Поиск по сайту
Главная книга сайта Форнит: «Мировоззрение».
Другие книги: «Познай себя», «Основы адаптологии» и «Вне привычного».
Короткий адрес страницы: fornit.ru/2079
Содержание журнала Достижения науки, техники и культуры
Ссылка на первоисточник статьи: http://elementy.ru/news/165007.

Структура электромагнитных полей в веществе оказалась сложнее, чем считалось ранее

Автор: Игорь Иванов
Изучая явление теплопередачи при помощи теплового микроскопа, немецкие физики натолкнулись на неожиданное открытие: по-видимому, тепловое излучение генерируется не единичными атомами или электронами, а целыми областями — «электромагнитными пузырями» размером порядка 100 нанометров.
Передача тепла в воздухе от горячего тела к холодному может происходить самыми разнообразными способами. В вакууме же, где нет ни теплопроводности, ни конвекции, остается лишь передача тепла излучением. Именно так, например, Солнце передает энергию Земле. Закон, связывающий мощность лучистой теплопередачи с температурой тела и площадью его поверхности (закон Стефана-Больцмана), известен уже очень давно, и его можно встретить в любом вузовском учебнике физики.
У этого закона, однако, есть свои границы применимости. Как выяснилось в 1970-е годы, эффективность лучистой теплопередачи многократно возрастает, если расстояние между горячим и холодным телами очень мало (например, при зазоре в несколько микрон). Причина этого явления довольно проста. Тепловое излучение, будучи одним из видов инфракрасных электромагнитных волн, имеет длину волны в десятки микрон. При тепловом излучении с поверхности тела, как и при генерации всякой электромагнитной волны, выделяют так называемую «ближнюю зону» и «дальнюю зону». Обычные формулы годятся для дальней зоны, а в ближней зоне — на расстоянии меньше длины волны — электрические и магнитные поля распределены совсем по-другому и могут приводить к новым эффектам.
Эксперименты 1970-х годов, в ходе которых изучался этот эффект, проводились при зазоре порядка одного микрона. За минувшие тридцать с лишним лет экспериментальная техника шагнула далеко вперед, и теперь возможна проверка этого эффекта и на меньших расстояниях, вплоть до атомных размеров.
Именно этим решила заняться группа исследователей из Университета им. Карла фон Оссецки в немецком городе Ольденбурге, работа которых была недавно опубликована (A. Kitel et al., Physical Review Letters, 95, 224301 (22 November 2005), статья также доступна на сайте группы). «Вживив» в иглу сканирующего туннельного микроскопа сверхтонкий температурный датчик, они создали миниатюрный сканирующий тепловой микроскоп (один из многочисленных приборов сканирующей зондовой микроскопии). Удерживая эту иглу вблизи горячей поверхности, ученые измеряли распределение температуры вдоль иглы, что позволяло им вычислить эффективность теплопередачи.
С помощью своего прибора немецкие физики измерили эффективность теплопередачи при зазоре от 200 нм и вплоть до 1 нм (что всего в несколько раз больше диаметра атома) и обнаружили неожиданный эффект. При уменьшении зазора от 200 нм до 10-20 нм теплопередача исправно возрастала в согласии с теорией, однако затем рост останавливался.
Авторы работы утверждают, что есть только одна возможность объяснить этот эффект в рамках общепринятой теории. А именно — что в материале существует некоторая естественная длина, примерно равная (для металлов) 100 нм, и что тепловое излучение генерируется не единичными атомами или электронами, а целыми областями, «электромагнитными пузырями», такого размера. Построенная авторами эвристическая модель, учитывающая эти пузыри, неплохо описывала экспериментальные данные.
Каково точное объяснение этого явления, покажет будущее, однако само по себе это открытие очень интересное. Ведь кажется чуть ли не очевидным, что единственный «естественный» размер в сплошной среде — это размер атома. Всё, что существенно его превышает, должно отвечать сплошному веществу, без каких-либо «кучкований» или скоплений. Оказывается, нет: электромагнитная организация вещества более сложна, чем предполагалось ранее. Стоит также отметить, что вне зависимости от дальнейших теоретических изысканий результаты этих экспериментов необходимо будет учитывать при конструировании мезомеханических и нанотехнологических устройств.


Оценить статью >> пока еще нет оценок, ваша может стать первой :)

   
Архив новостей
Анонсы новостей сайтов-участников    http://www.scorcher.ru/xml/news.rss - что это?
Критерии полноты и верности теории
Об эффективности системного мышления: Критерии полноты и верности теории.
11-12-2017г.

Книга «Мировоззрение»
Обобщены мировоззренческие материалы сайта Форнит в виде электронной Достижения и недостатки при Путине.
03-11-2017г.

Системное мышление и формализация
В статье показано, что такое системная модель и почему не системное исследование дает бессмысленные результаты:
Системное мышление и формализация.
24-09-2017г.

О демократии и либерализме
Надеюсь, что статья не будет красной тряпкой для верных Идее либералов и демократов, а послужит поводом для переосмысления многих интересных социальных проблем: О демократии и либерализме.
12-09-2017г.

Смерть и адаптивность
Более общим, чем естественный отбор, для личности является понятие своевременности и своеместности существования - хронотоп личности:
Смерть и адаптивность.
12-07-2017г.

Дети и политика
Что вырастит из ребенка: носитель чужих идей (робот), просто проживающее свою жизнь быдло или самобытный человек, сформировавший свое личное мнение по самым важным именно для себя вопросам: Дети и политика.
18-06-2017г.

Эвристика вероятности
Сегодня существуют методы, позволяющие даже в случае минимального жизненного опыта оценивать, насколько вероятно, что вам врут партнеры и близкие, насколько уверенно можно допускать зависимость между явлениями, в том числе, казалось бы, совершенно не связанными: Эвристика вероятности.


27-05-2017г.

Модели понимания и зависимость
В статье рассмотрена особенность субъективных моделей, негативная для адекватности понимания - зависимые состояния: Модели понимания и зависимость.
16-05-2017г.

Ненависть к несправделивости
Ненависть настолько сильное чувство и настолько имеет далеко идущие последствия, что стоит разобраться в этом психическом явлении: Ненависть к несправделивости.
19-04-2017г.

Яндекс.Метрика
 посетителейзаходов
сегодня:11
вчера:00
Всего:178220