A laborban rekonstruálták a bolygóképződés első lépéseit

Ehhez egy magas vákkuumkamrában milliméteresnél kisebb szemcséket és velük együtt egy nagysebességű kamerát ejtettek le a szakértők.

A laborban rekonstruálták a bolygóképződés első lépéseit

Első alkalommal figyeltek meg a szakértők közvetlen módon milliméteresnél kisebb szemcsék közötti interakciókat egy amerikai kísérlet keretein belül. A kutatás célja a bolygóképződés kezdeti körülményeinek laboratóriumi „újrajátszása” volt, és a szakértők azt kívánták igazolni, hogy a szemcsék valóban vonzzák és taszítják egymást a köztük fellépő elektrosztatikus kölcsönhatások eredményeként, ahogy azt az elméletek és modellek alapján várták. A kísérletből az is kiderült, hogy a részecskék az ütközések során össze is tapadhatnak, és molekulaszerkezetekre emlékeztető anyagcsomókat alkothatnak.

Az ilyen apró anyagszemcsék viselkedésének megértése kulcsfontosságú annak feltárásában, hogy hogyan állnak össze az űrben a porszemek, hogy bolygókat és más kisebb égitesteket alkossanak. A kutatásnak ugyanakkor itt a Földön is akad gyakorlati haszna, hiszen az ipari folyamatok folyamán a biomolekulák vagy a légkört szennyező részecskék szintén hasonló törvényszerűségeknek engedelmeskedve tapadnak csomókba.

Az elméleti szakemberek régóta úgy sejtik, hogy a kisméretű szemcsék viselkedésében a hatásukat nagyobb távolságokban is éreztető elektrosztatikus erők a meghatározóak, és ezek eredményeként állnak össze a szemcsék nagyobb csomókba. Ehhez arra sincs szükség, hogy a szemcsék töltéssel rendelkezzenek, hiszen az egymással való súrlódások során a semleges egységek is nagy pozitív vagy negatív töltésre tehetnek szert. Mostanáig azonban senki sem tudta pontosan, hogy a szemcsék összetapadásában, az aggregáció folyamatában mennyire jelentősek az elektrosztatikus erők, mivel ehhez súlytalanságban kellett volna kísérletezni.

A Chicagói Egyetem kutatói Victor Lee vezetésével most pontosan ezt tették. Új kísérletükben sikeresen minimalizálták a gravitáció befolyását, mivel szabadesés közben, egy három méter magas vákuumkamrában figyelték meg a szemcsék közti interakciókat. A vizsgálat során használt cirkónium-dioxid−szilikát szemcsék néhány tized milliméteresek voltak. Ezeket ejtették le a vákuumkamra tetejéről egy nagysebességű videokamerával együtt, amely két alacsony súrlódású sínen futott lefelé.

A kamera segítségével leejtésenként nagyjából 0,2 másodpercig tudták rögzíteni a szemcsék közti interakciókat a szakértők, mielőtt a képrögzítő készülék esését lelassították volna az alul elhelyezett habszivacsok. A kísérletek során nagy távolságokban is ható elektrosztatikus kölcsönhatásokat figyeltek meg a kutatók a szemcsék közt, amelyek hol vonzották, hol taszították egymást, de olyanok is akadtak köztük, amelyek a Kepler-törvényeknek engedelmeskedő pályákra álltak egymás körül. Többszörös ütközések esetén a szemcsék gyakran összetapadtak, nagyobb anyagcsomókat alkotva.

A légellenállás és a gravitáció kiiktatása után egy nagyon érdekes táncnak lehettünk tanúi, amelyben az elektrosztatikus erők hatására pályák, anyagcsomók, megsemmisítő ütközések és ellentétes töltésű szemcsékből összeállt molekulák születései váltogatták egymást, mondja Lee. Az eredmények alapján ezek a piciny erők valóban elegek lehetnek ahhoz, hogy megmagyarázzák a talpunk alatti bolygó keletkezésének kezdeti lépéseit, folytatja a kutató.

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward