Sila privlačenja ili odbijanja između paralelnih objekata. §3 Nehemijska (fizička) interakcija atoma i molekula. A) Veličina polja odbijanja obe čestice je ista

Voronov V. Gravitaciono „odbijanje” // Quantum. - 2009.- br. 3. - Str. 37-40

Po posebnom dogovoru sa uredništvom i urednicima časopisa "Kvant"

Zakon univerzalne gravitacije je jedan od osnovnih fizički zakoni. Čini se da nema razloga sumnjati u valjanost njegove glavne teze o međusobnom privlačenju tijela u prirodi. Međutim, postoje situacije u kojima univerzalna gravitacija dovodi do potpuno neočekivanih efekata. Upravo o ovim neobičnim slučajevima želim da pričam.

Hajde da zamislimo beskonačan univerzum napunjen vodom. Kako će različita tijela u ovom svemiru međusobno komunicirati? Čini se da je odgovor očigledan: oni će se privući, poštujući zakon univerzalne gravitacije. Ali... ne žurite sa zaključcima. Pogledajmo nekoliko posebnih slučajeva.

Prvo, hajde da ispitamo interakciju dve olovne kuglice. Vrijedi odmah napomenuti da termin "interakcija" ovdje nije baš prikladan, jer na pelete ne utječu samo sile međusobne gravitacijske privlačnosti, već i gravitacija svemira i elastične sile vodenog okoliša. Prije svega, pokušat ćemo uzeti u obzir sve sile koje imaju gravitacijsku prirodu.

Uzimajući u obzir gravitacionu interakciju. Razmotrimo sile koje djeluju na pelet 1 (slika 1). Nacrtajmo ravan kroz njen centar okomito na liniju koja spaja oba peleta. To će podijeliti svemir na dva polusvemira. Radi praktičnosti, nazovimo ih lijevo i desno. Ova dva polusvemira su simetrična u odnosu na ravan koja ih razdvaja, ali na desnoj strani se nalazi dodatna kuglica 2. Simetrični dijelovi polusvemira djeluju na kuglicu 1 sa potpuno jednakim silama privlačenja. Rezultantna sila je rezultat djelovanja dva različita sferna elementa. Na desnoj strani se nalazi pelet, a na lijevoj je voda u zapremini peleta. Budući da je masa kuglice veća od mase odgovarajućeg elementa vode, ukupna sila \(\vec F_1,\) koja djeluje na pelet 1 bit će usmjerena udesno, ali će biti manja od sile gravitacionog privlačenja na pelet 2. Izračunajmo ovu silu:

\(~F_1 = F_(dr)-F_(vodi) = G\frac(m_(dr) m_(dr) )(r^2) - G\frac(m_(dr) m_(vodi) )(r^ 2) = G\frac( m_(dr) )(r^2) (m_(dr) m_(vodi)) = G\frac(m_(dr)^2 )(r^2) \left(1 - \ frac( \rho_(vodi) )(\rho_(dr)) \desno),\)

gdje je r razmak između peleta.

Lako je pokazati da se ova formula, u slučaju peleta različitih masa, pretvara u formu

\(~F_1 = G\frac(m_1m_2)(r^2)\left(1 - \frac( \rho_(vodi) )( \rho_(dr) ) \desno),\)

a u slučaju interakcije čestica bilo koje supstance u bilo kojoj beskonačnoj sredini poprima oblik

\(~F_1 = G\frac(m_1m_2)(r^2)\left(1 - \frac( \rho_(sredy) )( \rho_(veschestva) ) \desno),\)

Izraz ispred zagrada u potpunosti se poklapa sa zakonom univerzalne gravitacije, a ako je postavljena gustina medija jednaka nuli, tada dobijamo standardnu ​​formulaciju zakona. (Što bi se trebalo dogoditi, budući da u ovom slučaju formula opisuje gravitacijsku interakciju tijela u vakuumu.)

Ako se gustoća medija postepeno povećava, tada će se sila međusobnog privlačenja smanjivati ​​sve dok ne postane nula kada su gustoće medija i tvari jednake. Ako je gustoća medija veća od gustoće elemenata materije smještenih u njemu, tada će sila postati negativna, što odgovara odbijanju ovih elemenata. Dakle, dvije drvene kugle u vodenom svemiru će se odbiti silom

\(~F_1 = G\frac(m_1m_2)(r^2) \left| 1 - \frac( \rho_(vodi) )( \rho_(dereva) ) \right| ,\)

Dakle, gravitacija može generirati odbojnost!

Ovaj efekat međusobnog odbijanja može se objasniti uvođenjem u razmatranje „polja“ nastalih unošenjem elemenata materije različite gustine u beskonačnu homogenu sredinu. Pojava gušće materije dovodi do stvaranja gravitacionog "polja". Štaviše, gravitacija se stvara samo zbog "viška" gustine u zapremini materije. Ako je gustoća tvari manja od gustine medija, tada nastaje "polje" odbijanja. Posebnost ovih “polja” je da ispoljavaju svoja svojstva bez obzira na to na koju supstancu (sa gustinom većom ili manjom od gustine medija) deluju. Jačina takvog "polja" može se izračunati pomoću formule (govorimo o središnjem polju)

\(~E = G\frac(m_(veschestva))(r^2) \left| 1 - \frac( \rho_(sredy) )( \rho_(veschestva) ) \right|.\)

Pokušajmo sada istražiti složeniji slučaj. Do sada smo razmatrali elemente materije koji imaju istu gustinu. Kako će tijela različite gustine međusobno djelovati? Da budemo konkretni, hajde da izaberemo drvenu kuglicu i olovnu kuglicu i koristimo koncepte "polja" odbijanja i gravitacije. Pelet, koji ima višak gustine, stvara “polje” gravitacije i stoga će privući drvenu kuglicu (slika 2). I ova lopta, koja ima nedovoljnu gustinu, stvara „polje“ odbijanja i stoga će odbiti olovnu kuglicu. Tako će sile koje djeluju na kuglicu i loptu biti usmjerene u jednom smjeru. Može se pokazati da se u ovom slučaju modul svake sile, uz odgovarajuću zamjenu indeksa 1 (za kuglicu) i 2 (za kuglicu), izračunava po formuli

\(~F_(12) = G\frac(m_1m_2)(r^2) \left| 1 - \frac( \rho_(sredy) )( \rho_(veschestva) ) \right|.\)

Ali kršenje Njutnovog trećeg zakona (sile ne samo da nisu usmerene jedna prema drugoj, već, u opštem slučaju, nisu jednake po veličini), kao i zakona univerzalne gravitacije, samo je prividno. Činjenica je da sile opisane posljednjom formulom nisu sile interakcije. Uz gravitacionu interakciju tijela, ova formula uzima u obzir i gravitacijski utjecaj svemira nastao njegovom asimetrijom u odnosu na svako od tijela. A razlika u silama „interakcije“ je generisana upravo različitim uticajem univerzuma na elemente u njemu.

Ukratko, možemo primijetiti da uzimanje u obzir svih sila gravitacijske prirode pokazuje da zakon univerzalne gravitacije uzrokuje ne samo privlačenje tijela. Ali treba imati na umu da još nismo uzeli u obzir prisustvo elastičnih sila u vodenom okruženju. Ovo ćemo uraditi.

Obračun Arhimedove sile.Čini se sasvim očiglednim da je u homogenom vodenom svemiru pritisak isti u svim tačkama. Arhimedova sila nastaje samo kada se pojavi nehomogena inkluzija. Izračunajmo ovu silu za slučaj kada je uzrokovana pojavom olovne kuglice.

Razmotrimo proizvoljno odabrani element vode (slika 3). Miruje, što znači da je sila koja djeluje iz gravitacionog „polja“ peleta potpuno kompenzirana Arhimedova sila. Nađimo ovu silu:

\(~F_A = F_(pr) = m_(el-ta"vodi)E_(polya) = \rho_(vodi)V_(el-ta"vodi)E_(polya).\)

Očigledno, ova formula, koja toliko podsjeća na klasičnu školsku verziju \(~F_A = \rho V g ,\) može se koristiti i za odbojno “polje” (u ovom slučaju će također biti usmjereno protiv “polja”).

Sada možete pokušati uzeti u obzir sve sile. Vratimo se na slučaj dvije olovne kuglice. Ukupna sila \(\vec F_1,\) koja djeluje na prvu kuglicu jednaka je vektorskom zbiru sile uzrokovane "poljom" druge kuglice i Arhimedove sile (slika 4):

\(~F_1 = F_(polya2) - F_A = m_1 E_(polya2) - \rho_(vody) V_1 E_(polya2) = \left(1 - \frac( \rho_(vody) )( \rho_(dr) ) \right) m_1 E_(polya2) = \left(1 - \frac( \rho_(vody) )( \rho_(dr) ) \right) m_1 G \frac(m_2)(r^2) \left(1 - \frac( \rho_(vody) )( \rho_(dr) ) \right) = G \frac(m_1m_2)(r^2) \left(1 - \frac( \rho_(vody) )( \rho_(dr ) ) \desno)^2.\)

Potpuna simetrija ove formule u odnosu na indekse pokazuje da će ukupna sila koja djeluje na drugu kuglicu biti ista po veličini\[~F_2 = F_1.\] Prisustvo izraza u kvadratu u zagradama u ovoj formuli također nije slučajno. Ako se pokaže da je gustoća medija veća od gustoće tvari, tada se predznak sile ne mijenja. To znači da će dvije drvene kugle u vodenom svemiru također privlačiti jedna drugu. A onda se posljednja formula može prepisati u općenitijem obliku:

\(~~F = G\frac(m_1m_2)(r^2) \left(1 - \frac( \rho_(sredy) )( \rho_(veschestva) ) \right)^2.\)

Međutim, ova formula se ne može koristiti za izračunavanje sila koje djeluju na tijela različite gustine. Vratimo se na situaciju sa drvenom kuglom i olovnim kuglom. Nađimo silu koja djeluje na olovnu kuglicu. Drvena kugla stvara odbojnu silu, ali Arhimedova sila djeluje u suprotnom smjeru (slika 5). Nalazimo ukupnu silu \(\vec F_(dr)\) kao vektorska suma relevantne snage:

\(~F_(dr)=F_A - F_(ottalk) = \rho_(vodi)V_(dr)E_(ottalk) - m_(dr)E_(ottalk) = \left(\frac( \rho_(vodi) ) ( \rho_(dr) ) -1 \right)m_(dr)E_(ottalk) = \left(\frac( \rho_(vodi) )( \rho_(dr) )-1 \right)m_(dr)G \frac(m_(dereva))(r^2)\left(1 - \frac( \rho_(vodi) )( \rho_(dereva) ) \right) = G\frac(m_(dereva)m_(dr) )(r^2)\left(\frac( \rho_(vodi) )( \rho_(dr) ) -1 \right) \left(1 - \frac( \rho_(vodi) )( \rho_(dereva) )\desno).\)

Vidimo da \(~F_(dr)< 0\) , а значит, сила отталкивания больше архимедовой силы. Таким образом, деревянный шарик и свинцовая дробинка будут отталкиваться друг от друга. Можно показать, что такая же по модулю, но противоположно направленная сила будет действовать и на деревянный шарик.

dakle, opšta formula, koji opisuje "interakciju" dva tijela u beskonačnom tekućem mediju, ima sljedeći oblik:

\(~F = G\frac(m_1m_2)(r^2)\left(\frac( \rho_(vesch1) - \rho_(sredy) )( \rho_(vesch1) ) \right) \left(\frac( \rho_(vesch2) - \rho_(sredy) )( \rho_(vesch2) ) \desno).\)

Očigledno je da će u konkretnom slučaju kada su gustoće tijela iste, bez obzira na njihov odnos sa gustinom medija, ova tijela privlačiti jedno drugo \(~(F > 0).\) Privlačenje će također biti privlačenje. uočeno u slučaju kada gustoće nisu jednake, ali su obje veće ili manje od gustine medija. Tada će izrazi u zagradama u posljednjoj formuli imati isti predznak, a sila će biti pozitivna. Odbijanje tela je moguće samo kada je gustina jednog tela veća od gustine sredine, a gustina drugog manja. U ovom slučaju sila mijenja predznak u negativan, što ukazuje na odbijanje tijela. Ako se gustina jednog od tijela poklapa sa gustinom medija, tada sila postaje nula.

Već smo nekoliko puta istakli da se dva atoma ili jona u kristalu ne mogu približiti jedni drugima koliko god treba, jer između njih nastaju odbojne sile, koje brzo poprimaju velike vrijednosti kada udaljenost postane manja od ravnotežne. Kao što smo vidjeli u prvom dijelu, postoje dva uzroka ovih sila: elektrostatičko odbijanje i fenomen kvantno mehaničke rezonance. Direktno izvođenje zakona odbijanja iz ovih pojava je gotovo beznadežno. Stoga ćemo za numeričko određivanje slijediti pogodniji eksperimentalni put, tj. prihvatit ćemo da sila opada s određenim stupnjem udaljenosti. Eksponent prema Bornu ćemo odrediti iz kompresibilnosti kristala.

Kao i ranije, označimo sa a dužinu ivice jedinične ćelije u ravnotežnom stanju. Pod uticajem spoljašnjeg pritiska, smanjuje se jednoliko po celom kristalu za količinu zapremine kubnog kristala,

koji se sastoji od ćelija tada postaje jednak

Kompresibilnost je jednaka omjeru između relativne promjene zapremine i pritiska tako da, do članova višeg reda, imamo:

Elektrostatička energija deformisanog kristala dobija se zamjenom izraza umjesto a in (66) i množenjem rezultirajuće vrijednosti brojem ćelija

Ako se odbojna sila može predstaviti funkcijom snage udaljenosti između atoma, tada bi potencijal kojim je određena trebala imati oblik:

koja pored broja elementarnih ćelija i konstante sadrži u nazivniku razmak između atoma do nepoznatog stepena Ukupna energija jednaka je zbiru ove odbojne energije i elektrostatičke energije, tj.

Obje Lil konstante su definirane na sljedeći način. Kada je vanjski pritisak jednak nuli (kristal u vakuumu), u ravnoteži je dužina ivice jednaka a. Stoga (68) mora imati minimum:

Iz ovog stanja proizilazi:

i nakon zamjene u (68):

Proširujući ovaj izraz u niz stepena i zanemarujući članove reda veće od drugog, dobijamo:

Ako je kristal pod utjecajem vanjskog pritiska, onda kada se parametar promijeni, rad se obavlja

uzrokujući jednaku promjenu energije rešetke.

Izjednačavajući posljednje izraze jedan s drugim, dobijamo sljedeću formulu za kompresibilnost:

odakle možete izračunati eksponent odbojnog potencijala:

Ovaj proračun je izveden za različite kubične kristale i dao je vrijednost koja je u svim slučajevima bila prilično mala, jednaka približno 9. Stoga će obično predstavljati osnovu našeg daljnjeg razmišljanja.

Koristeći ovu vrijednost, možemo izračunati energiju našeg kristala u normalnom stanju iz (69)

Ukupna energija jonske rešetke je dakle približno 8/9 njene elektrostatičke energije.

Direktno eksperimentalno određivanje toplina formiranja jonske rešetke od slobodnih jona je nemoguća. Međutim, može se odrediti na zaobilazni način iz eksperimentalnih podataka, koristeći takozvani Born kružni proces.

Na primjer, energija formiranja kristala iz metalnog natrijuma i plinovitog dvoatomskog klora poznata je iz termohemijskih mjerenja. Ovaj proces formiranja može se razložiti na uzastopne parcijalne procese na sljedeći način:

a) Isparavanje metalnog natrijuma u monoatomsku natrijumovu paru. ovo troši energiju jednaka energiji sublimacija natrijuma.

b) Razlaganje na atome. Za to je potrebna energija disocijacije

Formiranje pozitivnih iona natrijuma i negativnih iona hlora, pri čemu svaki atom natrijuma gubi elektron i prenosi se na atom hlora. Energija potrebna za ovaj proces jednaka je razlici između rada ionizacije i afiniteta elektrona

Formiranje kristala iz jona Energija koja se oslobađa u ovom slučaju mora biti jednaka ukupnoj energiji jonske rešetke datoj formulom (72). Pošto su ostale veličine poznate, ova energija se može izračunati iz ovog kružnog procesa kao razlika između termohemijske toplote formiranja koja je gore pomenuta i zbira energija utrošenih u procesima.

U sljedećoj tabeli (prema Bornu) upoređene su energije rešetke dobivene na ovaj način u cal/mol sa energijama izračunatim iz izraza (72) za različite kristalne rešetke. Vidi se da se brojke dobro slažu.

Tabela 2 (vidi skeniranje)

Ako obje čestice imaju polja odbijanja i njihova veličina je ista, tada će obje biti i odbojne i odbojne u isto vrijeme. I oboje će se udaljavati jedno od drugog istom brzinom.

ANTIGRAVITACIJSKI (ODBIRNI) MEHANIZAM

Čestica sa privlačnim poljem je uzrok nastanka privlačne sile u česticama koje je okružuju. Ali šta je sa česticama koje formiraju Polja odbijanja u eteričnom polju? Oni ne izazivaju Silu Privlačenja. Ne, svaka čestica sa odbojnim poljem uzrokuje da se sila odbijanja javi u česticama koje je okružuju.

Odbojna sila, koji nastaje u bilo kojoj čestici je eterski tok, koji tjera etar čestice da se udalji od viška etera koji nastaje u eteričkom polju. Višak etra uvijek formira čestica sa odbojnim poljem.

U dijelu fizike posvećenom elektromagnetizmu, odbojne sile postoje u rangu sa privlačnim silama. Međutim, u elektromagnetizmu nisu tijela ta koja odbijaju i privlače, već nabijene čestice, tj. nema veze sa gravitacijom. Ali kada bi antigravitaciju (odbijanje) prepoznali naučnici, i to ne samo prepoznali, već kao antipod gravitacije, sve bi došlo na svoje mjesto. Elektromagnetizam bi se u umovima naučnika pojavio kao ništa drugo do gravitaciono-antigravitaciona interakcija. A pozitivni i negativni naboji bi se pretvorili u masu i antimasu. To je sve. Ovo bi bio prvi korak ka tome "Veliko ujedinjenje" četiri interakcije.

U realnim uslovima, izvor Repulzivnog polja (čestica, hemijski element ili akumulacija hemijskih elemenata) može biti zaklonjen slobodnim česticama ili hemijskim elementima (tijela, mediji). Privlačna i odbojna polja zaštitnih objekata mijenjaju veličinu sile odbijanja u objektu koji se proučava.

Zamagljivanje čestica samim odbojnim poljima su uzroci sila odbijanja. A ove Odbojne sile treba sabrati sa Odbojnom silom objekta čiji uticaj proučavamo.

Zaštitne čestice sa privlačnim poljima su uzroci privlačnih sila. A ove Privlačne sile treba oduzeti od Odbojne sile koju proučavamo.

Sada nekoliko riječi o karakteristikama odbijanja čestica s različitim vrijednostima odbojnih polja.

Ako obje čestice u interakciji imaju Polja odbijanja, i različite veličine, tada će odbojna čestica biti ona s većim Poljem, a odbijena čestica će biti čestica s manjim Poljem. One. čestica sa manjim poljem odbijanja će se udaljiti od čestice sa većim poljem, a ne obrnuto. Neka se ovo nazove Pravilo potčinjavanja dominantnoj sili odbojnosti.

U slučaju da samo jedna od čestica ima Odbojno polje, a drugu karakteriše Atrakciono polje, tada će samo Yang čestica biti odbojna. Jin će uvek biti samo odgurnut.

Kao što vidite, sve je slično sili privlačenja, samo obrnuto.

Mehanizam antigravitacije (odbijanja) potpuno je suprotan mehanizmu gravitacije (privlačenja).

Jedna od dvije čestice koje učestvuju u antigravitacijskoj interakciji mora nužno imati odbojno polje. Inače se više ne može govoriti o antigravitacionoj interakciji.

Uporedili smo proces privlačenja sa namotavanjem lopte. Ako povučemo analogiju s mehanizmom gravitacije, onda je proces odbijanja odmotavanje "loptice". Čestica sa odbojnim poljem je „lopta“. Njegova emisija etra je odmotavanje "niti" (etera). Čestica sa Repulzivnim poljem, odmotavajući „nit” (emitujući etar), povećava rastojanje između sebe i okolnih čestica, tj. odguruje ih, otuđuje od sebe. Istovremeno, etar u česticama sa odbojnim poljima se ne suši. Čestice ga ne prestaju emitovati.

Od dvije čestice uključene u antigravitacijski proces, ona koja ima odbojno polje bit će odbojna. I druga će se čestica, shodno tome, odbiti. Čestica bilo koje kvalitete može se odbiti - i poljem odbijanja i poljem privlačenja. U slučaju da obje čestice imaju odbojna polja, svaka od njih će istovremeno igrati ulogu i odbijanja i odbijanja.

Mehanizam odbijanja zasniva se na drugom principu Zakona sila – “ Priroda ne toleriše eksces" Eter koji ispunjava centar sile čestice, a sa njim i centar sile same čestice, udaljava se od viška etra koji nastaje na mjestu eterskog polja gdje se nalazi objekat koji posjeduje Odbojno polje, tj. onaj u kojem količina stvorenog etra prevladava nad količinom etera koji nestaje.

Eterički tok koji tjera etar odbijene čestice da se udalji od viška etera, tj. od objekta sa odbojnim poljem naziva se " Silom odbijanja».

Naravno, za razliku od procesa privlačenja, ne postoji veza između čestica odbijanja. Naprotiv, ovdje se ne može govoriti ni o kakvoj vezi između čestica. Recimo da su dvije čestice bile gravitaciono vezane. Ali kao rezultat transformacije, jedan od njih ili oboje odjednom promijenili su Polje privlačnosti u Polje odbojnosti. Antigravitacijski mehanizam odmah stupa na snagu, a čestice se međusobno odbijaju, tj. veza je prekinuta.

Veličina sile odbijanja zavisi od ista tri faktora kao i veličina privlačne sile:

1) o vrijednosti odbojnog polja čestice ( hemijski element ili tijelo), koji služi kao uzrok Sile odbijanja;

2) na rastojanju između izvora Repulzivnog polja i čestice koja se proučava;

3) na kvalitetu odbijene čestice.

Pogledajmo uticaj svih ovih faktora.

1) Veličina polja odbijanja objekta je uzrok sile odbijanja.

Veličina polja odbijanja čestice je brzina apsorpcije etera njegovom površinom. U skladu s tim, što brže čestica apsorbira eter, to će biti veća veličina sile odbijanja koju ova čestica uzrokuje u čestici koja se proučava.

2) Udaljenost između izvora Repulzivnog polja i čestice koja se proučava.

Objašnjenje zavisnosti veličine sile odbijanja od udaljenosti slično je opisu razloga zašto privlačna sila zavisi od udaljenosti.

Elementarna čestica je sfera, i ako se udaljite od nje, volumen prostora koji okružuje česticu će se koncentrično povećati. Shodno tome, što je dalje od čestice, to je veći volumen etera koji okružuje česticu. Svaka čestica sa odbojnim poljem emituje eter u okolno eterično polje određenom brzinom. Brzina emisije Etera od strane čestice je vrijednost Polja odbijanja inicijalno svojstvenog ovoj čestici. Međutim, što je dalje od čestice, to će veći volumen etera okružiti. odnosnošto je dalje od čestice, to će manja biti brzina kojom će se eter udaljavati od ove čestice (tj. što će biti manja brzina strujanja vazduha) – tj. manja će biti vrijednost Repulsion Field.

Eterički tok koji tjera etar odbijene čestice da se udalji od viška etera, tj. od objekta sa odbojnim poljem naziva se " Silom odbijanja».

Naravno, za razliku od procesa privlačenja, ne postoji veza između čestica odbijanja. Naprotiv, ovdje se ne može govoriti ni o kakvoj vezi između čestica. Recimo da su dvije čestice bile gravitaciono vezane. Ali kao rezultat transformacije, jedan od njih ili oboje odjednom promijenili su Polje privlačnosti u Polje odbojnosti. Antigravitacijski mehanizam odmah stupa na snagu, a čestice se međusobno odbijaju, tj. veza je prekinuta.

Veličina sile odbijanja zavisi od ista tri faktora kao i veličina privlačne sile:

Dakle, govorimo, prvo, o početnoj inherentnoj vrijednosti čestice, a drugo, o veličini polja odbijanja na određenoj udaljenosti od čestice.

2) na rastojanju između izvora Repulzivnog polja i čestice koja se proučava;

3) na kvalitetu odbijene čestice.

Pogledajmo uticaj svih ovih faktora.

1) Veličina polja odbijanja objekta je uzrok sile odbijanja.

Veličina polja odbijanja čestice je brzina apsorpcije etera njegovom površinom. U skladu s tim, što brže čestica apsorbira eter, to će biti veća veličina sile odbijanja koju ova čestica uzrokuje u čestici koja se proučava.

2) Udaljenost između izvora Repulzivnog polja i čestice koja se proučava.

Objašnjenje zavisnosti veličine sile odbijanja od udaljenosti slično je opisu razloga zašto privlačna sila zavisi od udaljenosti.

Elementarna čestica je sfera, a ako se udaljite od nje, volumen prostora koji okružuje česticu će se koncentrično povećavati. Shodno tome, što je dalje od čestice, to je veći volumen etera koji okružuje česticu. Svaka čestica sa odbojnim poljem emituje eter u okolno eterično polje određenom brzinom. Brzina emisije Etera od strane čestice je vrijednost Polja odbijanja inicijalno svojstvenog ovoj čestici. Međutim, što je dalje od čestice, to će veći volumen etera okružiti. odnosnošto je dalje od čestice, to će manja biti brzina kojom će se eter udaljavati od ove čestice (tj. što će biti manja brzina strujanja vazduha) – tj. manja će biti vrijednost Repulsion Field.

Međutim, što je dalje od čestice, to će veći volumen etera okružiti. odnosno

) i njegov tim sa Škole za inženjerstvo i primijenjene nauke Univerziteta Yale eksperimentalno su otkrili odbojni efekat svjetlosti. Time su završili konstrukciju slike bipolarne interakcije blisko raspoređenih talasovoda nano veličine kroz koje prolaze snopovi zračenja određenih parametara.

Prošle godine, Tan i njegove kolege su kombinovali nanomehaniku i nanofotoniku, stvarajući po prvi put uređaj koji je koristio bočnu (upravnu na snop) silu svetlosti za kontrolu položaja komponenti.

Ovu interakciju elektromagnetnih talasa i optičkog sistema ne treba mešati sa odavno poznatim frontalnim pritiskom svetlosti koja pada na površinu tela.

Postojanje bočnih sila (koje se nazivaju i optičke sile vezivanja) teoretičari predviđaju od 2005. godine, a pretpostavljalo se da te sile mogu biti ili odbojne ili privlačne. Potonji su otkriveni tek prošle godine.

Sada je ista grupa istraživača izgradila mikroskopski uređaj u kojem su postigli i privlačne i odbojne sile između susjednih svjetlosnih zraka zarobljenih unutar valovoda. Štaviše, fizičari su pronašli način da regulišu ove sile po svojoj volji.

a – ovako izgleda novi uređaj koji je kreirao Tan; b – jezgro kola pri većem uvećanju (u lijevom okviru je okruženo crvenim okvirom) (fotografija Mo Li et al.).

"Ovo upotpunjuje sliku", rekao je Tan. “Pokazali smo da zaista postoji bipolarna svjetlosna sila s atraktivnim i odbojnim komponentama.” Fizičari objašnjavaju da je postojanje optičkih sila vezanja povezano s Maxwellovim jednadžbama, a u svojoj fizičkoj suštini te sile su srodnice Kazimirove sile koja nastaje zbog kvantnih fluktuacija u vakuumu. Da se ovo manifestuje Naučnici su podijelili infracrveni laserski snop u dva odvojena toka koji prolaze kroz silikonske nanovalove različitih dužina. Nakon završetka takve petlje, ovi talasovodi su se približili jedan drugom (udaljenost je varirala u brojnim eksperimentima). U ovom trenutku su se dva snopa koja su trčala jedan pored drugog našla s fazama pomaknutim jedna u odnosu na drugu.

U zavisnosti od veličine ovog pomaka, eksperimentatori su otkrili, menja se (po veličini i predznaku) bočna sila interakcije ovih zraka, koju oni prenose na talasovode koji ih drže. I iako je sila bila mala (reda nekoliko pikonjutona), bilo je moguće izmjeriti je i identificirati obrasce: otvorena sila ovisila je o faznom pomaku, snazi ​​zračenja i udaljenosti između nanovalovoda.

a – dijagram dva talasovoda okačena iznad šupljine (tako da se mogu savijati pod uticajem svetlosti); b – zavisnost sile (pN/µm.mW) od udaljenosti između talasovoda (nm) i faznog pomaka; c – amplituda i predznak bočne sile u zavisnosti od fazne razlike na udaljenosti između svetlosnih zraka od 400 nm; d – obrazac raspodjele privlačnih i odbojnih sila u zavisnosti od fazne razlike između dva snopa i udaljenosti između valovoda. U posljednja dva slučaja, skale sile su također označene u pN/µm.mW. Na svim grafikonima i slikama crvenom bojom je označeno djelovanje privlačnih sila, a plavom odbijanje (ilustracije Mo Li et al.).

"Sile svjetlosti su intrigantne jer djeluju na suprotan način u odnosu na nabijena tijela", kaže jedan od autora eksperimenta Wolfram Pernice. "Suprotni naboji se privlače, dok se svjetlosni zraci koji nisu u fazi međusobno odbijaju."

Tanov tim vjeruje da će tehnologija do koje su došli jednog dana biti korisna u stvaranju brzih, kompaktnih i isplativih telekomunikacijskih uređaja. U takvim krugovima, komponente bi mogle međusobno komunicirati pomoću svjetlosti zarobljene u talasovodima, što bi pomoglo radikalno smanjiti broj provodnika.

Autori su rezultate svog rada predstavili u članku u časopisu Nature Photonics (može se pročitati na serveru arXiv.org).