Rudolf J. E. Clausius nie byłby zadowolony. Zasady termodynamiki podważone
Amerykańscy naukowcy wykonali eksperyment, którego efekt ich zadziwił. Uzyskana emulsja działa wbrew zasadom termodynamiki.
Naukowcy z Uniwersytetu Massachusetts Amherst dokonali odkrycia, które zdaje się podważać jedne z najważniejszych praw fizyki. W laboratorium powstała nietypowa ciecz, która – wbrew logice - po każdym wstrząśnięciu przyjmuje zawsze ten sam, perfekcyjny kształt.
Ciecz, która łamie zasady termodynamiki
Wykorzystane do eksperymentu substancje mogą nieco przypominać składniki sosu winegret. Zamiast dodawanych tam przypraw i octu, doktorant Anthony Raykh do mikstury wody i oleju dodał jednak silnie namagnesowane cząsteczki niklu. A efekt? Stało się coś niespodziewanego - niezależnie od tego, jak mocno potrząsał mieszanką, zawsze układała się ona w elegancki, smukły kształt. Może nieco przypominać grecką urnę.
„Nie mogłem w to uwierzyć. Chodziłem po korytarzach, pytając profesorów, czy wiedzą, co się dzieje. Nikt nie wiedział” - opowiada Raykh.
Co tam się właściwie stało?
Według klasycznych zasad termodynamiki, w emulsjach (a tym jest mieszanina oleju, wody i pozostałych składników wykorzystanych w eksperymencie) cząsteczki obniżają napięcie powierzchniowe, co pozwala wodzie i olejowi się mieszać. Tu jednak, pod wpływem silnego pola magnetycznego, napięcie na granicy faz nie tylko się nie zmniejszyło - ono wzrosło. To właśnie ta anomalia spowodowała, że ciecz za każdym razem sama organizowała się w spójną formę.
W badaniach wzięli udział również profesorowie Thomas Russell i David Hoagland z UMass Amherst, a także zespoły z uniwersytetów Tufts i Syracuse. Połączenie eksperymentów z symulacjami komputerowymi potwierdziło, że to magnetyzm jest odpowiedzialny za tę „magicznie” uporządkowaną strukturę.
Co dalej?
Choć obecnie nie wiadomo jeszcze, do czego może służyć ta osobliwa ciecz, naukowcy są podekscytowani. To odkrycie może otworzyć nowe drzwi w dziedzinie fizyki miękkiej materii i inżynierii materiałowej.
„Gdy widzisz coś, co nie powinno istnieć, musisz to zbadać” - podsumowuje jeden z profesorów.
Badania sfinansowały amerykańskie instytucje: Narodowa Fundacja Nauki (NSF) oraz Departament Energii USA. Jak widać, mimo pojawiania się wielu nowinek technologicznych, jak choćby lekarz AI w iPhonie, klasyczna nauka również może jeszcze zaskoczyć. A co na to Clausius? Cóż, nieżyjący już jeden z ojców zasad termodynamiki zapewne też byłby zdziwiony odkryciem amerykańskich badaczy.
Komentarze
4