المساعد الشخصي الرقمي

مشاهدة النسخة كاملة : التألق الصوتي والاندماج النووي



محمد عريف
04-17-2010, 06:10 PM
http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=482






التألق الصوتي والاندماج النووي


Sonoluminescence and Fusion






يقصد بظاهرة التألق الصوتي Sonoluminescence هي تلك الظاهرة التي تنشأ عن تعرض سائل إلي موجات فوق سمعية بشدات عالية جداً مما يترتب عنه تولد فقاعات bubble ميكروسكوبية داخل الساُئل مملوءة بأبخرة السائل تعرف بفقاعات التكهيف Cavitation التي لا تلبث إلا أن تنهار محدثة ضغوط هائلة داخل السائل ودرجات حرارة عالية الأمر الذي أثار الباحثين لدراسة الآثار المترتبة علي تلك الظاهرة، وكان من أهم الدراسات التي أثارت جدلاً واسعاً تلك الدارسات الهادفة إلي تحقيق الاندماج النووي fusion من خلال هذه الظاهرة.

لكن دعنا في البداية نتعرف من قرب علي تلك الظاهرة العجيبة.


تعود بداية اكتشاف تلك الظاهرة إلي عام 1934 عندما قام كلاًٍ من H. Frenzel, H. Schultes بجامعة Cologne أثناء العمل علي السونار Sonar بوضع مصدر موجات فوق سمعية ultrasound transducer داخل قارورة من مستحلب فوتوغرافي، علي أمل تسريع عملية التحميض، وبدلاً عن ذلك لاحظا نقاط صغيرة علي الفيلم بعد التحميض، وأدركا تكون فقاعات في السائل باعثة للضوء أثناء تسليط الموجات السمعية.

أوضحت الدراسات ألأولية للظاهرة صعوبة تفسير تلك الظاهرة بسبب الطبيعة المعقدة للعدد الكبير من الفقاعات قصيرة العمر، وقد تم تسمية هذه الظاهرة التألق الصوتي المتعدد الفقاعات multi-bubble Sonoluminescence MBSL، كما يظهر في تلك الصورة.




http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=483

في عام 1989 خطت الدراسات الخاصة بتلك الظاهرة خطوة كبيرة إلي الأمام عندما قام كلاً من Felipe Gaitan, Lawrence Crum بإنتاج تألق صوتي مستقر بفقاعة مفردة single-bubble Sonoluminescence SBSL كما تظهر في الصورة التالية، لقد تكونت فقاعة وحيدة في مجال صوتي لموجة موقوفة، باعثة للضوء مع كل طور تضاغط للموجة الموقوفة، لقد سمحت هذه التقنية بإجراء دراسات منتظمة عن هذه الظاهرة حيث تم عزل التأثيرات المعقدة المصاحبة للفقاعات المتعددة، وقد بينت الدراسات أن درجة الحرارة داخل الفقاعة تكفي لصهر الصلب، ومما أثار الجدل في هذه الظاهرة هو أن درجة الحرارة داخل الفقاعة تعدت المليون درجة كلفن، لكنها لم تكن مثبتة بشكل حاسم، وذلك علي الرغم من أن التجارب الحديثة التي أجريت بجامعة Illinois دلت علي أن درجة الحرارة كانت في حدود 150 ألف كلفن.

http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=484

يمكن أن يحدث التألق الصوتي عندما تسلط موجة صوتية بشدة كافية محدثة فجوة غازية بداخل السائل سريعة الانهيار، تأخذ هذه الفجوة شكل الفقاعة في بداية التكوين pre-existing bubble ، وعند تولد فقاعة وحيدة بشكل مستقر فإنها تتمدد وتتضاغط بشكل مستمر مرات متتالية باعثة ومضات ضوئية كل طور تضاغط، ولكي تتكون تلك الفقاعة المستقرة يجب أن تسلط موجات موقوفة داخل السائل، كما يجب أن تكون الفقاعة عند ضغط anti-node، كما أن التردد الرنيني للموجات يعتمد علي شكل وحجم الوعاء المسلط عليه الموجات والموجود به السائل محل الدراسة.

http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=485

حقائق عن التألق الصوتي:
1- يتراوح زمن الومضات الضوئية الصادرة عن الفقاعات بين 35 إلي عدة بيكوثانية picoseconds بشدة تتراوح بين 1-15 مللي وات.
2- يبلغ قطر الفقاعة حوالي 1 ميكرومتر micrometer ويعتمد علي طبيعة السائل والمحتوي الغازي للفقاعة.
3- إن ومضات التألق الصوتي عالية الاستقرار، حيث لها استقرار أكثر من استقرار المتذبذب الصانع للموجات الموقوفة نفسها.
4- بإضافة كميات صغيرة من غاز نبيل داخل الفقاعة يزيد من شدة الضوء المنبعث.

وقد أظهرت القياسات الطيفية أن درجة الحرارة داخل تتراوح بين 2300 و 5100 كلفن، قياس درجة الحرارة بدقة عالية يعتمد علي الشروط التجريبية التي تتضمن تركيب السائل والغاز بالفقاعة، كما أن اكتشاف درجات الحرارة العالية للفقاعة لا يمكن اكتشافه بالطرق الطيفية بسبب عدم شفافية السائل للأطوال الموجية القصيرة للضوء المميز لدرجات الحرارة العالية.

http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=486

آلية حدوث التألق Mechanism of phenomenon

إن ميكانيكية التألق مازالت حتى الآن غير معلومة بشكل حاسم، ولكن من الاقتراحات المقدمة في هذا الموضوع ما كان في عام 2002 حيث قام كلاً من M. Brenner, S. Hilgenfeldt, and D. Lohse بنشر بحثاً عن التألق الصوتي وحيد الفقاعة، احتوي هذا البحث علي تفاصيل دقيقة لميكانيكية التألق حيث أكدوا علي أن العامل الرئيسي في هذا الوميض هو احتواء الفقاعة علي نسبة من غاز نبيل مثل الأرجون، أو الزينون وكميات متفاوتة من بخار الماء ( حيث يحتوي الهواء علي تقريباً علي 1% من الأرجون بينما يحتوي الماء علي نسبة أعلي من تلك – ولكي يحدث التألق يجب أن يكون التركيز في حدود 20% – 40% ) وتسبب بعض التفاعلات الكيميائية قدر من النيتروجين والأكسجين، لكنهما يزالان من الوسط بعد حوالي 100 دورة من التمدد والانكماش، وحينها تبدأ الفقاعة بإصدار الوميض.

ويؤدي القصور الذاتي للماء أثناء انهيار الفقاعة علي ارتفاع الضغط بشدة عالية، ودرجة الحرارة تصل إلي حوالي 10 الآلاف كلفن داخل الفقاعة، مما يتسبب في تأين جزء من الغاز النبيل، وهذا الغاز المتأين صغير لدرجة أن الفقاعة تبقي شفافة لنفاذ الوميض، ولكن ما السبب وراء هذا الوميض؟

إن بعض الالكترونات الناتجة من تأين الذرات تتفاعل مع الذرات المتعادلة متسببة في إشعاع معروف باسم برمشتراهلنج Bremsstrahlung، بينما تؤدي الصدمة الموجية ذات الطاقة المنخفضة أثناء انهيار الضغط بالسماح للالكترونات بإعادة الاتحاد مرة أخري مع ذراتها وبالتالي يتوقف الضوء المنبعث بسبب تلك الالكترونات الحرة ويتسبب ذلك في ومضة ضوئية لمدة 160 بيكوثانية.

اقتراحات غريبة

اقترح Julian Schwinger نظرية غريبة بعض الشيء عن التألق الصوتي أيدها بشكل كبير Claudia Eberlein بجامعة Sussex حيث اقترح الأخير أن الضوء المصاحب للتألق الصوتي يتولد عن الفراغ داخل الفقاعة في عملية مشابهة لإشعاع هوكنج Hawking radiation المتولد عند حواف ثقب أسود.

أوضحت هذه النظرية أن نظرية الكم افترضت أن الفراغ يحتوي علي بعض الجسيمات الافتراضية virtual particles والتي يمكن أن تتحرك بعشوائية في السطح الفاصل بين الماء والغاز محولة الفوتونات الافتراضية إلي فوتونات حقيقية.

ولكن ما قد يدحض هذه الافتراضات أن التألق الصوتي يطلق كميات كبيرة من الطاقة في وقت قصير للغاية متعارضاً مع تفسير طاقة الفراغ، ولم تثبت صحة هذه الافتراضات بعد.

التألق الصوتي والتفاعلات الاندماجية.

أوضحت بعض المعادلات الخاصة بالتألق الصوتي أن درجة حرارة نظام متألق صوتياً لا يمكن أن تتعدي 20 ألف كلفن، ولكن بعض الأبحاث أوضحت أن الحرارة المقاسة وصلت إلي 100 ألف كلفن، ومن الغريب حقاً أنها أشارت إلي أنها ممكن أن تصل إلي ملايين الدرجات الكلفينية مما حفز بعض الباحثين إلي دراسة إمكانية حدوث اندماج نووي حراري خلال تلك الدرجات العالية، سمي الاندماج بالفقاعات bubble fusion.

إن فكرة الاندماج بالفقاعات ظهرت عام 1994 بواسطة كلاً من Bradley Barber, Seth Putterman ومساعديهم من UCLA عندما أعلنا إمكانية حدوث هذا النوع من الاندماج عندما قاموا بحساب موجة الصدمة التي تنمو بداخل فقاعة منهارة تحتوي علي الديوتيريوم، أتبعها William Moss بمعمل لورانس ليفرمور الدولي، بعمل محاكاة للتفاصيل الرقمية للفقاعات المنهارة المحتوية علي الديوتيريوم، وقد أبدت نتائج المحاكاة إمكانية بلوغ درجة الحرارة والضغط داخل الفقاعة درجة كافية للتغلب علي قوي التنافر بين الديوترونات.

في 27 يناير عام 2006 أعلن بعض الباحثين من معهد Rensselaer Polytechnic أنهم حصلوا علي اندماج نووي بتجارب التألق الصوتي، ولكن حتى الآن لم يستطيع الباحثون في الوسط العلمي الحصول علي هذه النتائج.

وتعتبر هذه التجارب وليدة تجارب أخري كانت في بداية عام 2002 وكانت مثيرة للجدل إلي حد كبير، فلقد قام هؤلاء الباحثين بالتعاون مع باحثين آخرين من Oak Ridge National Laboratory ومعهد الميكانيكا بالأكاديمية الروسية للعلوم ( RAS ) برئاسة Taleyarkhan بعمل اهتزازات بقارورة تحتوي علي ديوتيرتيد الأسيتون deuterated acetone، وذلك باستخدام موجات فوق سمعية، لكن هؤلاء الباحثين أثاروا جدلاً شديداً في مارس 2002 عندما ادعوا دليلاً علي حدوث الاندماج بين الديوتيريوم deuterium داخل الفقاعات، وذلك عندما فرضوا أن موجة الصدمة الناتجة عن الانهيار السريع للفقاعة كانت بشدة تكفي لدمج الديوترونات معاً.

وحتى الآن، فإن الدليل المقدم من هؤلاء الباحثين غير مقنع لدي البعض، حيث كان النقد الموجه له لم ينفي حدوث الاندماج، ولكنه يقول بأن حدوثه غير مبرهن، حيث يتطلب لحدوثه أن تبقي الفقاعات فترة طويلة كافية لكي تتركز موجة الصدمة بإحكام في مركز الفقاعة، وهو ليس صعباً بقدر ما هو صعب إثباته.

إن الاهتمام بالاندماج بالفقاعات نشأ عن العمل علي التألق الصوتي، حيث ينبعث ضوء من الفقاعات التي تتكون عندما يوضع السائل في مجال صوتي، حيث تنمو الفقاعات خلال طور التخلخل tensile phase للموجة الصوتية، وعندما يحدث انكماش خلال طور الانضغاط compressive phase، إن بعض الباحثين مفتونين بلغزين محيرين:


مصدر الضوء، ومدة سطوعه القصيرة، Kenneth Suslick الخبير الكيميائي في الصوت بجامعة Illinois قال إن بعض الباحثين يعتقدون أن هذا الضوء ينبعث بسبب الاندماج عالي الحرارة باعثاً فوتونات من الذرات أو الجزيئات المثارة، أو من ظاهرة برمشتراهلنج bermesstrahlung الناتجة من اصطدام الالكترونات بالذرات أو بالأحرى عند مرورها بجوار الأنوية، وربما من إشعاع الثقب الأسود.

وخلال تطبيق التألق الصوتي فإن مدي درجات الحرارة المعلومة بالانبعاث الطيفي يكون أعلي من عشرات الآلاف كلفن، وتنفجر خلالها الفقاعات بسرعة مولدة صدمة صوتية داخلية تحت ظروف معينة، ولكن درجة الحرارة والضغط غير معلومين بدقة داخل الفقاعة، ولكن من المعلوم لحدوث الاندماج فإن درجة حرارة الفقاعة الداخلية يجب أن يصل إلي ملايين الدرجات الكلفينية، مع ضغط يصل إلي مئات الميجا بار.

ولتحفيز الاندماج حاول Taleyarkhan انجاز المزيد من الشروط الحدية لذلك داخل الفقاعة، ففي البداية استخدم ديوترتيد الأسيتون http://latex.codecogs.com/gif.latex?{\color{blue}&space;C_{3}D_{6}O } كوقود للاندماج، وللحصول علي نسبة انضغاط عالية تم تسليط حزمة من النيوترونات بطاقة 14 MeV وذلك لتوليد فقاعات صغيرة جداً في الوقود المذكور، وعلي سبيل التخمين فإن نتائج الفقاعات ستكون كحد أدني بنصف قطر من 10 إلي 100 نانومتر، وهو أصغر بخمس مرات من رتبة كبر الحد الأقصى للفقاعات المتمددة المتوقع الوصول إليها، ولتفادي مقاومة الفقاعات للانهيار الذي يحدث كثيراً بالأبخرة المتبقية، فإنهم قاموا بإزالة غاز الأسيتون، وفي النهاية قاموا بتعريض السائل إلي حقول صوتية عالية الشدة.

لقد أدي أعضاء الفريق حسابات قيم الصدمة shock-code الهيدروديناميكية في بعد واحد لشروط اختباراتهم وذلك لتحديد إمكانية حدوث الاندماج، ولكنهم يحتاجون إلي إشارة محددة تعد دليل حدوث الاندماج فعلياً.


إن اندماج ذرتي من الديوتيريوم يمكن أن يحدث بالتساوي علي الشكل الآتي:



http://latex.codecogs.com/gif.latex?d&space;+&space;d&space;\to&space;p+t



or
http://latex.codecogs.com/gif.latex?d&space;+&space;d&space;\to&space;n+^{3}He

حيث أن t هو نواة التريتيوم، http://latex.codecogs.com/gif.latex?{\color{blue}&space;^{3}He}نواة الهيليوم – 3، ولإثبات حدوث الاندماج فعلاً يجب أن نري طبقاً لتلك المعادلتين زيادة في نسبة التريتيوم في السائل، ونمو نسبي في النيوترونات التي تتميز بطاقة 2.5 MeV ، ولإثبات حدوث الاندماج يجب أن ندلل علي أن النيوترونات المنطلقة تصاحب التألق الصوتي الذي يولد انهيار الفقاعات.


http://hazemsakeek.com/up/download.php?img=493

قام Taleyarkhan( والذي يظهر في الصورة العليا ) لإثبات وجود التريتيوم في السائل الناتج عن الاندماج، بأخذ عينات من ديوتيرتيد الأسيتون بعد كل ثلاث تجارب تألق علي السائل لفترات مختلفة، وذلك لتعيين نسبته في السائل عن طريق معدل تحلله، وكانت نتيجة العينة التي تعرضت لأطول مدة من التألق أعطت فاعلية إشعاعية عالية حوالي 68.9 ±2.6 counts/min مقارنة بالخلفية الإشعاعية لتحلل التريتيوم حيث تبلغ في المتوسط 53.4 ± 2.3 counts/min ، ولقد قدر الفريق أن الفاعلية الزائدة تلك تطابق إشعاع http://latex.codecogs.com/gif.latex?5-7&space;\times&space;10^{5} atoms/sec للتريتيوم.


ولسوء الحظ فإن التريتيوم سيء السمعة، بمعني أنه موجود كملوث وشائبة في ديوتيرتيد الأسيتون، ولفحص القراءات المزيفة قام الباحثون بمقارنة تلك النتائج التي تم الحصول عليها مع http://latex.codecogs.com/gif.latex?{\color{blue}&space;C_{3}D_{6}O }مع نظيراتها التي تم الحصول عليها مع الأسيتون العادي http://latex.codecogs.com/gif.latex?{\color{blue}&space;C_{3}H_{6}O }، ولكن يجب توقع نمو مستوي التريتيوم فقط عندما تتحد الديوترونات وعندما تنتج الموجات الصوتية فقاعات التكهيف، وهذا ما وجده فريق البحث.


وعند البحث عن النيوترونات بطاقة 2.5 MeV قام الباحثون باستخدام عداد وميض scintillation counter للكشف عن النيوترونات كدالة في الطاقة باستخدام pulse – shape مميز شكل النبضة وذلك لحجب نبضات أشعة جاما، لقد أخذ الباحثين الفرق في عدد النيوترونات عند حدوث التكهيف وبدونه، ففي الحالة الأولي كانت النيوترونات بطاقة أقل من 2.5 MeV والثانية بطاقات أعلي من ذلك، لقد وجدوا 4% زيادة في النيوترونات الأقل من 2.5 MeV والتي تماثل إنتاج حواليhttp://latex.codecogs.com/gif.latex?4.8&space;\times&space;10^{4} n/s أي حوالي أصغر عشر مرات من معدل http://latex.codecogs.com/gif.latex?7&space;\times&space;10^{5} n/s الذي يجب أن يتوافق مع مستوي التريتيوم الذي وجدوه.


وقد أشار Putterman إلي أن كمية التريتيوم المعلنة من قبل Taleyarkhan وفريقه في حدود ألف ذرة تريتيوم لكل نيوترون منبعث بأنها تأثير هائل، وقد أبدي اندهاشه بأن نسبة البروتونات الزائدة حوالي 4% فقط.


إن إشارة الاندماج النهائي يجب أن تعقب الوميض الضوئي الناتج عن انهيار الفقاعات بفترة زمنية أقل بكثير من 10 نانو ثانية، ولمطابقة القياسات قام Taleyarkhan بإطلاق الوميض الضوئي بعد تسليط التألق الصوتي علي السائل، ثم حساب الفترة الزمنية الفاصلة بين رؤية الوميض الضوئي وبدء تسجيل قراءات عداد الوميض ( يسجل عداد الوميض قراءات كلاً من النيوترونات وأشعة جاما ).


لقد وجد Taleyarkhan أن الاشارة المسجلة لانبعاث النيوترونات سجلت بعد 2 ميكرو ثانية وهي بعيدة جداً عن فترة 10 نانو ثانية المحسوبة، ولقد عبر عن ذلك Taleyarkhan بقوله أن هدفنا الأساسي هو إذا كان لدينا تأثير نهائي لزيادة الفاعلية النووية حول التألق الصوتي.


وحول ذلك اقترح Lee Riedinger ( أستاذ الفيزياء النووية ونائب مدير العلوم والتكنولوجيا في Oak Ridge ) عندما علم بأبحاث Taleyarkhan ورفاقه بإعادة هذه القياسات بواسطة Daniel Shapira and Michael Saltmarsh بقسم معامل الفيزياء.


قام الأخيرين بأخذ البيانات مع كاشف نيوترونات ضخم ومزيد من الأجهزة الالكترونية المعقدة، بينما يجري Taleyarkhan باقي التجارب، لقد سجلا هذين الباحثين أن فترة التعاقب الزمني بين رصد النيوترونات ( أو أشعة جاما ) وبين الوميض الضوئي كانت في حدود 20 ميكرو ثانية لأفضل النتائج، وذلك بدون التمييز بين أشعة جاما وبين النيوترونات ( حيث قاما بفصل الإشارتين فيما بعد ).


وبعد مزيد من الفحص والدراسة قررا أن الزيادة الملحوظة في عدد نيوترونات للخلفية الإشعاعية المصاحبة للتكهيف أعلي منه بدونه، ولكنها غير مرتبطة بزمن انهيار الفقاعات.

لم يوافق Taleyarkhan ورفاقه علي تلك الاستنتاجات، حيث أشاروا – من بين الكثير من الأشياء – أن زوج الكاشفات تلك كان غير مناسب لمضمون التجربة، حيث وضع بالخارج خلف بعض الأشياء، كما شعروا أيضاً أن هذه الكاشفات قامت في البداية بحساب النيوترونات منخفضة الطاقة.


بعض الباحثين عندما حللوا نتائج Taleyarkhan أشاروا إلي أنه أساء تفسير التحلل الإشعاعي لمواد المعمل القياسية علي أنها نواتج الاندماج النووي.


في عام 2008 جردت جامعة Purdue ( المكان المنفذ فيه التجارب ) الفيزيائي Taleyarkhan من أستاذيته بعد اتهامه بسوء إدارة البحث بسبب إثارته الجدل حول الاندماج بالفقاعات.

ومع كل ذلك لم تتوقف التجارب الرامية إلي تحقيق هذا النوع من الاندماج، لتحقيق حلم البشرية في الحصول علي طاقة نظيفة ودائمة وآمنة.


وفي النهاية أتقدم بالشكر للأستاذ الدكتور علاء الدين بهجت لأنه من قدم لي مفهوم التألق الصوتي عبر هذا المقال هنا (http://hazemsakeek.com/up/download.php?id=490)

ولمزيد من المعلومات برجاء الضغط هنا (http://en.wikipedia.org/wiki/Sonoluminescence)

ولتحميل هذا الموضوع في ملف PDF اضغط هنا (http://hazemsakeek.com/up/download.php?id=492)

مع وافر احترامي وتقديري

رجب مصطفى
04-17-2010, 06:57 PM
الشكر موصول لك ... أخي العزيز / محمد ...

ولأستاذنا الجليل د / علاء الدين بهجت ...

جزاكم الله خيراً

محمد عريف
04-17-2010, 09:56 PM
شكراً علي مرورك أخي العزيز رجب

مع وافر احترامي وتقديري

علاء الدين بهجت
04-19-2010, 08:07 PM
الأخ الفاضل محمد عريف المشاركة #1
لقد أستمتعت حقا بهذا التلخيص المفيد لظاهرة التألق الصوتى. وبما أن الحاجة أم الإختراع أردت أن أزيد أن أحد الطرق الأساسية المطبقة اليوم فى الكثير من المعامل (بما فيها معملى) هو تطبيق هذه الظاهرة فى تحضير المواد متناهية الصغر (المواد النانومترية)، فكما يقول المثل يبقى ما هو مفيد ويذهب أدراج الرياح كل ما هو غير مفيد (أو ما فى هذا المعنى). أما بخصوص الإندماج النووى البارد المزعوم فقدد تكررت هذه الإدعائات مرات كثيرة، وأشهرها على الإطلاق التجربة المنشورة عام 1989 بإستخدام الطرق الكهروكيميائية والتى ثبت فشلها هذا بالإضافة الى التجريس الذى أصاب العالمين Fleischmann–Pons الذين أدعوا هذه التجربة، وإن لم يمنع هذا أن هناك معامل بالعالم مازالت تجرى التجربة حتى اليوم.

محمد عريف
04-19-2010, 08:20 PM
أستاذي الفاضل سعيد جداً بتعليقك علي الموضوع

وسأعتبر ذلك وساماً ثانياً علي صدري، بعد وسامك الأول لي أثناء مدحك لي أثناء إحدي محاضراتك.

وأشكرك حقاً علي تلك الاضافة الرائعة للموضوع

ودعني أخمن أن تحضير المواد النانومترية سيعتمد علي كيفية تحطيم اهتزازات الموجات الفوق سمعية العالية للمواد لتصبح فى رتبة النانو

حيث تمتاز الموجات الفوق سمعية بطاقتها العالية الناتجة عن ترددها العالي.

مع وافر احترامي وتقديري

علاء الدين بهجت
04-20-2010, 11:57 AM
عزيزى: قد أختلف معك فى مقولة "حيث تمتاز الموجات الفوق سمعية بطاقتها العالية الناتجة عن ترددها العالي" ولكن أعتقد أن السبب ليس طاقتها العالية فهى موجات ميكانيكية طاقتها تعتمد على مربع سعتها مضروبا فى مربع ترددها كما درسنا فى مقرر الإهتزازات والموجات، فقد تملك قدرة عالية طاقة/زمن، ولكننى أعتقد أن تأثيرها يأتى مما يسمى الموجات التصادمية (Shock wave)، حيث عند شروط معينة تكون سرعة انتقال الموجة الصوتية داخل الوسط (هنا السائل الماء) أعلى منها من سرعة الصوت فى هذا الوسط. والأمثلة كثيرة مثلما يحدث عندما تخترق طائرة سرعة الصوت، وفى الفيزياء النووية ما يعرف بأشعة شرينكوف (وإن كانت المكونات مختلفة بعض الشىء). هذا ما أعتقده حتى الأن!

محمد عريف
04-20-2010, 06:14 PM
أشكر سيادتك علي التوضيح وعذراً

وهل هذا يعني أنك تتفق معي في أن الاهتزازات العالية للموجات السمعية هي المسئولة عن تحطيم المواد إلي المستوي النانوي

لقد ذكرت سيادتك

عند شروط معينة تكون سرعة انتقال الموجة الصوتية داخل الوسط (هنا السائل الماء) أعلى منها من سرعة الصوت فى هذا الوسط

أرجو من سيادتك توضيح هذه الشروط

علي حد علمي - حتي فبل أن تذكر لي - أن لا يمكن للموجات الصوتية أن تسير بسرعة أعلي من سرعتها داخل وسط معين، ولكني أعلم كما ذكرت سيادتك أنه من الممكن لبعض الأجسام والجسيمات أن تنتقل في الوسط بسرعة أعلي من سرعة الصوت داخل الوسط وهذا يسبب الموجة الصدمية وهي موجة صوتية بالنسبة لاختراق حاجز الصوت، وموجة ضوئية بالنسبة لاختراق حاجز الضوء في وسط عالي الكثافة الضويئة كالماء.

هل من الممكن أن تنتقل الموجات الصوتية بسرعات فوق صوتية لوسط معين علي طول خط انتشارها في الوسط، أم أنها تنتقل لمسافة معينة مطلقة موجة الصدمة لتخفف من سرعتها فيما بعد

علاء الدين بهجت
04-20-2010, 09:23 PM
الموجات فوق الصوتية تنتقل فى الأوساط بسرعة الصوت فى هذا الوسط فمثلا كما تعلم تنتقل فى الهواء بسرعة حوالى 330م/ث وفى الماء بسرعة تقريبا 3000م/ث أى أكثر بعشرة مرات، وعليه فى تجربة التألق الصوتى الذى نحن بصدده ينتقل الصوت المركز (حيث أن القنينة كروية) بسرعة الصوت فى الماء وعند تكون الفقاعة المليئة بذرات غازية للماء تكتسب هذه الذرات سرعة الصوت فى الماء وحيث أنها تنتقل داخل وسط غازى سرعة الصوت فيه أقل حوالى عشر مرات فتحدث عند إذ موجة الصدمة داخل الفقاعة مما يؤدى تبعا للتجربة الإندماج النووى، أما فى حالة تحضير المواد النانوية فتكون المكونات المراد تصنيعها فى صورتها النانوية هى التى تأخذ سرعة الصوت فى الماء لتتحرك بها داخل الفقاعة ونتيجة للتصادمات يحدث دمج للمكونات الذرية، هذا ما أعتقده لهذا التفاعل حتى الأن، قد أطور معرفتى إن وجدت تفسيرا أكثر علميا من ذلك.

محمد عريف
04-20-2010, 09:40 PM
جزاك الله خيراً يا دكتور بالفعل هذا ما كنت أبحث عنه فعلاً

لو خرج الصوت من الماء إلي الغاز ماذا ستحدث لسرعة الصوت

مشكور أستاذي علي الاجابة

مع وافر احترامي وتقديري

deadheart
04-28-2010, 11:02 AM
استاذي محمد اشكرك على هذا التألق الباهر

واود أن اعلق على أمر يعلمه معظمنا

وهو أن سرعة الصوت تختلف من وسطٍ لاخر


لي عودة فيما يخص الاندماج والتألق الصوتي

deadheart
04-28-2010, 11:29 AM
يبدو الوهج الأزرق الخافت لفقاعة التألق الصوتي مثل نجم في السماء ليلا عند النظر إليه بالعين المجردة. وفي عام 1991 حدّد أحد طلبتي (في الدراسات العليا) < A .R</SPAN>. هيلر> كمية هذا الإشعاع الضوئي الواقع في المجال المرئي من الطيف، وقد وجد أن فيه الكثير من الإشعاع الذي لا تدركه العين. وبينت النتائج أن الفقاعة تُصْدِرُ ضوءا أرجوانيا أكثر من إصدارها للضوء الأحمر، وضوءا فوق بنفسجي أكثر من الضوء الأرجواني. ولم نتمكن من تتبع الطيف إلى ما وراء طاقة للفوتونات تعادل 6 إلكترون ڤلط وهي توافق ضوءا فوسجيا (فوق بنفسجي) ذا طول موجة يساوي 0.2 ميكرون، إذ إن الضوء لا ينتشر في الماء عند طاقات أعلى من ذلك، (وللسبب نفسه وجب علينا استعمال حوجلة من الكوارتز بدلا من استعمال الزجاج الذي يمتص الأشعة فوق البنفسجية). وتوافق قيمة الطاقة 6 إلكترون ڤلط درجة حرارة تبلغ 000 72 كلڤن، وهذا يعني أن قلب الفقاعة يتّقد بحرارة لاذعة.



http://www.oloommagazine.com/images/Articles/11/SCI95b11N11_H04_004424.jpg

يحصل الانتقال إلى حالة التألق الصوتي عندما تصل الشدة الصوتية إلى قيمة حرجة. وبشكل عام، يتزايد نصف القطر الوسطي للفقاعة مع ازدياد شدة الموجة الصوتية. وحين تبلغ هذه الشدة القيمة الحرجة يبدأ التألق الصوتي ويتناقص نصف قطر الفقاعة فجأة. وتظل الآلية الكامنة وراء هذا الانتقال غير مفهومة حتى الآن.





ويمكن تفسير الارتفاع الهائل لدرجة حرارة فقاعة الغاز المنهدمة اعتمادا على التجربة اليومية لساكني المناطق الجبلية، حيث يصبح الجو حارا عندما تهب الريح من المناطق المرتفعة إلى المناطق المنخفضة. فعندما يؤثر فرق الضغط الجوي بين المنطقتين في هواء المنطقة المرتفعة قبل أن يجد هذا الأخير الوقت الكافي لتبادل حرارته مع البحر والأجسام الأبرد الأخرى في المنطقة المنخفضة، فإن الهواء يسخن بشكل كظوم adiabatically</SPAN> ـ وهذا يعني ازدياد درجة حرارته من دون إضافة أي طاقة حرارية.


ويتناقص حجم فقاعة التألق الصوتي نحو مليون مرة عندما يتناقص نصف قطرها مئة مرة. وفي الخمسينيات من هذا القرن وجد باحثون من مختبر مولارد للبحوث الإلكترونية في إنكلترا أن الانضغاط الكظوم في داخل الفقاعة يؤدي إلى بلوغ درجة حرارة تعادل 000 10 كلڤن وضغوطات تفوق 000 10 ضغط جوي، (ربما لا يتبخر سطح الفقاعة بسبب حدوث المعدلات العالية من الانضغاط والتسخين في مركز الفقاعة تماما).


لو عاش الفيزيائي الإنكليزي اللورد رايْلي في المناطق الجبلية فلربما قادته خبرته بالطقس إلى التنبؤ بظاهرة التألق الصوتي كجزء من البحوث التي أجراها على الفقاعات عام 1917 عندما طلبت إليه البحرية الملكية مساعدتها على فهم تآكل رفّاصات (مراوح) propellers</SPAN> السفن. وقد بيّن رايلي أن الفقاعات الهوائية الصغيرة، التي تنشأ عندما يقطع (يشرّح) الرفاص سطح الماء، هي المسؤولة عن ذلك، إذ تسبب الفقاعات تآكل الرفاص عند انهدامها عليه بقوة تفوق الضغط الجوي بعشرة آلاف مرة. ولكنه عند وصفه لحركة الفقاعات افترض أن انهدام الفقاعة يتبع قانون بويْل. وبمعنى آخر، ظن رايْلي أن الحرارة في داخل الفقاعة تبقى ثابتة، فلو أدرك أن الانهدام كان سريعا جدا إلى درجة أنه كان كظوما لتنبأ حتما بالحرارة العالية التي ترافق إصدار الضوء.


أمواج الصدم في الفقاعات
في الماضي، ربط الباحثون الذين درسوا التألق الصوتي والكيمياء الصوتية بين الغمامات الانتقالية للفقاعات الكهفية وبين المواضع الساخنة المتكونة في داخل كل فقاعة. وفي هذا النموذج التقليدي تسبب الطاقة المتركزة بوساطة انهدام الفقاعات انفصام وتفكك الجزيئات التي تصدر الضوء لاحقا عند اتحادها.
ومع ذلك لا يمكن أن يفسر ما هو معروف عن التكهف الانتقالي الطيفَ فوق البنفسجي القوي الذي تصدره فقاعة وحيدة متزامنة مع الحقل الصوتي، إذ تدل قياساتنا على أن درجة الحرارة تفوق فعليا 000 10 كلڤن في داخل الفقاعة. ويمكن الوصول إلى درجة الحرارة هذه إذا كان انهدام فقاعة واحدة متزامنة متناظرا وسريعا جدا بحيث يطلق موجة كروية نحو داخلها. وأثناء تركيز موجة الصدم ذات القطر R s</SPAN> تزداد سعتها وسرعتها. وفي هذه الحال يعطى حل المعادلات الهيدروديناميكية بالعلاقة:
R s</SPAN> = At b</SPAN>
حيث A</SPAN> هو ثابت تجريبي و t</SPAN> هو الزمن المقيس ابتداء من لحظة التركيز حيث يكون Rs</SPAN> = 0 و b</SPAN> </SPAN>ثابت يساوي 0.7 في الهواء.
ويُرفق عدد ماخ Mach</SPAN> بكل موجة صدم، وهو يمثل نسبة سرعة الصدم إلى سرعة الصوت في الوسط. وتكون درجة الحرارة خلف جبهة الصدم أعلى من درجة الحرارة أمامها، وتتناسب النسبة بين هاتين الدرجتين مع مربع عدد ماخ.
ومن أجل فقاعة هوائية تنفجر نحو الداخل، يقارب عدد ماخ اللانهاية عندما تصبح جبهة الصدم قريبة من البؤرة، وهذا يعني حدوث مقدار هائل من التسخين. فضلا عن ذلك، عندما تضرِبُ الصدمة المركز وتُحدِث الانفجار نحو الخارج فإن الجزيئات التي كانت وراء الصدمة تصبح أمامها فجأة مرة أخرى، وهكذا تصدم الجزيئات الساخنة مرة ثانية وترتفع درجة حرارتها بعامل آخر يساوي مربع عدد ماخ.
وفقا لهذا النموذج الرياضياتي تكون درجة الحرارة التي يمكن الوصول إليها مرتفعة بصورة لا يمكن تصورها، لكن يحد من ارتفاعها ـ في الواقع ـ عدم استقرار جبهة الصدم. وفي نموذج موجة الصدم يتوقف التألق الصوتي على جبهة الصدم التي تبقى كروية حتى يبلغ نصف قطرها نحو 0.1 ميكرون.
وتقوم جبهات الصدم الكروية بدور مهم في تصميم الأسلحة النووية. وقد استعمل الفيزيائي الإنكليزي < I .G</SPAN>. تيلور> صورا فوتوغرافية ومعادلات متعلقة بوصف الصدمات الانفجارية للحصول على أوائل مواصفات اختبارات القنبلة الهيدروجينية. وفي المستقبل، يمكن أن يكون فهمنا لكيفية إحداث حقل صوتي ـ مثل هذه الانهدامات الكروية الجميلة أثناء عملية التألق الصوتي ـ السبب في مساعدة الباحثين العاملين في معاهد مثل مختبر لورانس ليڤرمور الوطني وجامعة روشستر على تصميم نسخ محسّنة من الاندماج النووي المتحكم فيه بوساطة الحصر العطالي. ففي عملية الاندماج هذه تحث ليزرات عالية الطاقة انفجار كريات تحوي مزيجا من نظيري الهيدروجين (الديوتريوم والتريتيوم). ويشكل الانفجار الكروي نحو الداخل مفتاح الوصول إلى حرارات وكثافات كافية لتحقيق اندماج نوى الهيدروجين كي تعطي الهليوم والنيوترونات.
ولعل هناك فرصة كبيرة في أن تكشف المقارنة بين التألق الصوتي والاندماج النووي المتحكم فيه بوساطة الحصر العطالي عن تشابه أعمق من ذلك. فإذا بقيت صدمة التألق الصوتي مستقرة حتى نصف قطر صغير جدا (لا يتجاوز 10 نانومتر) فإن درجة حرارة هذه المنطقة الضئيلة القدّ تبلغ قيما مناسبة للاندماج. ولا يصعب تصور وجود مفاعيل كثيرة تتماشى مع هذا السياق، نذكر منها عدم استقرار موجة الصدم والانتشار الحراري والتوهين (التخميد) الإشعاعي. ولكن بسبب قصور النماذج النظرية الحالية فإننا نراهن على عدم كفاية المحاكاة الحاسوبية لفهم هذه الظاهرة. وبإمكان التجارب المستقبلية فقط إعلامنا فيما إذا كانت درجة حرارة داخل الفقاعة تماثل سخونة داخل الشمس.



ولكن كيف يمكن أن تولد الحرارة المرتفعة الضوء؟ يرى الباحثون الذين درسوا التألق الصوتي والكيمياء الصوتية أن الطاقة الناتجة من الانهدام تكون قوية بقدر كاف لتحطيم الجزيئات في الغاز الموجود داخل الفقاعة، ثم تصدر الجزيئات المنفصلة أو المتفككة الضوء عند إعادة اتحادها. وقد عرضَت < V.</SPAN> گريفينگ> (من الجامعة الكاثوليكية) هذا المفعول المدعو التألق الكيميائي أول مرة عام 1952 وهو يرافق حدوث تكهف انتقالي، وقد اسُتعمِل في بدء عمليات كيميائية غير عادية مثل صنع الحديد غير البلوري الذي قام به < S .K</SPAN>. سوسليك> من جامعة إلينويْز.


ومع أن فكرة التسخين الكظوم للفقاعات المنهدمة تعطي آلية مثيرة للإعجاب لعملية تركيز الطاقة إلا أنه لا يمكنها أن تكون الجواب التام الوحيد. فلا يسع هذا التسخين بمفرده إعطاء هذا الطيف فوق البنفسجي الذي رصدناه ورأيناه. لذلك ربما كان من الممكن حدوث مرحلة أخرى من تضخيم الطاقة. وقد استنتجتُ مع باربر آلية مقبولة إلى حد ما، إذ أدركنا أن السرعات فوق الصوتية للفقاعة المنهدمة يمكن أن تطلق أمواج صدم إلى داخل الفقاعة. ومع أن حركة الفقاعة تتوقف بفعل قوى تنافر الجزيئات الغازية بعضها مع بعض فيمكن لموجة صدم الانفجار داخليا أن تكمل طريقها إلى الداخل وتركز المزيد من طاقة الانهدام.


وقد أدرك زميلانا في الجامعة < H .P</SPAN>. روبرتس> و< Ch</SPAN>-. Ch</SPAN>. وو> الأهمية الكامنة في أمواج الصدم أثناء التألق الصوتي، كما حسبا مدى تركيز هذه الأمواج، وقد اعتمدا في دراساتهما على حل طوّره أول مرة الرياضياتي الألماني < G .K</SPAN>. گودرلي> في الأربعينيات، وبيّنا أن انهدام الفقاعة يمكن أن يطلق موجة صدم إلى داخل الفقاعة التي تزداد قوتها كلما توغل الانفجار داخليا. ويتعاظم الضغط ودرجة الحرارة العاليين المرافقين لجبهة موجة الصدم عند انقلاب اتجاهها من الداخل إلى الخارج،
وتكون جبهات موجات الصدم، بوجه عام، عرضة لعدم الاستقرار الذي يجعّد سطوحها مما يحد من امتداد الانفجار نحو الداخل. وإذا بقيت جبهة الصدم المتجهة نحو الداخل، التي أطلقتها الفقاعة، سليمة حتى بلوغها نصف قطر قدره 0.1 ميكرون من مركز الفقاعة فإن درجة الحرارة في جوارها ستبلغ نحو مئة ألف كلڤن. وتعادل هذه القيمة الحرارة اللازمة لإصدار الطيف فوق البنفسجي الشديد الذي رصدناه ورأيناه، وإذا تمكنت جبهة الصدم من الوصول إلى نحو 20 نانومتر (النانومتر يساوي 9-10 متر) فيمكن أن تصل درجة الحرارة إلى مليون كلڤن، وهي درجة حرارة كافية لإصدار الأشعة السينية الضعيفة. لكننا لا نعلم إن كانت هذه الأشعة موجودة فعلا أم لا، بسبب عدم انتشار فوتوناتها في الماء. ويبدو احتمال الحصول على الأشعة السينية الضعيفة من الصوت ضئيلا، كما أنني أشك في وجود هذا الإصدار، ولكن ألم أشك من قبل في وجود ظاهرة التألق الصوتي نفسها؟



http://www.oloommagazine.com/images/Articles/11/SCI95b11N11_H04_004425.jpg

يبين طيف التألق الصوتي أن معظم الضوء الصادر يكون فوق بنفسجي. وقد أشار <P. روبرتس> و<Ch-.Ch. وو> إلى تشابه الإشارة الصادرة مع إصدار الكبح، وهذا يعني أن الضوء صادر عن وسط پلازما تبلغ درجة حرارته نحو مئة آلف كلڤن.





إضافة الغازات الخاملة
ومع أنه يصعب تفسير آلية التألق الصوتي الناتج من فقاعة وحيدة فإنه يسهل إحداث هذه الظاهرة بحد ذاتها وتعديلها، وهي حساسة جدا تجاه تغير المعاملات التجريبية المتحكم فيها مثل شدة الصوت ودرجة حرارة الماء. فمثلا يزداد مقدار الضوء الصادر في كل نبضة بعامل يبلغ 200 عندما تهبط درجة الحرارة من 35 درجة مئوية إلى الصفر. وعند درجة الصفر تعطي الفقاعة نحو عشرة ملايين فوتون في كل نبضة.


ويدعو تأثر الحساسية بدرجة الحرارة إلى إمكان فهم أعمق للتألق الصوتي بتغيير المقادير الأخرى. وقد حاولنا إيجاد تألق صوتي ناتج من فقاعة واحدة في سوائل أخرى غير الماء ولكننا لم ننجح في ذلك. وعوضا عن تغيير السائل حاولنا تغيير غاز الفقاعة. ويستدعي هذا التغيير تخلية الماء من الغاز باستعمال مفرغة هوائية، وهي عملية تنزع الهواء الذائب في الماء، ثم نذيب الغازات التي نريدها في الماء. وبالطبع يجب أن تجري هذه العملية في جهاز مُحْكَمِ الإغلاق، وكان هيلر ـ الذي صمم الجهاز ـ قد استعمله أول مرة للحصول على فقاعات من النتروجين (الآزوت) الصرف اعتقادا منه أننا نحصل على النتائج نفسها فيما لو استعمل الهواء، إذ إن النتروجين يكوِّن ثمانين في المئة من تركيب الهواء.


وكانت دهشتنا كبيرة عندما لم تصدِر فقاعات النتروجين النقي إلا قليلا من الضوء. وتوقعنا حينئذ أن يكون الأكسجين أكثر إصدارا للضوء، لكننا وجدنا أن ضوء فقاعة الأكسجين كان خافتا جدا. وكذلك كان إصدار الضوء ضعيفا من مزيج مكوّن من ثمانين في المئة من النتروجين وعشرين في المئة من الأكسجين. وهذا المزيج هو الموجود في عبوة الهواء السائل التي بحوزتنا. لقد فتشنا عن سر ذلك بلهفة إلى أن اكتشفنا خطأنا.


وفي الحقيقة كانت قياساتنا صحيحة، فالهواء العادي يحوي واحدا في المئة من غاز الأرگون argon</SPAN>، ولكن هذا الأرگون منزوع من الهواء السائل المباع تجاريا، ولذلك تزيد إضافة الأرگون إلى هذا الهواء السائل من شدة الضوء الصادر. وتقوم إضافة الهليوم والزينون xenon</SPAN> بالشيء نفسه مع أن لكل غاز خامل طيفا مميزا له، ولا نعلم حتى الآن لماذا كانت إشابة الهواء السائل بالغاز الخامل بنسبة واحد في المئة تعطي القيمة المثلى لحدوث التألق الصوتي.


ماذا نفهم من التألق الصوتي في ضوء نتائجنا التجريبية؟ في المقام الأول، نحن في صدد التعامل مع حقل صوتي «رفيع المستوى»، فهو يضع فقاعة الغاز في الموضع المناسب تماما لكي يؤثر فيها بنحو متناظر وبالقوة العظمى. ثم إن نظرية الانضغاط الكظوم الذي تتبعه موجة انفجار نحو الداخل تشكل نموذجا مغريا يساعد على توجيه بحوثنا في المستقبل.


لكن مازال هذا النموذج، مؤقتا، يحتاج إلى المزيد من التحسينات، فهو يخفق في تفسير مجاهيل كثيرة: منها قدُّ الفقاعة ودور الغازات الخاملة وآلية إصدار الضوء. والأهم من ذلك كله أن النظرية والتجربة قد أخفقتا في تعيين الحد الذي يمكن الوصول إليه في تركيز الطاقة. ومن المؤكد أن هذه الآلية هي المنظومةSاللاخطية الأكثر تعقيدا الموجودة في الطبيعة ومع ذلك يمكن التحكم فيها وتجنيبها كل مظاهر الشواش. ومصدر قوة ظاهرة التألق الصوتي هو النشاط والحساسية الكبيرين لمفعول إصدار الضوء، بحيث إنه عند تغيير أي معامل تجريبي فإننا نحصل على مفاعيل فيزيائية جديدة.

محمد عريف
04-28-2010, 03:54 PM
بسم الله ما شاء الله

روعة يا deadheart

مشكوووووووور علي الاضافة الرائعة

وسأعود بإذن الله لقراءة الموضوع مرة أخري لأني مرتبط اليوم بميعاد هام في الأسكندرية

أعلم ان سرعة الصوت تختلف باختلاف الاوساط ولكن كانت تنقصني آلية معينة شرحها د علاء الدين

مع وافر احترامي وتقديري

deadheart
04-28-2010, 04:14 PM
إقتباس:
المشاركة الأصلية بواسطة محمد عريف http://www.hazemsakeek.com/vb/images/funkyfresh/buttons/viewpost.gif (http://www.hazemsakeek.com/vb/showthread.php?p=140820#post140820)
بسم الله ما شاء الله

روعة يا deadheart

مشكوووووووور علي الاضافة الرائعة

وسأعود بإذن الله لقراءة الموضوع مرة أخري لأني مرتبط اليوم بميعاد هام في الأسكندرية

أعلم ان سرعة الصوت تختلف باختلاف الاوساط ولكن كانت تنقصني آلية معينة شرحها د علاء الدين

مع وافر احترامي وتقديري




خدني معاك الاسكندرية ليا صحاب هناك
اعرفهم كويس

محمد عريف
04-30-2010, 02:15 AM
مشاركتك أكثر من رائعة وأعطت إضافة باهرة للموضوع

وأصبح الموضوع أكثر عمقاً بشكل كبير وأكثر فهماً

ولكني ارجو كتابة المعادلة هذه بشكل يمكن قرائته

كما أريد أن أسألك عن مصدر تلك المعلومات فهي في غاية الأهمية

مع وافر احترامي وتقديري

deadheart
04-30-2010, 02:23 AM
إقتباس:
المشاركة الأصلية بواسطة محمد عريف http://www.hazemsakeek.com/vb/images/funkyfresh/buttons/viewpost.gif (http://www.hazemsakeek.com/vb/showthread.php?p=141217#post141217)
مشاركتك أكثر من رائعة وأعطت إضافة باهرة للموضوع

وأصبح الموضوع أكثر عمقاً بشكل كبير وأكثر فهماً

ولكني ارجو كتابة المعادلة هذه بشكل يمكن قرائته

كما أريد أن أسألك عن مصدر تلك المعلومات فهي في غاية الأهمية

مع وافر احترامي وتقديري




هو انتا متعرفهاش طيب انا اقولك
مصدري عدة كتب عندي

دنا عندي 1.5 مليون كتاب لو عاوزهم ادهملك


واي معادلة تقصد انا من كتر الكلام مش فاهم حاجة

وهو اساساً مين جاوب
يبدو الوهج الأزرق الخافت لفقاعة التألق الصوتي مثل نجم في السماء ليلا عند النظر إليه بالعين المجردة ...الخ

من عيوني استاذ بهزر معاك اجيب المعادلة بشكل تاني ولا يهمك

محمد عريف
04-30-2010, 02:39 AM
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

1.5 مليون كتاب

بسم الله ما شاء الله طب أنا بس لو حبيت أقرأ العناوين لن أستطيع الانتهاء منهم

عموماً حجمهم كام تيرا علي كده

مع وافر احترامي وتقديري

deadheart
04-30-2010, 02:43 AM
إقتباس:
المشاركة الأصلية بواسطة محمد عريف http://www.hazemsakeek.com/vb/images/funkyfresh/buttons/viewpost.gif (http://www.hazemsakeek.com/vb/showthread.php?p=141222#post141222)
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

1.5 مليون كتاب

بسم الله ما شاء الله طب أنا بس لو حبيت أقرأ العناوين لن أستطيع الانتهاء منهم

عموماً حجمهم كام تيرا علي كده

مع وافر احترامي وتقديري




هما على الميديا فير وعلى هارد ديسك نص تيار عندي

deadheart
04-30-2010, 03:08 AM
Sonoluminescence is the initiation of bright flashes of light caused by imposing a loud, high frequency sound on a gas bubble contained within a liquid. According to one report [1] sound (typically 110 decibels at 25,000 Hertz) can cause a single air bubble in water to oscillate. As the pressure of the sound wave decreases (in the normal course of a single cycle of increasing and decreasing pressure), the bubble’s internal pressure causes it to increase in size to a maximum radius of about 70 micrometers. As the external pressure of the sound wave increases, the bubble begins to collapse. This collapse occurs partway through the rise in external pressure (and lasts about 15 x 10-6 seconds). The collapsing bubble walls shrink the bubble to less than a hundredth of its maximum size in about 15 microseconds. Then, as the bubble nears its minimum size, it emits a bright flash of light.
The maximum duration of the flash of light is about 50 picoseconds (50 x 10-12 seconds). The bubble then oscillates about its minimum radius for a short time, before the cycle repeats itself. The temperature rise inside the bubble is estimated to rise to between 100,000 and a million degrees Kelvin, and the internal pressures to as much as 100 million times atmospheric pressure. The cycles -- 25,000 per second -- are remarkably stable. The bubble walls implode at a speed greater than Mach 4 (i.e. four times the speed of sound in the gas inside the bubble), such that the acceleration of the bubble walls must exceed 1011 g (i.e. 100 billion times the acceleration of gravity on the Earth’s surface). [1]
Putterman [2] estimates the acceleration of the bubble walls at 1012 g, when using a sound frequency of 30 Khertz. He believes “the bubble is concentrating the energy of the acoustic vibrations by a factor of one trillion. That is, the sound wave that drives the bubble is centimeters long, but the light is emitted from a region of atomic dimensions.”
The pulsating bubble lags the acoustic pressure wave by a phase angle of about 100o [2]. The upper bound of the duration of the flash of light is again about 50 x 10-12 sec. The timing between consecutive flashes is about 35 x 10-6 sec, and vary from this regularity by no more than 40 x 10-12 sec. At the point of maximum expansion, the bubble has a near-vacuum inside (having gone from a size of several microns to about 50 microns), but “the number of molecules inside it has not changed.” The bubble’s collapse is from about 50 microns maximum radius to about 0.5 microns. At the minimal value, “the surface of the bubble stops its inward rush as though it had suddenly slammed into a wall.” [emphasis added] Putterman assumes that at this point, “the size of the bubble is determined by the van der Waals forces of the hard core of its contents.” “The light flash comes out as the bubble decelerates through its minimum radius.” “No theory can explain how those particular radii come about.”
For sounds below about 108 decibels, sonoluminescence does not occur, even though the average radius of the bubble increases steadily as the sound gets louder. Then just as sonoluminescence sets in, the average radius of the bubble suddenly decreases for a moment (“an unusual discontinuity”) before rising again with increasing loudness.
The bubble emits more purple light than red and more ultraviolet than purple. Beyond ultraviolet wavelengths of 0.2 microns (i.e. beyond photon energies of six electron volts -- which corresponds to a temperature of 72,000 oK) the light cannot propagate through water (and is thus unobserved). This may imply that there is more energy being generated than is either observed or even expected from the viewpoint of mainstream physics.
The adiabatic heating of a collapsing bubble [i.e. the breaking apart of the molecules in the bubble with light being emitted as they recombine] provides an impressive mechanism for energy concentration. This is the same mechanism as in chemiluminescence or cavitation studies, but in and of itself cannot be the only or complete answer. Such heating alone would not be able to generate the largely ultraviolet spectrum observed. It is assumed that an additional stage of energy amplification must take place.
Sonoluminescence and Connective Physics may explain the anomalies of hydrosonics and Zero-Point Energy -- not just cavitation tapping into the zero-point, but a bubble collapsing sonoluminescence! Hydrosonics studies by Griggs, for example, has suggested yet another means of acquiring free energy. [See Selected New Energy Patents]
The amount of light emitted with each flash increases by a factor of 200 as the temperature drops from 35 to 0 degrees Celsius. At 0 degrees, the bubble gives off about 10 million photons per flash. [This factor may be related to the speed of sound at different temperatures -- which in turn is related to the relative value of D. See below.]
Attempts to find single bubble sonoluminescence in liquids other than water, were not successful. Pure nitrogen bubbles, for example, make hardly any light, a pure oxygen bubble was very dim, an 80-20 mixture of nitrogen and oxygen was a weak emitter, as well as the use of commercial liquid air (which has no argon!) Adding Argon boosted the light intensity (as did Helium and Xenon -- but each with a unique spectrum). A small gas impurity of about 1 percent seems to be one of the keys to sonoluminescence, despite the lack of simple explanation as to why this is an optimal amount.
One speculative suggestion, however, is to assume that the addition of a noble gas slight impurity is equivalent to the slight inequalities or asymmetries in practical renditions of Sacred Geometry and/or Transcendental Numbers. Furthermore, the noble gases (with the single exception of Helium) all have cubic-face centered crystalline forms, as do the particular ORME elements of Rhodium and Iridium. Sonoluminescence may be just one more example of the fascinating manner in which all these sciences interconnect.
Understanding sonoluminescence is still in progress, but the extraordinary accelerations experienced suggest very strongly that The Fifth Element of Connective Physics may be able to partially explain what is happening. It should be obvious, for example, that a bubble oscillating between an acceleration of its walls of zero and a value in excess of 1011 g, must also have an extraordinary rate of change of acceleration as well. Also of critical importance is the fact that the bubble walls are experiencing a velocity four times that of sound. Inasmuch as The Fifth Element time delay constant, D, in a mechanical system is a function of the speed of sound, it should be clear that sonoluminescence represents an excellent example of a mechanical system operating in times less than D.
In order to briefly investigate how Connective Physics might shed some light on the phenomenon of sonoluminescence, a “back of the envelope” calculation of the Fifth Element term, (D m v da/dt), can be attempted. [D is the mechanical time delay constant, m, the mass of the bubble’s contents, and v and a are the velocity and acceleration, respectively, of the walls of the collapsing bubble.] We are thus attempting to calculate the amount of power that is being contributed by the universe to the system.
At the critical moment when the flash of light occurs (during a time duration of no more than 50 picoseconds), we have the situation where the acceleration, a, is initially on the order of 1012 m/sec2, and by the end of the flash, must approximate zero (as the bubble momentarily begins to oscillate about its minimum radius). Therefore,
da/dt ³ (1012 - 0) m/sec2 / (50 x 10-12 sec) = 2 x 1022 m/sec3
(Equation 1)
The mass, m, of the contents of the bubble can be calculated from its initial radius, i.e.:
m = r V @ (1 kg/m3) (4/3) p (50 x 10-6 m)3 @ 0.5 x 10-12 kg
(Equation 2)
where we have assumed atmospheric pressure when the bubble’s radius is at equilibrium. (We have also assumed that the mass does not change in the process of sonoluminescence -- an apparently valid assumption, but an assumption which must be stated at the outset.)
The calculation of the time delay constant, D, is a bit more complicated, but in general is twice the radius of the bubble, R, divided by S, the speed of sound.
D = 2 R / S
(Equation 3)
All three variables in Equation 3 have a significant range of values. In calculating R, for example, we assume that the radius varies from 50 microns to 0.5 microns. Meanwhile, the speed of sound is dependent upon the square root of the temperature (or pressure); and for air at a temperature of T = 300o K, S @ 350 m/sec. However, when we reach a temperature of, for example, T = 1,000,000o K, the speed of sound within the bubble dramatically increases to a value closer to S @ 20,200 m/sec {i.e. S = (350 m/s) x [1,000,000/300]1/2}. Accordingly, D varies from D @ 1.4 x 10-7 sec to D @ 5.0 x 10-11 sec. As S increases, D decreases, i.e. the time to get a signal across the radius of the bubble becomes increasingly less. Also, we are no longer operating under a condition where the speed of the collapsing walls is exceeding the speed of the signal, and thus Newton’s Third Law begins to come into play. This is, in effect, the braking mechanism! [The dramatic increase in pressure might be thought of as the braking mechanism, but this would not be true if the system was being pressured faster than it could react to the pressure -- a fundamental tenet of Connective Physics. Thus the underlying brake mechanism is the variations in the speed of the collapsing walls and the time delay constant as determined by the speed of sound (i.e. speed of the signal).]
The speed of the collapsing walls is, according to reports, four times the speed of sound. However, as we have just seen, the speed of sound varies greatly as the bubble collapses. This would imply that v varies from v @ 1400 m/sec to v @ 80,000 m/sec. If we consider the speed of the walls at the inception of the flash, we are looking at the case where the speed is given by the latter value. On this basis, we can then roughly estimate the universe’s power contribution to the sonoluminescence as:
D m v da/dt » 4 x 104 watts
It is important to realize that the 40 kilowatts of power is a minimum peak power output! In Equation 1, for example, da/dt ³ the calculated value. Furthermore, the power output is a peak power for the time increment of t = 50 x 10-12 sec. The energy being contributed by the universe to the local system is thus:
E ³ (4 x 104 watts) (50 x 10-12 sec) = 2 x 10-6 joules/bubble
We might also note that if v = 4 S, then:
D m v da/dt = (2 R/S) m (4S) da/dt = 8 R m da/dt!
(Equation 4)
This states that the universe’s power contribution to the sonoluminescence phenomenon is a function of the radius of the bubble (at the moment of the acceleration rate of change undergoing a maximum), the mass of the bubble, and the rate of change of the acceleration. The speed of sound (and velocity of the bubble walls) cancels out!
Accordingly, the average power contribution by the universe to the system in general is given by:
P = D m v da/dt Dt f = (2 R/S) m (xS) da/dt Dt f
or
P = 2 R m x (da/dt) Dt f
(Equation 5)
where x is defined at the ratio of the speed of the collapsing walls to the speed of sound.
Sonoluminescence may thus be an excellent example of the power of Connective Physics