Avusturyalı bilim adamları güçlü kullanıyor lazerler uzaklaştırılan şahsın suçlamalarını incelemek aerosol bunun gibi parçacıklar bulutlarda bulunan Tesadüfi bir keşif yaptılar ve bunun kıvılcımların arkasındaki gizemi sonunda çözebileceğini söylediler. potansiyel ölümcül yıldırım çarpması.
Beklenmedik keşfin arkasındaki Avusturya Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (ISTA) araştırma ekibi, gelecekteki araştırmalarını değerlendirecek şekilde genişletiyor. parçacık şarjı neden olan açıklanamayan mekanizmaları daha da açığa çıkarmak amacıyla zaman içinde dinamikler bulutlarda yıldırım oluşması.
Aerosoller, havadaki polenler gibi havada yüzen, görünmez, katı veya sıvı parçacıklardır. virüsler, buz bulutların içindeki kristaller veya deniz kenarındaki havayı solurken tadabileceğiniz küçük tuz kristalleri. Eski ISTA doktora sonrası araştırmacısı Isaac Lenton, ISTA Yardımcı Doçent Scott Waitukaitis ve diğerlerini içeren ISTA ekibi, çalışmaları için küçük, şeffaf parçacıklardan oluşan model aerosoller kullandı. silika parçacıkları “Bu buz kristallerinin nasıl biriktiğini ve elektrik yüküyle nasıl etkileşime girdiğini araştırmak.”
Doktora öğrencisi Andrea Stöllner’e göre deneyleri başlangıçta aerosol parçacıklarının elektrifikasyonunu incelemeyi amaçlamıyordu. Bunun yerine araştırmacı, kurulumlarının tek bir parçacığı askıya almak, elektrik yükünü analiz etmek ve nemin yüklerini nasıl değiştirdiğini “anlamak” için tasarlandığını söyledi.
Stöllner, “Fakat hiçbir zaman bu kadar ileri gitmedik” dedi.
ISTA ekibi, tek bir silika parçacığını yakalamak ve analiz etmek için, birkaç lazer ışınının, iki farklı akışa dönüşmeden önce, masa üstü “engelli parkur” olarak tanımladıkları şeyin etrafına yönlendirildiği bir deney yaptı. Bu iki lazer akışı, aerosollerde asılı duran parçacıkların geçip gidebileceği bir kutuya yönlendiriliyor. İki akış birleştiğinde bir çift gibi çalışırlar. optik cımbız ışıkla tek bir parçacığı yakalayıp askıya alabiliyor.
Stöllner, Aralık 2023’teki olayı anlatırken “İlk kez bir parçacık yakaladığımda çok heyecanlandım” dedi. “Scott Waitukaitis ve meslektaşlarım laboratuvara koştular ve yakalanan aerosol parçacığına kısa bir göz attılar.”
İlk yakalama yalnızca üç dakika sürse de Stöllner, ekibin geliştirilmiş yöntemlerinin bir parçacığı “haftalarca” askıda tutabildiğini söyledi.
Ekip, sıkışıp kalan aerosol parçacıklarını analiz ederken beklenmedik bir şey buldu. Parçacığı yerinde tutmanın yanı sıra, ekibin yük dinamiklerini değerlendirebilmesi için lazer, parçacığın yüküyle etkileşime giriyordu.
Stöllner, “Kullandığımız lazerin kendisinin aerosol parçacıklarımızı yüklediğini öğrendik” dedi.
Daha ileri analizlerin ardından, lazerin parçacığı “iki fotonlu” bir süreç aracılığıyla yüklediğini buldular. Spesifik olarak, lazeri oluşturan bireysel fotonlar, parçacık içindeki atomların yörüngesinde dönen elektronlarla etkileşime girer; parçacık aynı anda iki fotonu emdiğinde bir elektronu “dışarı atmak” da buna dahildir. Ekip, negatif yüklü bir elektronun bu şekilde fırlatılmasının, parçacığın “bir temel pozitif yük” kazanmasına neden olduğunu söyledi.
“Adım adım giderek pozitif yüklü hale geliyor” diye açıkladılar
Ekip, daha fazla deney yaparak, yalnızca lazerlerin neden olduğu şarjı gözlemleyebildiklerini değil, aynı zamanda onu kontrol edebildiklerini de keşfetti.
Stöllner, “Artık bir aerosol parçacığının nötrden yüksek yüklüye doğru şarj olurken evrimini kesin olarak gözlemleyebiliyoruz ve hızı kontrol etmek için lazer gücünü ayarlayabiliyoruz” diye açıkladı.
Aerosollerin yük dinamiklerini anlamanın birçok pratik bilimsel uygulaması olsa da ekip, potansiyel kullanımlardan birinin bulutların nasıl elektriklendiğini ve “yıldırımı neyin tetiklediğini” “açıklamak” olduğunu söyledi. Örneğin, laboratuvar deneyleri sırasında ISTA ekibi, parçacıkların yüklenirken hemen boşalmaya başladığını keşfetti. Bu boşalma ara sıra kendiliğinden “patlamalar” halinde meydana geldiğinden ekip, buz kristallerinin ve daha büyük topakların çarpıştığı ve büyük bir enerji salınımının yıldırımı tetikleyene kadar elektrik yükü alışverişinde bulunduğu bulutlarda da benzer bir şeyin olabileceğinden şüpheleniyor.
“Bir teori, bir şimşek işaretinin ilk küçük kıvılcımının yüklü buz kristallerinin kendisinde başlatılabileceğini öne sürüyor” diye belirtiyorlar. “Ancak, yıldırım oluşumu olgusunun ardındaki kesin bilim bir sır olarak kalıyor.”
Her ne kadar fenomeni kozmik ışınlara bağlamak da dahil olmak üzere yıldırım oluşumuna ilişkin çeşitli alternatif teoriler önerilmiş olsa da Stöllner, mevcut bilimsel fikir birliğinin, bulutlardaki elektrik alanının her iki teoride de yıldırıma neden olamayacak kadar düşük olduğu yönünde olduğunu söyledi. Her iki durumda da araştırmacı, “bir parçacığın zaman içindeki yüklenme dinamiklerini yakından inceleyerek” buz kristali teorisini araştırmak da dahil olmak üzere, aydınlatmayla potansiyel bir bağlantıyı daha fazla araştırmak için deneyler hazırlıyor.
Stöllner, “Model buz kristallerimiz deşarj gösteriyor ve belki de bundan daha fazlası var” dedi. “Sonunda süper küçük şimşek kıvılcımları yaratabileceklerini hayal edin; bu çok havalı olurdu.”
Çalışma “Havadaki bir mikropartikülün yükünü aynı anda yakalamak, şarj etmek ve ölçmek için optik cımbız kullanma” kategorisinde yayınlandı Fiziksel İnceleme Mektupları.
Christopher Plain, Bilim Kurgu ve Fantazi roman yazarı ve The Debrief’te Baş Bilim Yazarıdır. Onu takip edin ve onunla bağlantı kurun X, onun kitapları hakkında bilgi edinin plainfiction.comveya doğrudan şu adrese e-posta gönderin: [email protected].
