دانشمندان آب را گره زدند

برای نخستین بار

دانشمندان آب را گره زدند

محققان دانشگاه ایلینویز یک قرن پس از طرح ایده گره زدن مایعات توانسته‌اند برای اولین بار آب را در آزمایشگاه به شکل گره دربیاورند.

به گزارش ایسنا این دستاورد بزرگ که در مجله Nature Physics منتشر شده، می‌تواند راه را برای بررسی تجربی تابها و چرخشها در طیف وسیعی از پدیده‌ها مانند گازهای یونیزه در جو خارجی خورشید، مواد ابررسانا، بلورهای مایع و حوزه‌های کوانتومی توصیف کننده ذرات ابتدایی هموار کند.

لرد کلوین در زمان خود این ایده را مطرح کرده بود که اتمها در حلقه‌های گردابی قرار دارند که در اطراف خود گره خورده‌اند.

تعبیر کلوین از جدول تناوبی هیچگاه رایج نشد اما ایده وی منجر به ایجاد نظریه ریاضیاتی گره‌ها شد که بخشی از حوزه توپولوژی است. در این حال، دانشمندان همچنین دریافتند که گره‌ها از نقش مهمی در بسیاری از فرآیندهای فیزیک برخوردارند.

به گفته محققان، گره زدن مایعات کمی مشابه بستن بند کفش است. کل حجم سه بعدی یک مایع در یک منطقه محدود مانند یک گرداب باید تابانده شود. این محققان اکنون توانسته‌اند یک گرداب گره‌خورده را با استفاده از یک نسخه مینیاتوری از یک بال هواپیما توسط یک چاپگر سه بعدی بسازند.

در طول پرواز هواپیما، بال آن یک حرکت گردابی یا چرخشی از جریان را ایجاد می‌کند که باعث بلندن شدن هواپیما می‌شود. هنگامی که یک بال در حال استراحت بطور ناگهان سرعت می‌گیرد، دو گردابه هوای در حال گردش در جهات مخالف را ایجاد می‌کند. محققان بالهای مینیاتوری خود را در یک مخزن آب قرار داده و به آن یک سرعت ناگهانی برای ایجاد یک ساختار گره خورده دادند.

از دیگر چالشهای این پژوهش، ثبت تصویر این گره بود. دینامیک مایعات معمولا از رنگ برای پیگیری حرکت مایعات استفاده می‌کند اما این محققان حبابهای ریز گاز را به آب وارد کردند که با نیروهای رانش به مرکز گرداب گره‌خورده رانده می‌شدند.

یک اسکنر لیزری پر سرعت با قابلیت ایجاد تصاویر سی‌تی اسکن از مایعات در سرعت 76 هزار فریم در ثانیه به دانشمندان اجازه داد که چیدمان سه بعدی حبابها را بازسازی کرده و گره‌ را به نمایش بگذارند. /ایسنا

 

ویدیو مرتبط :
تحقیقات دانشمندان آب کر

---

خواندن این مطلب را به شما پیشنهاد میکنیم :

دانشمندان صدای نفس نفس زدن درختان برای آب را شنیدند

دانشمندان صدای نفس نفس زدن درختان برای آب را شنیدند
دانشمندان دانشگاه گرینوبل بر این باورند که برای اولین بار توانسته‌اند صدای نفس‌نفس زدن یک درخت برای آب را ثبت کنند.
همانطور که انسانها در زمان تلاش برای بلعیدن هوا از خود صدا در می‌آورند، درختان زنده نیز در زمان دستیابی به رطوبت لازم برای زنده ماندن در خشکسالی از خود صداهای فراصوت تولید می‌کنند.
این صداها 100 بار سریعتر از آن هستند که برای گوش انسان قابل شنیدن باشند اما این محققان بر این باورند که توانسته‌اند این فرآیند را در یک تجربه آزمایشگاهی به اندازه‌ای آهسته کنند که بتوان آنرا شنید.
محققان با استفاده از تراشه‌های چوب درخت کاج مرده که در هیدروژل آغشته شده بود توانستند شرایط یک درخت زنده را بازسازی کنند. این ژل سپس در معرض یک محیط خشک مصنوعی قرار گرفت و دانشمندان به صدای نفس‌نفس زدن چوب گوش دادند.
این صدا از فرآیندی موسوم به حفره‌سازی ناشی می‌شود که در آن حبابهای هوا بالا آمده و ناپدید می‌شوند.

هنگامی که برگهای یک درخت دی‌اکسیدکربن جمع آوری می‌کنند، حفره‌های خود را باز کرده و آنها را در خطر از دست دادن آب قرار می‌دهند.
برای مقابله با این امر، درخت از زمین از طریق سیستم ریشه خود آب جذب می‌کند. تلاش برای بالا کشیدن این رطوبت از زمین باعث ایجاد حبابهای هوا می‌شود.
این دانشمندان اکنون در تلاش برای دستیابی به تجهیزات مناسب برای گوش دادن به صداهای منحصربفردی هستند که توسط طبیعت تولید می‌شود.
این دستاورد همچنین می تواند مزایای دیگری داشته باشد چرا که حبابهای هوا می‌توانند جریان آب را در درختان زنده مسدود کرده و مرگبار باشند.

منبع:konjkav.com