Einfaches Experiment schafft überraschende Zustand der Materie


Hier ist eine wissenschaftliches Experiment, man können ziemlich viel Duplikat zu Hause:

Physiker an der University of Chicago fiel im Wesentlichen eine Murmel in Lose verpackten Sand, einen Jet der Sandkörner, der kurz verhält sich wie eine besondere Art von dichten Flüssigkeit produzieren.

Sie beschreiben es als eine neuartige Aggregatzustand.

"Entdecken wir sind eine neue Art von flüssigen Zustand, das scheint in dieser Kombination aus Gas bestehen – in diesem Fall Luft – und eine dichte Anordnung der Teilchen," sagte der leitende Forscher Heinrich Jaeger. "Es ist nur eine erstaunlichste Phänomen."

Wie es funktioniert

Seltsame Zustände der Materie entstehen manchmal bei extrem kaltem Wetter absoluten Nullpunkt nähert. Die Dinge werden es komisch. Aber dieses Experiment wurde bei Raumtemperatur durchgeführt.



Bilder oben sind von einem High-Speed-Video eine granulare Jet produziert durch den Aufprall eine Murmel in Sand bei atmosphärischem Druck. Untere Reihe ist ein Les beeindruckende Jet erstellt bei vermindertem Druck. Bilder mit freundlicher Genehmigung von Heinrich Jaeger, University of Chicago

"Der Jet wirkt wie ein ultra-kalten, Ultra-dichtes Gas, nicht in Bezug auf die Umgebungstemperatur, sondern definieren wir die Temperatur über die zufällige Bewegung der Teilchen," Jaeger erklärte. "In der Jet ist sehr, sehr wenig Zufallsbewegung."

Obwohl gestern angekündigt, wurde das Phänomen zunächst festgestellt im Jahr 2001 in der Arbeit von Sigurdur Thoroddsen und Amy Shen, die damals an der University of Illinois at Urbana-Champaign.

Jaeger ermutigt seine Doktorandin Andrew Flior, das Experiment zu reproduzieren und eine Gruppe unter der Leitung von Detlef Lohse an der Universität Twente in den Niederlanden verwendet High-Speed-Video und Computer-Simulationen darauf den Jet durch die Schwerkraft verursacht wurde, als Material in eilte, um die Lücke durch die einwirkenden Objekt hinter sich gelassen.

Die Forscher gemacht Röntgenbilder mit 5.000 Bildern pro Sekunde. Sie folgern, dass Luft komprimiert zwischen den Sandkörnern bietet die meiste Energie, den Jet zu fahren, da das gleiche Experiment durchgeführt künstlich niedrigen Luftdruck erzeugt keine signifikanten Jet.

"Das Ergebnis ist völlig unerwartet," erklärte Lohse. "Man würde denken, dass die Wirkung der Luft würde die Jet Schwächen, aber was der Fall ist, genau das Gegenteil ist."

Der Jet gliedert sich in zwei unterschiedliche Segmente, eine solide und andererseits einen Strom von Tröpfchen.

"Eine der größten Fragen, die wir noch nicht gelöst haben deshalb diesem Jet so scharf abgegrenzt ist." Jaeger, sagte. "Warum gibt es diese schöne Grenzen? Warum fallen ist nicht die ganze Sache einfach auseinander?"

Sie können es tun

Die Forschung wurde finanziert von der National Science Foundation und dem Department of Energy.

Die Grundlagen des Experiments können zu Hause wiederholt werden, aber ohne die staatliche Förderung und eine schicke x-ray Imager Sie wahrscheinlich nicht, die volle Wirkung bekommen.

Gießen Sie eine Tasse Puderzucker in einen anderen Behälter um sicherzustellen, dass lose verpackt ist, erklärt Jaeger. Werfen Sie eine Murmel in die Tasse. "Sobald Sie drin, dass Marmor ablegen, sieht man, dass Jet hervorgegangen, aber Sie müssen schnell schauen."

Die Entdeckung wird in der Dezember-Ausgabe der Zeitschrift Nature Physicserläutert.

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