من مقتطفات...الفيزياء التكنولوجية.

الأبعاد · #1 07-03-2007, 23:11

((الفيزياء التكنولوجية))

حفزت الفيـــزياء في القرن العشرين الكثير من التطور التقني من خلال العديد من التجهيزات ولأدوات المبتكرة . ونذكر مثلاً اكتشاف الترانزيستور الذي بدأ ثورة في مجال الإلكترونيات ، والليزر الذي لا تكاد تطبيقاته تنضب حتى يومنا هذا في مطلع القرن الحادي والعشرين . وشكلت مسرعات الجسيمات أدوات مهمة لعلماء المواد والكيميائيين والأطباء والصيادلة من خلال توفير آلية سبر وبحث مهمة جداً لا يمكن الاستغناء عنها . ولا نغفل إسهام الفيـــزياء في تطوير الاتصالات من خلال اكتشاف الألياف الضوئية وتقانة المعلومات من خلال تطوير بروتوكول الإنترنت www ووسائط التخزين من خلال تطوير الشرائط المغناطيسية والأقراص الضوئية والليزرية .
هذا ، وقد ابتكر القاطع الشمسي الآلي المستخدم في المنارات البحرية من قبل "نيلز غوستاف دالين" في العقد الأول من القرن العشرين . وقد استند في مبدأ عمله على امتصاص الحرارة وتخزينها في هيئة استطاعة ميكانيكية مما سمح بتصميم قاطع آلي لفصل غاز إنارة المنارة وإعادة وصله دونما تدخل بشري . وجاء اكتشاف "غابريل ليبمان" لتقنية التصوير الفوتوغرافي الملوَّن باستخدام تقنية تداخل الضوء القصير الأمد نظراً لاحتياج هذه التقنية لفترة تعرُّض طويلة نسبياً وبذلك تم الاستغناء عنها لصالح طرق تصوير فوتوغرافي أكثر سرعة .
أمّا المجهر الضوئي فقد استخدم في دراسة العينات البيولوجية في مطلع القرن العشرين . وكان لاكتشاف المجهر الإلكتروني في عام 1932 من قبل "أرنست روسكا" الأثر البالغ الأهمية على العديد من العلوم الأخرى . حيث أدرك العلماء تفوقه على المجهر الضوئي لاعتماده على الخاصة الموجية للإلكترونات العالية الطاقة المميزة بأطوال موجية قصيرة مما أدى إلى تحقيق تكبير ومَيْزٍ resolution أفضل .
ثم طورت تقنيات المجاهر فاستخدم المجهر السيني في العام 1950 ومجهر الأيونات الحقلية FIM في العام 1951 لدراسة التوضعات الذرية للنتوءات المعدنية كتقنية تحليلية في علم المواد . واكتشف مجهر الماسح البؤري CLSM في العام 1953 الذي سمح ببناء صورة ثلاثية الأبعاد للعينات السميكة .
وطور المجهر النفقي الماسح STM في العام 1981 مما سمح بالتقاط صور لسطوح النواقل بدقة ميز تساوي 02A وهي من مرتبة الأبعاد الذرية . واكتشف في العام 1986 مجهر القوة الذرية AFM القادر على عزل ذرة وحيدة .
لقد شرح "دينيس غابور" فكرة الهولوغرافيا المنطوية على تصوير ثلاثي الأبعاد باستخدام تقنية تداخل الضوء . وساهم اكتشاف الليزر في مرحلة لاحقة في تحقيق ترابط أكبر مطلوب في عملية التداخل . وابتكر كل من "غيردبيينغ" و " هيرتش روهرر" طريقة مستحدثة لالتقاط صور فوتوغرافية غاية في الدقة لأسطح الأجسام الصلبة ، وذلك بالاستفادة من مفعول النفق الإلكتروني مما سمح بتصوير الذرات السطحية فرادى.
لقد شهد القرن العشرين ثورة حقيقية في مجال الاتصالات الراديوية ، حيث نجح "غوغليلمو ماركوني" بإرسال إشارات راديوية لبضعة كيلومترات . وتسجل مساهمة "كارل فيرديناندبروان" ( مكتشف راسم الأشعة المهبطية ) بصمتها من خلال الذرات المهتزة التي مكّنت ماركوني من تحقيق أول اتصال راديوي عبر المحيط الأطلسي في العام 1951 . وقد برهن "إدوارد أبلتون" على فرضية بقيت سائدة لفترة من الزمن مفادها أن الأمواج الراديوية والمشابهة بطبيعتها لأمواج الضوء تعاني من انعكاسات على طبقات الغلاف الجوي للكرة الأرضية مما يسمح لها بالوصول لمسافات بعيدة جداً .
وفي مجال الفيـــزياء النووية وفيـــزياء الجسيمات ، تطلَّب العلماء تجهيزات علمية لإجراء تجارب داعمة أو داحضة لنظرياتهم . فطور "كوكروفت" المسرع الجسيمي الخطي المعتمد على الحقول الكهربائية وطور "لورنس"المسرع الحلقي المعتمد على الحقول المغناطيسية .
وأسهم عدد من العلماء في تقنيات كشف الجسيمات النووية . وبدأ "بافل تشيرينكوف" في العام 1958 بطرح نظري إصدار الضوء على طول مسار الجسيمات المشحونة عندما تتجاوز سرعتها في الأوساط سرعة الضوء .
وكان لرصد مسارات الجسيمات المتفاعلة فيما بينها أهمية في فهم دقيق للحوادث المرافقة للتفاعلات .
استخدمت المستحلبات التصويرية في طلائع التجارب من أجل جسيمات ذات طاقة منخفضة . وكان "تشارلز ويلسون" أول من ابتكر فكرة حجرة لرصد مسارات الجسيمات عرفت بحجرة ويلسون أو الحجرة السلكية .
ثم جاء اختراع الحجرة الفقاعية من قبل "دونالد غلازر" للاستخدام في حالة الجسيمات ذات الطاقة العالية وتجارب المسرعات . واستخدمت الحجرات الفقاعية الحاوية على الهيدروجين السائل في معظم تجارب فيـــزياء الطاقات العالية حتى منتصف الثمانينات عندما استبدلت بمنظومات كشف إلكترونية ساهم في بنائها "جورج شارباك"من خلال دراسة آليات التأيين في الغازات .
هذا ويعتقد بأن أبحاث الاندماج النووي وتطبيقه في مجال توليد الطاقة الكهربائية سيشكل أحد أهم محاور الفيـــزياء التطبيقية في القرن الحادي والعشرين مع البدء بتشييد أحدث المفاعلات الاندماجية ITER في فرنسا حيث يعول العلماء على التحول من الطاقة الانشطارية إلى الطاقة الاندماجية.

((شكراً للجـمـيـع))