Language
Country/Area
No result found
معجزة Superfluid: ما هي الظواهر الغامضة التي تظهر الهيليوم -3 في درجات حرارة منخفضة للغاية؟
الهيليوم -3 (HE-3) عبارة عن نظير هيليوم خفيف الوزن ومستقر مع بروتونين ونيوترون واحد.بالمقارنة مع أكثر نظيرات الهيليوم شيوعًا هيليوم -4 (مع بروتونين واثنين من النيوترونات) ، والهيدروجين 3 والهيدروجين العادي (الهيدروجين -1) هما النيوكوليدات المستقرة الوحيدة التي تحتوي على المزيد من البروتونات من النيوترونات.تم اكتشاف هيليوم 3 لأول مرة في عام 1939 ويعتبر جزءًا مهمًا من الكون.
يعتبرالهيليوم 3 مصدرًا مثاليًا للطاقة للانصهار النووي المستقبلي.
في الخواص الفيزيائية للهيليوم 3 ، فإن وزنه الذري المنخفض يجعله مختلفًا تمامًا عن الهيليوم 4.الكتلة النسبية للهيليوم -3 هي 3.016 U ، في حين أن كتلة الهيليوم -4 هي 4.0026 U ، مما يجعلها محددة بشكل رئيسي من خلال طاقة نقطة الصفر من حيث الخواص الفيزيائية المجهرية.اجتذبت تغييرات الطور الجوي اهتمامًا كبيرًا من العلماء ، خاصة فيما يتعلق بخصائص فائقة الذروة.عندما تكون الهيليوم 3 في درجات حرارة منخفضة للغاية ، يتم الكشف عن هذه الخاصية الفريدة ، مما يجعلنا نتطلع إلى آفاق التطبيق المحتملة.
خصائص Superfluid من الهيليوم -3
خصائص Superfluid لـ Helium-3 هي واحدة من أكثر ميزاتها لافتة للنظر.على عكس تكثيف Bose-Einstein من الهيليوم 4 ، فإن ذرات الهيليوم 3 هي fermions ، مما يعني أنه في درجات حرارة منخفضة للغاية ، ستشكل ذراتها بنية مماثلة لأزواج Cooper.هذه الأزواج قادرة على التدفق دون أي احتكاك ، وتسمى هذه الحالة superfluid.
في السبعينيات من القرن الماضي ، اكتشف العلماء ديفيد لي ودوغلاس أوشرو وروبرت كولمان ريتشاردسون مرحلتين فائقتين من هيليوم 3 وفازوا بجائزة نوبل عام 1996 في الفيزياء.
يمكن ملاحظة خصائص Superfluid للهيليوم -3 في طورين مختلفين-المرحلة A والمرحلة B.المرحلة A مستقرة عند ارتفاع درجة الحرارة والضغط العالي ، وتظهر أيضًا خصائص الكسر المتماثل تحت تأثير الحقول المغناطيسية الخارجية.يمثل الأبحاث حول هذه العملية مادة مكثفة خالصة للغاية ، والتي تتيح للعلماء تجربةها بشكل أكثر دقة.
التطبيق المحتمل للهيليوم 3
Helium-3 لا يلعب دورًا مهمًا في أبحاث الفيزياء فحسب ، بل يلعب أيضًا إمكانات تطبيق واسعة في العديد من المجالات.أولاً ، كان أداء Helium-3 جيدًا في أدوات الكشف عن النيوترونات ، وخاصة في التطبيقات في السلامة النووية والبحث العلمي.نظرًا لأن الهيليوم 3 يحتوي على مقطع عرضي امتصاص عالي للنيوترونات الحرارية ، فغالبًا ما يتم استخدامه كغاز تحويل للكشف عن النيوترونات.هذه الخصائص تجعل الهيليوم 3 جزءًا مهمًا من تكنولوجيا الكشف عن السلامة.
يمكن أيضًا استخدامالهيليوم 3 في تقنية تبريد درجة الحرارة منخفضة للغاية ، ويمكن أن تقلل ثلاجة الهيليوم -3 المشتقة من درجة الحرارة إلى نطاق من 0.2 إلى 0.3 كيلفن.
في مجال التصوير الطبي ، يوضح الهيليوم 3 أيضًا مساهمته الفريدة.تسمح خصائص الدوران النووية الخاصة به باستخدام الهيليوم -3 المستقطب في دراسات التصوير لتهوية الرئة.هذه التكنولوجيا أمر بالغ الأهمية لتشخيص وإدارة علاج الأمراض التنفسية المزمنة.
آفاق المستقبل للهيليوم 3
مع زيادة الطلب على الطاقة النظيفة ، ستستمر قيمة الهيليوم -3 في الارتفاع.اجتذب تعدين الموارد بين النجوم والتطور المحتمل للهيليوم 3 على سطح القمر اهتمامًا واسع النطاق من الدوائر العلمية والصناعية.يعتقد الكثير من الناس أن الهيليوم 3 ، كوقود تفاعلات الانصهار النووي ، يمكن أن يوفر طاقة نظيفة لا نهاية لها للبشر.
ولكن مع نقص موارد الهيليوم -3 ، تظل كيفية تطوير واستخدام هذا المورد القيمة بشكل فعال موضوعًا ساخنًا في البحث الحالي.ما إذا كان يمكن التغلب على هذه التحديات قد تحدد إلى أي مدى ستذهب البشرية على طريق استدامة الطاقة في المستقبل؟
