"بسم الله الرحمن الرحيم" 

سرعت گرانش VMR-PCR

تئوري هاي مختلف ارقام متفاوتي را براي سرعت گرانش پيش بيني مي كنند اما شايد هيچ كدام به مقدار دور از ذهن C (نه سرعت نور در خلا) اشاره نداشته اند.

VMR-PCR مقدار 300087602 متر بر ثانيه را پيشنهاد مي كند!

اين تئوري نيزهمانند ديگر نظريات اعتقاد به نهايت سرعت دارد اما آنرا به صورت ديگري تعريف مي كند.

مي دانيم كه در فيزيك هيچ پارامتري را نمي توان محدود فرض كرد. حتي سرعت را.

حداقل حال مي دانيم كه سرعت نور در خلا نهايت سرعت نيست. (پرتوهاي چرنكوف و تاكيون ها).

اما VMR-PCR با محدود كردن دو پارامتر مرتبط با سرعت آنرا نيز محدود مي كند.

اولين پارامتر فضا است. اين تئوري اعتقاد دارد كه در سرعت 9 x 10¹⁶ (m/s) فضا ديگر نمي تواند جسم را تحمل كند. بنابراين جسمي كه به اين سرعت مي رسد هم در نقطه ي A و هم نقطه ي B خواهد بود.

اين شرط تنها در حالي برقرار است كه زمان براي جسم تعريف نشود. يعني اگر پارامتر دوم (زمان) را نيز غيرفعال در نظر بگيريم تنها ممكن است بگوييم كه جسمي در يك زمان در دو نقطه است.

VMR-PCR اين مقدار را مربع سرعت گرانش مي داند نه مربع سرعت تقريبي نور.

اينكه چطور چنين سرعتي براي گرانش پيش بيني شده را مرحله به مرحله توضيح مي دهيم:

در مدل ديناميك – مكانيك گفتيم كه گرانش بايد از منبعي سرچشمه بگيرد كه نه تنها از نيرو بلكه از انرژي نيز تشكيل شده باشد. اولين چيزي كه در اين بيان به نظر ما مي رسد استفاده كردن از ثابت هم ارزي (طول هم ارزي) در محاسبات است.

در مقاله ي "نيروي خلا يا گرانش؟" اين ثابت را بيان كرديم و طريقه ي احتساب آنرا نيز گفتيم.

ديديم كه واحد اين ثابت براي وفق دادن نيوتن و ژول همان متر پيش بيني مي شود.

اگر بخاهيم سرعت گرانش را بدست آوريم بايد از واحد متر بر ثانيه استفاده كنيم. پس ثابت را بر زمان تقسيم مي كنيم.

از آنجاكه زماني را مدنظر نداريم به جاي زمان فرمول سرعت بر شتاب را قرار مي دهيم.

بنابراين خواهيم داشت:

مقدار ثابت هم ارزي را به صورت تقريبي 9.18 x 10¹⁵ (m) محاسبه كرديم. شتاب را نيز همان شتاب گرانش مدنظر قرار مي دهيم و سرعت را نيز سرعت نور در خلا فرض مي كنيم:

همانطور كه مشاهده كرديد سرعت بدست آمده براي گرانش تقريبا همان 3 x 10⁸ (m/s) مي باشد.

اما موضوعي كه اينجا قابل بررسي است اين مي باشد كه بيان كرديم كه اگر سرعت نور را افزايش دهيم به سادگي به نهايت سرعت نمي رسد. اما تاكيون هاي اپسيلون كه در محيط سرعت 3 x 10⁸ (m/s)  تشكيل مي شوند با سرعت نهايي 9 x 10¹⁶ (m/s) حركت مي كنند. اين موضوع چگونه امكان دارد؟

VMR-PCR دليل ساده اي را بيان مي كند: نور قالب تاكيون نيست!

اين بدان معناست كه اگر نقطه ي سرعت 3 x 10⁸ (m/s)  را X₀ فرض كنيم اين مقدار در هر صورت جز دامنه ي نمودار صعودي به سمت Max (9 x 10¹⁶) نخواهد بود.

در واقع مي توان گفت تابع حركت نور پيوسته نيست و در X₀ اين مقدار به بي نهايت ميل مي كند.

X₀ ∉ D_f  (light cannot be in tachyon form) because X₀ → ∞ = C

سوال ديگري كه پيش مي آيد اين است كه اگر اين ذره در بازه ي تاكيوني نيست بنابراين چطور تاكيون است؟

نشان دادن اين وضعيت روي نمودار كمي دشوار است اما همانطور كه گفتيم ذره در اين سرعت در يك بريدگي ميل به بي نهايت دارد.

اما گذشته از رياضيات دليل فيزيكي اين پديده قبلا ذكر شده است:

نيروهاي دافعه ي خلا و ماده هر دو سرعت بالايي (نزديك به سرعت نور)  دارند. بنابراين از برخورد اين دو نيرو ذره ي حاصل سرعتي بيشتر از سرعت نور را خواهد داشت. (تاكيون خواهد بود).

اين موضوع نيز خود مطلب ديگري را در پي دارد كه چرا نيروي دافعه ي خلا بزرگتر از نيروي ماده است تا اينكه سرعت اين ذرات صفر نشود؟ (خنثي نشوند؟).

مشاهدات نشان مي دهد كه پرتوهاي كيهاني و چرنكوف هر دو بر سطح سيارات و ديگر اجرام سماوي فرو مي ريزند و اين به معناي يكسان نبودن اين نيروهاست. زيرا اگر يكسان بودند پرتوهاي كيهاني و چرنكوف به عنوان دنباله اي از تاكيون هاي اپسيلون اصلا گسيل نمي شدند.

حال آنكه بيشتر اين مقدار درحال سقوط برفراز اتمسفر مشاهده است پس به راحتي مي توان تيجه گيري كرد كه نيروي دفع خلا بايد بيشتر از نيروي دفع ماده باشد.

ثابت كرديم كه سرعت گرانش (دفع خلا) تقريبا 3 x 10⁸ (m/s) است. اما چرا سرعت دفع ماده سرعت نور در خلا درنظر گرفته مي شود؟

در مدل ديناميك - مكانيك سرعت ها را طبقه بندي كرديم و بيان نموديم كه هر سرعت بنيادين تنها مي توان در يكي از قالب هاي اصلي باشد.

تنها سرعت غيرصفر قبل از سرعت دفع خلا (بايد دافعه ي ماده را كوچكتر انتخاب كنيم) همان سرعت نور يا 299792458 متر بر ثانيه مي باشد. پس سرعت دفع ماده نيز بايد دقيقا همين مقدار باشد.

در واقع فرضيه ي اينشتين در هم سرعت بودن گرانش با نور نيز در صدد بوده تا چنين چيزي را اثبات كند.

تنها مسئله ي بي پاسخي كه مي ماند اين است كه اگر نور بخواهد سرعت بگيرد (در آزمايشات جديد اين اتفاق رخ داده) در سرعت X₀ چگونه رفتار مي كند؟ آيا بدون گذر از اين سرعت واقعا از آن پرش مي كند؟

ممكن است يكي از احتمال هاي ضعيف همين باشد. يعني نور اصلا در سرعت مذكور اصلا پايداردار نباشد و سريعا يا به سرعت بالاتر و يا به پايين تر انتقال پيدا كند.

اما فرض اصلي مي توان اين باشد كه در گذر از اين سرعت بنابه ناپايداري مقداري از انرژي يا ماده ي خود را از دست داده و عبور مي كند.

همچنين امكان اينكه اين مقدار از دست داده شده به تاكيون تبديل شود وجود دارد.

آزمايشات كمي در اين زمينه با موفقيت كامل مواجه شده اند اما از موفق ترين آزمايشات مي توان آزمايش دو محقق از سياتل را نام برد كه سرعت گرانش را بين 0.8C تا 1.2C پيش بيني كردند.

گرچه اين آزمايش نظرات مخالفي را نيز در برداشت اما در رده ي خود يكي از كامل ترين ها محسوب مي شد.

اين اندازه گيري به هنگام تقارن مشتري و زمين در سپتامبر سال 2002 و با دريافت تشعشعات امواج راديويي از كوازار QSO J0842+1835 به روش VLBI انجام شد.

اين تجربه ي غيرمستقيم هيچ تناقضي با VMR-PCR ندارد. زيرا اين تئوري مقدار 1.000984C را براي سرعت گرانش پيشنهاد مي كند كه توسط معادلاتي دقيق و آزمايشات كوپيكين – فومالونت (Kopeikin-Fomalont) نيز توجيه مي شود.

ممكن است اين سرعت ها آنچنان مطابق با فرضيات جديد نباشند اما اثبات هاي محمكي براي خود دارند و مي توانند تمامي مسائل در VMR-PCR را توجيه كند.

"با تشكر"

عليرضا يعقوبي

از سنگ اورانيم تا بمب اتم

استخراج اورانيوم از معدن

اورانيوم كه ماده خام اصلي مورد نياز براي توليد انرژي در برنامه هاي صلح آميز يا نظامي هسته اي است، از طريق استخراج از معادن زيرزميني يا سر باز بدست مي آيد. اگر چه اين عنصر بطور طبيعي در سرتاسر جهان يافت ميشود اما تنها حجم كوچكي از آن بصورت متراكم در معادن موجود است.

هنگامي كه هسته اتم اورانيوم در يك واكنش زنجيره اي شكافته شود مقداري انرژي آزاد خواهد شد.

براي شكافت هسته اتم اورانيوم، يك نوترون به هسته آن شليك ميشود و در نتيجه اين فرايند، اتم مذكور به دو اتم كوچكتر تجزيه شده و تعدادي نوترون جديد نيز آزاد ميشود كه هركدام به نوبه خود ميتوانند هسته هاي جديدي را در يك فرايند زنجيره اي تجزيه كنند.

مجموع جرم اتمهاي كوچكتري كه از تجزيه اتم اورانيوم بدست مي آيد از كل جرم اوليه اين اتم كمتر است و اين بدان معناست كه مقداري از جرم اوليه كه ظاهرا ناپديد شده در واقع به انرژي تبديل شده است، و اين انرژي با استفاده از رابطه E=MC۲ يعني رابطه جرم و انرژي كه آلبرت اينشتين نخستين بار آنرا كشف كرد قابل محاسبه است.

اورانيوم به صورت دو ايزوتوپ مختلف در طبيعت يافت ميشود. يعني اورانيوم U۲۳۵ يا U۲۳۸ كه هر دو داراي تعداد پروتون يكساني بوده و تنها تفاوتشان در سه نوترون اضافه اي است كه در هسته U۲۳۸ وجود دارد. اعداد ۲۳۵ و ۲۳۸ بيانگر مجموع تعداد پروتونها و نوترونها در هسته هر كدام از اين دو ايزوتوپ است.

براي بدست آوردن بالاترين بازدهي در فرايند زنجيره اي شكافت هسته بايد از اورانيوم ۲۳۵ استفاده كرد كه هسته آن به سادگي شكافته ميشود. هنگامي كه اين نوع اورانيوم به اتمهاي كوچكتر تجزيه ميشود علاوه بر آزاد شدن مقداري انرژي حرارتي دو يا سه نوترون جديد نيز رها ميشود كه در صورت برخورد با اتمهاي جديد اورانيوم بازهم انرژي حرارتي بيشتر و نوترونهاي جديد آزاد ميشود.

اما بدليل "نيمه عمر" كوتاه اورانيوم ۲۳۵ و فروپاشي سريع آن، اين ايزوتوپ در طبيعت بسيار نادر است بطوري كه از هر ۱۰۰۰ اتم اورانيوم موجود در طبيعت تنها هفت اتم از نوع U۲۳۵ بوده و مابقي از نوع سنگينتر U۲۳۸ است.

دانشمندان هسته اي براي دست يابي هرچه بيشتر به ايزوتوپ نادر U۲۳۵ كه در توليد انرژي هسته اي نقشي كليدي دارد، از روشي موسوم به غني سازي استفاده مي كنند. براي اين كار، دانشمندان ابتدا كيك زرد را طي فرايندي شيميائي به ماده جامدي به نام هگزافلوئوريد اورانيوم تبديل ميكنند كه بعد از حرارت داده شدن در دماي حدود ۶۴ درجه سانتيگراد به گاز تبديل ميشود.

	كيك زرد داراي خاصيت راديو اكتيويته است و ۶۰ تا ۷۰ درصد آنرا اورانيوم تشكيل ميدهد

هگزافلوئوريد اورانيوم كه در صنعت با نام ساده هگز شناخته ميشود ماده شيميائي خورنده ايست كه بايد آنرا با احتياط نگهداري و جابجا كرد. به همين دليل پمپها و لوله هائي كه براي انتقال اين گاز در تاسيسات فراوري اورانيوم بكار ميروند بايد از آلومينيوم و آلياژهاي نيكل ساخته شوند. همچنين به منظور پيشگيري از هرگونه واكنش شيميايي برگشت ناپذير بايد اين گاز را دور از معرض روغن و مواد چرب كننده ديگر نگهداري كرد.

غني سازي

هدف از غني سازي توليد اورانيومي است كه داراي درصد بالايي از ايزوتوپ U۲۳۵ باشد.

اورانيوم مورد استفاده در راكتورهاي اتمي بايد به حدي غني شود كه حاوي ۲ تا ۳ درصد اورانيوم ۲۳۵ باشد، در حالي كه اورانيومي كه در ساخت بمب اتمي بكار ميرود حداقل بايد حاوي ۹۰ درصد اورانيوم ۲۳۵ باشد.

يكي از روشهاي معمول غني سازي استفاده از دستگاههاي سانتريفوژ گاز است.

سانتريفوژ از اتاقكي سيلندري شكل تشكيل شده كه با سرعت بسيار زياد حول محور خود مي چرخد. هنگامي كه گاز هگزا فلوئوريد اورانيوم به داخل اين سيلندر دميده شود نيروي گريز از مركز ناشي از چرخش آن باعث ميشود كه مولكولهاي سبكتري كه حاوي اورانيوم ۲۳۵ است در مركز سيلندر متمركز شوند و مولكولهاي سنگينتري كه حاوي اورانيوم ۲۳۸ هستند در پايين سيلندر انباشته شوند.

اورانيوم ۲۳۵ غني شده اي كه از اين طريق بدست مي آيد سپس به داخل سانتريفوژ ديگري دميده ميشود تا درجه خلوص آن باز هم بالاتر رود. اين عمل بارها و بارها توسط سانتريفوژهاي متعددي كه بطور سري به يكديگر متصل ميشوند تكرار ميشود تا جايي كه اورانيوم ۲۳۵ با درصد خلوص مورد نياز بدست آيد.

آنچه كه پس از جدا سازي اورانيوم ۲۳۵ باقي ميماند به نام اورانيوم خالي يا فقير شده شناخته ميشود كه اساسا از اورانيوم ۲۳۸ تشكيل يافته است. اورانيوم خالي فلز بسيار سنگيني است كه اندكي خاصيت راديو اكتيويته دارد و از آن براي ساخت گلوله هاي توپ ضد زره پوش و اجزاي برخي جنگ افزار هاي ديگر از جمله منعكس كننده نوتروني در بمب اتمي استفاده ميشود.

يك شيوه ديگر غني سازي روشي موسوم به ديفيوژن يا روش انتشاري است.

دراين روش گاز هگزافلوئوريد اورانيوم به داخل ستونهايي كه جدار آنها از اجسام متخلخل تشكيل شده دميده ميشود. سوراخهاي موجود در جسم متخلخل بايد قدري از قطر مولكول هگزافلوئوريد اورانيوم بزرگتر باشد.

در نتيجه اين كار مولكولهاي سبكتر حاوي اورانيوم ۲۳۵ با سرعت بيشتري در اين ستونها منتشر شده و تفكيك ميشوند. اين روش غني سازي نيز بايد مانند روش سانتريفوژ بارها و باره تكرار شود.

راكتور هسته اي

اورانيوم غني شده ، معمولا به صورت قرصهائي كه سطح مقطعشان به اندازه يك سكه معمولي و ضخامتشان در حدود دو و نيم سانتيمتر است در راكتورها به مصرف ميرسند. اين قرصها روي هم قرار داده شده و ميله هايي را تشكيل ميدهند كه به ميله سوخت موسوم است. ميله هاي سوخت سپس در بسته هاي چندتائي دسته بندي شده و تحت فشار و در محيطي عايقبندي شده نگهداري ميشوند.

در بسياري از نيروگاهها براي جلوگيري از گرم شدن بسته هاي سوخت در داخل راكتور، اين بسته ها را داخل آب سرد فرو مي برند. در نيروگاههاي ديگر براي خنك نگه داشتن هسته راكتور ، يعني جائي كه فرايند شكافت هسته اي در آن رخ ميدهد ، از فلز مايع (سديم) يا گاز دي اكسيد كربن استفاده مي شود.

1- هسته راكتور 2-پمپ خنك كننده 3- ميله هاي سوخت 4- مولد بخار 5- هدايت بخار به داخل توربين مولد برق

براي توليد انرژي گرمائي از طريق فرايند شكافت هسته اي ، اورانيومي كه در هسته راكتور قرار داده ميشود بايد از جرم بحراني بيشتر (فوق بحراني) باشد. يعني اورانيوم مورد استفاده بايد به حدي غني شده باشد كه امكان آغاز يك واكنش زنجيره اي مداوم وجود داشته باشد.

براي تنظيم و كنترل فرايند شكافت هسته اي در يك راكتور از ميله هاي كنترلي كه معمولا از جنس كادميوم است استفاده ميشود. اين ميله ها با جذب نوترونهاي آزاد در داخل راكتور از تسريع واكنشهاي زنجيره اي جلوگيري ميكند. زيرا با كاهش تعداد نوترونها ، تعداد واكنشهاي زنجيره اي نيز كاهش ميابد.

حدودا ۴۰۰ نيروگاه هسته اي در سرتاسر جهان فعال هستند كه تقريبا ۱۷ درصد كل برق مصرفي در جهان را تامين ميكنند. از جمله كاربردهاي ديگر راكتورهاي هسته اي، توليد نيروي محركه لازم براي جابجايي ناوها و زيردريايي هاي اتمي است.

براي بازيافت اورانيوم از سوخت هسته اي مصرف شده در راكتور از عمليات شيميايي موسوم به بازفراوري استفاده ميشود. در اين عمليات، ابتدا پوسته فلزي ميله هاي سوخت مصرف شده را جدا ميسازند و سپس آنها را در داخل اسيد نيتريك داغ حل ميكنند.

در نتيجه اين عمليات، ۱% پلوتونيوم ، ۳% مواد زائد به شدت راديو اكتيو و ۹۶% اورانيوم بدست مي آيد كه دوباره ميتوان آنرا در راكتور به مصرف رساند.

راكتورهاي نظامي اين كار را بطور بسيار موثرتري انجام ميدهند. راكتور و تاسيسات باز فراوري مورد نياز براي توليد پلوتونيوم را ميتوان بطور پنهاني در داخل ساختمانهاي معمولي جاسازي كرد. به همين دليل، توليد پلوتونيوم به اين طريق، براي هر كشوري كه بخواهد بطور مخفيانه تسليحات اتمي توليد كند گزينه جذابي خواهد بود.

بمب پلوتونيومي 1- منبع يا مولد نوتروني 2- هسته پلوتونيومي 3- پوسته منعكس كننده (بريليوم) 4- ماده منفجره پرقدرت 5- چاشني انفجاري

كلاهك هسته اي شامل گوي پلوتونيومي است كه اطراف آنرا پوسته اي موسوم به منعكس كننده نوتروني فرا گرفته است. اين پوسته كه معمولا از تركيب بريليوم و پلونيوم ساخته ميشود، نوترونهاي آزادي را كه از فرايند شكافت هسته اي به بيرون ميگريزند، به داخل اين فرايند بازمي تاباند.

استفاده از منعكس كننده نوتروني عملا جرم بحراني را كاهش ميدهد و باعث ميشود كه براي ايجاد واكنش زنجيره اي مداوم به پلوتونيوم كمتري نياز باشد.

براي كشور يا گروه تروريستي كه بخواهد بمب اتمي بسازد، توليد پلوتونيوم با كمك راكتورهاي هسته اي غير نظامي از تهيه اورانيوم غني شده آسانتر خواهد بود. كارشناسان معتقدند كه دانش و فناوري لازم براي طراحي و ساخت يك بمب پلوتونيومي ابتدائي، از دانش و فنآوري كه حمله كنندگان با گاز اعصاب به شبكه متروي توكيو در سال ۱۹۹۵ در اختيار داشتند پيشرفته تر نيست.

چنين بمب پلوتونيومي ميتواند با قدرتي معادل ۱۰۰ تن تي ان تي منفجر شود، يعني ۲۰ مرتبه قويتر از قدرتمندترين بمبگزاري تروريستي كه تا كنون در جهان رخ داده است.

بمب اورانيومي

هدف طراحان بمبهاي اتمي ايجاد يك جرم فوق بحراني ( از اورانيوم يا پلوتونيوم) است كه بتواند ط�