Hızlı akan elektronlar astrofiziksel jeneratörleri simüle edebilir mi?
Güçlü bir motor, ayaklarımızın altında derinlerde dönerek dünyanın çekirdeğindeki enerjiyi manyetik alana dönüştürür, böylece bizi güneş rüzgarından korur. Benzer motorlar, güneşin, diğer yıldızların ve hatta diğer gezegenlerin manyetik aktivitesini yürütür - bunların tümü, kendilerini güçlendiren ve çalışmaya devam etmeleri için onları motora geri besleyen manyetik alanlar üretir. Bilim adamlarının jeneratör dediği bu motorlar hakkında hala belirsizlik var. Bunun nedeni kısmen, karmaşık akışkan hareket denklemlerinin elektrik ve manyetik alanların bükülmesini, bükülmesini, etkileşimini ve yayılmasını kontrol eden denklemlerle kombinasyonunun hesaplamaları daha zor hale getirmesidir. Ancak bu aynı zamanda laboratuvardaki astrofiziksel versiyonu simüle etmeye çalışan jeneratörün pahalı, tehlikeli olması ve kendi kendini idame ettiren manyetik alanı güvenilir bir şekilde üreten gerçek bir jeneratör olmamasıdır.
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme: Şimdi, Ortak Kuantum Enstitüsü'nün (JQI) bir üyesi olan Victor Galitski, jeneratörleri incelemek için daha basit ve daha güvenli bir yöntem olan yeni bir yöntem önermek için diğer iki bilim insanıyla işbirliği yaptı. Bu öneri, 25 Ekim 2018'de Physical Review Letters'da yayınlandı ve sıradan bir jeneratörde sıvı akışını simüle etmek için bir santimetre büyüklüğünde katı maddede elektronların kullanılmasını önerdi. Böyle bir deney başarılı olursa, gelecekteki araştırmacılar Dünya üzerindeki jeneratörleri daha derinlemesine inceleyebilirler - hatta her 100.000 yılda bir meydana gelen manyetik alan dönüşleri hakkında daha fazla bilgi edinebilirler. Maryland Üniversitesi'nde fizik profesörü olan Galicki şunları söyledi: Yeryüzündeki jeneratörlerin dinamikleri henüz net değil ve bu dönüşlerin dinamikleri net değil. Bu tür jeneratör deneylerinin bazı yönlerini tekrarlayabilirsek çok önemli olacak.
Böyle bir deney imkansızdır çünkü akımı bir malzemeden geçiren elektronlar bazen bir sıvı olarak kabul edilebilir. Yüksek potansiyelden düşük potansiyele doğru akarlar, tıpkı bir dağın altındaki su gibi, farklı hızlarda akabilirler. Elektronik sıvılarda jeneratör etkisini keşfetmenin püf noktası, malzemeyi eritmeden yeterince hızlı akmasını sağlamaktır. İnsanlar bu deneyleri katılarda yapmak için elektronik sıvılar kullanmayı gerçekten düşünmemişlerdir. Bu çalışmada çok büyük bir sistem olduğunu düşünmüyoruz, ancak çok hızlı trafiğe neden olmanın mümkün olduğunu düşünüyoruz. Bu hızlı akışlar kendi içlerinde ilginçtir, ancak laboratuvarda jeneratör etkilerinin elde edilmesi için özellikle önemlidir. Jeneratörler hakkında hala cevaplanmamış birçok soru olmasına rağmen, türbülansın nesillerinde anahtar rol oynadığı görülüyor.
Bazı malzemeler türbülans oluşturmak ve bir jeneratörü yönlendirmek için yeterince hızlı akan bir elektronik sıvı içerebilir. Fotoğraf: E. Edwards / JQI
Bunun nedeni, türbülansın sıvının düzensiz hareketine neden olabilmesi olabilir, sıvının diğer kısımlarından salınan manyetik alanı sıkıştırarak kendi üzerine bükülmesine ve bükülmesine neden olarak gücünü arttırır. Ancak türbülans, yalnızca çok hızlı hava akışlarında (uçak kanatlarında olduğu gibi) veya çok büyük ölçeklerde meydana gelecektir - örneğin dünyanın çekirdeğindeki sıvı metal veya güneşin plazma kabuğu gibi. Küçük bir katı maddeden bir jeneratör yapmak için, elektronların çok hareketli elektronlara sahip olduğu bilinen malzemelerde bile daha önce hiç görülmemiş bir hızda hareket etmesi gerekir. Galicki ve ortakları, Will semimetal adlı bir malzemenin, bir jeneratörü çalıştırmak için gereken türbülansı oluşturacak kadar hızlı olabilen, saniyede 1 kilometreden fazla bir hızda elektronik bir sıvıyı tutabileceğine inanıyor.
Bir manyetik alanın varlığında üretilen anormal akım da dahil olmak üzere olağandışı özellikleri nedeniyle, bu malzemeler türbülans oluşturmak için gereken hızı düşürebilir ve son yıllarda geniş ilgi görmüştür. Görünüşe göre türbülans pek özel değil, ama bildiğimiz kadarıyla katılarda asla kanıtlanamadı Araştırma çalışmalarının ana sonuçlarından biri türbülansın bazı katı malzemelerde gerçek olmasıdır. Küçük bir yarı metal parçası üzerinde bir jeneratörün nasıl çalıştırılacağı açık değildir Fiziksel olarak dönen bir malzeme kadar basit olabilir veya darbeli bir elektrik veya manyetik alan gerektirebilir. Her iki durumda da deneysel imza, tamamen manyetik olmayan bir sistemin kendiliğinden bir manyetik alan oluşturduğunu gösterecektir. Galitski şunları söyledi: Bunun gibi elektronlarda türbülansla ilgili kontrollü deneyler hiç duyulmamış, ne olacağını gerçekten bilmiyorum, ama gerçekten ilginç.
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme Araştırma / Gönderen: United Quantum Institute
Referans Dergi Literatürü: "Physics Review Letters"
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.121.176603
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
