ظاهرة فيزيائية جديدة تحرّك الاليكترونات إلى سرعات لا يمكن تصديقها

ظاهرة فيزيائية جديدة تحرّك الاليكترونات إلى سرعات لا يمكن تصديقها

 

تخيل أنك تحاول دفع 50 شخص خلال الباب في الوقت نفسه. إن ضغط تجمعهم ومحاولتهم الخروج معاً سيبطيء كل فرد منهم.

هل هناك طريقة تجعلهم يخرجون معاً، وبسرعة تفوق سرعة خروج الشخص الواحد؟

قد يبدو هذا جنونياً، لكن وجد العلماء طريقة تجعل الاليكترونات وتحت ظروف خاصة تنضغط معاً وتمر عبر مساحة ضيقة بسرعة تتجاوز الحدود الفيزيائية المعروفة.

(حد مقذوفات لاندور)

أطلق العلماء على هذه الظاهرة تدفق المقذوفات الفائق Superballistic Flow ، وفيها أن مجموعة من الإليكترونات بإمكانها الانتقال في مساحة ضيقة اسرع من انتقال اليكترون منفرد وتقريباً بلا مقاومة.

وهذا شيء ضخم، فكرة هائلة، لأنه من الممكن أن يحصل عند درجات حرارة معتادة - درجة حرارة الغرفة - بينما المواد فائقة الموصلية التي تنتقل فيها الاليكترونات بلا مقاومة لا تحدث إلا عند درجات حرارة منخفضة جداً ( -217°س أو -450° ف).

تبين أن مجموعة الإليكترونات هذه بإمكانها تعديل ( احداثياتها ) واتجاه حركتها وموقعها بطريقة تجعل منها ما يشبه التيار الذي تتجاوز سرعته سرعة الإليكترون المحددة والمتعارف عليها بحد مقذوفات لاندور Landauer's ballistic Limit.

لتوضيح هذه الفكرة علينا ان نتذكر سلوك جسيمات الغاز في وعاء. فبسبب صغر حجم الجسيمات - على المستوى الذري - وعشوائية حركتها فإن احتمال اصطدامها ببعضها أقل من احتمالية اصطدامها بالوعاء الذي يحويها، ومع كل اصطدام بالوعاء فإنها تفقد جزءاً من طاقتها مما يقلل سرعتها ويبطئ مرورها.

لكن، لو جعلنا حجم الجسيمات أكبر - المستوى الجزيئي مثلاً - فإن احتمال اصطدامها ببعضها أكبر من احتمال اصطدامها بجدران الوعاء. ولأن النظام الداخلي محافظ، فهذا يعني أن مجموع طاقة الجزيئات الداخلي ثابت، أي أنها لا تخسر طاقتها حتى مع الاصطدام. وهذا يعني أن الجزيئات ككل تصل إلى مستويات طاقة لا يصلها الجزيء المنفرد.

حاول العلماء تطبيق هذا المبدأ على اليكترونات مادة الجرافين، ووجدوا أن الاليكترونات قد تحركت معاً باحداثيات محددة وعلى شكل تيار، وبسبب حفاظها على طاقتها مجتمعة فإنها تجاوزت حد السرعة المتعارف عليه للإليكترونات إلى أفق أكبر.

عندما قلت المقاومة - نتيجة لتأثير تيار الإليكترونات قل زخم الحركة مما جعل السرعة تزداد.

يعتقد العلماء أن بمقدورهم ونتيجة لهذه الظاهرة تصميم أجهزة اليكترونية تنتج طاقة أكبر مما تأخذ.

12 سبب لبكاء الأطفال وكيفية تهدئتهم

12 سبب لبكاء الأطفال وكيفية تهدئتهم

إن الطريقة الوحيدة التي يستطيع الطفل بها أن يتواصل معنا هي البكاء؛ يبكي جوعاً، يبكي عطشاً، يبكي ضيقاً أو تعباً. فكيف بإمكاننا أن نعلم ما الذي يريده بالضبط من بكائه؟

الجوع: السبب الرئيسي الأول. عليك أن تلاحظي علامات الجوع فتطعميه قبل أن يبدأ البكاء. منها الهياج، شد الشفتين وضمهما، ملاحقة يد الأم أو ثيابه ومصها، وضع اليد في الفم.

المغص، الغازات : تتسبب في الكثير من البكاء. يتميز بكاء المغص بأنه حاد ومرتفع، ومتصل وقد يستمر لمدة 3 ساعات كاملة متواصلة بلا توقف. عليك بالتمارين الخاصة بالمغص وتدليك بطنه بحركات دائرية. قد يبكي الأطفال مباشرة بعد الإطعام، وقد يعني هذا مشاكل في المعدة أو غازات. استشيري طبيبك قبل استخدام أي مستحضر لأنه من الخطر استعمال بعض المستحضرات وحتى الأعشاب بتراكيز معينة قبل عمر الستة أشهر.

الحاجة إلى التجشؤ : إنها ليست معضلة؛ فبعد اطعام طفلك ارفعيه بصورة رأسية واضربي اعلى ظهره بحركات رتيبة حتى تخرج الغازات العالقة في حلقه.

الحفاض المتسخ :  بعض الأطفال لا يتحملون الأوساخ في الحفاض ويرفضون الطعام ويستمرون في البكاء حتى تغييرها، بينما يتعامل البعض الآخر بسهولة أكبر مع الموضوع فلا يضايقهم اتساخ الحفاض.

الحاجة إلى النوم : عندما يتعب الطفل يصبح مستثاراً ومهتاجاً وعصبياً وصعب الإرضاء. لاحظي العيون المرهقة ومعدل التثاؤب واجعليه يخلد إلى الراحة.

يحتاج إلى الاحتضان : يحتاج الأطفال إإلى الكثير من الضم، وإلى رؤية وجه والديهم، والاستماع إلى أصواتهم والانصات إلى دقات قلب الام، وحتى تمييز رائحتهم التي تشعرهم بالأمان. لا تظن أن هذا الدلال يفسد الطفل، فعلمياً لا يعتاد الطفل على شيء قبل عمر الستة أشهر.

البرودة الشديدة او الحرارة الشديدة : يحب حديثو الولادة الدفء، لكن ليس كثيراً. والقاعدة المعروفة تقول أن طفلك يرتدي أكثر مما ترتدينه أنت بطبقة واحدة.

شيء مؤلم لكنه صعب الملاحظة : لو لم يتوقف الطفل عن البكاء فإن هناك ما يؤلمه لكنك لا تستطيعين ملاحظته. انزعي كل ثيابه، وفتشي جسده كله عن أي شيء صغير غير ملاحظ؛ مثل شعرة أو خيط يلتف حول احد اصابعه الصغيرة، أو حتى حول عضوه الذكري. أو ربما هناك ما يخدشه من الثياب، أو أنه متضايق من العلامة التي تكون مخاطة في اعلى الملابس. انزعي اي شيء من الممكن أن يضايقه.

ألم الأسنان : يمكن معرفة هذا من لثته المنتفخة ومعدل سيلان لعابه المتزايد. دلكيها بأصابعك أو احضري له العضاضة المخصصة لهذا الامر. هناك أنواع تحوي مادة يمكن تبريدها لتخفيف الألم.

الكثير من اللعب : يتعب الأطفال من اللعب المستمر والحديث معهم طوال الوقت.

القليل من اللعب : يحتاج الأطفال إلى الحديث معهم ومداعبتهم. قلة الاهتمام تضايقهم كما أن زيادته تُحدث الأثر نفسه.

المرض : يمكن معرفة هذا من ارتفاع درجة حرارته، سيلان أنفه او سخونة اذنه أو ملاحظة أي شيء مختلف عليه. استشيري الطبيب.

كيف يعمل رشاش الاحتفالات الملون Silly Strings ؟

كيف يعمل رشاش الاحتفالات الملون Silly Strings ؟

بالتأكيد شاهدت احدهم يحتفل بمناسبة ما ويطلق تلك المادة البلاستيكية - الرغوية إن شئت - الملونة من علبة رش صغيرة.

ما هذا الشيء حقاً؟ وكيف يعمل ؟

اخترع رشاش الاحتفالات الخيطي هذا روبرت ب. توكس وليونارد أ. فيش. وتم تسجيل براءة الاختراع عام 1972.

عندما تضغط رشاش العلبة فإن خيطاً طويلاً  - خفيفاً - من الرغوة البلاستيكية يندفع خلال الغرفة. وعلى الرغم من خفته إلا أنه يلتصق بالأرض والجدران وحتى الناس.

السؤال الآن : كيف بامكان سائل بداخل علبة أن يتحول إلى خيط رغوي بلاستيكي بمجرد الضغط على المرش؟

هل هذا سحر؟ قطعاً لا، إنها الكيمياء فحسب!.

إن الصيغة الدقيقة للتفاعل الداخلي هي تقريباً سر لأصحاب الاختراع. لكن من درسوا براءة الاختراع الأصلية عام 1972 قد اعطوا فكرة جيدة حول نوع المواد الكيميائية في الداخل، لكن دون تحديد.

عندما يضغط اصبعك المرش فإن اختلافاً في الضغط يحدث، وهذا يدفع السائل من منطقة الضغط المرتفع - داخل العلبة - إلى منطقة الضغط المنخفض - في الخارج، وعندما تخرج المادة السائلة فإن تفاعلاً سريعاً يحدث بينها وبين الهواء الجوي فيحولها إلى ما يشبه الرغوة الخفيفة المحاطة بغشاء بلاستيكي مرن، دبق نوعاً ما.

وبشكل عام فإن هناك ثلاثة مواد كيميائية تدخل هذا التفاعل. الرتنج Resin وهي مادة صمغية شمعية تستخلص من الأشجار، وهي المسؤولة عن الغطاء البلاستيكي الدبق الذي يحيط بالخيوط الرغوية، مع ملاحظة أن المتسبب في كونها دبقة هو التوتر السطحي.

تحتوي العلبة أيضاً على نوع خاص من اللدائن وهو المتسبب في طولها المفرط، بينما يساعد السيليكون الذي يدخل في تركيبها أيضاً على جعلها سهلة التنظيف.

تضاف صبغات مختلفة لتلوين المادة الرغوية ونوع خاص من المثبطات لمنع اشتعالها.

كيف تصنع روبوتاً؟

كيف تصنع روبوتاً؟

كما تصور لنا الأفلام عادة، فبعد بضع عشرات من السنين قد نعتمد في حياتنا المستقبلية على الروبوتات، وربما خطر في بالك تلك الروبوتات التي تتحدث وتبدو كالبشر، هذه الروبوتات بالذات تسمى أندرويدAndroids، وهي لغاية الآن غير موجودة إلا في أفلام الخيال العلمي.

معظم الروبوتات حالياً هي روبوتات بسيطة وعملية. آلات البقالة التي تضع فيها العملة النقدية لتحصل على مشروب غازي مثلاً هي روبوتات بسيطة. الأذرع الآلية في المصانع، الألعاب التي تتحرك بجهاز التحكم. بالطبع هناك روبوتات أعقد بكثير مثل روبوتات وكالة ناسا الفضائية التي تكتشف سطح الكواكب مثلاً.

لكن، ماهو الروبوت تحديداً؟

قد يبدو السؤال مباشراً، لكن الاجابة صعبة بعض الشيء، أنت كمن يطلب من احدهم أن يعرف الفن.

يعرّف بعض العلماء الروبوتات بأنها أجهزة ميكانيكية لها القدرة على أداء بعض المهام تبعاً لما تبرمج عليه.

بإمكان الروبوتات أن تكون جدّ مفيدة؛ فهي قادرة على القيام بالأعمال الخطرة، والمملة، والصعبة بكفاءة قد تفوق كفاءة الإنسان بمراحل.

اذا أردت بناء روبوت فهناك أربع أمور أساسية يجب أن يحويها أي روبوت. وهي تتضمن الاحساس، والحركة، والطاقة، والذكاء.

يجب أن تمتلك الروبوتات القدرة على الاحساس. فبدلاً من العين والأذن والأنف فإن الروبوتات تصنّع بمجسات sensors لها القدرة على الاحساس بالضوء والضغط والمواد الكيميائية والصوت وغيره.

وجيب أن يكون للروبوت القدرة على الحركة، سواء عن طريق عجلات، أو اقدام، أو أي طريقة أخرى. وبالطبع تحتاج الحركة إلى طاقة، لذا يجب تزويد الروبوت بمصدر طاقة مثل البطاريات أو الخلايا الشمسية.

والشرط الأخير يتضمن الذكاء. يجب أن يمتلك الروبوتات نمطاً خاصاً من الذكاء الصناعي، وهذا يأتي عن

طريق برمجة الروبوتات لأداء مهمات معينة.

هل تريد أن تصنع روبوتات بسيطاً لا يكلفك أكثر من 10 دولارات؟ ادخل هنا

لماذا يبقى لب الأرض صلباً على الرغم من درجة الحرارة المرتفعة؟

لماذا يبقى لب الأرض صلباً على الرغم من درجة الحرارة المرتفعة؟

على الرغم من أن درجة الحرارة في باطن الأرض أعلى من درجة حرارة سطح الشمس إلا أن بلورات الحديد في لب الأرض تبقى، صلبة.

في دراسة جديدة من KTH الملكية في السويد فإن نظرية جديدة تفسر هذه الظاهرة جنباً إلى جنب مع تفسير لماذا تنتقل الموجات الزلزالية أسرع بين الأقطاب وليس على خط الاستواء.

(BCC)

كما في كل المعادن، فإن التركيب البلوري للحديد ( المكون الأساسي للب باطن الأرض Core ) يختلف باختلاف درجة الحرارة والضغط الذي تتعرض له الذرة. تتجمع الذرات لتشكل تركيباً بلورياً بأشكال مختلفة، مثل شكل المكعب أو السداسي مثلاً.

في درجة حرارة الغرفة والضغط المعتاد فإن بلورات الحديد تأخذ ما يُعرف بطور BCC - Body Centered Cubic phase ، حيث تترتب ذرات الحديد في رؤوس المكعب الثمانية وفي منتصفه. لكن، عند مستويات الضغط المرتفعة للغاية فإن التركيب البلوري للحديد يختلف ويتحول إلى الشكل السداسي الذي تترتب فيه 12 ذرة فيما يعرف بطور HCP - Hexagonal Closed phase .

في باطن الأرض، حيث الضغط أكبر 3.5 مليون مرة من الضغط على سطح الأرض ودرجة الحرارة أعلى من 600 درجة مئوية، افترض العلماء أن التركيب البلوري للحديد يجب أن يكون سداسياً. وعلى مدار 30 عاماً من البحث والنقاش كان طور BCC مبعداً بسبب الاعتقاد أنه ليس مستقراً في تلك الظروف من الحرارة والضغط.

لكن هذه الدراسة خلُصت إلى أن الترتيب البلوري في باطن الأرض، هو بالضرورة BCC.

يتكون 96% من لب الأرض من الحديد، بالاضافة إلى النيكل وبعض المعادن الأخف الأخرى.

(HCP)

جمع العلماء البيانات المتعلقة بهذا الموضوع لمدة 3 سنوات، ثم تم ادخالها إلى حاسوب متطور في السويد لتنفيذ عملية المحاكاة.

توصلت المحاكاة أنه وعند ارتفاع درجات الحرارة للغاية فإن الطور السداسي المستقر عادة يبدأ بالتفكك؛ حيث تنزلق المستويات البلورية خارجاً ليبقى في النهاية الطور الأساسي الابسط وهو طور المكعب BCC.

يجافظ طور المكعب على استقراره في درجات الحرارة والضغط الهائلين، حيث ترتفع الانتروبي للجزيئات وارتفاع الطاقة هذا يجعل التركيب مستقراً. ومن الواضح أن  هذا التركيب يجعل الحديد، صلباً.

هذا التركيب المميز للحديد هو الذي يجعل لب الأرض ذو خواص متجانسة تجعل بلورة الحديد تستجيب لأي اجهاد وبسرعة، ولهذا تنتقل الموجات الزلزالية أسرع بين الأقطاب.

لماذا يُمنع وضع المواد المعدنية داخل أفران الميكروويف؟

لماذا يُمنع وضع المواد المعدنية داخل أفران الميكروويف؟

من منا لا يعرف الميكروويف. ذلك الجهاز الذي يوجد في أغلب البيوت، ويستخدم لتسخين الطعام بسرعة فائقة.

وبغض النظر عن فوائده ومضاره، فإن كنت ممن يستعملونه فإنك تتذكر التحذير الأهم الذي جاء معه قبل الاستخدام : لا تضع مواد معدنية داخل الميكروويف، ابداً.

لكن، لمـــــــــاذا؟

الغريب في هذا التحذير هو أنك لو نظرت إلى داخل الميكروويف لوجدت أن جدرانه مصنوعة من المعدن، وهناك ما يشبه الشبكة المعدنية أيضاً.

اذن، لماذا لا يمكننا وضع مادة معدنية داخله؟

كما نعلم جميعاً، تعتبر أشعة الميكروويف جزءاً من الطيف الكهرومغناطيسي يتم توليدها عن طريق ما يسمى المغنطرون Magnetron، وهو أنبوب تتحرك فيه اليكترونات يتم التحكم فيها عن طريق مجال مغناطيسي خارجي فتتولد موجات ميكروويف.

تُصنع جدران الميكروويف من المعدن لأغراض السلامة؛ حيث تعمل كسطح عاكس يمنع موجات الميكروويف من الخروج و ( طبخ ) أي شيء يقع أمامها، حتى أنت!.

تعكس الجدران أشعة الميكروويف وتركزها في نقطة معينة ( مكان وضع الطعام ). تمتص جزيئات الماء والدهون موجات الميكروويف التي تمنحها الطاقة، تتحول الأخيرة إلى طاقة حركية تزيد من سرعة جزيئات الماء والدهون مما يولد طاقة حرارية تطبخ الطعام كله بكفاءة وسرعة.

المغنطرون

تعد المواد المعدنية مثل الملاعق والشوك وغيرها مواداً موصلة للكهرباء بسبب احتوائها على اليكترونات حرة الحركة بالطبع. عندما تسقط أشعة الميكروويف على هذه المواد فإنها تنعكس عنها مسببة أضراراً.

عندما لا يوجد مادة كافية لامتصاص الموجات المنعكسة فإن تفريغاً قد يحدث بين المادة المعدنية واجزاء الميكروويف الأخرى، وهذا ما يشبه ضربة برق مصغرة. قد يتسبب هذا في أضرار هائلة، مثل اشعال النار في الفرن، حرق جدرانه، تدمير المغنطرون او احتراق الاليكترونيات الحساسة في الداخل.

ما الذي يجعل حب الشباب في بشرتك أسوأ؟

ما الذي يجعل حب الشباب في بشرتك أسوأ؟

1. المناشف غير النظيفة : غير النظيفة لا تعني ( قذرة ) بل تعني ( مستعملة )!.

نعم، اذا كنت ممن يعانون من حب الشباب فعليك استعمال منشفة نظيفة في كل مرة تغسلين فيها وجهك. بعد استخدام الأقنعة والكريمات المنظفة للبشرة ثم تجفيفها، هذا لا يعني أن بشرتك أصبحت خالية من البكتيريا 100%، وهذا يتضمن أن جزءاً من هذه البكتيريا سينتقل إلى المنشفة، وعند استعمال المنشفة مرة أخرى فإنك تعيدين هذه البكتيريا إلى بشرتك لتعود الدورة من جديد.

2. فراشي المكياج : إذا كنت ممن يستعملون الفرشاة بانتظام لتوزيع المكياج وكريم الأساس وغيره فإن عليك غسلها بانتظام ( امسحيها يومياً واغسليها مرة في الأسبوع وذلك بنقعها في شامبو الشعر وماء دافيء) وذلك لتفادي نمو البكتيريا عليها.
   
   
   
   
3. المنتجات القديمة : في الحقيقة يُنصح بتغيير كل منتجات التجميل التي تستعملينها ( كريمات الأساس، الآيلانر، البوردة، اقلام الشفاه ) مرة كل 6 أشهر !. وذلك لأنه بعد فتحها فإن تعرض مكوناتها للهواء يتسبب في اكسدتها مما يزيد من احتمالية تسببها في تكوّن الرؤوس السوداء وحب الشباب.
   
   
   
   
4. التسمير : هناك اشاعة مفادها أن التسمير Tanning وبغض النظر عن الطريقة يعالج حب الشباب. في الحقيقة قد يُعتقد للوهلة الأولى أن التسمير قد ( يجفف ) حب الشباب، لكن هذا مؤقت، حيث أن التسمير يدفع البشرة إلى انتاج المزيد من الدهون لمواجهة الجفاف، وهذا يعني أنك ستمتلكين بشرة جافة ومشققة وسمراء ومزيداً من الدهون، أي مزيداً من حب الشباب.
   
   
    
5. التقشير الخشن : ينصح الكثير من خبراء البشرة أن يتم تقشيرها بشكل منتظم للتخلص من الجلد الميت، لكن التقشير الخشن قد يحفز خلايا البشرة - خاصة الحساسة منها -  على انتاج المزيد من الدهون، لهذا، قشري بلطف وليس أكثر من مرة أسبوعياً.

لماذا لا نشعر بدوران الأرض؟

لماذا لا نشعر بدوران الأرض؟

بالتأكيد خرجت يوماً ما في رحلة في الهواء الطلق : أن تفرد الغطاء وتتناول الطعام مع الأهل والأصدقاء ثم تريح ظهرك على الأرض لتشاهد غيوم السماء، وربما نجومها.

قد يتبادر إلى اذهاننا أن الأرض ساكنة نتيجة لانعدام احساسنا بحركتها، لكن الأمر ليس كذلك.

كرتنا الأرضية - والتي كانت عبارة عن غبار وغاز كوني استمر في الدوران حول مركزه حتى تكاثف وتصلب وبرُد. هذه الكرة المغطاة الآن بالصخور والرمال والماء لا تتوقف عن الحركة. انها تدور حول نفسها، وتدور حول الشمس وبسرعة ثابتة، ومع كل ذلك فإننا لا نشعر بها.

لكن، لماذا؟

هل حواسنا البشرية غير قادرة على التقاط حركة مثل هذه الحركة الدورانية؟ أم ربما لأن سرعة دوران الأرض ليست بالقدر الكافي الذي يمكننا من الشعور بها، خاصة مع حجمنا الصغير مقارنة مع حجم الكرة الأرضية الهائل؟

لا…….

أرضنا تدور بسرعة كافية لتجعل البشر يشعرون بها - تقريباً سرعة سفينة الملاهي الدوارة! - ناهيك أن حواسنا البشرية قادرة قطعاً على التقاط سرعة دوران مماثلة.

اذن، ما الذي يحدث؟

هناك عدة أسباب تفسر هذا…

في البداية علينا أن نعرف أن كل شيء يدور في هذا الكون، الأرض والكواكب والشمس والنجوم وحتى المجرات، وهناك نوع من الدوران يطلق عليه علمياً الغزل (  دوران الجسم حول محوره Spin ).

معدل غزل الأرض هو 1609كم/ساعة، وهذا سريع!، بل سريع للغايــــــة!.

وعلى الرغم من هذه السرعة فإننا لا نشعر بها.

السبب الرئيسي هو أننا - بالإضافة إلى كل شيء على سطح هذه الأرض - نتحرك معها وندور بنفس السرعة. والسبب الثاني هو طبيعة حركة الأرض الناعمة والسلسة.

لو كنت في سيارة على الطريق السريع، فإنك ستكسب نفس سرعتها - إذا كنت تركب سيارة

تسير بسرعة 80كم/ساعة فهذا يعني ضمناً أن كل ركاب السيارة يتحركون بنفس السرعة، معها - .

وإذا كانت حركة السيارة سلسلة - بلا عوائق ولا مطبات ولا عقبات على الطريق - فإنك لن تشعر بها وهي تتحرك. ستشعر بها فقط أن اسرعت او ابطأت او واجهت عقبة او تعرضت لعائق ما.

ولأن الأرض لا تسرع ولا تبطىء ولا يعيق حركتها شيء فإننا لا نشعر بها، مطلقاً.