funksiyadır və zamana görə həm yönü, həm də şiddəti dəyişir. İEEE standartlarına görə dəyişən cərəyan tezliyi 50-60 Hz olan sinus və ya kosinus dalğasıdır. Ancaq başqa ədəbiyyatlarda üçbucaq, kvadratik dalğa şəkillərində görə bilərsiz. Bu qədər məlumatda sonra keçək Dəyişən Cərəyan Mühərrikləri və Transformatorlara.

   Transformatorlar.  Transformatorlar dəyişən cərəyanla işləyən statik (durğun, tərpənməz) Elektrik Maşınlarıdır.  Yəni sabit cərəyanda transformatorlar çalışmaz. Və transformatorların işləmə prinsipi elektromaqnit induksiya hadisəsinə əsaslanır. Bunu biraz daha aydınladaq. Transformator adı verilən elektrik maşınları, Dəmir Nüvədən və bu nüvə üzərinə sarılmış keçirici bobin tellərindən ibarət olan bir sistemdir. Ən sadə halı ilə təbii ki. Yoxsa transformatların quruluşu barədə danışmağa başlasaq günlər yetməz.
Transformatorun giriş ucuna Primer, Çıxış ucuna isə Sekonder adı verilib.
Belə ki, giriş ucu olan Primerdən dəyişən cərəyan tətbiq etdikdə, burada keçirici tellər ətrafında bir elektromaqnit induksiya hadisəsi baş verir və M.Faradayın qanuna əsaslanaraq, digər bölgədəki(Sekonder tərəfindəki) keçirici tellər üzərində bir gərglinlik yüklənmiş olur. Buna görədə Transformatorlarda heç bir elektrik dövrə əlaqəsi olmadan, bir bölgədən(Primerdən) digər bölgəyə( sekonder) gərginlik ötürülmüş olur. Bunu belə təsəvvür edə bilərsiz. Düşünün ki,  əlinizdə dəmir nüvə var və onun bir tərəfinə keçirici tellər sarıyırsız. Daha sonra nüvənin ikinci tərəfini də eyni qaydayla sarıyırsız. Bu iki keçirici tel bir birinə təmas etmir. Biri Primer tərəfinin sargısıdır, digəri isə Sekonder. Daha sonra Primer tərəfi şəbəkəyə bağlayırsız.  Primer tərəfdə dəyişən cərəyan nəticəsində bir maqnit sahəsi yaranır. Buna induksiya deyilir. Yəni keçirici teldən dəyişən cərəyan keçdikdə ətrafında  maqnit induksiyası  sahəsi yaranır və bu induksiya digər keçirici telə təsir etdikdə orada bir gərginlik yüklənir. Ən sadə dildə Transformatorların çalışması bu cürdür.  Aşağıdaki rəsmlərdə görə bilərsiz daha detallı.


Transformatorların əsas məqsədi gərginliyi və ya cərəyanı istənilən ölçüdə kiçiltmək və ya yüksəltməkdir. Buna görədə əsasən, Yüksəldici Transformator və Alçaldıcı Transformatorlar olaraq bölünür. Maraqlısı budurki necə olur gərglinliyi alçaldır və ya yüksəldir. Bu yuxarıda qeyd etdiyimiz sarğılarla əlaqəlidir. Primerdəki sarğı sayı Sekonder sarğı sayından çox olsa , Transformator Açlaldıcı olacaq. Tərsi olsa yəni, Sekonder sarğı sayı Primer sarğı sayından daha çox olsa o zaman Transformator Yüksəldici olacaq. Formulları yuxarıdakı rəsmdə verilmişdir.
Transformatorların başqa növləridə var və onlar aşağıda sıralanmışdır.

Cərəyan Transformatoru.
Gərglinlik Transformatoru.
Bu iki Transformator əsasən Ölçü məqsədilə istifadə olunur.
Güc Transformatorları.
Paylayıcı Transformatorları.
İzolasyon Transformatorları.
AvtoTransformatorlar.
Quru tip Transformatorlar
Yağlı Tip transoformatorlar.
Qaynaq Transformatorları.

Elektronikada isə fərqli dövrələrdəki yüksəldiciləri birləşdirmək, sabit cərəyan dalğalarını daha yüksək dəyərdəki dəyişən cərəyana çevirmək və sadəcə bəlli tezlikləri keçirmək məqsədilədə istifadə edilir.
Gördüyünüz kimi Transformatorların istifadə yerində limit çox azdır. Adicə evimizə gələn elektrik enerjisi , Transformatorlar sayəsində Elektrik Stansiyasında yüksəldilir, daha sonra işlədicilərə çatdıqda yenidən istənən dəyərə (380 V, 220V, 110 V) endirilir və istifadəyə verilir. Transformatorun hesabları və dizaynı elədə asan olmadığından o məsələlərə girməyi məqbul hesab etmirəm. Ümumi Prinsipini, növlərini bilsək zənnimcə daha yaxşı olar.
Bu hissədə Transformatorlar barədə ümumi bilgi verdik. Növbəti hissədə isə digər Elektrik  Maşınları barədə məlumat alacaqsız.

Müəllif: Sadiq Şamilov
View the full article
 

Ekranlaşmanın Elektron Yürüklüyünə Təsiri

Elektron yürüklüyü onların daxil olduqları elektrik sahəsi ilə dreyf sürət  arasındakı mütənasiblik əmsalıdır. Yarımkeçiricilərin xassələrinin öyrənilməsində elektron yürüklüyü mühüm rol oynayır. Keçiricilik əmsalı daşıyıcının (elektron vəya deşiklər) yürüklüyünün onların konsentrasiyasına hasili ilə düz mütənasibdir. Beləliklə, daha yaxşı keçirici materiallar üçün onların yürüklüyünü araşdırmaq lazım gəlir. Yürüklüyün qiyməti elektrona təsir edən effektlərdən birbaşa asılıdır. Azərbaycan Milli Elmlər Akademiyasının (AMEA) H. M. Abdullayev adına Fizika İnistitunun əməkdaşları M. Babayev və onun digər yoldaşları, Azerbaijan Journal of Physics (AJP) jurnalında dərc etdikləri "Modifikasiya olunmuş Pöşl-Teller potensiallı yarımkeçirici kvant çuxurunda elektronların kimyəvi potensialı və yürüklüyü " adlı məqalədə adından da göründüyü kimi xüsusi hal üçün yürüklüyün qiymətini hesablamışlar. Aldıqları nəticəyə əsasən, səpici potensialın ekranlaşması nəzərə alındıqda bu qiymət təqribən 4.5 dəfə artır.

"Yarımkeçirici kvant çuxurları, elektronların hərəkəti bir istiqamətdə məhdudlaşmış, qalan iki istiqamətdə isə qeyri-məhdud olan kvant təbəqələridir" - M. Babayev və digərləri. Bu kvant təbəqələrinin formaları dəqiq bilinmir. Ən çox istifadə edilən modellər isə düzbucaqlı və parabolik potensiallardır. Düzbucaqlı model dar kvant çuxuruna, parabolik isə nisbətən geniş kvant çuxuruna uyğun gəlir. Pöşl-Teller çuxuru isə bu iki formanın arasındadır və parametrlər düzgün təyin olunduqda hər iki halı ala bilər. Bu elmi işdə, müəlliflər modifikasiya olunmuş Pöşl-Teller potensiallı kvant çuxuru istifadə ediblər. Elektronun kimyəvi potensialını və hal sıxlığını ifadə etmək üçün ilk öncə verilən çuxurda elektronların dispersiya əlaqəsi hesablanıb. Növbəti addımda ekranlaşma nəzərə alınaraq elektronların yürüklüyünün ekranlaşmanın relaksasiya müddətindən asılı funksiyası əldə edilib. Son alınmış ifadə GaAs/AlxGa1-xAs kvant çuxuru üçün hesablanıb. Ədəbiyyatda bilinən qiymətləri və fiziki sabitləri yerinə qoyaraq uyğun Pöşl-Teller çuxurunun parametrinin ədədi qiyməti tapılıb. Son alınmış ifadə göstərir ki, temperaturun T = 1 - 20 K arası qiymətlərində yürüklüyə ən çox ionlardan səpilmə təsir edir. Aşağıdakı şəkildə, elektronların səth sıxlığı ? = 1.78 ∙ 1015 m-2 götürülərək, elektronların yürüklüyünün ionların səth sıxlığından asılılıq qrafiki verilmişdir. Müqayisə üçün, ekranlaşma nəzərə alınmadan asılılıq əyrisi də çəkilmişdir. Təqribən əyrilər arasındakı 4.5 qat fərq açıq şəkildə görünür.
Kredit: AJP jurnalı Məqalə: M.M. Babayev, X.B. Sultanova, N.B. Mustafayev, Modifikasiya olunmuş Pöşl-Teller potensiallı yarımkeçirici kvant çuxurunda elektronların kimyəvi potensialı və yürüklüyü, Azerbaycan Jornal of Physics (Az) 22, 2016 səh. 22


View the full article
 

Klassik Mexanika

Mexanika fizikanın ilk yaranmış qoludur. Tərifə əsasən, mexanika cisimlərin hərəkətini və onlara təsir edən qüvvələri öyrənən elmdir. Klassik və kvant mexanikası olaraq ikiyə ayrılır. Orta məktəbdə tədris olunan klassik mexanikadır. Kvant Dünyası olaraq sizlərə kvant mexanikasından və onun tətbiqindən söz açırıq. Klassik mexanika aşağıdakı qollara ayrılır:




Axışqanlar Mexanikası: Mayelərin hərəkətini öyrənir. Akustika : Səsi, və onun bərk, maye və qazlarda hərəkətini öyrənir. Analitik Mexanika: Nyuton Mexanikasının şəkilləndirilmiş halı. Hamilton Mexanikası: Enerjinin saxlanma qanunu əsas götürülür.  Laqranj Mexanikası: Minimum Təsir Prinsipinə əsaslanır.   Astrodinamika:   Digər adi ilə, Orbit Mexanikası. Peyklər və roketlərin hərəkətini və onların dayanıqlı orbitlərini hesablayır.  Bərk Cisimlərin Mexanikası: Adından da göründüyü kimi bərk cisimləri, onların elastikliyi, deformasiyaya uğramalarını və digər xassələrini öyrənir. Bütöv Mühit Mexanikası: Materialların xassələrini və onların kinematik analizini bütöv hissə kimi qəbul edib öyrənir Fəza Mexanikası: Göy cisimlərini və onların hərəkətini öyrənir Hidravlika: Mayelərin mexaniki xassələrini öyrənir. (Axışqanlar Mexanikasından fərqlidir) Mayelərin Statikası:  Mayelərin tarazlığını araşdırır. Nyuton Mexanikası: İlkin mexanika Kinematika: Cisimlərin hərəkətini öyrənir  Dinamika: Cisimlərə təsir edən qüvvələri öyrənir  Relyativist Mexanika: Eynşteynin Nisbilik Nəzəriyyəsi nəzərə alınaraq, işıq sürətinə yaxın hərəkətlərdə klassik mexanika qanunlarını öyrənir. Statika: Bərk cisimlərin tarazlıq hallarını araşdırır. Statistik Mexanika: Klassik mexanikanın bilinməyən hallarda ümumiləşməsi. Adətən, termodinamika qanunlarını əldə etmək üçün istifadə olunur. (Maksvell-Bolsman Statistikası) Tətbiqi Mexanika (Mühəndislər üçün Mexanika) Torpaq Mexanikası: Torpağın mexaniki xassələrini öyrənir Kvant Mexanikası üçün ayrıca məqalə yazacıq.

Klassik Mexanikanın Tarixi:
Qədim dövrlərdən günümüzə qədər mexanika həm çox ad dəyişib, həm də çox inkişaf edib. Fizikanın banisi Aristotel olduğuna görə, mexanikanın ilkin forması Aristotel Mexanikası adlanır. Burada, hərəkətin başlanğıc analizləri, efir və daha çox fəlsəfi anlayışlar yer almaqdadır. Bu üslub Hipparx tərəfindən inkişaf etdirilib və Hipparx Mexanikası da adlanır.

Orta əsrlər, klassik mexanika üçün böyük kəşflərin başlanğıcı olub. Hipparx və ondan sonra Filoponun əsərlərində üfüqə nəzərən bucaq altında atılmış cismin hərəkət analizi yer alır. Bu öz növbəsinə, kütlə, ətalər, sürət və təcil anlayışlarını elmə gətirib. Daha sonralar, Tomas Bradvardin tərəfindən hündürlükdən düşən cisimlər hərəkəti ilə bağlı yeni qanunlar ortaya atılıb. Yəhudi əsilli Ərəb alimi Əl-Bağdadi tərəfindən ilk dəfə, sabit qüvvənin sabit təcil yaratdığı qeyd edilib. Sonralar, 14-cü əsrə kimi təcilli hərəkət düsturları meydana çıxıb.

Qalileo Qaliley və İsaak Nyuton tərəfindən klassik mexanikaya çox önəmli töfhələr verilib. Piza Qülləsindən aşağı cisimlər ataraq sərbəst düşməni Qaliley öyrənmişdi. Nyuton isə törəməni inkişaf etdirib, riyazi analiz və inteqralı kəşf edərək o vaxta kimi bilinən bir çox anlayışları vahid riyazi-fiziki sistemə salıb. Özünün üç qanunu və Ümumdünya Cazibə Qanunu hal-hazırda ən məşhur və ən əhəmiyyətli qanunlardır. İndi bu anlayışlar Nyuton Mexanikası adlanır.

Kopernikus ilk dəfə olaraq Yerin deyil Günəşin mərkəzdə olduğunu və planetlərin onların ətrafında dövr etdiyini irəli sürdü. İohan Kepler isə bu ideyanı təkmilləşdirərək öz qanunları hazırladı.

Müasir dövrdə Nyuton Mexanikası şəkilləndirilməyə başladı. Fərqli baxış bucaqları yarandı. Laqranj məsələyə minimum təsir üzərindən baxdığı halda, Hamilton enerjinin saxlanma qanunu əsas götürdü. Mexanikanın yuxarıda adı çəkilən digər sahələri yaranmağa və inkişaf etdirilməyə başlandı. Ən böyük triumf mexaniki hesablamalarla Neptunun kəşfi oldu. Albert Eynşteynin Nisbilik Nəzəriyyəsi relyativist mexanikanın başlanğıcı oldu. Elə həmin illərdə kvant mexanikası yarandı və alimlər o istiqamətə yönəldilər.

Hal-hazırda klassik mexanikada daha dəqiq təcrübələr aparılaraq bilinən modellər daha təkmilləşdirilir.

Mexanika Qanunları:

Nyutonun 1-ci qanunu:
Nyutonun 2-ci qanunu:    

Nyutonun 3-cü qanunu:    
Nyutonun Ümumdünya Cazibə Qanunu:

Keplerin 1-ci qanunu


Keplerin 2-ci qanunu
Keplerin 3-cü qanunu

Birinci hissənin sonu.


View the full article
 

Qızılın Sirri İfşa Olundu!

Uzun zamandır mövcud olan qızılın elektronik xassələrinin nəzəriyyəsi və təcrübələr arasında olan uyğunsuzluq artıq aradan qalxdı.


Qızıl dəbdəbənin simvoludur. Qızıldan olan əşyalar bahalı və bənzərsiz gözəlliyə malik olur. Elektriki yaxşı keçirdiyinə görə də elektronik cihazlarda çox istifadə olunur. Halbuki, alimlər bu metalın xassələri üzərində təxmin edilən nəzəri proqnozların təcrübələrlə uyğun gəlməməsi səbəbini araşdır və bunu həll etməyə çalışırlar. Yeni elmi işdə bu təzada 5 elektron arasında olan 5-li qarşılıqlı təsirləri nəzərə alaraq görünməmiş dəqiqliklə hesablanaraq son qoyuldu.

Atomun elektronik xassələri hesablamaq heç vaxt asan olmayıb. Xüsusilə, ağır atomlarda Kulon potensialının elektronlara verdiyi relyativist enerjilər bu hesablamanı daha da qəliz edir. Qızıl üçün, relyavistik amillər 6s və 5d konfiqurasiyaları arasındakı enerji fərqindən daha az təsirə malikdir. Elə buna görə də, qızıl göy işığı udur və sarımtıl çalar qaytarır. Lakin, qızılın digər yönlərini hesablamaq çətindir. Qızılın ionlaşma enerjisi (1 elektron itirmə) və elektrona hərisliyi (1 elektron qazanma) üçün aparılan hesablamalar təcrübələrlə onlarla millielektronvolt (meV) fərqlənib.

Yeni Zellandiyanın Massey Universitetindən Peter Şverdtfeger və onun yoldaşları qızıl üzərində daha dəqiq hesablama aparıb. Onların modeli relyativist effektlərlə yanaşı elektron korrelyasiyası və kvant elektrodinamikasının təsirini də nəzərə alır. Elektron korrelyasiyası çoxelektronlu atomlarda elektronların qarşılıqlı təsiridir. Əvvəlki işlərdə qızılın 79 elektronu arasında elektron korrelyasiyasını hesablayıblar, lakin maksimum 3 elektron arasındakı (3-lü) qarşılıqlı təsiri nəzərə alıblar. (Hər elektron digərinə təsir edir). Şverdtfegerin komandası bu hesablamanı dördlü və beşli qarşılıqlı təsirləri nəzərə almaqla növbəti səviyyəyə aparıb. Beləliklə, təcrübələrdə yaşanan onlarla meV fərq  bir neçə meV-a gətirilib. Bu əvvəlkilərə nisbətən 10 qat daha dəqiq deməkdir. Bu metod digər ağır elementlərə də tətbiq oluna bilər.

Bu tədqiqat "Physical Review Letters" jurnalında dərc olunub.

Orijinalı: Synopsis: Golden Mystery Solved

Tərcümə etdi: Kvant Dünyası
View the full article
 

Anti-Hidrogen və Hidrogen: Eyni Spektral Xəttlər

Ötən həftə Nature jurnalında ALPHA qruplaşması ilk dəfə olaraq bir antimaddə atomunun optik spektral analizi üzərindəki ölçmələrin hesabatını dərc edib. Nəzərinizə çatdıraq ki, bu araşdırma CERNdə 20 il əvvəl başlayıb.



Bildiyimiz kimi, atomlar müsbət yüklü nüvədən və onun ətrafında hərəkət edən elektronlardan ibarət olur. Bu elektronlar bir orbitdən digərinə keçdikdə xüsusi dalğa uzunluğuna malik işıq şüalandırır ya da udurlar. Hər element özünə xas spektrə malikdir. Elə buna görə də, fizikada, kimyada və astrofizikada spektral analiz çox istifadə olunan texnikadır. Spektr xəttlərinin köməyi ilə atom və molekulların quruluşunu, onların xassələrini öyrənmək olur. Məsələn, astrofizikada, ulduzların tərkibi spektroskopiyanın köməyi ilə təyin olunur.
Kainatda ən geniş yayılmış və ən sadə element olan hidrogen atomunu demək olar ki, tamamilə başa düşürük. Onun spektri olduqca dəqiqliklə ölçülür. Antihidrogen atomları barədə isə geniş təsəvvürə malik deyilik. Kainatda əsas maddələr üstünlük təşkil etdiyinə görə, antihidrogenin spektr xəttlərini ölçmək üçün gərək ilk öncə onun tərkibini - antiproton və pozitronu bir araya gətirmək lazımdır. Bu əziyyətli prosesi alimlər tək ona görə çəkirlər ki, hidrogen və antihidrogen atomlarının spektr xəttlərindəki çox cüzi fərq fizikanı kökündən sirkələyər.

Standard Modelə görə atom və antiatom eyni fiziki xassələrə malik olmalıdırlar. Ən azından onların spektr xəttləri üst-üstə düşməlidir. ALPHA qruplaşmasının hesabatında da təcrübə imkanları çərçivəsində antihidrogenin ölçülən spektri hidrogenin bilinən spektri ilə fərq yaratmayıb. Bu alimləri şoka salmasa da, 20 ildən sonra axır ki, ilk dəfə bir antiatomun spektrini ölçdüklərinə görə şad-xürrəmdirlər.

Antiatomları yaratmaq və üzərində təcrübələr aparmaq üçün CERN-də təsis olunmuş Antiproton Yavaşlandırıcısıdan (Antiproton Decelerator)  istifadə olunur. Burada, ALPHA təcrübəsində yaranmış antihidrogenlər xüsusi dizayn edilmiş maqnit tələlərdə saxlanılır. Təxminən 90000 antiproton plazmasını pozitronlarla qarışdırdıqda hər cəhdə 25000 antihidrogen atomu yaranır. Bir cəhddə isə ən yeni metodla 14 atomu tələyə salmaq mümkün olur. Bu antiatomlara, müəyyən tezlikdə verilən lazer şüalarla tərkibindəki pozitronlar 1s konfiqurasiyasından 2s konfiqurasiyasına həyəcanlanır(udulma hadisəsi).  Hidrogen atomunun 2s halı daha uzunömürlü olduğundan bu halın üzərində daha dəqiq təcrübələr aparmaq mümkündür.

Hal-hazırki nəticə onu göstərir ki, antihidrogen və hidrogen spektr xəttləri milyardda bir dəqiqliklə eynidir. Deməli, çox dərinlərdə fundamental simmetriya mövcuddur.

Əlavə oxu: M. Ahmadi et al. Observation of the 1S–2S transition in trapped antihydrogen, Nature (2016). DOI: 10.1038/nature21040
View the full article
 

İlin Ən Yaxşı Fizika Kitabları: Top 3-lük

Günümüzdə yüksək texnologiyaların inkişafı özünü elm və təhsil sahəsində də göstərir. Elə bunun təsiridir ki, elektron təhsil portalları, öyrənmək üçün mənbələr, Youtube-da məşhur elmi kanalların saysız-hesabsızdır. Biz də Şamilov Akademiyası və bu bloqumuzla oxşar trendi ana dilimizə inteqrasiya edirik. Düzdür, atalarımız deyib ki: "Çox oxuyan deyil, çox gəzən çox bilər", lakin fizika aləmində elmi-bədii nəşrlərin rolu daha böyükdür. Odur ki, 2016-cı ilin ən yaxşı fizika kitablarını seçib sizinlə bölüşürük. Bu yazıda bizə görə ən yaxşı 3 kitab yer alır. 


1. The Big Picture: On the Origins of Life, Meaning, and The Universe Itself Şon Kerroll, Kaltek Texnologiyalar İnistitutu Fizika Departamentinin tədqiqatçı professoru, son illərin məşhur kosmoloqu, şəxsi Preposterous Universe bloq sahibi, bu kitabında elmi və fəlsəfi suallarla oxuyucuya kainatın sirlərindən danışır. 
İlk üç bölmədə, özünün 4 illik idrak elmində təcrübələrinindən, aldığı nəticələrdən söz açır. Səbəb və təsir, kosmos, cisimlərin necə hərəkət etməsi, momentin saxlanması prinsipini və inanc sistemlərimizi necə qəbullandığımızı izah etdikdən sonra "Nə bildiyimizi necə bilirik?" sualına cavab axtarmağa başlayır. Cavab tapmaq üçün bir neçə filosoflardan söz açır. İdrak Elmi və Epistemelogiya və Fəlsəfəni birləşdirərək, Dekart və Bohemiya Şəhzadəsi Elizabetin, və Deniel Kaneman-ın təbiətin reallığı haqqında nə düşündüklərini dərk etməyə çalışır.  Əsas soruşulan suallar bunlardır: "Nə bildiyimi necə bilərəm?", "Nəyin var olduğunu necə bilərəm?", "İnanclarımın həqiqəti əks etdirməsini necə bilərəm?". 
Dördüncü bölmədə Kerroll, başına gələn həyatın mənşəyini araşdıran Mayk Rassl-la təyyarədə yanaşı oturması ilə bitən yumorik əhvalatdan danışır. Bu bölmədə Darvinin təkamül nəzəriyyəsindən, hüceyrə formalaşmasından, yaranış, mürəkkəblik, ATF (Adenozin Trifosfat) sintezindən bəhs edilir. Bədəninizin necə işlədiyini öyrənmək üçün gözəl şansdır. Termodinamika qanunları haqqında yazımızı oxumusunuzsa, daha da həzz alacaqsınız. (Sonsuz enerjinin alınma üsullarını yada salın) 
Beşinci bölmədə isə ancaq fəlsəfi debatlardan söz açılır. Bəlkədə çoxlarından agahsınız. Lakin, Şon Kerrollun xülasəsini oxusanız, vaxt itirməzsiniz. "Çin otağı", "Mariyanın otağı", "Yarasa olmaq necə hissdir?" və s. fəlsəfi baxışlar. Həqiqətən maraqlıdır.
Kitab müəllifin essesi ilə yekunlaşır. Əsas mövzu Yum problemidir və əgər bundan xəbərdarsınızsa, bu bölmə sizə daha da maraqlı gələcək. 
Şon Kerrollun digər kitablarını, bloq yazılarını və zaman haqqında fikirlərini oxumağınızı tövsiyə edirik.

2. The Pope of Physics: Enrico Fermi and the Birth of Atomic Age Enriko Fermi sözsüz fizikada ən böyük iz qoymuş alimlərdəndir. Fermiyonlar, Fermi-Dirak statistikası, Fermi səthi, Fermi sahəsi, Fermi laboratoriyası və s. Kütləvi dağıdıcı gücə malik nüvə silahlarının kəşfi də, milyonlarla insanı sağaldan NMR cihazı da Fermiyə dayanır. İlk nüvə reaktoru lahiyəsinə Fermi başçılıq edib. Elə buna görə də, yoldaşları onu Papa adlandırırdı. Bütün papalar kimi, Enriko da italyandır. Özü 1938-ci ildə, daha sonralar isə 6-dan çox tələbəsi Nobel Mükafatına layiq görülüb. Bu kitabın müəlliflərindən biri - Gino Secre, həmin tələbələrdən Emillio Segre-nin qardaşı oğludur. (Emillio antiprotonun kəşfinə görə Nobel alıb) Məncə, artıq sözə ehtiyac yoxdur. Şübhəsiz Enriko Ferminin həyatını onu yaxından tanıyanın və tələbəsinin sözlərindən oxumaq daha maraqlı olardı. 
Kitabın ilk 3 bölməsi Ferminin qısa həyat tarixçəsidir. Növbəti bölmələrdə, atom əsri və bunda Ferminin rolu əsas tutulur. Beləki, Ferminin Los Alamosa köçü, ordakı lahiyələri, Manhattan lahiyəsi və kitabın geri qalanında nüvə reaktorlarının taleyi yer alır. Tarixi xoşlamayanlara sıxıcı gələ bilər bu kitab. Hətta, Manhattan proyekti üçün digər kitabları oxumaq daha ürək açandır. Lakin, bu kitabda mövzuya Ferminin həyatından baxılır.
3. Seven Brief Lessons on Physics
Biri sizə desə ki, əslində zaman anlayışı yoxdur? Cəfəngiyyat deyib keçərsiniz. Bəs bunu deyən fizik olsa? Hətta, qravitasiyanın kvant modelini axtaran biri? Hətta o şəxs ki, zaman haqqında demək olar ki, bilinən hər şeyi bilir. Siz ona inanardınız? 
Karlo Revelli "Fizikada 7 Qısa Dərs" kitabında ən klassik fizikadan ən müasir fizikaya kimi əsas mövzulara oxuculara təqdim edir. GPS məkan təyinetmə peyklərinin Yer ətrafında hərəkət etdiyi bir dövrdə Yerin hələ də müstəvi formasında olduğuna inanlar və bunu iddia edənlər var. Halbuki, Nikolay Kopernikus orta əsrlərdə Günəşin mərkəzdə, Yer və planetlərin onun ətrafında fırlandığını heliosentrik sistemi irəli sürüb. Bəlkə də, insanlar fizikanı anlamır. Məhz buna görə də, Karlo belə bir kitab yazmağı özünə borc bilib.
Kitab əslində 6 dərs və 1 fəlsəfi nəticədən, cəmi 78 səhifədən ibarətdir. Bu bölmələrin ardıcıllığı belədir: 

1. Ən gözəl nəzəriyyələr Bu bölmədə Nyutonun klassik qravitasiya nəzəriyyəsinindən fərqli olaraq, Eynşteynin müasir nisbilik nəzəriyyəsində olduğu kimi, qravitasiya sahəsinin fəzada yayılan sahə kimi deyil, fəzaının özünün olması kimi qələmə verilir.  2. Kvant 
Heyzenberqə görə elektron həmişə mövcud olmur. Nə vaxt ki, müşahidə edirik, onda əmin olarıq ki, elektron var. Daha dəqiq desək, nəsə ilə təsirdə olanda özləri üzə çıxarırlar. Kvant mexanikasında, cisimlərin  toqquşmadıqları müddətcə müəyyən mövqeyə sahib olmurlar. 3. Kosmosun arxitekturası
Bu bölmə, qədimdən bu yana fəzanın quruluşundakı kəşflərlə bağlıdır. Ay və Günəşin çıxması və batması, fəsillərin növbələşməsi hər üç cismin kürəvi olduğunu deyir. (Aristotel deyir) Sonralar, bu sistemin mərkəzində Yer yox, Günəş olması müəyyənləşir. (Kopernikus). Hal-hazırda isə qalaktikalar və daha geniş ölçüdə quruluşlara aid təsəvvürümüz var. 4.Zərrəciklər
Elə bir vakuum yoxdur ki, orda kvant dalğalanması baş verməsin. Hər yerdə zərrəciklər var. Bu bölmə zərrəcikləri və Standard Modeli izah edir.  5. Fəzanın dənələri
Böyük ulduzlar vaxt gəlir partlayır və öz kütləsinin yığılması ilə qara dəliklərə çevrilir. Onlar da öz növbəsində sıxılır, sıxılır, və sonunda partlayır. Partlamazdan bir öncəki çatdıqları ölçü ən kiçik fəza quruluşudur. 6. Ehtimal, Zaman və Qara dəliyin istisi
İstilik alış-verişi baş verməyən sistemdə keçmişlə gələcəyin fərqi yoxdur. Sürtünmə olmasa riyazi rəqqas sonsuza kimi rəqs edər və zaman anlayışının fərqi olmaz. Sürtünmə olanda istilik ayrılır. Və biz dərhal keçmişi gələcəkdən ayırıq. (gələcək rəqqasın yavaşlaması istiqamətindədir) 7. Özümüz
Müəllif burda inanır ki, bizim nəslimiz tezliklə məhv olacaq, bütün yaxın əcdadlarımız kimi. İnsanlar zərər vurur. Ən son nəsil yeni şeyləri öyrənmək üçün can atır. Fəzanın quruluşunu, kosmosun mənşəyini, zamanın təbiətini, qara dəlik mövhumatını və öz şüurumuzu tamamilə dərk etməyə az qalıb. "Artıq, bilinməyən okeanın sahilində bildiklərimizin ucundayıq, sirrləri və dünyanın gözəlliyi parıldayır. Və bu nəfəs kəsicidir"!


Unutmayın, bu yalnız bizə görə top 3-lükdür. Daha onlarla gözəl kitablar elmi mövzuları oxuyucalara sadə və anlaşıqlı dildə çatdırır. Kitab oxumağı dayandırmayın.
View the full article
 

Termodinamika və 3 qanunu

Elm günü-gündən inkişaf edərək, özünü durmadan yeniləyir. Müasir texnologiyanın yaranmasına təkan verir, alimlər tərəfindən yeni nəzəriyyələr ortaya qoyulur və ya bir başqa nəzəriyyə yalnışlanaraq “arxivə” qoyulur. Artıq kvant fizikası, sim nəzəriyyəsi, M nəzəriyyəsi və başqa nəzəriyyələr dillər əzbərinə çevrilmişdir. Kvant fizikasının adını uşaqdan-böyüyə demək olar ki, hər kəs eşidir. Ölkəmizdə iş daha geniş “vüsət” almaqdadır. Belə ki, Youtube platformasından kvant fizikasına aid sənədli film izləyənlər belə sosial şəbəkələrdə buna aid status yazaraq özünü fizikanın, xüsusən kvant fizikasının bilicisi kimi göstərir. Bu yaxşı haldır, təbii ki, izləmək, öyrənmək yaxşıdır, ancaq daha özünü sanki illərdir CERN-də təcrübə aparan fiziklər kimi qələmə vermək düzgün deyil. Bir də əsas məsələ budur ki, təməl nəzəriyyələri bir kənara qoyaraq, ancaq Kvant, Sim və sair şeylərdən danışmaları məni düşündürməyə vadar et və bu yazını yazmağa qərar verdim. Bu yazıda sizlərə fizikanın ən təməl və gözəl, bir o qədərdə ağır qolu olan Termodinamika haqqında məlumat verəcəyəm. Yazıma başlamazdan əvvəl Termodinamikanın ağırlığını sizlərə bu cümlələrlə çatdırmaq istəyirəm: “Əgər siz gənc fiziksizsə, sizin əlinizdə yeni bir nəzəriyyəniz varsa və sizin nəzəriyyəniz Maksvel Elektrodinamikası ilə uyğun gəlmirsə, sizin haqlı olma ehtimalınız haradasa mümkündür. Ola bilsin, Maksvel səhv edib. Ancaq sizin nəzəriyyəniz Termodinamika ilə üst-üstə düşmürsə, ona ziddirsə, sizin haqlı olma ehtimalınız 0-a bərabərdir. Siz nəzəriyyənizi heç üzə çıxarma zəhmətinə belə qatlanmayın”. İndi isə termodinamikaya daxil olaraq onun sirrini açmağa başlayaq. Termodinamika nədir? Hərfi mənası istilik qüvvəsi (termo, diamika) deməkdir. Termodinamika temperaturla bağlı olan prosesləri öyrənən fizika sahəsidir. Daha dəqiq tərifini versəm, Termodinamika enerjinin və qanunların bir növdən digərinə çevrilmələrini öyrənən elm sahəsidir. İşçi maddələrin köməyi ilə istilik və mexaniki enerjilərin qarşılıqlı çevrilməsinə baxılan hissəsi texniki termodinamika adlanır. Bir-biri ilə və ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqəsi olan cisimləri göstərən termodinamik sistem texniki termodinamikanın əsaslarından biridir. Termodinamik sistemlərə misal olaraq silindirdə porşenin hərəkəti ilə genişlənən və ya sıxılan qazları göstərmək olar. Termodinamika istilik hadisələri bağlı olduğu üçün bu hadisələri analiz edərkən bir neçə parametrlərdən istifadə edilir. Bu parametrlərə hal göstəriciləri də deyilir. Hal göstəriciləri – istilik, təzyiq və xüsusi çəki ilə müəyyən edilir. Bu parametrlər bəzən sistemin funksiyası adlanır. İstilik – makroskopik sistemin termodinamik tarazlıq halını xarakterizə edən fiziki kəmiyyətdir. Termodinamik fizika inkişaf etdirildikcə artıq aksiom halını alan qanunlar ortaya qoyuldu. Belə ki, əvvəlcə qanun olaraq ortaya atılan daha sonra fiziki-riyazi metodlarla isbatlanan qanunlar o qədər dəqiq bir şəkildə işlədi ki, artıq o qanunlar aksiom halını aldı. Termodinamikanın 3 qanunu Termodinamikanın 1-ci qanunu Termodinamikanın birinci qanunu enerjinin saxlanma qanununun həm də istilik hadisələrinə tətbiqindən ibarətdir. Bu qanunu ifadə etməzdən əvvəl mexanikada enerjinin saxlanma qanununu bir daha yada salaq: daxilində yalnız konservativ qüvvələr təsir göstərən qapalı sistemin tam mexaniki enerjisi sabitdir. Bəs sistem daxilində həm də qeyri-konservativ, məsələn, sürtünmə qüvvəsi təsir göstərdikdə hansı hadisələr baş verir ki, mexaniki enerjinin saxlanma qanunu pozulur? Bu zaman mexaniki enerjinin bir hissəsi sürtünmə nəticəsində istiliyə çevrilir. Enerjinin istiliyə çevrilən hissəsini (sürtünmə nəticəsində ayrılan istilik miqdarını) də nəzərə alsaq, bu halda da tam enerjinin saxlandığını deyə bilərik. Mexanika bəhsində istilik miqdarı anlayışı olmadığına görə enerjinin saxlanma qanununun təsir dairəsi məhdudlaşır. Bu məhdudluq istilik hadisələri də nəzərə alındıqda aradan qaldırılır. Məlum olduğu kimi, qazın daxili enerjisinin dəyişməsi, onun üzərində görülən, yaxud qazın özünün gördüyü işlə bağlıdır. Deməli, sistemin daxili enerjisi və görülən makroskopik iş bir-biri ilə əlaqədar kəmiyyətlərdir. Bəs sistemə xarici istilik mənbəyindən müəyyən istilik miqdarı verdikdə, sistemdə hansı dəyişikliklər baş verir? Termodinamikanın birinci qanunu bilavasitə bu sualla əlaqədardır. Həmin qanunun məzmunu belədir: sistemə verilən istilik miqdarı (δQ), onun daxili enerjisinin artmasına ( dE ) və sistem tərəfindən xarici qüvvələrə qarşı görülən işə (δA) sərf olunur. Riyazi olaraq termodinamikanın birinci qanunu belə ifadə olunur: ΔQ = ΔU + ΔA
ΔQ – İstilik miqdarı (cismə kənardan verilən istilik miqdarı)
ΔU – Cismin daxili enerjisinin artması
ΔA – Enerjinn sərf olunduğu iş Termodinamikanın 1-ci qanunundan belə bir maraqlı nəticə alınır. Ətraf cisimlərdə heç bir dəyişiklik etmədən heçdən iş görmək olmaz. Heçdən iş görə bilən belə bir qurğu olsaydı, onu daimi mühərrik adlandırmaq olardı. Bunu nəzərə alaraq daimi mühərrikə belə tərif vermək olar: Yeganə nəticəsi heçdən iş görməklə nəticələnən proses əsasında işləyən qurğu birinci növ daimi mühərrik adlanır. Birinci növ daimi mühərrik yaratmaq üçün göstərilən çoxlu sayda cəhdlərə baxmayaraq bu qurğu termodinamikanın birinci qanuna zidd olduğundan həmin cəhdlərin hamısı iflasa uğramışdır. Termodinamikanın birinci qanununu şərh və təhlil edərkən onun tətbiq olunduğu sistem üzərinə heç bir şərt qoymadıq. Bu səbəbdən termodinamikanın birinci qanunu istənilən termodinamik sistem üçün doğrudur. Xüsusi halda sistem qapalı (izolə olunmuş) olarsa, onun xariclə heç bir əlaqəsi olmadığından dQ=0 və dA=0 olur. Bunları yuxarıdaki formulda nəzərə alsaq, dE=0 və buradan, E=sabit alırıq. Deməli, qapalı sistem daxilində hansı proseslərin getməsindən asılı olmayaraq onun daxili enerjisi dəyişmir. Bu ifadə qapalı sistemlər üçün termodinamikanın birinci qanunudur. Unutmamaq lazımdır ki, termodinamika yalnız çoxlu sayda zərrəciklərdən ibarət sistemləri öyrənə bildiyindən birinci qanunu ayrı-ayrı atom, yaxud molekullara tətbiq etmək olmaz. Bu mənada termodinamikanın birinci qanunu mexanikada enerjinin saxlanma qanununa nəzərən məhduddur. Bundan fərqli olaraq ayrılıqda götürülmüş atom və molekullara, həmçinin az sayda zərrəciklərdən ibarət sistemlərə mexaniki enerjinin saxlanma qanununu tətbiq etmək olar. Birinci qanunun izahının sonunda enerjinin saxlanma qanununun tarixinə çox qısa nəzər salaq. Bu qanun üç böyük alimin adları ilə bağlıdır. Bunlar Mayer, Helmhols və Couldur. Məşhur yapon fizikaşünası R. Kubo bu 3 alim haqqında deyir: “Yulius Robert Mayer (1814-1878) həqiqətən dahidir. O, bizim dünyaya yeganə bir məqsədlə – belə böyük kəşf etmək məqsədilə təşrif buyurdu. German Lüdviq Ferdinand Helmhols (1821-1894) bu qanunu “Erhaltung der Kraft”, yəni enerjinin saxlanma qanunu adlandırdı. Mayer kim o, da fəaliyyətə həkim olaraq başladı, mənalı ömrünü isə o zamanın böyük fizioloqu və fizikaşünası kimi yaşadı. Ceyms Preskott Coul (1818-1889) 40 ildən çox müddət ərzində iş və istiliyin ekvivalentliyini eksperimental tədqiq etməklə məşğul oldu. Bu üç nəhənglərdən həmin qanunu müəyyənləşdirməyə müyəssər olan birinci şəxs və bu sahədəki fəaliyyəti etiraf olunan sonuncu şəxs Mayer olmuşdur.” Termodinamikanın 2-ci qanunu Bu qanun sistemin entropiyasının yüksəlməsi qanunu kimi də bilinir. Mahiyyəti budur ki, qapalı sistemdə baş verən bütün istilik prosesləri üçün entropiyanın artması zəruridir, qapalı sistemin entropiyasının mümkün maksimum qiyməti (kəmiyyəti) istilik tarazlığında əldə olunur. Termodinamikanın II qanununun kəşfi fransız alimi S.Karlo (1796-1832), ingilis fiziki U. Tomson və R. Klauzisin işləridir. Bu kəşf 19-cu əsrin 50-ci illərində baş vermişdir. Qeyri-taraz proseslərin termodinamikasının banilərindən biri Belçika alimi İ.R. Priqojin (1917-2003) özünün mühazirələrindən birində (1977-ci ildə) demişdir: Elm tarixində termodinamikanın II qanunu izah etməli olduğu hadisələr çərçivəsindən kənara çıxaraq elmdə görkəmli rol oynadı. Onu demək yetər ki, Bolsmanın kinetik nəzəriyyə sahəsindəki işləri, M.Plankın şüalanmanın kvant nəzəriyyəsi və A. Enşteynin spontan emissiya nəzəriyyəsinin əsasında termodinamikanın II qanunu durur. Termodinamikanən 2-ci qanunu bir çox alimlər başqa cürə tərif etmişdilər, ancaq ümumi məna eynidir.
Klauzius: İstilik özbaşına soyuq cisimdən isti cismə keçə bilməz.
Kelvin: Yeganə nəticəsi istilik mənbəyinin daxili enerjisinin azalması hesabına iş görmək olan dairəvi dövri proses mümkün deyildir.
Plank: Yeganə nəticəsi istilik mənbəyinin soyuması hesabına yük qaldıran dövri işləyən maşın düzəltmək olmaz. Fiziki qanunların şərh formalarının xüsusiyyəti ondan ibarətdir ki, oradakı sözlərdən hər birinin öz yeri və mənası var – onlardan biri atılarsa qanunun mahiyyəti ya itər, ya da təhrif olunar. Bu baxımdan Kelvin və Plankın ifadələrində işlədilən “yeganə nəticəsi” ifadəsinin dərin fiziki mənasına nəzər salaq. Əvvəla, onu qeyd edək ki, bu ifadəni tərifdən çıxarsaq məna tamamilə itər. Mənanın itməməyi şərti ilə həmin ifadəni mənaca ona ekvivalent olan “ətraf mühitdə heç bir dəyişiklik yaratmadan” ifadəsi ilə də əvəz edə bilərik. Hər iki halda mahiyyət ondan ibarətdir ki, qurulacaq maşının istilik çənindən aldığı enerji hesabına onun periodik işləməsi yalnız bir nəticəyə gətirməlidir – iş görülməlidir. Bu dediklərimi sadə misalla izah edim: bildiyimiz kimi məişətdə istifadə olunan soyuducular onun içərisinə qoyulmuş ərzaqı otaq temperaturundan başlayaraq soyudur. Bu o zaman mümkündür ki, ərzaqdan istilik miqdarı alınıb temperaturu daha yüksək olan ətraf mühitə verilsin. İlk baxışda elə görünə bilər ki, istilik özbaşına olaraq soyuq cisimdən isti cismə keçir – termodinamikanın ikinci qanunu üçün Klauziusun verdiyi tərif ödənmir. Lakin, unutmamalıyıq ki, istiliyin soyuq cisimdən isti cismə keçməsi özbaşına olmur. Bu prosesi reallaşdıran elektrik şəbəkəsinə birləşdirilmiş soyuducunun həmin şəbəkədən aldığı elektrik enerjisidir. Bu enerji ətraf mühitdən (kənar mənbədən) alındığına görə, soyuducunun işləməsi nəticə- sində təkcə soyuq cisim (soyuducudakı ərzaq) soyumaqda davam etmir, həm də ətraf mühitdə dəyişiklik baş verir – oradan enerji alınır. Deməli, bu prosesdə də termodinamikanın ikinci qanunu ilə ziddiyyət təşkil edən heç bir hadisə baş vermir, tərsinə soyuducuda baş verən hadisə – ərzağın soyuması termodinamikanın ikinci qanununa tam uyğun şəkildə baş verir. Yuxarıda adı çəkilən İstilik Maşını – Sadi Karnonun əsas fəalliyət sahəsi olan “İdeal İstilik” və Karno Maşınıdır. Yəni tarixi faktlara nəzər salsaq görərik ki, Karnonun işlərindən alınan dərin mənalı nəticələr nə onun özü, nə də müasirləri tərəfindən yetərincə başa düşülmədiyinə görə onun işlərinin nəticəsi termodinamikanın ikinci qanunu şəklində ifadə oluna bilməmişdir. Bu nəticə yalnız Karnonun vəfatından xeyli sonra, 1850-ci ildə İsveç alimi Vilyam Tomson (1824-1907-ci illərdə yaşamış, elmdəki müstəsna əhəmiyyətli xidmətlərinə görə sonralar ona lord Kelvin adı verilmişdir) və alman alimi Rudolf Klauzius (1822-1888) tərəfindən qanun şəklinə salınmışdır. Daha sonralar isə entropiya anlayışı ilə daha da umumiləşdirilmişdir Bu hissədə S.Karnonun İstilik Maşınına-Karno Maşınına və entropiyaya toxunmayacam. Termodinamikanın 3-cü qanunu. Termodinamikanın birinci və ikinci qanunları üzərində ətraflı dayandıq. Birinci qanunun atom və molekulların istilik hərəkətləri və bununla əlaqədar meydana gələn istilik enerjisi də nəzərə alınmaqla enerjinin saxlanma qanununu ifadə etdiyini söylədik. Həmin qanuna görə istiliyin soyuq cisimdən isti cismə keçməsi mümkündür. Vacib olanı odur ki, iki cisimdən ibarət sistemdə soyuq cisimdən alınan istilik miqdarı isti cismə verilən istilik miqdarına bərabər olsun. Bu qanuna görə enerjinin saxlandığı bütün hallarda prosesin istənilən istiqamətdə getməsi üçün heç bir qadağa yoxdur. Deməli, birinci qanun prosesin real getmə istiqaməti haqqında heç bir məlumat vermir, daha doğrusu verə bilmir. İkinci qanun bu qüsuru aradan qaldırdı. O prosesin getmə istiqamətini müəyyən edən qanundur. İkinci qanundan çıxan mühüm nəticələrdən biri də mütləq sıfır temperaturun varlığıdır, lakin praktik olaraq bu temperaturu əldə etmənin qeyri-mümkünlüyüdür. Bununla yanaşı, ikinci qanun mütləq sıfır temperaturun bilavasitə yaxınlığında və mütləq sıfır temperaturda fiziki kəmiyyətlərin dəyişmə xarakterləri haqqında heç nə deyə bilmir. Qarşıya çıxan çətinlik bununla bitmir. Məlum olduğu kimi entropiya onun diferensialı (dS) vasitəsilə hesablanır. Bu səbəbdən S kəmiyyəti müəyyən sabit (məsələn: S0 ) dəqiqliyi ilə təyin olunur. Bizi adətən müxtəlif hallardakı entropiyalar fərqi maraqlandırdığından haqqında danışdığımız qeyri-müəyyənlik əhəmiyyət kəsb etmir. Lakin elə hal funksiyaları vardır ki, onlar ST hasili vasitəsilə təyin olunur. Buna misal Helmholsun (F=E-ST) və Qibbsin (H=E-ST+pV) sərbəst enerjilərini göstərmək olar. Bu hallarda qeyri-müəyyənlik S0 ilə deyil, T*S0 hasili ilə əlaqədardır. Ona görə də, iki müxtəlif temperatura uyğun gələn belə hal funksiyalarının fərqini təyin edərkən ( xüsusilə də, kimyəvi proseslərin təhlili zamanı), sıfırdan fərqli olan (T2 –T1) S0 həddi meydana gəlir. Deməli, entropiyanın sabit dəqiqliyi ilə təyin olunan qiymətini deyil, mütləq qiymətin təyin etməyi bacarmaq lazımdır. Əks halda, yəni S0 kəmiyyətini konkretləşdirməsək, ST hasili daxil olan hal funksiyalarının termodinamikada işlədilməsi mənasız olur. Qarşıya çıxan bu problem termodinamikanın üçüncü qanunu vasitəsilə həll olunmuşdur. Termodinamikanın üçüncü qanunu Nernst tərəfindən empirik üsulla müəyyənləşdirilmişdir. Ona görə bir çox ədəbiyyatlarda bu qanun “Nernstin istilik teoremi” adlandırılır. Termodinamikanın üçüncü qanununu Nernstin ifadə etdiyi kimi təqdim etmək bəsit olmadığından onun Plank tərəfindən ifadə olunmuş formasını şərh etmək daha məqsədəuyğundur: Mütləq sıfır temperaturda sistemin ola biləcəyi bütün tarazlıq hallarında entropiya dəyişməz qalır. Ancaq ədəbiyyatlarda Nernst nəzəriyyəsi olaraq daha çox qarşıla bilərsiz. Nernstin dili ilə ifadə edəsi olsaq: Tarazlıqda olan sistemin entropiyası temperaturun mütləq “0”-a yaxınlaşması ilə “0”-a can atır. Bu, “istilik nəzəriyyəsi” adlanır. Artıq yazımda Termodinamikaya, onun qanunlarına mümkün qədər dərin bir formada toxundum və çalışdım ki, termodinamikanın önəmini sizlərə çatıdırım. Termodinamika özü-özlüyündə böyük bir nəzəriyyədir. Hətta fizikanın bütün sahələrində keçərli olan entropiya kimi anlayışlar da buraya daxildir ki, onun haqqında başqa yazılarda məlumat verəcəyəm. Qıaca deyə bilərəm ki, entropiya ümumilikdə kainata baxış bucağını dəyişən bir kəmiyyət - mövhum oldu. İnanıram ki, termodinamikanın önəmini, ağırlığını və gözəlliyini izah edə bildim.
View the full article
×