Racjonalista - Strona głównaDo treści


Fundusz Racjonalisty

Wesprzyj nas..
Zarejestrowaliśmy
201.215.407 wizyt
Ponad 1065 autorów napisało dla nas 7364 tekstów. Zajęłyby one 29017 stron A4

Wyszukaj na stronach:

Kryteria szczegółowe

Najnowsze strony..
Archiwum streszczeń..

 Czy konflikt w Gazie skończy się w 2024?
Raczej tak
Chyba tak
Nie wiem
Chyba nie
Raczej nie
  

Oddano 418 głosów.
Chcesz wiedzieć więcej?
Zamów dobrą książkę.
Propozycje Racjonalisty:

Złota myśl Racjonalisty:
Większość ludzi używa głowy nie do myślenia, lecz do potakiwania.
Nowinki i ciekawostki naukowe
Chemia
Zagadkowe 'oddziaływanie na odległość' między zbiornikami płynów (26-11-2014)

Gdy duże zbiorniki połączymy bardzo wąskimi i długimi kanalikami, ciecz w każdym zbiorniku będzie zachowywała się niezależnie od cieczy w zbiornikach sąsiednich. W mikroświecie działa inna fizyka: jeśli ciecz wypełniająca zbiorniki spełnia pewne warunki (z których najważniejszym jest stan we współistnieniu między dwiema fazami), nawet zaskakująco małe kanały mogą skorelować stany cieczy w sąsiednich zbiornikach. (Źródło: IChF PAN)
1. Gdy duże zbiorniki połączymy bardzo wąskimi i długimi kanalikami, ciecz w każdym zbiorniku będzie zachowywała się niezależnie od cieczy w zbiornikach sąsiednich. W mikroświecie działa inna fizyka: jeśli ciecz wypełniająca zbiorniki spełnia pewne warunki (z których najważniejszym jest stan we współistnieniu między dwiema fazami), nawet zaskakująco małe kanały mogą skorelować stany cieczy w sąsiednich zbiornikach. (Źródło: IChF PAN)

Od kilku lat wiadomo, że nadciekly hel umieszczony w sasiednich zbiornikach wykazuje kolektywne zachowanie nawet wtedy, gdy kanały łączące zbiorniki są zbyt wąskie i zbyt długie, by umożliwić znaczące przepływy. Nowy model teoretyczny ujawnia, że zjawisko tajemniczego komunikowania się "na odległość" między zbiornikami płynów jest znacznie bardziej powszechne niż początkowo sądzono.

Płyny w oddalonych od siebie zbiornikach mogą zachowywać się kolektywnie nawet wtedy, gdy kanały łączące zbiorniki są tak wąskie i długie, że uniemożliwiają znaczące przepływy. Tajemnicze "oddziaływanie na odległość" odkryto niedawno i obserwowano wyłącznie w helu schłodzonym do bardzo niskiej temperatury. Model teoretyczny zjawiska, opracowany przez międzynarodowy zespół naukowców, w tym z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN) w Warszawie, sugeruje jednak, że efekt może występować także w innych płynach - i w znacznie bardziej typowych warunkach.

Pierwsze doniesienie o "oddziaływaniu na odległość" między zbiornikami płynów opublikowano w 2010 roku w czasopiśmie "Nature Physics". Zespół z University at Buffalo i State University of New York utworzył na krzemowej płytce sieć kilkudziesięciu milionów zagłębień na ciekły hel. Każdy zbiorniczek był sześcianem o boku dwóch mikrometrów (milionowych części metra), a środki sąsiednich zbiorniczków znajdowały się sześć mikrometrów od siebie. Tak przygotowaną płytkę przykryto drugą, pełną płytką krzemową. Zrobiono to w taki sposób, aby nad pojemniczkami zostawić bardzo wąską szczelinę, o wysokości zaledwie 32 nanometrów (miliardowych części metra). Dzięki szczelinie wszystkie zbiorniczki można było napełnić ciekłym helem.

Wysokość szczeliny była tysiące razy mniejsza zarówno od rozmiarów samych zbiorniczków, jak i od odległości między sąsiednimi zbiorniczkami. Tak niewielkie rozmiary praktycznie uniemożliwiały znaczące przepływy. Spodziewano się więc, że po wlaniu ciekłego helu będzie on w każdym zbiorniczku "żył na własną rękę", niezależnie od tego, co dzieje się w pojemnikach obok. W doświadczeniu zmierzono ciepło właściwe ciekłego helu w pojedynczym zbiorniczku, oraz pochodzące od całego układu. Gdyby zbiorniczki były rzeczywiście niezależne, ciepło właściwe całości byłoby ciepłem właściwym pojedynczego zbiorniczka pomnożonym przez liczbę zbiorniczków. Tak jednak nie było: zaobserwowano wyraźną nadwyżkę ciepła właściwego układu. Pozornie rozdzielony na miliony niezależnych zbiorniczków, nadciekły hel w niewyjaśniony sposób zachowywał się tak, jakby wciąż był fizyczną całością.

"Zmieńmy na chwilę skalę i wyobraźmy sobie sześcienne pojemniki, każdy o boku dwóch metrów. Każda para pojemników jest połączona rurką długości czterech metrów i średnicy trzech milimetrów. Zgodnie z dotychczasowymi teoriami, tak mały kanał nie powinien synchronizować zjawisk zachodzących w zbiornikach. A jednak w mikroświecie to robił!", mówi dr hab. Anna Maciołek z IChF PAN oraz Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme i Uniwersytetu w Stuttgarcie.

Nadciekły hel to ciecz, której właściwości w istotnym stopniu wynikają ze zjawisk kwantowych, dlatego początkowo wydawało się, że to one odpowiadają za wynik doświadczenia. We współpracy z prof. Douglasem Abrahamem z Oxford University, dr Maciołek zbudowała teorię opisującą zaobserwowane zjawisko. Nowa teoria, potwierdzona symulacjami komputerowymi przeprowadzonymi przez Olega Vasilyeva z Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme, dowodzi, że efekt "oddziaływania na odległość" wcale nie wymaga fizyki kwantowej i może występować również w klasycznych płynach jednoskładnikowych, a także w mieszaninach.

Analiza nowego modelu teoretycznego ujawniła, że zjawisko zachodzi pod pewnymi warunkami. Aby wystąpiło, w pierwotnym doświadczeniu ciekły hel musiał być w stanie bliskim pojawieniu się (lub zanikowi) nadciekłości. W przypadku innych płynów niskie temperatury nie są jednak wymagane. Woda i lutydyna - czyli modelowa mieszanina wody z olejem - mieszają się tylko w pewnym zakresie temperatur i "oddziaływanie na odległość" pojawia się tylko w jego obrębie. Najważniejszym wymogiem okazała się więc bliskość przejścia fazowego, czyli stanu, w którym dwie różne postaci (fazy) płynu mogą występować jednocześnie. Ważne są także rozmiary zbiorników i łączących je kanałów: zjawisko przestaje występować, gdy odległości stają się wyraźnie większe od rozmiarów ludzkich komórek.

"Fizyka działająca w mikroświecie, nawet ta klasyczna, nie pierwszy raz okazuje się być inna od fizyki znanej nam wszystkim z codziennego życia", podsumowuje dr Maciołek.

Wyniki, zaprezentowane niedawno na łamach znanego czasopisma fizycznego "Physical Review Letters", mogą znaleźć zastosowanie m.in. w układach mikroprzepływowych. Układy tego typu konstruuje się w celu przeprowadzania doświadczeń chemicznych lub biologicznych w pojedynczych kropelkach. Rozmiary pojemników i kanalików w układach mikroprzepływowych są na tyle małe, że opisywane tu "oddziaływanie na odległość" może wtedy się pojawić - jako niezamierzony efekt zaburzający wyniki doświadczeń lub jako celowo wprowadzony czynnik zwiększający funkcjonalność układu.

PUBLIKACJE NAUKOWE: "Emergent long-range couplings in arrays of fluid cells"; D. B. Abraham, A. Maciolek, O. Vasilyev; Physical Review Letters 08/2014; 113(7):077204; DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.077204

Źródło: Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk


Dodaj komentarz do wiadomości..

Nauka - sondaż Racjonalisty

 Neuroenhancement, czyli chemiczne wspomaganie pracy mózgu to:
sposób na optymalne wykorzystanie ludzkiego potencjału
pożyteczna dziedzina badań naukowych
kolejny krok ku dehumanizacji człowieka
chwyt marketingowy przemysłu farmaceutycznego
zwykła życiowa konieczność
nie mam zdania
  

Oddano 26245 głosów.


Reklama

Racjonalista wspiera naukę. Dołącz do naszych drużyn klikając na banner!
 
 
 
Więcej informacji znajdziesz TUTAJ
[ Regulamin publikacji ] [ Bannery ] [ Mapa portalu ] [ Reklama ] [ Sklep ] [ Zarejestruj się ] [ Kontakt ]
Racjonalista © Copyright 2000-2018 (e-mail: redakcja | administrator)
Fundacja Wolnej Myśli, konto bankowe 101140 2017 0000 4002 1048 6365