اصطکاک در خلاء کامل

خلاء به محیطی گفته می‌شود که چگالی ذره‌های (اتمها و مولکولهای) موجود در آن خیلی کمتر از محیط جوّ است. خلاء را با توجه به تعداد ذراتی که در واحد حجم دارد، به خلاء عادی، خلاء متوسط، خلاء بالا، خلاء خیلی بالا و خلاء بی‌نهایت تقسیم‌بندی می‌کنند. برای اینکه تشخیص دهیم چه نوع خلاء ‌ای داریم، تعداد مولکولها را اندازه نمی‌گیریم، بلکه کمیتی را که معمولاً اندازه‌گیری می‌کنیم، فشار گاز است. حالا اگر یک محیط به طورمطلق خلاء باشد، یعنی هیچ ملکولی در آن وجود ندارد و در نتیجه نیروی اصطکاک باید در آن صفر باشد. اما محققان می‌گویند حتی در خلاء کامل هم اصطکاک به صفر نمی‌رسد.

به گزارش سیناپرس و به نقل از ایرنا؛ یکی از اساسی ترین اصول فیزیک مدرن این است که در خلاء کامل، یعنی مکانی که به طور کامل عاری از ماده است- احتمال اصطکاک منتفی است؛ زیرا فضای خالی نمی تواند به اشیایی که در آن حرکت می کنند، نیرویی وارد کند. از سال‌ها قبل محققان می‌دانستند که خلاء کامل نمی‌تواند نیرویی بر اتم ها وارد کند، اما با آن‌ها تعامل دارد.

 

ایجاد خلاء کامل برای فیزیکدانان غیرممکن است، زیرا هیچ تضمینی وجود ندارد که تمام اتم‌های موجود در یک محفظه از طریق مکش خارج شوند و هیچ اتمی باقی نماند؛ اما بر اساس محاسبات انجام شده، حداقل از لحاظ نظری نوعی انرژی عجیب درون خلاء کامل وجود دارد که حاصل وجود و زوال آنی جفت‌های ذره و پادذره در آن است. این توصیف خالی اما پر از خلاء کامل در فیزیک کوانتومی با عنوان اصل عدم قطعیت هایزنبرگ شناخته می شود.

 

این تغییرات کوانتومی موجب شکل‌گیری میدان های الکتریکی تصادفی می شوند که با یک اتم در حال حرکت در خلاء کامل تعامل می کنند، موجب جذب انرژی توسط اتم می‌شوند و آن را در حالت برانگیخته قرار می‌دهند. این اتم یک فوتون را در یک جهت تصادفی آزاد می کند تا به سطح انرژی پایین‌تری منتقل شود. محققان انگلیسی توانستند ثابت کنند هنگامی که جهت حرکت اتم معکوس جهت حرکت فوتون آزاد شده باشد، نیرویی شبیه به اصطکاک ایجاد می شود که موجب کاهش سرعت می گردد. به عبارت دیگر بسته به موقعیت یک ناظر فرضی نسبت به اتم ممکن است این ناظر شاهد حرکت اتم با سرعت های مختلفی باشد. در محاسبات اولیه محققان معلوم شد این موضوع نظریه نسبیت اینشتین را نقض می کند.

اما محققان با انجام چندباره محاسبات خود دریافتند که هنگام آزاد شدن فوتون، اتم به سطح انرژی پایین تر می رود و مقدار اندکی انرژی از دست می دهد که این انرژی به جرم تبدیل می شود. دانشمندان به این موضوع اصطلاحا کاهش جرمی یا نقصان جرم می‌گویند. این نقصان به قدری اندک است که تاکنون محاسبه نشده است. محققان با اضافه کردن مقدار نقصان جرم به محاسبات خود دریافتند که اتم با از دست دادن جرم در واقع سرعت خود را از دست نمی دهد؛ بلکه از شتاب آن کاسته می شود. این کشف جدید محققان، موید نظریه نسبیت اینشتین است. گزارش کامل این تحقیقات در نشریه Physical Review Letters منتشر شده است

No tags for this post.