วันพฤหัสบดีที่ 1 ตุลาคม พ.ศ. 2558

ประวัติทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้ายุคศตวรรษที่ 21



ประวัติทฤษฎี แม่เหล็กไฟฟ้า ยุคศตวรรษที่ 21






เทคโนโลยี แม่เหล็กไฟฟ้า

     มีช่วงของเทคโนโลยีใหม่พลังงาน 2007 โดยสถานะของแข็งตัวเก็บประจุสองชั้นไฟฟ้าขนาดไมโครเมตรขึ้นอยู่กับตัวนำ superionic ที่ได้สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าแรงดันต่ำเช่น nanoelectronics แรงดันไฟฟ้า และเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง (โหนดเทคโนโลยี 22 นาโนเมตรของ CMOS และเกินกว่านั้น) นอกจากนี้ยังมีแบตเตอรี่เส้นลวดนาโนและแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ถูกคิดค้นโดยทีมงานที่นำโดยดร. Yi Cui ในปี 2007


คลื่นสนามแม่เหล็ก
     จะสะท้อนให้เห็นถึงความสำคัญพื้นฐานและการบังคับใช้การถ่ายภาพด้วย คลื่นสนามแม่เหล็ก ในการแพทย์  Paul Lauterbur ของมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ที่ Urbana-Champaign และ Sir Peter Mansfield จากมหาวิทยาลัยนอตติงแฮมได้รับรางวัลโนเบล 2003 สาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์สำหรับ "การค้นพบของพวกเขาที่เกี่ยวกับการถ่ายภาพด้วย คลื่นแม่เหล็ก "อ้างอิงโนเบลที่ได้ยอมรับและเข้าใจ Lauterbur ในการไล่ระดับสีโดยใช้ สนามแม่เหล็ก เพื่อตรวจสอบการแปลอวกาศค้นพบการเข้าซื้อกิจการที่ได้รับอนุญาตอย่างรวดเร็วของภาพ 2 มิติ


ไฟฟ้าไร้สาย
      ไฟฟ้าแบบไร้สายเป็นรูปแบบของการถ่ายโอนพลังงานแบบไร้สาย มีความสามารถในการให้พลังงานไฟฟ้าไปยังวัตถุระยะไกลไร้สาย คำ WiTricity ประกาศเกียรติคุณในปี 2005 โดย Dave Gerding และต่อมาใช้สำหรับโครงการที่นำโดย Marin Soljačić ในปี 2007 นักวิจัยเอ็มไอทีแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการประสบความสำเร็จในการใช้พลังงานหลอดไฟ 60 วัตต์แบบไร้สายโดยใช้ 5 ขดลวดทองแดง มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 60 เซนติเมตร ที่มีความยาว 2 เมตร (7 ฟุต) มีประสิทธิภาพ 45%  เทคโนโลยีนี้อาจจะนำมาใช้หลากหลายในการใช้งานของผู้บริโภครวมทั้งอุตสาหกรรม ทางการแพทย์และการทหาร จุดมุ่งหมายของมันคือการลดการพึ่งพาแบตเตอรี่ การใช้งานเพิ่มเติมสำหรับเทคโนโลยีนี้รวมถึงการส่งข้อมูลมันจะไม่ยุ่งเกี่ยวกับคลื่นวิทยุและทำให้สามารถใช้เป็นอุปกรณ์สื่อสารราคาถูกและมีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องมีใบอนุญาตหรือใบอนุญาตของรัฐบาล


ทฤษฎีแบบครบวงจร
     ในปี 2010 ยังคงไม่มีหลักฐานที่แน่ชัดว่ามีการอธิบายโดยทฤษฎีแกรนด์แบบครบวงจร Higgs particleได้รับการยืนยันแน่นอน การค้นพบของนิวตริโนแนบแน่นบ่งชี้ว่ามาตรฐานไม่สมบูรณ์และได้นำไปสู่​​ความสนใจที่มีต่อบางสิ่งบางอบ่างเช่น SO หนึ่งในการทดสอบที่เป็นไปได้ไม่กี่ GUT บางอย่างโปรตอนสลายและ fermion มีเพียงไม่การทดสอบ GUT มีจุดแข็งของการมีปฎิกิริยาวัด QCD ที่อ่อนแอและการทำงานร่วมกัน hypercharge ดูเหมือนจะตอบสนองความต้องการในระดับที่เรียกว่าร่ว​​มกันมีความยาวขนาด GUT และเท่าเทียมกันประมาณ 10 ^ {16} GeV ซึ่งเป็นนัยเล็กน้อย การสังเกตนี้เป็นตัวเลขที่น่าสนใจคือการรวมกันเรียกว่าการมีเพศสัมพันธ์การวัดและการทำงานโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากจะถือว่าการดำรงอยู่ของ superpartners ของอนุภาครุ่นมาตรฐาน ยังคงเป็นไปได้ที่จะบรรลุเดียวกันโดยยืนยันเช่นธรรมดา (ไม่ใช่เม) SO รุ่นทำลายวัดระดับกลางเช่นหนึ่งในกลุ่ม Pati-Salam

      ทฤษฎีทุกอย่างเป็นทฤษฎีสมมุติของฟิสิกส์ทฤษฎีที่อธิบายได้อย่างเต็มที่และการเชื่อมโยงเข้าด้วยกันที่รู้จักกันทั้งหมดปรากฏการณ์ทางกายภาพและความนึกคิดมีอำนาจในการทำนายผลของการทดลองใด ๆ ที่อาจจะดำเนินการในหลักการทฤษฎี-M ยังไม่เสร็จสมบูรณ์ แต่โครงสร้างพื้นฐานของคณิตศาสตร์ที่ได้รับการจัดตั้งขึ้นและอยู่ในข้อตกลงกับไม่เพียง แต่ทุกทฤษฎีสตริง แต่ที่มีทั้งหมดของการสังเกตทางวิทยาศาสตร์ของเราของจักรวาล นอกจากนี้ยังได้ผ่านการทดสอบจำนวนมากของความมั่นคงทางคณิตศาสตร์ภายในที่พยายามอื่น ๆ อีกมากมายที่จะรวมกลศาสตร์ควอนตัและแรงโน้มถ่วงได้ล้มเหลว แต่น่าเสียดายที่จนกว่าเราจะสามารถหาวิธีที่จะสังเกตเห็นมิติที่สูงขึ้น (เป็นไปไม่ได้ที่มีระดับของเราในปัจจุบันของเทคโนโลยี) บางทฤษฎี-M มีช่วงเวลาที่ยากมากที่การคาดการณ์ที่สามารถผ่านการทดสอบในห้องปฏิบัติการ เทคโนโลยีก็ไม่อาจเป็นไปได้ที่มันจะ "พิสูจน์แล้ว" นักฟิสิกส์และนักเขียน Michio Kaku ได้ตั้งข้อสังเกตว่า ทฤษฎี-M อาจจะนำเสนอให้เราด้วย "ทฤษฎีของทุกสิ่ง" ซึ่งเป็นไปอย่างรัดกุมว่าสูตรพื้นฐานของจะพอดีกับเสื้อยืด สตีเฟ่น ฮอว์คิงเดิมเชื่อกันว่า ทฤษฎี-M อาจจะเป็น ทฤษฎีที่ดีที่สุด แต่ต่อมาชี้ให้เห็นว่าการค้นหาสำหรับความเข้าใจของคณิตศาสตร์และฟิสิกส์จะไม่สมบูรณ์


ปัญหาเปิด
      แม่เหล็กโมโนโพ ในทฤษฎีควอนตัมเริ่มต้นด้วยแม่เหล็กกระดาษโดยนักฟิสิกส์พอน แรคในปี 1931 ในการตรวจสอบของแม่เหล็กขั้วเดียวเป็นปัญหาในการทดลองทางฟิสิกส์ ในบางทฤษฎีแม่เหล็กขั้วเดียวไม่น่าจะสังเกตได้เพราะพวกเขามีขนาดใหญ่เกินกว่าที่จะถูกสร้างขึ้นในเครื่องเร่งอนุภาคและยังหายากเกินไปในจักรวาลที่จะเข้าเครื่องตรวจจับอนุภาคที่มีความน่าจะเป็นมาก

      หลังจากใช้เวลานานกว่ายี่สิบปีของการวิจัยอย่างเข้มข้นที่มาของยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงจะยังคงไม่ชัดเจน แต่ดูเหมือนว่าแทนที่จะเป็นกลไกที่น่าสนใจอิเล็กตรอน phonon ในขณะที่ superconductivity ธรรมดาหนึ่งคือการจัดการกับกลไกอิเล็กทรอนิกส์ของแท้ (เช่นความสัมพันธ์ antiferromagnetic ) และแทนการจับคู่ของคลื่นการจับคู่ d คลื่นเป็นอย่างมาก เป้าหมายหนึ่งของงานวิจัยนี้คืออุณหภูมิห้องที่ยิ่งยวด


วันศุกร์ที่ 28 สิงหาคม พ.ศ. 2558

สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก คืออะไร


  สนามไฟฟ้า และสนามแม่เหล็ก (Electric and Magnetic Field: EMFs) จะหมายถึง
เส้นสมมุติที่เขียนขึ้นเพื่อแสดงอาณาเขตและความเข้มของเส้นแรงที่เกิดขึ้นระหว่างวัตถุที่มี
ความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้า (เรียกว่า สนามไฟฟ้า) และที่เกิดขึ้นโดยรอบ
วัตถุที่มีกระแสไฟฟ้าไหล (เรียกว่า สนามแม่เหล็ก) ในกรณีกล่าวถึงทั้ง สนามไฟฟ้าและ
สนามแม่เหล็กพร้อมกันมักจะเรียกรวมว่า สนามแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field: EMF)
หรือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กสามารถเกิดขึ้นได้ 2 ลักษณะคือ


1) เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ได้แก่ สนามแม่เหล็กโลก
     คลื่นรังสีจากแสงอาทิตย์   คลื่นฟ้าผ่า  คลื่นรังสีแกมมา
     เป็นต้น

2) เกิดขึ้นจากการสร้างของมนุษย์   แบ่งออกได้เป็น
     2 ชนิด คือ

 - แบบจงใจ  คือสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่จงใจ                          
 สร้างให้เกิดขึ้นโดยมีวัตถุประสงค์หลักที่จะใช้
ประโยชน์โดยตรงจากคลื่นสนามแม่เหล็กไฟฟ้า
ที่สร้างขึ้นนี้ เช่น ให้สามารถส่งไปได้ในระยะ
ไกลๆ ด้วยการส่งสัญญาณของระบบสื่อสาร
สัญญาณเรดาร์  คลื่นโทรศัพท์  คลื่นโทรทัศน์
และ คลื่นวิทยุ
 
- แบบไม่จงใจ  คือสนามแม่เหล็กไฟฟ้า
ที่เกิดจากการใช้งานอุปกรณ์  โดยไม่ได้มี
วัตถุประสงค์หลักที่จะใช้ประโยชน์
โดยตรงจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้น
เช่น ระบบส่งจ่ายกำลังไฟฟ้า (สายส่งไฟฟ้า)
รวมถึงอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้า เป็นต้น


  สนามแม่เหล็กไฟฟ้ายังสามารถแบ่ง ออกเป็น  สนามแม่เหล็กไฟฟ้าสถิต ที่ไม่มีการเปลี่ยนตามเวลา (Static Field หรือ DC Field) ตัวอย่างเช่น  สนามไฟฟ้าระหว่างก้อนเมฆกับพื้นโลก   สนามแม่เหล็กจาก
แม่เหล็กถาวร  สนามแม่เหล็กโลก เป็นต้น

  ส่วนอีกประเภทคือสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีการเปลี่ยนตามเวลา (Dynamic Field หรือ
AC Field) ตัวอย่างเช่น สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากระบบการส่งจ่ายกำลังไฟฟ้ากระแสสลับ
(50 Hz) และ ระบบสื่อสาร เป็นต้น

     สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากระบบการส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าเป็นเพียงส่วนหนึ่งของแถบคลื่นความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า(Electromagnetic Spectrum) ซึ่งแถบคลื่นความถี่นี้จะเป็นตัวบอกถึง
ระดับพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Energy หรือ Photon Energy) โดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูงจะมีระดับของพลังงานสูง และ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ต่ำก็จะมี
ระดับของพลังงานที่ต่ำ
     แถบคลื่นความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเรียงลำดับความถี่
จากสูงไปสู่ต่ำ เป็นดังนี้   รังสีคอสมิก   รังสีแกมมา    รังสีเอ็กซ์
แสงอาทิตย์  คลื่นความร้อน   คลื่นไมโครเวฟ    คลื่นวิทยุ   และ สนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้า
     อย่างไรก็ตาม สนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าเป็นเพียงส่วนหนึ่งของแถบความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความแตกต่างกันอย่างมากเมื่อเทียบกับรังสีแกมมาซึ่งมีความถี่อยู่ในย่าน
การแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทำให้เกิดไอออน (Ionization
Radiation) [1] และสามารถทำลายการยึดเหนี่ยวของโมเลกุลได้นั่น หมายความว่ารังสีแกมมาและการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทำให้เกิดไอออนสามารถทำลายส่วนต่างๆ ของดีเอ็นเอ (DNA) และการได้รับรังสีชนิดนี้สามารถนำไปสู่โรคมะเร็งได้ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีแถบคลื่นความถี่ที่ต่ำลงมา ระดับพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าก็จะมีค่าลดลง ตัวอย่างเช่น คลื่นไมโครเวฟ ซึ่งมีพลังงานไม่เพียงพอที่จะทำลายการยึดเหนี่ยวของโมเลกุลได้ อย่างไรก็ตามการได้รับการแผ่รังสีของคลื่นไมโครเวฟที่มีค่าสูง
โดยตรงสามารถทำให้เกิดความร้อนได้เช่นเดียวกับการทำให้อาหารสุกโดยใช้ เตาไมโครเวฟ