A fizikusok megtanulják kötni a vizet csomóban

100 évvel azt követően, hogy a tudósok azt a lehetőséget adták, hogy a csomókban vizet kötnek, a fizikusok feltalálták és hasonló kísérletet végeztek a laboratóriumban. Különös figyelmet kell szentelni annak a módnak, ahogyan a kutatók képesek voltak meghatározni, mi történik a folyadékban.

Első ízben Lord Kelvin 1860-as években beszélt a "körkörös örvényekről". Azt javasolta, hogy az atomok egyfajta tornádó legyenek, zárt hurkokká csavarva, és magukra kötözve. Kelvin szerint az egész teret valamilyen folyékony éterrel áttörték. Ebben minden egyes atom egyfajta csomó volt.

Persze, hogy hozzon létre egy egységet a víz, az enyhén szólva, nem olyan egyszerű, mint a következőtől: cipőfűző, mondjuk a fizika University of Chicago Dustin Kleckner (Dustin Kleckner) és William Irwin (William Irvine). Bár, ha csak azért, mert ezek a helyek nem rendelkeznek kezdete és vége, mint egy húr. A legegyszerűbb példa az ilyen szerkezetek: A lóhere alakú csomót és a link Hopf (Hopf link).

Annak érdekében, hogy vízfolyást csatlakoztasson egy ilyen csomóponthoz, meg kell csavarni a folyadék bizonyos részébe. Klekner és Irvine hasonló struktúrákat hoztak létre vízben a 3D nyomtatóra nyomtatott csomók modellek alkalmazásával, amelyek a vágás során repülőgép vagy víz alatti szárny alakúak voltak.

Sokan tudják, hogy egy repülőgép szárnya légáramot okoz a légkörben, hogy elforduljon, és örvények formálódjanak. Az ebben a folyamatban előforduló folyamatoknak köszönhetően megjelenik egy emelőerő, ami a repülőgépet az ég felé emeli. Amikor a szárny hirtelen megáll, két vortikum alakul ki, amelyek ellentétes irányúak.

Az amerikai kutatók a műanyag csomó modelleket egy víz tartályba helyezték, és hirtelen felgyorsultak, hogy létrehozhassanak egy kötött struktúrát.

De hogyan ellenőrizzük, hogy valójában a fizikusok pontosan megkapják, amit akartak? Egy speciális vizualizációs módszer segítette a csomópontok megjelenítését a vízben. Általában, hogy megértsük, hogyan folyik a folyadék a folyadékban, a tudósok színezékeket használnak. Irwin és Klöckner bevezették a rendszert kis gázbuborékokba, amelyek a kötött örvény központja felé irányultak a műanyag üregek mozgása által előidézett nyomóerővel.

A nagysebességű lézeres szkenner, amely másodpercenként 76 ezer alkalommal vette át a folyadékképeket, segített a tudósok megérteni, hogyan mozogtak a buborékok. A fizikusok látják és csomókat rekonstruálják, mi történik. A jövőben a tudósok megpróbálnak összetettebb struktúrákat létrehozni a vízből.

Az utolsó tanulmány szerint absztrakt érvek szólnak a laboratóriumban ellenőrizhető ötletekből álló fizikai folyamatokról.

„Csomózott örvényáramok keletkeznek - ideális modell rendszer, amely lehetővé teszi számunkra, hogy részletesen tanulmányozzák a kibontakozása a független csomópontok valós fizikai folyamatok,” - mondja Irwin.

Tegyük hozzá, hogy ebben az esetben nem annyira beszélünk arról, hogy a hétköznapi emberi leeső kötél, a spagetti, a méz vagy a haj mozgása érthetőbb a póni faroknál. Több összetett folyamatról van szó. A társult örvények a fizika különböző területein találhatók. Tehát az elemi részecskéket tanulmányozó tudósok feltételezik, hogy a glueballs hipotetikus agglomeráció a gluons részecskékkel, amelyek kötik a kvarkokat fotonok és neutronok előállításához - sűrűn kötött kvantummezők.

Ezenkívül a közelmúltban a csillagászok kimutatták, hogy az összekapcsolt mágneses mezőket lazítják ("untied"), amelyek felelősek a hő átviteléért a napkollektorban vagy a lámpatest külső légkörében. Ez a folyamat megmagyarázza, hogy a plazma ebben a csillag régióban sokkal forróbb, mint a felszínen.

A chicagói fizikusok fejlesztése segít megérteni a szupravezetést, a folyékony szuperfluidit és a folyékony kristályok viselkedését.