دانشکده فیزیک دانشگاه تبریز پژوهش های علمی در فیزیک نظری و کاربردی 2 2 2024 08 22 Investigation of envelope solitary space charge waves and modulational instability in intense charged particle beams بررسی امواج بار فضایی سالیتونی پوش دار و ناپایداری مدولاسیونی در باریکه های ذره باردار شدید 17977 10.22034/strap.2024.17977 FA عبدالرسول اسفندیاری کلجاهی دانشکده فیزیک، دانشگاه تبریز، تبریز Journal Article 2023 12 09 The space charge waves in a long coasting charged particle beam is investigated in the context of water-bag distribution for the longitudinal distribution function. The nonlinear propagation of modulated space charge wave packets is studied, by employing a fluid beam model. It is revealed that dispersion curve obtained in linear approximation consists of two forward (0≤k<√2⁄2) and backward (√2⁄2<k≤1) segments so as they are connected at a frequency cutoff point where the group velocity becomes zero. k denotes normalized wavenumber. Considering small yet weakly nonlinear deviations from equilibrium, and using multiple-scale method, the basic set of fluid equations is reduced to a nonlinear Schrödinger equation (NLSE) for the slowly varying linear charge perturbation amplitude. It is remarked that the dispersion coefficient in NLSE doesn’t depend on σ, and it is negative in 0<k<1 range which means negative group velocity dispersion. σ denotes a dimensionless parameter which depends on the beam equilibrium pressure and linear charge density, electric charge of beam particle and geometric parameterg_0 Finally, the analysis reveals that both of stable dark and instable bright excitations associated with space charge waves can propagate not only in normal dispersion (forward waves) region but also in anomalous dispersion (backward waves) region. The space charge waves in a long coasting charged particle beam is investigated in the context of water-bag distribution for the longitudinal distribution function. The nonlinear propagation of modulated space charge wave packets is studied, by employing a fluid beam model. It is revealed that dispersion curve obtained in linear approximation consists of two forward (0≤k<√2⁄2) and backward (√2⁄2<k≤1) segments so as they are connected at a frequency cutoff point where the group velocity becomes zero. k denotes normalized wavenumber. Considering small yet weakly nonlinear deviations from equilibrium, and using multiple-scale method, the basic set of fluid equations is reduced to a nonlinear Schrödinger equation (NLSE) for the slowly varying linear charge perturbation amplitude. It is remarked that the dispersion coefficient in NLSE doesn’t depend on σ, and it is negative in 0<k<1 range which means negative group velocity dispersion. σ denotes a dimensionless parameter which depends on the beam equilibrium pressure and linear charge density, electric charge of beam particle and geometric parameterg_0 Finally, the analysis reveals that both of stable dark and instable bright excitations associated with space charge waves can propagate not only in normal dispersion (forward waves) region but also in anomalous dispersion (backward waves) region. https://srtap.tabrizu.ac.ir/article_17977_4f35a56e5ff68090f0f8d6db356b50c8.pdf

دانشکده فیزیک دانشگاه تبریز پژوهش های علمی در فیزیک نظری و کاربردی 2 2 2024 08 22 Sensing properties of various gas molecules on the Fe-doped upon vacancy-defected armchair antimonene nanoribbon خواص حسگری مولکولهای گازی متنوع در نانونوار آنتیمونن دسته‌صندلی آلاییده با آهن بر روی نقص تهی‌جا 18575 10.22034/strap.2024.18575 FA جمال بروستانی دانشکده فیزیک، دانشگاه تبریز شراره حسن‌پور کاشانی دانشکده فیزیک، دانشگاه تبریز بهار مشگین‌‍قلم دانشکده فیزیک، دانشگاه تبریز Journal Article 2024 06 10 The sensing properties of single vacancy defected and Fe atom doped armchair antimonene nanoribbons for NO2, NO, N2, CO2, CO, O2, NH3, and SO2 gases have been systematically studied using the first-principles calculations based on the density functional theory. The nanoribbon is doped with a magnetic Fe element after creating a single vacancy defect, and then the sensing properties of various molecules are examined. The results indicate that gas molecules are physisorbed on pure antimonene nanoribbon with low adsorption energy. However, all the gas molecules (except N2) are chemisorption on Fe-doped upon single vacancy defected antimonene nanoribbons. The Adsorption behaviors of these gases have been analyzed in terms of band structure, the density of states, adsorption energy, magnetic moments, and I-V characteristics. We showed that the introducing single vacancy defects and doping of Fe atom improve the adsorption process. The NO molecule has strong adsorption and creates more stability on both bare and Fe-doped ASbNRs than the other gases, but the adsorption of SO2 leads to the demagnetization of the system. Splitting of up and down spin currents occurs in the CO2, O2, CO, and NH3 cases, which leads to high values of spin filter efficiency. Therefore, these results are helpful in the efficiency of antimonene-based gas sensors with high detection properties. خواص حسگری نانونوار‌های آنتیمونن دسته‌صندلی دارای نقص تهی‌جا و آلاییده با اتم آهن برای گازهای NO2، NO، N2، CO2، CO، O2، NH3 و SO2 با استفاده از محاسبات ابتدا به ساکن بر اساس تئوری تابعی چگالی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. نانونوار پس از ایجاد یک نقص تهی‌جا ، با عنصر آهن مغناطیسی آلایش می‌یابد و سپس خواص حسگری مولکول های مختلف مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می‌دهد که مولکول‌های گاز روی نانونوار آنتیمونن خالص با انرژی جذب پایین جذب فیزیکی می‌شوند. با این حال، همه مولکول‌های گاز (به جز N2) به نانونوار‌های آنتیمونن دارای نقص تهی‌جای آلاییده با آهن، جذب شیمیایی می‌شوند. رفتارهای جذب این گازها از نظر ساختار نواری، چگالی حالت‌ها، انرژی جذب، گشتاورهای مغناطیسی و ویژگی‌های I-V مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته‌اند. ما نشان داده‌ایم که معرفی نقص‌های تهی‌جا و آلایش اتم آهن فرآیند جذب را بهبود می‌بخشد. مولکول NO دارای جذب قوی است و پایداری بیشتری در هر دو ASbNR تهی‌جا و آاییده با آهن نسبت به سایر گازها ایجاد می کند، اما جذب SO2 منجر به مغناطیس زدایی سیستم می شود. تفکیک جریان های اسپین بالا و پایین در موارد CO2، O2، CO و NH3 رخ می دهد که منجر به مقادیر بالایی از راندمان فیلتر اسپین می شود. بنابراین، این نتایج در کارایی حسگرهای گاز مبتنی بر آنتی‌مونن با خواص تشخیص بالا مفید است. https://srtap.tabrizu.ac.ir/article_18575_97f1683cc686d4ee0fc7181cfe3246bb.pdf

دانشکده فیزیک دانشگاه تبریز پژوهش های علمی در فیزیک نظری و کاربردی 2 2 2024 08 22 Promoting Lentil Growth by Alkaline Plasma-Activated Water (APAW) Promoting Lentil Growth by Alkaline Plasma-Activated Water (APAW) 18837 10.22034/strap.2024.18837 FA فاطمه بهارلونژاد دانشکده فیزیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران محمدعلی محمدی دانشکده فیزیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران Journal Article 2024 11 09 Cold atmospheric plasma as a source of active species like nitrite, nitrate, and hydrogen peroxide is an emerging technology in agriculture that applies these energetic and reactive species to improve the germination and growth of crops. The present study aims to give the results of using alkaline plasma-activated water containing active species including nitrite, nitrate, and hydrogen peroxide produced by plasma electrolysis to improve the germination and growth of lentils. Germination was surveyed by soaking the seeds in two samples with tap water and alkaline plasma-activated water. The ability of seeds to germinate was higher in alkaline plasma-activated water samples than in tap water samples. Investigation of growth was done in two irrigated with tap water and alkaline plasma-activated water samples. The growth of alkaline plasma-activated water sample was higher than the tap water sample. As a result, APAW can be used in cases where alkaline conditions rich in reactive species are needed. Cold atmospheric plasma as a source of active species like nitrite, nitrate, and hydrogen peroxide is an emerging technology in agriculture that applies these energetic and reactive species to improve the germination and growth of crops. The present study aims to give the results of using alkaline plasma-activated water containing active species including nitrite, nitrate, and hydrogen peroxide produced by plasma electrolysis to improve the germination and growth of lentils. Germination was surveyed by soaking the seeds in two samples with tap water and alkaline plasma-activated water. The ability of seeds to germinate was higher in alkaline plasma-activated water samples than in tap water samples. Investigation of growth was done in two irrigated with tap water and alkaline plasma-activated water samples. The growth of alkaline plasma-activated water sample was higher than the tap water sample. As a result, APAW can be used in cases where alkaline conditions rich in reactive species are needed. https://srtap.tabrizu.ac.ir/article_18837_e540362a24e8137afc3db4c328abb0d3.pdf

دانشکده فیزیک دانشگاه تبریز پژوهش های علمی در فیزیک نظری و کاربردی 2 2 2024 08 22 The influence of transfer tube length on the characteristics of transitional cold atmospheric plasma تأثیر طول لوله انتقال بر ویژگی‌های پلاسمای اتمسفری سرد انتقال یافته 18920 10.22034/strap.2024.18920 FA ابوالفضل صولت دانشگاه مازندران تقی محسن پور دانشگاه مازندران حمید نقش آرا دانشکده فیزیک، دانشگاه تبریز، فیزیک حالت جامد Journal Article 2024 04 11 Transitional cold atmospheric plasma (TCAP) has emerged as a promising technology across various industries, such as medicine, food processing, materials, and other technological domains. In this experimental investigation, we explore the impact of transmission pipe length on TCAP characteristics, including voltage, current, and frequency, during the transmission process. To conduct this study, a dielectric barrier discharge (DBD) reactor served as the primary source for plasma transfer. TCAP plasma was generated using various gas combinations (argon, argon+nitrogen, argon+oxygen, and argon+air) within transmission tubes of varying lengths. The results revealed a direct correlation between transmission tube length and applied voltage, wherein an increase in tube length led to an increase in applied voltage and a decrease in electric current and plasma frequency. These observations stemmed from the relationship between tube length and the power required for plasma transfer. Furthermore, we observed distinct effects on plasma transport based on different gas compositions (argon, nitrogen, oxygen, and air), underscoring the influence of gas composition on TCAP plasma properties. Consequently, the plasma transfer process significantly impacts plasma-related parameters. فناوری‌ پلاسمای اتمسفری سرد انتقال‌یافته (TCAP)، به‌عنوان یکی از فناوری‌های پیشرفته در بسیاری از صنایع از جمله پزشکی، صنایع غذایی، پردازش مواد و سایر حوزه‌های فناوری، توجه بسیاری را به خود جلب کرده‌ است. در این مطالعه تجربی، تأثیر طول لوله انتقال بر ویژگی‌های TCAP مانند ولتاژ، جریان و فرکانس در فرآیند انتقال مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور، از یک راکتور تخلیه سد دی الکتریک (DBD) به عنوان منبع اصلی انتقال پلاسما استفاده شد و پلاسمای TCAP با استفاده از ترکیبات گازی مختلف (آرگون، آرگون+نیتروژن، آرگون+اکسیژن و آرگون+هوا) در طول‌های متفاوت لوله‌های انتقال استفاده شد. نتایج نشان دادند که با افزایش طول لوله انتقال، ولتاژ اعمالی افزایش و جریان الکتریکی و فرکانس پلاسما کاهش می‌یابد. این تغییرات به دلیل رابطه مستقیم بین طول لوله انتقال و میزان توان مصرفی برای انتقال پلاسما بوده است. همچنین، تأثیرات انتقال پلاسما در ترکیبات گازی مختلف (آرگون، نیتروژن، اکسیژن و هوا) مشاهده شد، که نشان می‌دهد ویژگی‌های پلاسمای TCAP تحت تأثیر ترکیبات گازی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در نتیجه، فرآیند انتقال پلاسما تاثیر چشمگیری بر روی پارامترهای مرتبط با پلاسما می‌گذارد. https://srtap.tabrizu.ac.ir/article_18920_f40f887c295fa416fd4f0c4b33455ffa.pdf

دانشکده فیزیک دانشگاه تبریز پژوهش های علمی در فیزیک نظری و کاربردی 2 2 2024 08 22 Study of the waveplates based on the hyperbolic metamaterials مطالعه تیغه‌های موج مبتنی بر فرامواد هایپربولیک 18923 10.22034/strap.2024.18923 FA سیمین شیرین استاد مدعو Journal Article 2023 10 05 In this study, the phase properties of graphene-based hyperbolic metamaterial slab have been investigated. Initially, we the transmission spectrum of this structure has been calculated and it was shown the presence of two photonic band gaps that depend on the polarization and incident angle. Next, we determine the phase and phase difference between transverse electric (TE) and transverse magnetic (TM) waves under different incident angles. The results show that there is no phase difference between these polarized waves under normal incidence, indicating isotropic behavior of the structure. However, for non-zero incident angles, a significant phase difference ( ) emerges at the edge of the first photonic bandgap, particularly in the frequency range close to 10 THz. This observed phase difference suggests that the aforementioned structure can be effectively employed in designing half-wave plates within this frequency range. Additionally, we demonstrate that the intensity and working frequency of the designed half-wave plate can be controlled by adjusting the angle of incident light. در این مطالعه، خواص فازی یک بره فرامواد هاپربولیک گرافن پایه بررسی شده است. ابتدا، طیف تراگسیل این ساختار محاسبه شده و نشان داده شده است که دو گاف باند فوتونی بر اساس قطبش و زاویه تابش در این ساختار ایجاد می‌شود. سپس، فاز و اختلاف فاز بین دو موج قطبیده الکتریکی عرضی (TE) و مغناطیسی عرضی (TM) در زوایای تابش مختلف محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد که در تابش عمودی، هیچ اختلاف فازی بین امواج قطبیده الکتریکی و مغناطیسی عرضی بوجود نمی‌آید و در این حالت ساختار به صورت مواد همسانگرد رفتار می‌کند. سپس فاز و اختلاف فاز در زوایای تابشی غیر صفر بررسی شده است. مشاهده می شود که در زوایای تابشی غیر صفر، یک اختلاف فاز بزرگ ( ) در لبه اولین گاف باند فوتونی در ناحیه فرکانسی نزدیک به ۱۰ تراهرتز به وجود می‌آید. این اختلاف فاز ایجاد شده نشان دهنده قابلیت استفاده از این ساختار برای طراحی تیغه نیمه موج در فرکانس مذکور است. همچنین نشان داده شد که شدت و فرکانس کاری تیغه نیمه موج طراحی شده به وسیله تغییر زاویه نور فرودی قابل کنترل است. https://srtap.tabrizu.ac.ir/article_18923_16333b9af55d071c079ad01c9982c99c.pdf

دانشکده فیزیک دانشگاه تبریز پژوهش های علمی در فیزیک نظری و کاربردی 2 2 2024 08 22 Assessment of natural radioactivity level for mineral water samples from Sabalan region بررسی میزان رادیواکتیویته طبیعی موجود در آب های معدنی منطقه سبلان 18924 10.22034/strap.2024.18924 FA اختای جهان بخش گروه هسته ای- دانشکده ی فیزیک- دانشگاه تبریز Journal Article 2023 12 06 The supply of clean and abundant drinking water is one of the major problems in human societies that modern civilization faces today. Subsurface waters, especially waters of volcanic and rocky areas, can contain high amounts of natural radioisotopes. The presence of these radionuclides in food and water can cause deadly diseases such as cancer and so on. The purpose of this article is to investigate the natural activity of drinking water springs and hot water springs in Sablan region, to identify and measure the possible amount of radioactive substances in mineral and drinking water and to compare it with international standards. Due to the fact that this mountain is a volcano, it was naturally expected that the activity in its waters would be higher than in areas with sedimentary texture. According to the results, the highest measured activity is related to the water of Jalde-Bakhan village with an activity of 40 Bq/kg and the lowest activity is related to the mineral water of Ardha village with an activity of 4.66 Bq/kg. The obtained results are comparable with international standards and surveys in different countries. تامین آب آشامیدنی تمیز و فراوان یکی از مشکلات اساسی در جوامع بشری بوده که امروزه تمدن مدرن با آن روبرو است. آبهای زیرسطحی خصوصا آبهای مناطق آتشفشانی و صخره ای می تواند حاوی مقادیر بالای رادیوایزوتوپهای طبیعی باشد. وجود بیش از حد مجاز این رادیونوکلئیدها در مواد غذایی و آب میتواند سبب ایجاد بیماریهای مهلک مانند سرطان و غیره شود. هدف این مقاله بررسی اکتیویته طبیعی آب چشمه‌های آب شرب و چشمه‌های آب گرم موجود در منطقه سبلان، تشخیص عناصر و اندازه گیری میزان احتمالی مواد رادیواکتیو در آبهای معدنی و شرب و مقایسه آن با استاندارهای بین المللی می‌باشد. با توجه به اینکه این کوه آتشفشانی بوده به طور طبیعی انتظار می‌رفت اکتیویته موجود در آبهای آن نسبت به مناطقی که دارای بافت رسوبی هستند بیشتر باشد. طبق نتایج حاصل شده، بیشترین اکتیویته اندازه گیری شده مربوط آب روستای جلده باخان با اکتیویته 40 بکرل بر کیلوگرم و کمترین اکتیویته مربوط به آب معدنی روستای اردها با با اکتیویته 4.66 بکرل بر کیلوگرم می باشد. نتایج حاصل شده قابل مقایسه با استانداردهای جهانی و بررسی ها در کشورهای مختلف می باشد. https://srtap.tabrizu.ac.ir/article_18924_68d44f48e163ff7477c322ce3b01bfd2.pdf

دانشکده فیزیک دانشگاه تبریز پژوهش های علمی در فیزیک نظری و کاربردی 2 2 2024 08 22 Dark Matter Search Constraints on the Inert Higgs Doublet Model بررسی قیدهای جست و جوهای ماده تاریک بر مدل دوتایی بی‌اثر هیگز 19290 10.22034/strap.2024.19290 FA علیرضا ظفری دانشگاه شهید بهشتی شهو عبدالسلام دانشگاه شهید بهشتی Journal Article 2024 08 25 Understanding the nature of dark matter has been one of the most serious challenges in fundamental physics in recent decades. The Inert Higgs Doublet Model is one of the simplest extensions of the Standard Model of particle physics that provides new particles, the lightest of which can be considered a dark matter candidate particle. Assuming the existence of such a particle, its annihilation processes in the accumulation centers can lead to the production of excess Standard Model particles in different astrophysical regions than expected. Due to the non-discovery of dark matter particles, bounds on the annihilation cross sections versus masses of the dark matter particle are derived by various search experiments. Comparing these bounds with the Inert Higgs Doublet Model theoretical predictions can be used for assessing the compatibility of the model with astrophysical observation of signals for excess Standard Model particles. شناخت ماهیت ماده تاری ک، یکی از چالشهای جدی چند دهه اخیر در فیز یک بنیادی بوده است. مدل دوتا یی ب یاثر هیگز یکی از<br /><br />سادهتری ن بسطهای مدل استاندارد ذرات بنیادی میباشد که با افزودن ی ک می دان دوتایی مختلط الکتروضعیف، ذرات جدی دی را ارائه میدهد که<br /><br />سبکتری ن آنها نامزدی از ماده تار ی ک در نظر گرفته میشود. با فرض وجود چنین ذرهای در طبیعت، فرآ یندهای نابودی آن در مراکز تجمع ا ی ن<br /><br />ماده میتواند منجر به تولید ب ی ش از حد انتظار ذرات مدل استاندارد در نقاط مختلف اخترفیزیکی شود. با توجه به کشف نشدن ذرات ماده تار یک،<br /><br />قیدهایی بر سطح مقطع فرآیندهای مورد بررسی و جرم ذرات ماده تار یک اعمال میشود. با بررسی ا ین قیدها و مقا یسه با پیشب ینیهای نظری<br /><br />متناظر با فضای پارامتری موجود در مدل دوتایی ب یاثر هیگز به سازگاری ا ین مدل با سیگنالها یی از وجود تعداد اضافی از ذرات مدل استاندارد<br /><br />دریافتی پی خواهیم برد. https://srtap.tabrizu.ac.ir/article_19290_a54b10ebe19a90c20c555842d43b626e.pdf