|
Katta adron kollayderi va uning ishlash prinspi
|
| bet | 4/5 | | Sana | 20.12.2023 | | Hajmi | 314,88 Kb. | | #124523 |
Bog'liq 1-mustaqil talimKatta adron kollayderi va uning ishlash prinspi.
Bundan yuz yilcha muqaddam koinot cheksiz fazo, unda yulduzlar bir tekis taqsimlangan, degan tasavvur hukmronlik qilardi. O‘tgan asrning 20-yillarida amerikalik astronom Edvin Xabbl ko‘zga ko‘ringan barcha galaktikalar bizdan turli yo‘nalishlar bo‘yicha juda katta tezlik bilan uzoqlashayotganini aniqladi. Bu olam tuzilishi nazariyasini qayta qarab chiqishni taqozo etdi. Shu kashfiyot sabab bo‘lib butun koinot bundan 15-20 milliard yil oldin ro‘y bergan “katta portlash”ning natijasidir, degan xulosaga kelindi. Uzoq yillar bu qat’iy nazariya sifatida qabul qilib kelindi. Keyinroq bunday nazariyani tasdiqlovchi dalillar ham topila boshlandi. Shulardan birinchisi NASA (AQSH kosmik tadqiqotlar markazi) sun’iy yo‘ldoshi — “Sove” uzoq kosmosning turli tomonlaridan kelayotgan fon nurlanishining haroratini aniqladi. Bunday nurlanish qadimda kuzatilgan “katta portlash”ning qoldiq nurlanishi ekani ma’lum bo‘lib, uning qiymati nazariy hisob-kitoblar orqali topilgan issiqlik qiymati bilan bir xil chiqdi. Ushbu dalil “katta portlash” ro‘y berganini tasdiqladi. Shundan so‘ng, 90-yillarning oxirida olimlar Brukxeven (AQSH)dagi elementar zarrachalar tezlatgichida elektronlardan ozod qilingan oltin atomini yorug‘lik tezligining 99,9 qismiga qadar o‘zaro qarama-qarshi yo‘nalishda tezlatib, to‘qnashtirish orqali sun’iy «katta portlash»ni vujudga keltirmoqchi bo‘lishdi. Bunda “katta portlash”dan keyingi jarayonning dastlabki daqiqalaridagi holatini kuzatish maqsad qilingan edi. Bu ikki bosqichda — “Feniks” deb ataluvchi birinchi loyiha Kolumbiya universitetining professori Nagamiya rahbarligidagi 355 mutaxassisdan iborat jamoa tomonidan, “Star” nomli ikkinchi loyiha esa Berkli Lourens laboratoriyasidan Jon Xarris boshchiligidagi 350 nafar fizik tomonidan olib borilishi ko‘zlangandi. Biroq ko‘pchilik mutaxassislar bunday sinov jiddiy xavf ostida amalga oshirilishini e’tirof etishdi. Shunga qaramay, olimlar qayta o‘tkazilgan hisob-kitoblar natijasida reaktsiya jarayonida jiddiy xavf kutilmasligini ta’kidlab, sinovni o‘tkazishga qaror qildilar. Biroq o‘shanda kollayder quvvatining pastligi tufayli kutilgan natijani olishning imkoni bo‘lmadi. Bizning asrimizda ayni shu masalani hal qilish uchun 2002 yilning 11 avgust kuni Shveysariya va Fransiya chegarasida qurilgan dunyodagi elementar zarrachalarning eng yirik tezlatgichi — katta adron kollayderi (KAK) ishga tushirildi. Salkam 10 milliard dollarga tushgan va juda katta quvvatga ega bo‘lgan bu kollayder dunyoda eng yirik yadro fizikasi laboratoriyasi — CERN (Consell Europeen pour la Recherche Nucleare)da qurildi. U o‘rtacha 100 metr chuqurlikda, uzunligi 27 kilometr bo‘lgan xalqa ko‘rinishidagi tezlatgich bo‘lib, unda qarama-qarshi yo‘nalishda 7 tev (terra elektron volt, ya’ni trillion elektron volt) energiyagacha tezlatilgan proton dastalari to‘qnashtiriladi. Ana shunday to‘qnashish natijasida ajralgan energiya 14 trillion elektron voltni tashkil etadi. Bunday katta energiyaning ajralishi oqibatida ro‘y beradigan hodisalar ma’lum darajada “katta portlash” manzarasini tasdiqlay olishi tadqiqotchilar, fizik va astrofizik olimlar uchun juda muhim edi.
Nanotexnologiya — fundamental va amaliy fan va texnologiya sohasi boʻlib, u nazariy asoslash, tadqiqot, tahlil va sintezning amaliy usullari, shuningdek, maʼlum atom tuzilishiga ega boʻlgan mahsulotlarni ishlab chiqarish va ulardan foydalanish usullari bilan shugʻullanadi.
Nanotexnologiyaning amaliy jihati atomlar, molekulalar va nanozarrachalarni yaratish, qayta ishlash va manipulyatsiya qilish uchun zarur boʻlgan qurilmalar va ularning tarkibiy qismlarini ishlab chiqarishni oʻz ichiga oladi. Nanomaterial boʻlishi uchun kamida bitta chiziqli oʻlchami 100 nm dan kam boʻlishi zarur.
Nanotexnologiyalar anʼanaviy fanlardan sifat jihatidan farq qiladi, chunki bunday shkalalarda materiya bilan ishlashning odatiy makroskopik texnologiyalari koʻpincha qoʻllanilmaydi va odatdagi shkalada ahamiyatsiz boʻlgan mikroskopik hodisalar sezilarli darajada kuchayadi.
Nanotexnologiya va xususan, molekulyar texnologiya yangi juda kam oʻrganilgan fanlardir. Bu sohada bashorat qilingan asosiy kashfiyotlar hali amalga oshirilmagan. Shunga qaramay, olib borilayotgan izlanishlar allaqachon amaliy natijalarni bermoqda.
Nanotexnologiyada ilgʻor fan yutuqlaridan foydalanish uni yuqori texnologiya sifatida tasniflash imkonini beradi.
Zamonaviy elektronikaning rivojlanishi qurilmalarning oʻlchamlarini kamaytirish ustida bormoqda. Boshqa tomondan, klassik ishlab chiqarish usullari oʻzlarining tabiiy iqtisodiy va texnologik toʻsigʻiga yaqinlashib bormoqda, bu yerda qurilmaning oʻlchami biroz kamayadi, ammo iqtisodiy jihatdan xarajatlar eksponensial ravishda oshadi. Nanotexnologiya - elektronika va boshqa ilm-fanni koʻp talab qiladigan tarmoqlarni rivojlantirishdagi navbatdagi mantiqiy qadamdir.
Koʻpgina manbalar, birinchi navbatda, ingliz tilida, keyinchalik nanotexnologiya deb ataladigan usullarning birinchi eslatmasini Richard Feynmanning 1959-yilda Kaliforniya Texnologiya Institutida Kaliforniya Texnologiya Institutida qilgan mashhur „Pastda juda koʻp joylar bor“ nomli nutqi bilan bogʻlaydi. Amerika jismoniy shaxslar jamiyatining yillik yigʻilishida Richard Feynman tegishli oʻlchamdagi manipulyator yordamida atomlarni mexanik ravishda koʻchirish mumkinligini taklif qildi.
U ushbu manipulyatorni quyidagi tarzda qilishni taklif qildi. Oʻz nusxasini yaratadigan mexanizmni yaratish kerak, faqat kichikroq tartib. Yaratilgan kichikroq mexanizm yana oʻz nusxasini yaratishi kerak, yana kichikroq kattalik tartibini va mexanizmning oʻlchamlari bitta atom tartibining oʻlchamlariga mos kelguncha davom etishi kerak. Shu bilan birga, ushbu mexanizmning tuzilishiga oʻzgartirishlar kiritish kerak boʻladi, chunki makrokosmosda harakat qiluvchi tortishish kuchlari kamroq va kamroq taʼsir qiladi va molekulalararo oʻzaro taʼsir kuchlari va Van der Vaals kuchlari tobora kuchayib boradi. Oxirgi bosqich — hosil boʻlgan mexanizm oʻz nusxasini alohida atomlardan yigʻadi. Aslida, bunday nusxalar soni cheksizdir, qisqa vaqt ichida bunday mashinalarning juda koʻp sonini yaratish mumkin boʻladi. Ushbu mashinalar makro narsalarni xuddi shu tarzda, atomma-atom yigʻish imkoniyatiga ega boʻladi.Bunday robotlarga (nanorobotlarga) faqat kerakli miqdordagi molekulalar va energiya berilishi va kerakli narsalarni yigʻish dasturini yozish kerak boʻladi. Hozirgacha hech kim bu imkoniyatni inkor eta olmagan, ammo bunday mexanizmlarni yaratishga hali hech kim erishmagan. Shunday qilib R. Feynman oʻzi tasavvur qilgan manipulyatorni tasvirlab berdi.
Obyektlarni atom darajasida oʻrganish imkoniyati haqidagi birinchi taxminlarni 1704-yilda nashr etilgan Isaak Nyutonning „Optiklar“ kitobida topish mumkin. Kitobda Nyuton kelajakdagi mikroskoplar qachondir „ korpuskulalar sirlarini“ oʻrganishga qodir boʻlishiga umid bildiradi.
„Nanotexnologiya“ atamasi birinchi marta 1974-yilda Norio Taniguchi tomonidan ishlatilgan. U bu atamani bir necha nanometr oʻlchamdagi mahsulotlar ishlab chiqarish deb atadi. 1980-yillarda bu atama Erik K. Drexler oʻzining kitoblarida: Nanotexnologiya va nanotizimlarning kelayotgan davri, molekulyar mashinalar, ishlab chiqarish va hisoblash soʻzlarini ishlatdi. Uning tadqiqotida asosiy oʻrinni matematik hisob-kitoblar tashkil etgan boʻlib, ular yordamida oʻlchamlari bir necha nanometr boʻlgan qurilmaning ishini tahlil qilish mumkin edi.
Kichkinalashtirishning zamonaviy tendentsiyasi shuni koʻrsatdiki, agar moddaning juda kichik zarrachasi hosil qilinsa, bu holda modda butunlay yangi xususiyatlarga ega boʻlishi mumkin. Oʻlchamlari 1 dan 100 nanometrgacha boʻlgan zarralar odatda " nanozarrachalar " deb ataladi. Masalan, baʼzi materiallarning nanozarralari juda yaxshi katalitik va adsorbsion xususiyatlarga ega ekanligi maʼlum boʻldi.
Nanozarrachalarning koʻpgina fizik-kimyoviy xususiyatlari, quyma materiallardan farqli oʻlaroq, ularning hajmiga bogʻliq boʻlganligi sababli, soʻnggi yillarda eritmalardagi nanozarrachalar hajmini oʻlchash usullariga katta qiziqish bor.
Nanometrlar tartibidagi zarralar yoki nanozarrachalar, ilmiy doiralarda deyilganidek, ulardan foydalanishga katta xalaqit beradigan bitta xususiyatga ega. Ular aglomeratlar hosil qilishi mumkin, yaʼni bir-biriga yopishadi. Nanozarrachalar keramika, metallurgiya sohalarida istiqbolli boʻlganligi sababli, bu muammoni hal qilish kerak. Mumkin boʻlgan yechimlardan biri ammoniy sitrat (suvli eritma), imidazolin, oleyk spirti (suvda erimaydigan) kabi dispersantlardan foydalanishdir.
|
| |
