Ученые обнаружили фундаментальные физические константы, управляющие жидкостью

Ученые из Лондонского университета королевы Марии и Российской академии наук нашли предел тому, насколько жидкой может быть жидкость.

Вязкость, мера текучести жидкости, - это свойство, которое мы испытываем ежедневно, когда наполняем чайник, принимаем душ, наливаем растительное масло или движемся по воздуху.

Фундаментальный нижний предел для вязкости жидкости

Мы знаем, что жидкости становятся более густыми при охлаждении и более жидкими при нагревании, но насколько жидкими могут быть жидкости, если мы продолжаем нагревать их?

Подписывайтесь на наш youtube канал!

В конце концов, жидкость кипит и становится газом или плотным газоподобным веществом, если нагревается при достаточно высоком давлении. В точке, где оно переходит из жидкого в газоподобное состояние, находится минимальное значение вязкости.

Считается, что вязкость невозможно рассчитать из теории, поскольку она сильно зависит от структуры жидкости, ее состава и взаимодействий, а также от внешних условий сложным образом. Нобелевский лауреат Стивен Вайнберг сравнил сложность расчета вязкости воды с проблемой вычисления фундаментальных физических констант, констант, которые формируют структуру нашей Вселенной.

Несмотря на эту трудность, исследователи разработали уравнение для этого случая.

В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, они показывают, что две фундаментальные физические константы определяют, насколько жидкой может быть жидкость. Физические константы, или константы Природы, являются измеримыми свойствами физической вселенной, которые не меняются.

Их уравнение связывает минимальное значение элементарной вязкости (произведение вязкости и объема на молекулу) с постоянной Планка, которая управляет квантовым миром, и безразмерным отношением массы протона к электрону.

Профессор Костя Траченко, ведущий автор статьи из Лондонского университета королевы Марии, сказал: «Этот результат поразителен. Вязкость является сложным свойством, сильно меняющимся для разных жидкостей и внешних условий. И все же наши результаты показывают, что минимальная вязкость всех жидкостей оказывается простой и универсальной ».

Есть практические последствия обнаружения этого предела. Его можно применять там, где требуется новая жидкость для химического, промышленного или биологического процесса с низкой вязкостью. Одним из примеров, где это важно, является недавнее использование сверхкритических жидкостей для экологически чистых и экологически чистых способов обработки и растворения сложных отходов.

В этом случае обнаруженный фундаментальный предел обеспечивает полезное теоретическое руководство к тому, к чему стремиться. Это также говорит нам, что мы не должны тратить ресурсы, пытаясь преодолеть фундаментальный предел, потому что константы Природы будут формировать вязкость в этой точке или выше.

Считается, что фундаментальные физические константы и, в частности, безразмерные константы (фундаментальные константы, которые не зависят от выбора физических единиц) определяют Вселенную, в которой мы живем. Точно настроенный баланс между отношением массы протона к электрону и другой безразмерной константой постоянная тонкой структуры, управляет ядерными реакциями и ядерным синтезом в звездах, приводящих к существенным биохимическим элементам, включая углерод.

Этот баланс обеспечивает узкую «обитаемую зону», где могут образовываться звезды и планеты, и могут возникать жизненно важные молекулярные структуры. Немного измените одну из безразмерных фундаментальных констант, и Вселенная станет совсем другой, без звезд, тяжелых элементов, планет и жизни.

Профессор Траченко сказал: «Нижний фундаментальный предел напоминает нам о том, как фундаментальные константы Природы влияют на нас каждый день, начиная с приготовления утренней чашки чая, распространяя свое общее правило на конкретные, но сложные свойства, такие как вязкость жидкости».

Вадим Бражкин, ведущий автор из Российской академии наук, добавил: «Есть признаки того, что фундаментальный нижний предел вязкости жидкости может быть связан с очень разными областями физики: черными дырами, а также новым состоянием вещества, кварком - глюоном плазмы, которая появляется при очень высокой температуре и давлении. Изучение и оценка этих и других связей - вот что делает науку такой захватывающей». опубликовано econet.ru по материалам scitechdaily.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet