Experiment to Clarify Ancient Physics Discovery Yields More Questions
http://www.physorg.com/news107517946.html
August 28, 2007
By Laura Mgrdichian
大約在公元 600 年前，希臘哲學家米勒托斯的薩勒斯（Thales of Miletos，譯註：哲學之父，古希臘七位智者之首。）發現將某些材質放在一起摩擦，諸如琥珀與羊毛，可導致二者都變成帶電，一個帶正電，另一個是負電。這種現象對於數種工業製程相當有用，包括印刷與過濾，並且激勵了許多關注與研究。然而，科學家無法完全解釋摩擦產生的電荷如何發生轉移，或著，這樣的轉變如何影響週遭物體。
在 Rutgers 大學的科學家最近完成一項實驗，該實驗是設計用來協助闡明這種現象（稱為摩擦電效應 [triboelectric effect]）-- 不過最初的結果卻反而讓他們丈二金剛摸不著頭。
在 2007 7/31 線上版的 Physical Review Letters，他們將他們的實驗形容成：用一種迷你版振動送料機（vibratory feeder，這種機器通常用來把乾貨從貯藏進料斗移動到加工機器中），把紅色與藍色的「美術沙（art-sand）」粒子傾注到帶正電的壓克力圓柱中，將它們給分離。科學家使尼龍手套摩擦圓柱，使其因摩擦而帶電。基於這種最初狀態，他們預期這些沙粒會展現出某些行為。
沙粒往下經過進料斗（feeder）時，它們會因摩擦而帶正電。當它們抵達末端，然後穿過空氣時，它們會很明顯地分成兩道沙流 -- 一道紅色，一道藍色 -- 而且會在圓柱底部形成二堆沙。這個實驗類似 19 世紀由英國科學家 Lord Kelvin（譯註：凱爾文爵士，即 William Thomson，湯姆生，絕對溫標就是由他發現的，焦耳是他朋友。而測出電子荷質比的是 J.J. Thomson 。）所完成的其中一項實驗，他注意到帶電的水滴流，會誘使旁邊的第二道水滴流帶電。
因為細粒的化學組成有些許不同，藍色沙粒會比紅色多帶一點正電。科學家假定，基於靜電學的定律，帶正電的藍沙應會誘使金屬進料斗帶負電。因此，他們推論，因為藍沙帶有較多正電，所以它們應該會比紅沙更靠近（帶負電）的進料斗，並且在下墜時會盡量靠近進料斗。
不過很奇怪，相反的行為卻產生了：紅沙會比較靠近進料斗。
在仔細檢查進料斗後，該小組注意到一小撇（small beard）紅沙，大約 5-10 顆沙粒這麼寬，建立在進料斗口（feeder lip）上。這也很奇怪，因為，藍沙攜有較多正電，應該是它黏在斗口上才對。此外，藍沙不但沒有產生這一小撇「鬍鬚」，相反的，一如科學家所寫：卻產生一種「自相矛盾排斥作用」。藍沙凌駕紅沙滑行，然後躍過邊緣。
因此，二種顏色的沙在它們掉落之前就已經分開了。所以，很顯然帶正電的圓柱並沒有影響沙粒的行為。
Fernando Muzzio，涉及該研究的科學家之一，表示他與他同事也以某些「真實世界」的材料完成相同的試驗性設置，包括典型的藥粉，那很有可能在製程中經歷這些摩擦生電的問題。該小組觀察到本質上相同的結果。
"我懷疑，一旦我們開始探究，我們將在許多地方找到相似的非預期行為。對於該現象能被控制到什麼樣的程度，以避免質量問題，或甚至是開發出新製程方法，仍有待未來的研究決定，" Muzzio 說。
※ 相關報導：
＊ Spontaneous Separation of Charged Grains
http://link.aps.org/abstract/PRL/v99/e058001
Amit Mehrotra, Fernando J. Muzzio, and Troy Shinbrot
Phys. Rev. Lett. 99, 058001 (2007)
doi:10.1103/PhysRevLett.99.058001
＊ 最小的一塊冰揭露自然本質
＊ MIT 解決油滴「跳動」之謎
＊ 膠體中粒子混合的新洞見
＊ 物理學家在半導體中發現超級結晶體
＊ 哈佛教授提出「非粒子」物理理論
＊ 黑暗能量潛伏在隱藏的空間次元？
＊ 科學家發現研究奈米結構的新方法
＊ 奇妙的塵埃
＊ 研究：空氣汙染與動脈阻塞有關
＊ 科學家發現無機塵埃具有生物特性？
沒有留言:
張貼留言