Отиди на
Форум "Наука"

Геконскa лапичка в космоса


Recommended Posts

  • Модератор Инженерни науки

Инженери от Sandford university ( стандфордския университет) и JPL (лабораторията за реактивно задвижване към NASA) са разработили хващач използващ сили на Ван дер Ваалс (електростатични) – същите, които използва геконът за да се катери по гладки повърхности. Идеята на разработката е да послужи за събиране на т.нар. Космически боклук – неработещи сателити, части от тях и всякакви други предмети с изкуствен произход. Отстраняането им е необходимо за да се осигури безопасността на бъдещите мисии. Отпадъците в космоса се движат със значително по-висока скорост от тази на снаряд или куршум на земята. Имало е инциденти с телекомуникационни спътници, има и един доколкото е известно) потенциално сериозен с МКС – частица около микрон остави “кратер” на едно от стъклата на купола. Събирането на космичския боклук обаче се оказва нелека задача – магнититте действат само с магнитни материали, харпунът може да тласне отпадъка в непредвидена посока, а взривяването с лазер или други средства и да е възможно ще образува допълнително отпадъци. Тук идва мястото на новата разработка, която има потенциала да реши проблема с хващането.

 

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

Ван дер Ваалсовите сили (те се дължат на три вида взаимодействия - сила на Кеесом, на Дебай и дисперсионна сила на Лондон) и силата на Казимир са флуктуационно индуцирани сили.. Общо можем да ги наречем сили, индуцирани от квантово-механични флуктуации във вакуума..

http://www.pnas.org/content/111/29/10485.abstract

http://www.imbm.bas.bg/uploads/Proceduri/G.Valchev/Avtoreferat_PRINT.pdf

https://www.researchgate.net/publication/318015432_Istoria_na_fluktuacionno-induciranite_vzaimodejstvia_ot_Renesansa_do_nasi_dni

Казано и по друг начин: Геконът използва флуктуациите  във вакуума (те са флуктуации с електромагнитнен характер) да ходи по гладките повърхности..

Link to comment
Share on other sites

  • Модератор Инженерни науки

Кво направи, бре, приятелю, скри ми топката! Браво! Ще чета да се уграмотявам. Аз само за ефекта на Казимир знаех, другите не съм ги и чувал :animatedwink:

Всъщност за мене без да се замислям бяка електрически (кулонови) сили, което е към електромагнитното фундаментално взаимодействие. И за мене това обяснение вършеше работа. За мене (без да чета статията) тези наклонени власинки са от електретен материал. Това не е първият път когато не чета нещо, което давам, но се надявам да е последния. 

 

Мерси, че ми върна желанието да се ровя в детайлите. :)

Редактирано от Joro-01
Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

 

Силата на пустотата може значително да се усили

 
 
 
 
Визуализация на флуктуациите на вакуума. www.lactamme.polytechnique.fr
 
Визуализация на флуктуациите на вакуума.
www.lactamme.polytechnique.fr

Предложен е метод за усилване на междуатомните сили на взаимодействие, свързани с квантовите флуктуации на вакуума.

Флуктуациите на вакуума са едно от най-противоречащите на здравомислието явления от квантовата физика.

То се заключава в това, че вакуумът далеч не е толкова празен, колкото си мислим.

Всъщност това „празно пространство“ представлява кипяща супа от раждащи се и загиващи различни виртуални частици и античастици. Това явление е получило названието „флуктуации на вакуума“. Терминът „флуктуация“ означава случайно отклонение от средната стойност.

Ако се намирате на улицата, то едва ли пред вас от нищото ще възникне автомобил, а след това също толкова неочаквано ще изчезне. Ако вашата кола изчезне от паркинга, то няма да е поради флуктуациите на вакуума. Обектите от макрокосмоса не изчезват и не се появяват, нарушавайки закона за съхранение на енергията. В света на квантовата физика обаче всичко е малко по-сложно.

В съответствие с принципа на неопределеност на Хайзенберг за много кратко време могат да се раждат частици, получили наименованието виртуални. Колкото по-висока е тяхната енергия, толкова по-бързо ще изчезнат. Обикновено такива изключително кратко живеещи частици остават напълно незабелязани, но в някои случаи породените от тях „вакуумни“ сили могат да дават забележим ефект, който да бъде измерен.

Сред виртуалните частици има преносители на електромагнитното взаимодействие – фотоните. Раждането и гибелта на виртуалните фотони поражда флуктуации на електричните полета, които поляризират неутралните атоми и молекули, правейки ги електрически диполи, което може да доведе до сили на привличане между тях.

Тези сили са получили името на Ван дер Ваалс, установил наличието на подобни сили в газовете. С тях често е свързана способността на гущерите да се изкачват по плоски повърхности.

001365.jpg

Два атома обменят виртуални фотони. Празното пространство около тях не е толкова празно, както може да си помислим.                                     © TU Vienna

Още един пример за „вакуумни“ сили се явява прочутият ефект на Казимир. Физикът Хендрик Казимир изчислил през 1948 година, че две успоредни огледала в празно пространство могат да се привличат взаимно благодарение на това, че влияят на вакуума около тях.

Цялата работа е в това, че между повърхностите се раждат само фотони с резонансни дължини на вълните, с цяло или половин число, притиснати между повърхностите. Благодарение на това между пластините ще се раждат по-малко фотони, отколкото навън, където раждането им не е ограничено от нищо. В резултат на налягането външните виртуални фотони са повече от вътрешните и възниква сила на привличане между огледалата.

Два близки атома също могат да изменят локалния вакуум около тях. Ако един от тях изпуска виртуални фотони, които почти мигновено се поглъщат от други, то това ще доведе до възникване на сили между тях. Но обикновено такива сили са непостоянни поради това, че такъв фотон може да бъде изхвърлен във всяка посока и шансовете на втория атом да бъде погълнат са много малки. Затова е много трудно те да бъдат измерени.

Но ситуацията ще се измени, ако на виртуалната частица се помогне да открие необходимия път. Международен екип физици е изчислил какво ще се случи с „вакуумните“ сили между атомите, когато те се намират в непосредствена близост до стандартен електрически проводник, като например коаксиален кабел или копланарен вълновод (виж схемата), охладен до много ниски температури.

001364.jpg

Геометрия на електрическата линия на предаване. (а) – коаксиална линия от два концентрирани метални цилиндъра. (b) – копланарен вълновод от три метални ленти. Взаимодействащите атоми са изобразени с черни точки между проводниците.

В този случай колебанията ефективно се ограничават в една посока. Виртуалните частици ще бъдат принудени да тръгнат в посока към другия атом. При това трябва да настъпи нарастване на величината на силата на няколко порядъка и увеличение на радиуса на нейното действие. Тя сега ще намалява с увеличаване на разстоянието между атомите (r) пропорционално на 1/r3 вместо 1/r7, както в обикновения случай.

Изследователите смятат, че предложеното от тях повишение на мощността на флуктуациите на вакуума може да има трайни последици за разбирането на силите на Казимир и Ван дер Ваалс.

Възможно е това явление да открие приложение в микроелектромеханичните системи, приложенията за квантова обработка на информация и други нови квантови технологии.

Резултатите от изследванията на учените са публикувани в Националната академия на науките на САЩ.

Редактирано от nik1
Link to comment
Share on other sites

Напиши мнение

Може да публикувате сега и да се регистрирате по-късно. Ако вече имате акаунт, влезте от ТУК , за да публикувате.

Guest
Напиши ново мнение...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Зареждане...

За нас

Вече 17 години "Форум Наука" е онлайн и поддържа научни, исторически и любопитни дискусии с учени, експерти, любители, учители и ученици.

За своята близо двайсет годишна история "Форум Наука" се утвърди като мост между тези, които знаят и тези, които искат да знаят. Всеки ден тук влизат хиляди, които търсят своя отговор.  Форумът е богат да информация и безкрайни дискусии по различни въпроси.

Подкрепи съществуването на форумa - направи дарение:

Дари

 

 

За контакти:

×
×
  • Create New...