مرز علوم در تحلیل امواج الکترومغناطیسی

اگر بخواهم نگاهی به فیلدهای کاری تحقیقاتیم در شتابگرهای ذرات از دو دهه پیش تا کنون بیندازم، شاید مبحث «امواج الکترومغناطیسی»  و کاربردشان در شتابگرهای ذرات، جذابترین مبحث باشد.  امواج از فرکانسهای بسیار پایین تا فرکانسهای بسیار بالا چنان در صنعت، تکنولوژی، پزشکی  و زندگی روزمره  مان کاربرد دارند که شاید کمترین وسیله ای در اطرافمان باشد که از منافع این علم و تکنولوژی بی بهره باشد.اولین اشنایی عملی من با بحث الکترومغناطیس زمانی بود که کاراموزیم را در «نیروگاه سد عباسپور» در شمال «مسجدسلیمان»  گذراندم. ژنراتورهای عظیم برق و مطالعه نقشه های فنی آنها از نزدیک و صدای خوش فرکانس خروجی توربینها و بالاخره «اب گوشت های» خوشمزه! ناهار نیروگاه،  مرا از کلاسهای دانشگاه تهران به واقعیت جالب کاربرد فورمولهای الکترومغناطیس وارد کرد.  بعد از تولید برق، ما از تماشای تلویزیون و یا شنیدن رادیویی لذت میبریم که برنامه هایشان از طریق امواج الکترومغناطیسی با فرکانسهای کمی بالاتر حدود چند کیلو هرتز و چند مگاهرتز به آنتن   خانه ها میرسد. فرکانسهای چند صد مگاهرتز تا چند گیگاهرتز، باند فرکانس دوست داشتنی کاویتی ها  در شتابدهنده های ذرات اعم از شتابگرهای الکترون یا پروتون است. سپس فرکانسهای بالاتر حدود چند گیگاهرتز  که برای انتقال داده ها به انتن گوشیهای تلفن همراه در جیبمان استفاده میشود. اینروزها کمتر کسی است که در خانه اش اجاق مایکرویو نداشته باشد و یا رادارهای سرعت سنج پلیس یکبار جریمه اش نکرده باشند. همه از مزایای ماهواره ها و رادارهای پیش بینی آب و هوا قبل از سفرهایمان بهره برده ایم و یا شاید بدون توجه به پیش بینی اب و هوا گرفتار برف و یا طوفان شده باشیم!  اینها به یمن همین امواج مایکرویو چند گیگا هرتزی است. بسیاری از تجهیزات تشخیصی مهم پزشکی نظیر MRI که در دو دهه  اخیر وارد بازار شده اند هم به نوعی از تابش چنین امواجی بر بافت بدن انسان و سپس  تحلیل بازتاب آن برای تشخیص و درمان بیماریهای لاعلاج استفاده میکنند. کمی بالاتر ماهواره ها و رادارهای شناخت از راه دور  و ...که امواج الکترومغناطیسی  چند ده گیگاهرتزی  را بکار میگیرند. اگر به فرکانسهای بالاتر برویم، به نور «فرو سرخ» میرسیم که برای تشخیص میزان حرارت اجسام  از راه دور کاربرد دارد. و فرکانسی کمی بالاتر  ، «نور مرئی» قرار دارد که طول موجی حدود چند ده تا چند صد نانومتر دارد که البته این آخری نعمت مستقیم آفرینش و ازلوازم  حیات بشر است و انسانها در تولید ان نقش نداشته اند. تا اینجا این امواج خاصیت یونیزه کردن ندارند. یعنی اینکه قرار گرفتن در معرض این امواج از امواج خطوط فشار قوی برق تا تلفن و مایکرویو و حتی فرو سرخ و نور مرئی ءانرژی کافی برای یونیزه کردن اتمهای بافت بدن انسان را ندارد. اما  این به معنی بی خطر بودن این امواج نیست. ضرب المثل فارسی  «گل بی خار کجاست» در اینجا هم صادق است.  این امواج الکترومغناطیسی پایین تر از ماورا بنفش توانایی تحریک و جنبش  اتمها را دارد. جنبش اتمها یعنی تولید گرما. پس نتیجه مستقیم  ان اینست که استفاده طولانی مدت از گوشی تلفن و یا روشن گذاشتن همیشگی «وای فای» اینترنت در خانه و یا قرار گرفتن مداوم در زیر این امواج الکترومغناطیسی در دراز مدت میتواند سبب ایجاد «حرارت زیاد» و  و ناکارایی یا بدکاری برخی سیستمهای حساس بدن انسان شود.  در مورد سایر احتمالات قرار گرفتن طولانی مدت در برابر امواج الکترومغناطیسی  شواهد علمی مستند کامل نشده است.

موضوع در مورد امواج الکترومغناطیسی با فرکانس بالاتر از نور مرئی متفاوت است،  چرا؟ دلیل ان یونیزه کردن اتمها و در مورد جانداران ، ایجاد شکافت یا تخریب  دی.ان.ای و ژنوم . به زبان ساده،   این امواج به خصوص  هنگام ورود به باند بالای «ماورای بنفش» و سپس امواج اشعه ایکس و گاما بر اثر تحریک  الکترونها در اتم ، منجر به ناپایداری اتم و در نتیجه انتشار این امواج از درون خود اتم میشود.  البته همین خاصیت در کنار خطرات بالقوه آن، باعث فواید بینظیر و سودمند ان در صنایع  مختلف الکترونیک,، پتروشیمی، مواد، کشاورزی، گمرک، فرودکاهها و پزشکی و نیز در درمان  برخی بیماریهای لاعلاج انسان است.  از اینجا به بعد امواج الکترومغناطیسی عملا خاصیت رادیواکتیو پیدا میکنند.

-------------------------

گردون نگری ز قد فرسوده ماست     

جیحون اثری ز اشک پالوده ماست

دوزخ شرری ز رنج بیهوده ماست

فردوس دمی ز وقت آسوده ماست

«عمر خیام»