Объяснение механизма накопления заряда в группах нейтральных частиц

28.05.2014 Hi-tech

Физики из Швейцарии и США продемонстрировали, как диэлектрические частицы смогут покупать заряд при соударениях в присутствии внешнего электрического поля.

Рис. 1. Результаты опыта со стеклянными шариками и его теоретическая модель (тут и потом иллюстрации из издания Nature Physics).

Явление накопления заряда в группах однообразных частиц — к примеру, песчинок в пустыне — при их контакте между собой было известно еще около 150 лет назад. Выстроить его удовлетворительную теоретическую модель никому, но, не удалось.

Авторы новой модели разглядели процессы, проходящие в облаке нейтральных частиц, выполненных из изолирующего материала и помещенных в диэлектрическую среду и внешнее электрическое поле. В таких условиях, рассуждают ученые, частицы должны поляризоваться; в случае если представить их в виде сфер, то одно полушарие должно покупать хороший заряд, а второе — отрицательный. При столкновениях сфер соприкасающиеся полушария становятся нейтральными, а противоположные — сохраняют заряд; в будущем любая сфера повторно поляризуется, за счет чего по окончании каждого столкновения заряд не контактировавших между собой полушарий возрастает.Объяснение механизма накопления заряда в группах нейтральных частиц

Рис. 2. Механизм накопления заряда частицами.

Сперва мысль приобретения заряда в следствии соприкосновения и нейтрализации полушарий частиц кроме того самим ученым казалась пара необычной, но теоретические расчеты, совершённые для 288, 540 и 828 частиц, доказали, что таковой механизм трудится. Результаты расчетов были использованы при подготовке опыта со стеклянными шариками (средний диаметр 1,6 мм), каковые поместили в стеклянный сосуд, расположенный на заземленной железной плите.

Над сосудом пребывала вторая железная пластина, подключенная к 30-киловольтному генератору Ван де Граафа. Шарики перемещались под действием подававшегося снизу потока воздуха, и авторы, подсчитывая число поднимавшихся в атмосферу частиц при различной толщине их слоя на дне сосуда, взяли сходившуюся с теоретическими предсказаниями оценку накапливавшегося заряда.

Рис. 3. Результаты моделирования накопления заряда для различного числа слоев частиц.

Стоит подметить, что эта модель не разрешает растолковать появления нужного внешнего поля для начала процесса «зарядки». Такие поля вправду регистрируются при наблюдении песчаных бурь, но механизм их создания пока не ясен.

Полная версия отчета будет размещена в издании Nature Physics;

Pahtz, T., Herrmann, H. J.Shinbrot, T. Nature Phys. advance online publication doi:10.1038/NPHYS1631 (11 April 2010).

Случайные записи:

Химия. Взаимное влияние атомов в молекулах. Центр онлайн-обучения «Фоксфорд»


Похожие статьи, которые вам понравятся:

  • Загадочные частицы

    Учёные Лаборатории им. Э. Ферми (Fermi National Accelerator Laboratory, США) взяли на ускорителе Тэватрон (Tevatron) новые результаты, каковые при их…

  • Электроника без заряда

    В устройствах магнитной памяти запись информации осуществляется посредством электрических токов, каковые генерируют магнитные поля, нужные для…

  • Именная частица: физика конца света

    Изучение частиц началось недавно. Во второй половине 90-ых годов XIX века Джозеф Джон Томсон открыл электрон, а через 2 десятилетия Эрнест Резерфорд…

  • Запределами стандартной модели элементарных частиц

    Стандартная модель (СМ) элементарных частиц, базирующаяся на калибровочной симметрии, — прекрасное творение Мюррея Гелл-Манна, Шелдона Глэшоу, Стивена…