QED مخفف Quantum ElectroDynamics (به فارسی الکترودینامیک کوانتومی)، ساده‌ترین نظریه? میدان کوانتومی است که در طبیعت یافت می‌شود و برای توضیح نیروی الکترومغناطیس به کار می‌رود. این نظریه یک نظریه? پیمانه‌ای آبلی (Abealian Gauge Theory) و گروه پیمانه? آن اصطلاحاً (U(1 است. در این نظریه میدان پیمانه A_?با فرمیون دیراک ? جفت می‌شود. کنش آن به صورت زیر است:

• بنابر قاعده? جمع‌زنی اینشتین تکرار اندیس به معنی جمع است یعنی مثلاً ?^??_? همان

  ?	????
  ?

  است.
• همچنین بنابر رسم اندیس‌ها را می‌توان با کمک متریک g بالا و پایین برد به این صورت:

?_? = g_???^? و ?^? = g^???_?

• در اینجا F_?? قدرت میدان است بنا بر تعریف:

• A_? میدان پیمانه است که درواقع همان فوتون است (ذره‌? انتقال‌دهنده? نیروی الکترومغناطیس).
• ?^? ماتریسهای دیراک هستند.

برای دیدن مطالب روی ادامه مطلب کلیک کنید

برای دیدن مطالب روی ادامه مطلب کلیک کنید

برای دیدن مطالب روی ادامه مطلب کلیک کنید

به این ورزشکار خوب نگاه کنید. انصافاً که با چه عجله‏ای از پله‏ها بالا می‏رود، تا هر چه سریع‏تر به طبقه پنجم برسد. حال فرض کنید جناب ورزشکار همین پنج طبقه را خیلی آرام و یواش بالا برود.

به نظر شما در کدام حالت کار بیشتری انجام داده است؟
بله، دقیقاً درست است. کار در هر دو حالت یکسان (و برابر mgh) است.

پس این که نمی‏شود، حتماً باید یک چیزی! در این دو حالت فرق کند. آن چیست؟!
در نگاه اوّل واضح است که زمان متغیّری است که در حالت اوّل کمتر و در حالت دوّم بیشتر است.

فیزیکدانها مفهوم کار (یا انرژی) و زمان را با هم ترکیب نموده‏اند و کمیتی تعریف کرده‏اند به اسم توان که مقدار متوسط آن از رابطه زیر قابل محاسبه است.

مقدار عددی محاسبه شده نشان می‏دهد که نیروی مورد بررسی ما در عرض یک ثانیه چند ژول کار انجام می‏دهد. در رابطه فوقهمان کار (یا انرژی) بوده و واحد آن ژول است.مدت زمان انجام کار برحسب ثانیه است و یکای توان درژول بر ثانیهاست که به افتخار آقای جیمز وات به اختصار وات نامیده می‏شود.
کمیت توان از مقادیر مهمی است که در معرفی دستگاهها و ماشین‏های مختلف مورد توجّه قرار می‏گیرد. مثلاً توان یک دستگاه یخچال 12 فوت برابر 100 وات بوده در حالی که مدل 16 فوت آن دارای توان 175 وات می‏باشد. در این مورد می‏توان گفت یخچال حجیم‏تر در یک زمان معین، انرژی بیشتری را نسبت به یخچال کوچکتر مصرف می‏کند.
همه اجسام در حال حرکت در اطراف ما کار خود را با توان‏های مختلفی انجام می‏دهند. شکل زیر مقادیری حدودی را در مورد توان یک فرد دونده یا عقربه‏ی ساعت در حال حرکت یا اتوموبیل به ما می‏دهد.

‏ فرض کنید دو نفر به اسم‏های آقای پهلوان رضازاده و جناب مورچه‏ی سرسخت جسمی به جرم 200 کیلوگرم را تا ارتفاع 2 متری بالا ببرند. یکی در مدت 4 ثانیه و دیگری در مدت 4 روز. حداقل کار انجام شده توسط هر یک و توان هر کدام را محاسبه و مقایسه کنید. راهنمایی: در قدم اوّل برای محاسبه‏ی کار، کاری به زمان نداریم، حداقل کار هر یک برابر با کار نیروی وزن است که برای غلبه بر نیروی وزن لازم است و با رابطه محاسبه می‏شود. برای محاسبه توان باید از رابطهاستفاده کنیم که مقدار t (و به عبارتی) برای آنها متفاوت است. حل: (توان آقای رضازاده) (توان جناب مورچه)

باید توجّه کنیم که توان کمیتی است نرده‏ای یا عددی که فقط دارای اندازه یا بزرگی است.
اگر در رابطه توان، مقدار کار را در رابطه فوق قرار دهیم، به رابطه جدیدی در محاسبه توان می‏رسیم:

شکافت هسته ای

هسته اتم های آزاد شده در فرآیند شکافت مربوط به عناصر شیمیایی مختلفی هستند. چون هسته های تولید شده نیز معمولاً ایزوتوپ های ناپایدار می‌باشند، محصولات شکافت تا حد بالایی رادیواکتیو هستند این ایزوتوپ‌ها هم واپاشی کرده و پرتوهای گاما و بتا تابش می‌کنند. این محصولات شکافت به شدت رادیواکتیو ( یا ضایعات واپاشی آنها که همانند محصولات اولیه شکافت بسیار ناپایدارند و زمان واپاشی بسیار کوتاهی دارند ) زباله های هسته ای به حساب می‌آیند.

شکافت القا شده
با وجود اینکه اغلب اوقات، ساده ترین شکل آغاز شکافت جذب یک نوترون آزاد توسط هسته است، واکنش شکافت را به وسیله برخورد یک هسته قابل شکافت با دیگر ذرات نیز می‌توان القا کرد. این ذرات می‌توانند پروتون، هسته های دیگر و یا حتی فوتون های با انرژی خیلی بالا مثل پرتوهای گاما باشند.
• به ندرت ممکن پیش بیاید که یک هسته قابل شکافت بدون دریافت نوترون شکافت هسته ای خودبه خودی انجام دهد.
• شکافت القایی در عناصر سنگین آسانتر است و به طور کلی هر چه هسته سنگین تر باشد احتمال بیشتری وجود دارد تا شکافته شود . شکافت در عناصر سنگین تر از آهن انرژی تولید می‌کند و در عناصر سبک تر از آهن نیاز به انرژی دارد. خلاف آن در مورد هم جوشی هسته ای صادق است، هم جوشی در عناصر سبک تر از آهن انرژی تولید می‌کند و هم جوشی در عناصر سنگین تر از آهن نیاز به انرژی دارد. بیشترین عناصری که در شکافت هسته ای استفاده می‌شوند اورانیوم و پلوتونیوم هستند. اورانیوم سنگین ترین عنصری است که در طبیعت یافت می‌شود. پلوتونیوم دچار شکافت هسته ای خودبه خودی می‌شود و نیمه عمر نسبتاً کوتاهی دارد. اگر چه عناصر دیگری هم هستند که می‌توان از آنها استفاده کرد. اما این عناصر بهترین ترکیب از لحاظ راحتی شکافت و یکنواختی را دارند.

اثرات ایزوتوپها
اورانیوم طبیعی شامل 3 ایزوتوپ است: U-234 ( %006/0)، U-235 ( %7/0)، U-238(%3/99) سرعت لازم برای یک واکنش شکافت نسبت به یک واکنش غیر شکافت برای ایزوتوپ های مختلف متفاوت است. U-238 با نوترونهایی که انرژی بیشتر از 1Mev دارند شکافته می‌شود چنین نوترونهایی از انفجارهای هم جوشی تولید می‌شوند. اما شکافت اورانیوم چنین نوترونهای پر انرژی تولید کند. در حالتهای نادری u-238 نوترونهای کم انرژی جذب می‌کند اما شکافته نمی شود بنابراین نمی تواند مانند U-235 در واکنش زنجیره ای شرکت کند. U-238 جرم بحرانی ندارد. با این حال وقتی که یک نوترون جذب می‌کند U-239 حاصل ناپایدار است و ابتدا به NP-239 و سپس به PU-239 واپاشیده می‌شود. PU-239 درست مانند U-235 با نوترونهای کند نیز شکافته می‌شود. بنابراین قسمتی از انرژی تولید شده در رآکتورهایی که از سوخت اورانیوم استفاده می‌کنند را شکافت پلوتونیوم تأمین می‌کند.
U-235 نسبت به U-238 با گستره وسیع تری از نوترونهای باانرژی های مختلف واکنش می‌دهد. U-235 بزرگترین سطح مقطع واکنش برای U-235 زمانی است که با نوترونهای کند واکنش می‌دهد. بدین معنی که احتمال شکافت U-235 زمانی که با نوترونهای کند یا " نوترونهای گرمایی " برخورد کند بسیار بیشتر است این نوترونها بسیار کم انرژی تر از نوترونهایی هستند که از شکافت U-235 تولید می‌شود. معمولاً از گرافیت یا آب برای کند کردن نوترونهایی که در واکنش شکافت تولید می‌شوند استفاده می‌شود تا با استفاده از این نوترونها U-235 بیشتری شکافته می‌شود. اگر نسبت U-235 بالا باشد، بدون نیاز به کند کننده هم واکنش زنجیره ای ادامه می‌یابد.
نسبت U-235 در اورانیوم طبیعی 1 به 140 است. در ضمن تفاوت جرم بسیار کم بین ایزوتوپ‌ها جداسازی آنها مشکل می‌کند. در پروژه منهتن بود که دانشمندان به امکان جداسازی U-235 پی بردند. جداسازی U-235 مهمترین عامل موفقیت آنها در این پروژه بود.

کند کننده ها
نوترونهای گرمایی که در واقع نوترونهای کند می‌باشند احتمال بیشتری برای شکافتن U-235 دارند، اما نوترونهای آزاد شده در فرآیند شکافت سرعت بالایی دارند و از این نوع نوترونها نمی باشند. احتمال هر دو واکنش های شکافت و غیر شکافت بستگی به سرعت

برای دیدن ادامه مطالب روی ادامه مطلب کلیک کنید

بمبهای کثیف چگونه کار می‌کنند؟
بمب کثیف یا بمب پخش کننده مواد رادیواکتیو از نظر تئوری بسیار ساده است: یک ماده منفجره معمولی مانند TNT که همراه با مواد رادیواکتیو در یک محفظه قرار گرفته اند. این بمب نسبت به یک بمب هسته ای بسیار ساده تر، ارزان تر و البته کم اثرتر است، والبته هنوز از قابلیت تخریب انفجاری و آسیب های تشعشعی برخوردار است.
مواد منفجره از طریق گاز بسیار داغی که به سرعت منبسط می‌شود، موجب آسیب های تخریبی فراوانی می‌شوند. ایده اصلی بمب کثیف هم این است که به جای آنکه از این قدرت انبساطی گاز در جهت تخریب استفاده شود، به عنوان پخش کننده مواد خطرناک رادیواکتیو در سطحی وسیع استفاده شود. هنگامی که انفجار پایان یافت، مواد رادیواکتیو به صورت ابری از غبار در فضا پخش می‌شود که همراه با وزش باد، در سطحی وسیع تر از محل انفجار پراکنده می‌شود. اثر تخریبی طولانی مدت بمب، تشعشع یونیزه کننده مواد رادیواکتیو است. اتمها را یونیزه کند و مجموعه ای از یونهای مثبت و منفی را درون سلولها ایجاد کند. این پدیده در بدن انسان بسیار خطرناک است، زیرا جریان الکتریکی ناشی از حرکت یونها می‌تواند واکنش شیمیایی غیر طبیعی را در سلولها آغاز کند