Bilim Adamları Bir Plastik Blok İçerisindeki Minik Yıldırımların Nasıl Tetikleneceğini Gösteriyor

Penn State Üniversitesi araştırmacıları içerideki koşulları başarıyla simüle etti fırtına başlatan bulutlar yıldırım bir bloğun içine saldırıyor plastik yaklaşık olarak bir iskambil destesi boyutundadır.

Başarılı simülasyonların arkasındaki araştırma ekibi, çalışmalarının laboratuvar ortamında bu kadar küçük yıldırım çarpmaları yaratma yeteneğini gösteren ilk çalışma olduğunu ve araştırmacılara Dünya'nın en gizemli olaylarından birini daha yakından ve daha düşük bir maliyetle incelemek için benzeri görülmemiş bir fırsat sunduğunu söyledi. atmosferik çalışmalar.

Penn State ekibi ayrıca blok gösterimindeki ışıklandırmanın, daha kompakt ve potansiyel olarak daha güvenli olmak üzere mevcut teknolojilerin iyileştirilmesine yardımcı olabileceğini öne sürüyor röntgen yerel doktor muayenehanelerindeki kaynaklar ve güvenlik kontrol noktaları.

Penn State'de elektrik mühendisliği profesörü ve keşfi açıklayan bir makalenin baş yazarı Victor Pasko, "Teorik olarak gök gürültülü bulutlardakiyle aynı olan bu malzemelerin içinde üretilen bu voltajların ve elektrik alanlarının farkına varmamız, gerçek bir atılımdı" diye açıkladı.

Yıldırım Düşüşlerinin Nasıl Motivasyon Oluşturan Yeni Deneyleri Modellemesi

Doğada, Dünya atmosferinde uyumsuz yükler çarpıştığında yıldırım çarpması meydana gelir. Bir fırtına bulutunun içinde, elektronlar çarpışmadan önce bir elektrik alanı boyunca serbestçe hareket edin oksijen ve nitrojen atomları. Bu çarpışmalar, elektromanyetik enerjinin parlak patlamalarına neden olur. gama ışını yanıp söner. Dünya'dan kaynaklanan karasal gama ışını flaşları genellikle o kadar güçlüdür ki, radyasyon yüzlerce mil uzayda.

Bir göre ifade Keşfi açıklayan Penn State araştırma ekibinden alınan bilgiye göre, bu gama ışını parlamaları kar çığına benzer bir elektron 'çığ' oluşturabilir, ancak elektron çığları buz biriktirmek yerine enerji biriktirir. Doğru koşullar altında, bu göreceli kaçak elektron çığı bir yıldırım çarpmasını tetikleyebilir.

Tipik bir fırtına yaklaşık 100 milyon voltluk elektrik potansiyeli üretebilirken, bu enerji kilometre ölçeğindeki bulut bölgelerine yayılıyor. Ancak daha önceki çalışmalar, yıldırım düşmesine neden olan benzer bir elektron çığının çok daha yoğun malzemelerde ve çok daha küçük ölçeklerde oluşabileceğini göstermişti.

Modeller Daha Küçük Ölçekte Kaçak Fotoelektrik Geri Besleme Döngüsünün Oluşturulmasını Doğruluyor

Pako ve meslektaşları, laboratuvarda potansiyel olarak tehlikeli yüksek enerji koşulları yaratmak yerine, bu olguyu yüksek yoğunluklu malzemelerde modellemeye karar verdiler. Teorik olarak bu modeller, yıldırım çarpmasına neden olan aynı kaçak fotoelektrik geri besleme döngüsünü üretecektir, ancak kilometrelerce öteden ziyade birkaç santimetrelik bir ölçekte.

Pasko, "Teorik olarak, yıldırımda gördüğümüz bu büyük ölçekli olguyu çok küçük bir hacimde yeniden üretebilirsiniz" dedi.

Pasko, aydınlatma armatürü modelleri için malzemeyi seçerken öncelikle "bir tür yalıtım malzemesi" olması gerektiğini söyledi. Ekip sonuçta temel malzeme olarak akrilik, kuvars ve bizmut germanat kullanan modeller üzerinde karar kıldı. Ekibin açıklamasına göre bizmut germanat, "laboratuvarlarda X-ışını tespiti ve uzaydaki deneyleri desteklemek için yaygın olarak kullanılan sert bir kristaldir" ve ayrıca havadan 1000 kat daha yoğundur.

Ekip, temel malzemeleri seçtikten sonra malzemeleri elektronlarla bombalayan harici bir enerji kaynağı modelledi. Pasko'ya göre ekip, yıldırım araştırmasında kullanılan "kesin modeller"i yalnızca küçültülmüş olarak kullandı. Umduğumuz gibi, yoğun dielektrik malzemelerde benzer bir olguyu öne süren önceki deneylerle desteklenen bu simülasyonlar, santimetre ölçeğinde simüle edilmiş aydınlatma saldırılarını tetikleyen elektron çığlarıyla sonuçlandı.

Pasko, "Yüksek güçlü bir elektron kaynağıyla desteklendiğinde, cam, akrilik ve kuvars gibi günlük yalıtım malzemelerinde yıldırımın tetiklenebileceğini hesapladık" dedi. "Aynı fenomeni havadan bin kat daha yoğun ve gök gürültüsü bulutlarından bin kat daha hızlı, yani saniyenin milyarda biri kadar hızlı vurabilen bir malzemede modelleyebildiğimiz için hayrete düştük."

Elektron Çığlarını Kontrol Etmek Tıbbi Röntgenleri ve Havaalanı Tarayıcılarını İyileştirebilir

Penn State ekibi çalışmanın sonuçlarını tartışırken, laboratuvar ortamında yönetilebilir bir ölçekte yıldırım çarpması üretebilmenin, araştırmacıların hava balonları, dronlar veya uçak tabanlı çalışmaların yüksek maliyetleri olmadan yıldırımın nasıl tetiklendiğini ve yayıldığını araştırmasına yardımcı olmak da dahil olmak üzere "kontrollü koşullar altında yıldırım fiziğini incelemek için yeni yollar açtığını" belirtti.

Pasko, "Yıldırım benzeri koşulları kontrollü koşullar altında bir masaüstü üzerinde deneyebilirseniz harika olur; çok daha uygun maliyetli olur ve pek çok soruyu yanıtlayabilir" diye açıkladı Pasko.

Araştırma ekibinin modelleri aydınlatma ve ilgili özellikleri incelemek için fırsatlar sunmasına rağmen, yoğun dielektrik malzemelerde elektron çığları oluşturmanın ve yönetmenin pratik uygulamalara sahip olabileceğini de belirttiler. Ekibin öne çıkardığı teknolojiler arasında, tıbbi görüntüleme uygulamaları için potansiyel olarak daha güvenli, daha kompakt X-ışını kaynaklarındaki potansiyel ilerlemeler ve havaalanı güvenlik kontrol noktalarında gelişmiş tarama teknolojileri yer alıyordu.

Çalışma “Dielektrik Katılarda Göreli Geri Besleme Deşarjları" 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].