După 100 de ani după ce oamenii de știință au exprimat posibilitatea de a lega apă în noduri, fizicienii au inventat și au efectuat un experiment similar în laborator. O atenție deosebită ar trebui acordată modului în care cercetătorii au putut să determine ce se întâmplă de fapt într-un lichid.
Pentru prima dată, Lordul Kelvin a vorbit despre "vârtejurile circulare" conectate în anii 1860. El a sugerat că atomii sunt un fel de tornadă, răsuciți în bucle închise și legați în jurul lor. În viziunea lui Kelvin, întreg spațiul a fost străpuns de un fel de eter lichid. În el, fiecare atom era un fel de nod.
Bineînțeles, crearea unui nod din apă, ca să o spunem cu blândețe, nu este la fel de simplă ca un fizician de la Universitatea din Chicago, Dustin Kleckner și William Irvine. Dacă numai pentru că astfel de noduri nu au un început și un sfârșit ca un șir. Cele mai simple exemple de astfel de structuri sunt nodul de shamrock și legătura Hopf.
Pentru a conecta un flux de apă la un astfel de nod, este necesar să îl răsuciți într-o anumită zonă a lichidului. Klekner și Irvine au creat structuri similare în apă utilizând modele de noduri 3D tipărite pe o imprimantă 3D care erau sub forma unei aripi a unui avion sau a unei aripi subacvatice.
Mulți oameni știu că aripa unui avion cauzează curenții de aer în atmosferă să se rotească, să se încurce sub formă de vârtejuri. Datorită proceselor care apar în acest proces, apare o forță de ridicare, care determină aeronava să urce în cer. Atunci când aripa începe să se oprească brusc, se formează două vârtejuri, care sunt netezite în direcții opuse.
Cercetătorii americani și-au plasat modelele de noduri de plastic într-un rezervor de apă și le-au dat o accelerare bruscă pentru a crea o structură legată.
Dar cum să verificăm că, în realitate, fizicienii au primit exact ceea ce voiau? O metodă specială de vizualizare a ajutat la manifestarea nodurilor în apă. De obicei, pentru a înțelege cum curge fluxul într-un fluid, oamenii de știință folosesc coloranți. Irwin și Klöckner au introdus în sistem bule de gaze mici care au fost îndreptate către centrul vortexului legat de forțele de împingere produse de mișcarea marginilor din plastic.
Un scaner laser de mare viteză, care a preluat imagini fluide de 76 mii de ori pe secundă, a ajutat oamenii de știință să înțeleagă cum se mișcă bulele. Reconstruind ceea ce se întâmplă, fizicienii au văzut și noduri. În viitor, oamenii de știință vor să încerce să creeze structuri mai complexe din apă.
Ultimul studiu, în opinia sa, face argumente abstracte despre procesele fizice care implică noduri în idei care pot fi verificate în laborator.
"Fluxurile vortexurilor în formă de noduri sunt un sistem model ideal care ne permite să studiem în fiecare detaliu dezangajarea independentă a nodurilor în procesele fizice reale", spune Irwin.
Să adăugăm că, în acest caz, nu vorbim atât de mult despre înțelegerea mai ușoară a oamenilor obișnuiți care se încadrează în frânghii, spaghete și turnând miere sau mișcarea părului în coada de ponei. Este vorba despre procese mai complexe. Vortexurile asociate sunt prezente în diferite domenii ale fizicii. Deci, oamenii de știință care studiază particulele elementare au presupus că blocajele sunt aglomerări ipotetice de gluoni - particule care leagă cuarcile pentru a produce fotoni și neutroni - sunt câmpuri cuantice legate în mod dens.
În plus, recent, astronomii au arătat că câmpurile magnetice legate sunt slăbite ("untied"), care pot fi responsabile pentru transferul de căldură către corona solară sau către atmosfera exterioară a luminării. Acest proces explică de ce plasma din această regiune a stelei este mult mai fierbinte decât pe suprafață.
Dezvoltarea fizicienilor din Chicago va ajuta, de asemenea, să înțeleagă superconductivitatea, superfluiditatea fluidelor și comportamentul cristalelor lichide.
Trimiteți-le prietenilor: