وبلاگ

بخش اعظم دفاع از مفهوم محله  بر ضرورت مفهومی که همسایگی و همجواری نامیده می شود، متمرکز شده است. این مفهوم بر ایجاد محیطی صمیمی تأکید دارد و باعث رشد و شکل گیری روابط اجتماعی در سطح جامعه می شود و دایرۀ آشنایی های امنیت بخش را وسعت می بخشد که می توان با این تعریف از واحد همسایگی به عنوان یک خانواده اجتماعی یاد کرد که نه تمامی ارتباطات یک خانواده بلکه برخی از آن ها را شامل می شود. این ارتباطات نوعی رشد دو سویه را به همراه خواهد داشت، که سوی اول آن همان گونه که اشاره شد رشد اجتماعی و سوی دیگر آن رشد شخصیت فردی در سلسله مراتب روابط سالم اجتماعی است (پاکزاد، 1369)

اما فناوری های نوین اطلاعاتی و استفاده از ابزارهای آن و در امتداد آن فرایند های کنونی و تحولات اجتماعی تاثیر شگرفی بر شهرها و ویژگی های فضایی زندگی در مقایسه با نیم قرن گذشته گذاشته ا ست و فضای مورد نیاز و دلخواه برای زندگی را در مقیاس محلی دچار تحولات شدیدی کرده است (رحمت،1390).

 

 به دنبال این دگرگونی پایه های اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی جامعه، تغییرات جریان زندگی درهمجواری های فیزیکی به وضوح قابل شناسایی است. از این رو شناخت و تحلیل ظرفیت های فضایی ما بین خانه ها و توده های مسکونی برای تدوین الگوی مناسب برای مجموعه های مسکونی و توسعه ی شهر و احیای بافت های موجود ضروری است. یکی از گزینه های پیش روی طراحان، طراحی واحد همسایگی کار آمد با توان ارائه  فعالیت  های ضروری منطبق بر نیازهای زندگی جدید و جذب فعالیت های انتخابی گوناگون است. از این رو این پژوهش با کنکاش پیرامون شیوه های زندگی امروزین  در نتیجه گسترش تکنولوژی و تغییر ارتباطات انسانی در تلاش برای ارائه الگویی نوین از تجمع

 در مقیاس واحد همسایگی می باشد.

3-1- پیشینه طرح : (مطالعات و تحقیقاتی که در رابطه با این موضوع صورت گرفته و نتایج حاصل از آن)

 

در بخش نظری، موضوع این تحقیق شامل دو حوزه پژوهشی در ارتباط با هم است. بخش اول شامل مطالعات در زمینه مفاهیم مسکن ، اصول و معیارهای طراحی آن  و ارتباط آن با روند پروژه و بخش دوم مطالعات در رابطه با واحد های همسایگی می باشد.

 

     در رابطه با بخش اول باید خاطر نشان کرد که مسکن همواره و در طول دوره زندگی انسان، از اولین مراحل تاریخی زندگی بشر تا به امروز یکی از نیازهای اساسی انسان بوده که در راه تامین آن به اشکال گوناگون تلاش و کوشش های فراوانی نموده است. دولتمردان و سیاستگزاران وقت نیز در طول تاریخ، هرکدام به نوعی با این موضوع مواجه بوده اند و تامین مسکن را برای تمامی اقشار جامعه، به عنوان یکی از سرفصل های اساسی و اصلی کار خویش مدنظر داشته اند(داودپور، 1390 ).

 

در مطالعات بخش دوم،  در رابطه  با همسایگی، همراه با نگرانی و دل مشغولی سیاست گذاران و مدیران شهری از تضعیف شبکه های همسایگی در کلان شهرها، محققان نیز با طرح مفاهیمی همچون عرق همسایگی، احساس همسایگی  تعلق همسایگی  انسجام همسایگی توجه خود را معطوف به فرسایش پیوندها و انسجام در عرصه همسایگی و به نحو اولی در عرصه عمومی و حیات شهری نموده اند. باید خاطرنشان ساخت که همسایگی  و آثار اجتماعی ناشی ازآن در محله های شهری مدرن، یکی از پرنفوذترین و پراقبال ترین موضوعات پژوهشی در جامعه شناسی شهری و حوزه های مرتبط می باشد.تنوع و تعدد پژوش های مرتبط با موضوع همسایگی خود گویای مطلب است.

 

در رابطه با مفهوم همسایگی “وﺑﺮ” ﻫﻤﺴﺎﻳﮕﻲ را ﻋﺒﺎرت از رواﺑﻂ ﻣﺘﻘﺎﺑﻞ اﺟﺘﻤـﺎﻋﻲ ﻣﺒﺘﻨـﻲ ﺑـﺮ ﻣﺴـﺎﻋﺪتﻫـﺎی ﻣﺘﻘﺎﺑﻞ در وﺿﻌﻴﺖﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻒ اﺿﻄﺮاری و ﺑﺤﺮاﻧﻲ ﻣﻲ داﻧﺪ (وﺑﺮ، 1922). 

 

ﺳــﻮزان ﻛﻠــﺮ در ﻛﺘــﺎب «ﻫﻤﺴــﺎﻳﮕﻲ ﺷــﻬﺮی» ﻫﻤﺴــﺎﻳﮕﻲ را ﻣﻨﻄﻘــﺔ ﺟﻐﺮاﻓﻴﺎﻳﻲ ﻣﻲداﻧﺪ ﻛﻪ ﻫﻤﺴﺎﻳﮕﺎن در آن ﺳﻜﻮﻧﺖ دارﻧﺪ و ﻓﻌﺎﻟﻴﺖﻫـﺎی ﻫﻤﺴـﺎﻳﮕﻲدر آن اﻧﺠﺎم ﻣﻲﮔﻴﺮد. اﻳﻦ ﻣﻨﻄﻘﻪ ﻣﻤﻜﻦ اﺳﺖ ﻣﺤﺪودة ﻣﺸﺨﺺ ﺑﺎ ﻣﺮزﻫـﺎی ً ﻛـﺎﻣﻼﻣﻌﻴﻦ و آداب و رﺳﻮم ﻗﺪﻳﻤﻲ و رﻳﺸﻪدار ﻳﺎ ﺑﺨﺶ ﻣﺘﻐﻴﺮ و ﺗﻘﺮﻳﺒﺎ ﻧﺎﻣﺸﺨﺺ از ﻳﻚﺷــﻬﺮ ﻛﻮﭼــﻚ ﻳــﺎ ﺑــﺰرگ ﺑﺎﺷــﺪ ﻛــﻪ ﻣﺮزﻫــﺎی ﻧﺴﺒﺘﺎ ﻣﺒﻬﻤــﻲ دارد و ﺳــﺎﻛﻨﺎن آنﺑﺮداﺷﺖﻫﺎی ﻣﺘﻔﺎوﺗﻲ از ﺣﺪود و ﻧﻘﻮش دارﻧﺪ (ﻛﻠـﺮ، 1968).

 

از ﻧﻈﺮ ﻛﻠﺮ (1968) ﻋﻮاﻣﻞ ﺗﻤﺎﻳﺰ و ﺗﺸﺨﻴﺺ ﻣﺤﺪودة ﻳﻚ ﻗﻠﻤﺮو ﻫﻤﺴﺎﻳﮕﻲ ازﻗﻠﻤﺮوﻫﺎی دﻳﮕﺮ ﺷﺎﻣﻞ ﻣﺮز ﺟﻐﺮاﻓﻴﺎﻳﻲ، وﻳﮋﮔـﻲﻫـﺎی ﻗـﻮﻣﻲ ﻳـﺎ ﻓﺮﻫﻨﮕـﻲ ﺳـﺎﻛﻨﺎن اﺣﺴﺎس ﺗﻌﻠﻖ ﺑﻴﻦ ﺳﺎﻛﻨﺎن و اﺳﺘﻔﺎدة ﻣﺴﺘﻤﺮ آﻧـﺎن از ﺗﺴـﻬﻴﻼت و اﻣـﺎﻛﻦ ﻋﻤـﻮﻣﻲﻣﺤﻞ (ﻣﻐﺎزه، ﻣﺪرﺳﻪ، ﻣﻜﺎن ﺗﻔﺮﻳﺢ و …) اﺳﺖ. 

از فرایند همجوشی هسته­ای، در فصل اول به بیان روش­های مختلف همجوشی هسته­ای و سوخت‌های قابل استفاده می‌پردازیم. در فصل دوم سینتیک فرایند همجوشی دوتریوم و هلیوم 3 و پارامترهای موثر بر همجوشی تشریح شده و به بررسی پارامترهای موثر بر همجوشی پلاسمای دوتریوم و هلیوم 3 به روش محصورسازی مغناطیسی پرداخته و فرایند با پارامتر مورد نظر شبیه سازی می­گردد. در فصل چهار برخی از روشهای کنترل ناپایداری در راکتور بیان شده و در ادامه نتایج حاصل از شبیه سازی به کمک پارامترهای ترمودینامیکی مربوط به سوخت دوتریوم و هلیوم 3 با نتایج بدست آمده در سایر مطالعات مقایسه می‌شود.

 

فصل اول

 

 

همجوشی هسته­ای

 

فصل اول-همجوشی هسته‌ای

 

1-1-واکنش‌های هسته‌ای [3]

 

تبدیلات خودبخودی یا مصنوعی بعضی از هسته‌ها به هسته دیگر که سبب تغییر ساختار هسته یا تغییر تعداد نوکلئون­ها (ذرات هسته‌ای) می‌گردد، واکنش‌های هسته‌ای نام دارند. همجوشی هسته‌ای و شکافت هسته‌ای، دو روش اصلی انجام واکنش‌های هسته‌ای می‌باشد.

 

1-2-شکافت هسته‌ای[4]

 

در واكنش شكافت، هسته‌ی سنگین یک عنصر رادیو اکتیو مانند اورانیوم یا پلوتونیوم به دو یا چند هسته با جرم متوسط تجزیه می‌شود. به طور مثال اورانیوم 235 مورد اصابت یك نوترون قرار می‌گیرد و هسته فوق‌العاده ناپایداری تشكیل می‌شود كه تقریبا بلافاصله

 می‌شكافد و كریپتون و باریم و مقدار زیادی انرژی تولید می‌شود. که ناشی از تبدیل جرم ناپدید شده (با مقایسه میان جرم سوخت‌های اولیه و محصولات واکنش) به انرژی است. این انرژی حدود 5 دهه است كه مورد استفاده قرار گرفته است اینك این نیرو همان اندازه از برق جهان را تامین می‌كند كه 40 سال پیش بوسیله تمام منابع انرژی تأمین می‌شد شكافت هسته‌ای مزایای بسیاری نسبت به سوخت‌های فسیلی دارد اما مسئله‌ی پسماندهای آن كه حاوی مواد پرتوزا با طول عمر طولانی هستند از جمله مهم‌ترین مسائل خاص در مورد استفاده از شكافت هسته‌ای می‌باشد. از سوی دیگر ذخایر اورانیوم جهان برای استفاده در راكتورهای شكافت تنها در یك سده كفایت می‌كنند.

 

موادی که انجام یک واکنش شکافت هسته‌ای را ممکن می‌سازند عبارتند از: 239Pu ، 235U ، 238U ، و ایزوتوپ 233U ، 235U بطور مصنوعی در راکتورهای هسته‌ای با تاباندن نوترون به 233Th بوجود می‌آید.

 

در اثر برخورد نوترون حرارتی به ایزوتوپ235U ، هسته اتم به 235U تحریک شده تبدیل می‌شود. اورانیوم تحریک شده بعد از شکافت، به باریم و کریپتون و سه نوترون تبدیل می‌گردد [5].

 

1n + 235U → 236U → 144Ba+89Kr + 3 1n

 

اما مسئله مهم­تر اینکه هر نوترون‌ آزاد شده بر اثر شکافتن هسته 235U می‌تواند دو هسته دیگر را شکافته و چهار نوترون را بوجود آورد. شکافت هسته‌ای و آزاد شدن نوترون‌ها بصورت زنجیروار به سرعت تکثیر و توسعه می‌یابد. در هر دوره تعداد نوترون‌ها دو برابر می‌شود. در واکنش‌های کنترل شده تعداد شکافت در واحد زمان و نیز مقدار انرژی به تدریج افزایش یافته و پس از رسیدن به مقداری دلخواه ثابت نگه‌داشته می‌شود. برای دستیابی به فرآیند شکافت کنترل شده و یا متوقف کردن یک سیستم شکافت پس از شروع، لازم است که موادی قابل دسترس باشند که بتوانند نوترون‌های اضافی را جذب کنند. مواد جاذب نوترون بر خلاف مواد دیگر مورد استفاده در محیط راکتور باید سطح مقطع جذب بالایی نسبت به نوترون داشته باشند. مواد زیادی وجود دارند که سطح مقطع جذب آنها نسبت به نوترون بالاست. زمانی که هسته اتمی 235U به دو قسمت شکافته می‌شود تولید عناصر استرتیوم 90، کریپتون 91، ایتریوم 91، زیرکونیوم 95، 126I ، 137U ، باریم 142، سریم 144 امکان پذیر هستند.

در عصر حاضر پی بردن به خواص ترمودینامیکی مواد یکی از مهم‌ترین دغدغه‌های دانشمندان به‌خصوص فیزیکدانان و شیمیدانان است و این مهم از ابتدای تحقیقات علمی تاکنون وجود داشته است.

 

بعلاوه ما همیشه به دنبال روش‌های آسان برای پی بردن به این خواص هستیم چراکه روش‌های آزمایشگاهی بسیار زمان‌بر و پرهزینه هستند.در این پایان‌نامه سعی شده است که با استفاده از ابزار مکانیک آماری به روشی آسان برای محاسبه و تخمین مدول بالک جامدات دست‌یابیم. در آخر نتایج خود را با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه می‌کنیم. انشاا… که مطالب این پایان‌نامه مفید و مورداستفاده قرار گیرد.                                                                                                        

 

1-2 انرژی آزاد هلمهولتز[1]

 

از انرژی آزاد هلمهولتز F میتوان برای به دست آوردن فشار P یک جامد استفاده کرد. برای تعداد زیادی از جامدات در سرامیک‌ها و ژئوفیزیک ،F دارای سه بخش است:

 

 

 

 

 

(1-1)

 

که  پتانسیل یک شبکه ایستا در صفر مطلق است،  انرژی ارتعاشی به دلیل حرکت اتم‌ها به‌طوری‌که هر یک مجبور به ارتعاش اطراف نقطه شبکه‌اند و  پتانسیل ناشی از الکترون‌ها است. در بعضی جامدات، پتانسیل‌های دیگری از قبیل مغناطیس کنندگی و اثرات اپتیکی سهیم‌اند ولی در این کار این پتانسیل‌ها مهم نیستند  زیرا تا حد زیادی به نارساناها وابسته‌اند.

 

تعداد زیادی از مواد معدنی عایق‌اند، در چنین مواردی  را می‌توان نادیده گرفت اما در مورد آهن نباید نادیده گرفته شود. در اینجا سه تابع ترمودینامیکی وجود دارد که به‌وسیله آن P و V به دیگر متغیرهای ترمودینامیکی ربط داده می‌شود.

 

انرژی آزاد هلمهولتز

 

 

 

 

 

(2-1)

 

انرژی گیبس[2]

 

 

 

 

 

(3-1)

 

آنتالپی[3]

 

 

 

 

 

(4-1)

 

که  آنتروپی[4]،  انرژی داخلی،  آنتالپی است. گاهی اوقات  و  انرژی‌های آزاد نامیده می‌شوند. در سیستم‌های ترمودینامیکی که حجم و دما متغیرهای مستقل‌اند رابطه (2-1) مناسب است، درنتیجه انرژی آزاد هلمهولتز برای بسیاری از مشتقات به‌کارگیری خواهد شد.از طرفی دستگاه بیشتر از مقدار کاری که در فرآیند همدما انجام می‌دهد انرژی آزاد هلمهولتز از دست می‌دهد. به نحو مشابه تغییر انرژی آزاد گیبس دستگاه به مراتب بیشتر از کار غیر فشار حجمی است که در دما و فشار ثابت انجام می‌شود. معادله حالت فشار برحسب متغیرهای  و  به شکل روبرو تعریف می‌شود:  (5-1)        معادله حالت از  به دست خواهد آمد. به‌ویژه در معادله  (5-1)  همچون معادله حالت ،سهم دگرشکلی را برای  را در نظر نمی‌گیریم، به این دلیل که نادیده گرفتن سهم دگرشکلی قابل توجیه است زیرا فشار در قیاس با تنش برشی بزرگ‌تر است.

 

1-3 معادله‌های اساسی ترمودینامیک

 

برحسب ، معادله‌های اساسی ترمودینامیک به‌صورت زیر هستند:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(6-1)

(7-1)

(8-1)

(9-1)

(10-1)

(11-1)

 

که  ظرفیت گرمایی ویژه در حجم ثابت است ،    مدول حجمی ،  ضریب انبساط حجمی است. فشار به‌صورت زیر داده می‌شود:

 

 

 

 

 

(12-1)

 

همچنین  را برحسب(10-1) و (11-1) به‌صورت زیر است:

 

 

 

 

 

(13-1)

 

4-1 فشار معادله حالت

 

برای یک نارسانا از   و  که  انرژی گرمایی و  انرژی ارتعاشی دمای صفر است. که یک‌ترم کوچک ناشی از مکانیک کوانتومی است که بیان مناسب‌تر برای  که در آن اثرات  و اثرات گرمایی به‌صورت واضح جداشده‌اند به‌صورت زیر است:

 

 

 

 

 

(14-1)

 

که  بیان‌گر صفر مطلق است. با استفاده از معادله (9-1) و(14-1) داریم :

 

 

 

 

 

(15-1)

 

بر اساس معادله (5-1) و (15-1) ،  یک تابع  و  به‌جز در صفر مطلق که  است.در اینجا از معادله (15-1) همچون یک تعریف استاندارد  برای جامدات دی‌الکتریک بدون الکترون آزاد استفاده می‌کنیم:

 

 

 

 

 

(16-1)

 

و فرمول پایه زیر را داریم :

 

 

 

 

 

(17-1)

 

فرض کنید  به‌وسیله متغیر بدون بعد  جایگزین شود، که اغلب اتساع نامیده می‌شود، ،که در اینجا فشردگی(تراکم) نامیده می‌شود، که زیرنویس صفر نشان‌دهنده  در فشار صفر است. صورت دیگر معادله (17-1) به‌صورت زیر است:

 

 

 

 

 

(18-1)

 

برای یک فلز در دمای بالا، همچون آهن در هسته زمین، یک جمله،  باید به معادله(18-1) اضافه شود به این دلیل که انرژی آزاد الکترون‌ها (  در1 )مهم می‌شود[1].

 

5-1 دیدگاه ماکروسکوپیک

 

مطالعه هر شاخه از فیزیک با جدا کردن ناحیه محدودی از فضا یا قسمت محدودی از ماده از محیط آن آغاز می‌شود. قسمت برگزیده که موردتوجه قرار می‌گیرد، سیستم، و هرچه که در خارج آن قرار دارد و در نحوه رفتار آن نقش مستقیم دارد، محیط خوانده می‌شود. وقتی یک سیستم انتخاب شد، قدم بعدی توصیف آن برحسب کمیت‌هایی است که به رفتار سیستم یا برهم‌کنش‌های آن با محیط، یا هر دو مربوط‌اند. به‌طورکلی دو دیدگاه وجود دارد که پذیرفتنی است، دیدگاه ماکروسکوپیکی و دیدگاه میکروسکوپی.

 

[1] Helmholtz Free energy

 

[2] Gibbs

 

[3] Enthalpy

 

[4] Entropy

فارسی

 

در این پژوهش حرکت پروتئین در حضور گرافن به روش دینامیک مولکولی مورد بررسی قرار گرفته است. سیستم شامل یک پروتئین و یک گرافن است که درون جعبه ای قرار گرفته اند. پتانسیل های مناسبی برای بر همکنش های بین مولکولی، از جمله پتانسیل ترسوف و میدان نیروی چارم استفاده شده است. در این تحقیق نشان داده شده است که پروتئین می تواند در روی سطح گرافن مقید شود. در این پایان نامه به بررسی انرژی بر هم کنشی واندروالسی بین پروتئین و گرافن پرداختیم و نشان دادیم که انرژی واندروالسی با کاهش فاصله پروتئین از گرافن کاهش می یابد که این می تواند دلیلی بر مقید شدن پروتئین به گرافن باشد. شعاع ژیراسیون پروتئین، آبدوستی و آبگریزی اسیدهای آمینه پروتئین، مساحتی که پروتئین بیشترین زمان را روی سطح گرافن می گذارد، از کمیت های دیگری است که به آنها پرداخته شده است. یافته هایی که به دست می آیند در حوزه پزشکی و زیست مولکولی می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

پیشگفتار

 

اخیراً برهمکنش گرافن عامل دار با چند نوع آنزیم مورد بررسی قرار گرفته است. عامل دار کردن گرافن موجب شد تا پایداری گرمایی و عملکرد آنزیم ها بهبود یابد. این یافته هم در صنعت و هم حوزه زیست مولکولی می تواند مورد استفاده قرار گیرد. یکی از حوزه های کاری در نانو زیست فناوری، طراحی و ساخت نانو مواد برای استفاده در زیست شناسی است. تاکنون گزارش های متعددی از اثر نانو مواد روی بافت ها، سلول ها و زیست مولکول ها منتشر شده است که مکانیسم این تاثیرات غالباً شناخته شده نیست. بنابراین لازم است تا برهمکنش میان نانو مواد و زیست مولکول ها مورد بررسی قرار گیرد. آنزیم ها نوعی از زیست مولکول ها هستند که واکنش های زیستی را مدیریت می کنند. آنچه اکنون مورد توجه پژوهشگران بوده است تنظیم فعالیت  و پایداری آنزیم ها است. درسال های اخیر تنظیم کننده های آنزیمی مختلفی از پروتئین ها گرفته تا پپتیدها و مولکول های آلی سنتزی کشف شده است که به نظر می رسد نانو مواد می توانند به عنوان جایگزینی برای این تنظیم کننده ها باشد.از طرف دیگر شبیه سازی دینامیک مولکولی سیستم های ابعاد کوچک که شامل مولکول های زیستی هستند، اهمیت زیادی در علم نانو،  بیوفیزیک و بیوشیمی دارند. در این پایان نامه سعی خواهیم کرد به بررسی دینامیک پروتئین آنتی میکروبیال(2OTQ) در مجاورت گرافن و آب با استفاده از شبیه­سازی دینامیک مولکولی (MD) بپردازیم این پروتئین در طول شبیه سازی اثرات جالبی از خود نشان می دهد.

 

تبیین مسئله

 

در این پایان نامه حرکت و دینامیک پروتئین در سطح گرافن را یکبار در محیط آبی و یکبار هم در محیط بدون آب  شبیه سازی کرده ایم. این مسئله با استفاده از دینامیک مولکولی شبیه سازی شده است. در اینجا سیستم شبیه سازی حاوی یک گرافن، یک پروتئین و مقداری آب است که در یک جعبه ی مکعبی شکل قرار دارند. بررسی ها در راستای محور z انجام شده است. پروتئین و گرافن را در داخل جعبه شبیه سازی قرار داده می شوند. سپس یکبار تعداد زیادی مولکول آب تقریبآ(14700) را در این جعبه قرار داده تا مولکول های پروتئین و گرافن در داخل آب قرار بگیرند. تعداد این مولکول های آب بستگی به ابعاد جعبه، گرافن و پروتئین دارد و بعد برهمکنش را بررسی می شود. بار دوم برهمکنش پروتئین و آب را در محیط بدون آب بررسی شده و بعد پتانسیل ها را تعریف می شود. بعد سیستم تحت تاثیر این پتانسیل ها و نیروهایی که وارد می شود شروع به حرکت می کند. در حین حرکت مولکول ها خواص ترمودینامیکی و هندسی مسئله را حساب کرده و بصورت خروجی دریافت می شود. نرم افزاری که این شبیه سازی را با آن انجام شده لمپس1[1] بوده و از کد  C++نیز استفاده شده است. پروتئینی که در این پایان نامه استفاده شده (2OTQ) می باشد. سایز این پروتئین کوچک و دارای طول شش رزیجو است. تعداد اتم های موجود در این پروتئین در حدود 143 اتم می باشد. این پروتئین دارای خاصیت ضد باکتری و ضدمیکروب است و معروف به آنتی میکروبیال می باشند. از میدان نیرویی(میدان نیروی چارم227) [2و3] که مخصوص پروتئین ها است نیز استفاده شده است. توضیحات کامل این میدان نیرو در فصل 4 آورده شده است [12و4و8] .

شناخت پرتوهای کیهانی بطور کاملا غیر منتظره و اتفاقی در طی تحقیق بر روی مواد رادیو اکتیو رخ داد . این اکتشاف توسط ویکتور هس صورت گرفت. ابزارهای حساس، مقداری از تابش را حتی زمانی که هیچ رادیوم یا اورانیومی در آن نزدیکی وجود نداشت نشان داد و معلوم شد که تابش نشان داده شده توسط ابزارها از زمین سرچشمه نگرفته است و از جایی خارج از زمین می آید. در نهایت تعقیب تابش پرتو کیهانی، ما را به سوی فواصل بزرگ در فضا راهنمایی کرد.

 

بعد از کشف اتفاقی نشت بار الکتریکی از الکتروسکوپها، محققان عموماً توافق کردند که این نشت واقعاً توسط یک تابش نفوذی با منشأ کیهانی، کاملاً متفاوت با پرتوهای x و رادیو اکتیو ایجاد شده است. اتمهای رادیو اکتیو سه نوع متفاوت از تابش بنامهای  و  و  را تولید می کنند که توسط ارنست رادر فورد [1]در سال 1903 کشف شد. رادرفورد نشان داد که تابشهای  و  شامل ذراتی هستند که ذرات  همان هسته اتمهای هلیوم و ذرات  شبیه الکترونها و پرتوهای کاتودی هستند. به نظر می رسد پرتو گاما به پرتوهای x نفوذ کننده بیشتر شبیه هستند تا به ذرات. اما سرانجام دانشمندان دریافتند که پرتوهای کیهانی خصوصیاتی متفاوت از همه اینها دارند. سالها طول کشید تا طبیعت پرتوهای کیهانی شناخته شود. زیرا هنگامی که آنها به اتمسفر نفوذ می کنند، انواع متفاوتی دارند و ویژگیهای مربوط به آنها را به شکل پیچیده ای تغیر می کند. پرتو های کیهانی اولیه که از بیرون اتمسفر به زمین نزدیک می شوند با اتمهای موجود در استراتوسفر برخورد می کنند و پرتو کیهانی CR)) ثانویه ای را تولید می کنند که آنها نیز برخوردهای مربوط به خود را خواهند داشت. این پرتوهای کیهانی ثانویه مسؤل نشت بار در الکتروسکوپ هستند. پرتوهای کیهانی در واقع اتمهای کاملاً یونیزه شده پر انرژی هستند که در سراسر جهان پخش می شوند و بطور پیوسته با نرخ حدود  1000 ذره در واحد متر مربع در ثانیه با زمین برخورد می کنند. بیشتر پرتو کیهانی اولیه پروتونها هستند، هسته اتمهای هیدروژن، این تعجب آور نیست که هیدروژن فراوانترین عنصر در جهان است. در زمین هیدروژن

 کمی در اتمسفر وجود دارد. اما مقدار زیادی در مولکولهای آب اقیانوس یافت می شود. هیدروژن 94 درصد اتمهای خورشید را تشکیل می دهد و عنصری است که در طول واکنشهای همجوشی اتمهای سنگین تر دیگر در دماهای بالا تشکیل می شود. برخی از همجوشی ها، خیلی بیشتر در جریان توسعه جهان اتفاق افتادند اما در انبساط بعد از انفجار بزرگ، همجوشی های دیگر هنوز درون ستاره ها ودر طی انفجارهای ابرنواختری در حال رخ دادن هستند. تشکیل هسته های پیچیده در واکنشهای همجوشی، سنتز هسته ای نامیده می شود.

 

بعد از هیدروژن فراوانترین عنصر در خورشید وستاره ها  و همچنین در تابشهای کیهانی هلیوم است. در میان پرتوهای کیهانی هلیوم، ده بار کمتر از هیدروژن یافت می شود. هسته هلیوم مربوط به پرتو کیهانی اغلب ذره  نامیده می شود. در منظومه شمسی همه اتمها به جز هیدروژن و هلیوم، روی هم مقدارشان تنها حدود 1% فراوانی هیدروژن است. براستی هستی فعلی ما دلیلی عالی برای مراحل سنتزهسته ای دارد. باریکه پرتو کیهانی اولیه همچنین شامل تعداد اندکی از الکترونها و پرتوهای گاماست. پرتوهای گاما بالاترین انرژی از تابش الکترومغناطیسی را دارند. طیف تابش الکترومغناطیس از امواج رادیویی با بلندترین طول موج تا پرتوهای گاما با کوتاهترین طول موج تشکیل شده است. تفاوت اصلی بین پرتوهای کیهانی ذرات و پرتوهای گاما اینست که پرتوهای گاما نه جرم دارند و نه بار الکتریکی  پروتونها، ذرات  و هسته های سنگین تر بارهای مثبت دارند و الکترونها بار منفی دارند. فوتونهای پرتو گاما، تنها ذرات پرتوکیهانی با جرم صفر نیستند. نوترینوها در بسیاری از واکنشهای هسته ای مانند آنهایی که در حال رخ دادن در خورشید هستند، آزاد شده اند و نیز در برخی واپاشیهای رادیواکتیو تولید می شوند که نه جرم دارند ونه بار الکتریکی.

 

پرتوهای کیهانی پیوسته زمین را بمباران می کنند و در هر لحظه در حال عبور از بدن  ما هستند. آشکار سازی آنها آنقدر مشکل است که اگرچه وجودشان اولین بار در اوایل دهه 1930تأیید شده بود اما تا سال1953 کشف نشده بودند. پس می توان گفت پرتوهای کیهانی بیشتر شامل پروتونها (هسته اتمهای هیدروژن)، حدود 9درصد هلیوم، مقداری هسته های سنگین تر و درصد کمی از الکترونها هستند. زمین بطور پیوسته توسط این ذرات بمباران می شود و این ذرات با اتمها در استراتوسفر، برای تولید ذرات بیشتر برخورد می کنند که می توانند بطور کامل در اتمسفر یا در برخی مواقع در عمق زیر زمین آشکارسازی شوند.

 

[1] Ernest Rutherford