חומר חדש לחשוף מסתורין של שדות מגנטיים

(Hebrew) THRIVE: What on Earth Will It Take? (יולי 2019).

Anonim

נסיעה אל מרכז כדור הארץ, לה ז'ול ורן, לא תתרחש בקרוב. חומר חדש עשוי מתכת נוזלית וחלקיקים מגנטיים, עם זאת, יכול לעשות את זה הרבה יותר קל לחוקרים לשחזר את הכוחות החזקים על הליבה של כדור הארץ.

"אנו יכולים לשחזר חלק מהתופעות שנראים בכוכבי לכת וכוכבים עם החומר הזה", אמר אריק בראון, פרופסור להנדסת מכונות ומדעי חומרים בייל וסופר בכיר של מחקר שפורסם ב -30 בינואר בכתב העת Physical Review Fluids.

החומר החדש עשוי מסגסוגת של אינדיום וגליום (eGaIn) עם חלקיקים שונים מושעה בתוכו. כאשר זורם, את היכולת לייצר או לשנות שדות מגנטיים הוא עד פי חמישה יותר מזה של מתכת נוזלית טהורה. זה, יחד עם עלייה משמעותית של מוליכות חשמלית, אומר החוקרים יכולים להשתמש בחומר כדי ללמוד את ההשפעות של magnetohohdrodynamics (MHD) - המאפיינים המגנטיים של נוזלים מוליכים בדרך כלל רק נצפתה ליבות של כוכבי לכת וכוכבים.

אחד האתגרים של השעיית חלקיקים במתכות נוזלי הוא שהאוויר מחמצן את העור של המתכות, שומר על חלקיקים על פני השטח. החוקרים הגיעו סביב זה על ידי שקוע מתכת נוזלית בתמיסה חומצה, אשר מסיר ומונע חמצון.

"הצלחנו להשעות כמעט את כל מה שרצינו - פלדה, אבץ, ניקל, ברזל - כל דבר עם מוליכות גבוהה יותר מזה של ה- eGaIn", אמר פלוריאן קרל, עמית פוסט-דוקטורט במחלקה להנדסת מכונות וחומרים במדעי ייל. מחבר המאמר.

התגלית יכולה להכיל יתרונות לגיאופיזיקה, לאסטרופיסיקה ולשאר תחומים המחקים את הדינמיקה של השדה המגנטי של כדור הארץ, הנוצרת על ידי המתכת הנוזלית הזורמת בליבה. שדה מגנטי זה יוצר זרם חשמלי בתוך כדור הארץ וחוסם קרינה מהחלל. בהתחשב במגוון רחב של יישומים פוטנציאליים של החומר, החוקרים פיתחו פרוטוקול מפורט על מנת להבטיח כי מעבדות אחרות יוכלו לשחזר את התוצאות שלהם.

שימוש פוטנציאלי בחומר הוא לומד הטלות מוט מגנטי, כאשר הקוטב הצפוני והדרומי של כדור הארץ הפוך. זה לא קורה לעתים קרובות - בממוצע, הטלות להתרחש פעם אחת כל כמה מאות אלפי שנים - אבל את ההשפעות של מתג geomagnetic יכול להיות הרסני על ידי הרמת זמנית המכשול המגן קרינה מהחלל. כמה מדענים מאמינים כי הטלות אלה גרמו למספר הכחדות מינים על פני כדור הארץ.

עם החומר, אמר קרל, החוקרים יכולים "ליצור כדור הארץ קטן יותר" ולחקור את התופעות הללו ועשויות להפוך תחזיות טובות יותר לגבי היפוך מוט והשפעות אחרות של השדה המגנטי. ניסיונות ליצור מחדש את השדה המגנטי של כדור הארץ ניסו במעבדות אחרות, אך בהצלחה מוגבלת. רוב לערב את השימוש בנזין נוזלי נפץ מאוד, אשר דורש מודלים גדולים מאוד.

"אנשים ניסו את תאי הזרימה הגדולים בגודל של שלושה מטרים, מלאים בנחילים נוזליים וסובבו סביבם כמו כדור הארץ המיניאטורי", אמר בראון.

עם החומר כי חוקרים ייל פיתחו, המדענים יכולים ליצור מודלים קטנים כמו 20 ס"מ רבועים כדי לשחזר את התופעות של שדות מגנטיים. מלבד היותו הרבה יותר קל לעבוד עם החומר, החומר מאפשר למשתמשים לכוון את צמיגות ורמות של מגנטיות כדי להתאים טוב יותר שלהם מחקר ויישומים.

"אז הם עשויים לראות תוצאות שלא ניתן לקבל עם נתרן נוזלי, או אפילו לצפות תופעות MHD שונות לחלוטין, " אמר קרל.

בגלל ההשפעות האלה ניתן ליצור בקנה מידה קטן כזה, החומר יכול גם להוביל ליצירת מכשירים חדשים. "אתה יכול לדמיין אנשים מתקרבים עם יישומים המשתמשים אלה MHD תופעות במעבדה הגדרות תעשייה, " אמר בראון.

menu
menu