Як мікрогравітація створює «стрибають» кристали: наука за приголомшливим знімком NASA
Подивіться на цю піраміду. Вона закручується. Вона йде сходами у свою глибину.
Виглядає як комп’ютерна графіка із науково-фантастичного фільму. Насправді це хлорид калію. Поварена сіль. Та сама, яку ви, можливо, додаєте у фритюр, якщо стежите за рівнем натрію. Але ж цей варіант? Цей варіант чужорідний нашому звичному світу.
18 липня астронавт NASA Дон Pettit поділився цим знімком. Він став вірусним не так. Він суперечить інтуїції. На землі речі осідають. Гравітація тягне їх униз. Вони провисають. Вони руйнуються. У невагомості ці правила перестають діяти.
Фізика «ростка-стрибуна»
Це не просто гарні візуальні ефекти. Це фізика, яка переписує сама себе.
Кристали виросли на борту Міжнародної космічної станції (МКС). Вони перебували в умовах мікрогравітації. Це специфічний стан. Це не нульова гравітація. Притягання все ще є. Але воно приблизно в мільйон разів слабше за те, що ми відчуваємо на поверхні. Професор Енн Вілсон із Університету Батлера пояснює це просто: коли гравітація відступає, інші сили виходять на перший план.
Молекулярне тяжіння. Полярність. Несподівано ці фактори починають мати вирішальне значення.
«[Інші] сили стають набагато більш вираженими порівняно з гравітаційними».
За звичайних умов хлорид калію утворює куби. Проста геометрія. Але мікрогравітація змінює механіку зростання. Кристали ростуть не рівномірно по всій поверхні граней. Вони ростуть від країв. Від кутів.
Центр залишається порожнистою порожниною.
Ця конкретна структура має назву. Зростання типу «hopper» (або «стрибання зростання»). Він створює характерний вид піраміди з порожнечою всередині та східчастими краями. Це явище не є унікальним для хлориду калію. Звичайна кухонна сіль теж так робить. Але ж спостерігати за цим? Бачити витончений завиток кристала, коли він змінює напрямок зростання? Це рідкість.
Чому це важливо не тільки для Instagram
Давайте будемо чесні. Це не просто гарне зображення для наукового блогу.
Дефекти – ворог високотехнологічного виробництва. Напівпровідники. Передові матеріали На Землі гравітація втручається у процес. Вона створює imperfections (неповноти/дефекти). Вона виводить структури із рівноваги.
У космосі кристали ростуть із меншою кількістю дефектів. Вони наближаються до «ідеальної» структури. Дослідники уважно спостерігають за цим. Вони хочуть зрозуміти, як відтворити ці ідеальні форми Землі. Більш досконалі чіпи. Більш міцні матеріали. Більше ефективне виробництво.
Досвід, отриманий за допомогою цих “стрибають кристалів”, може вдосконалити способи створення майбутнього. Буквально.
Навіщо стежити за плаваючими солями?
Вілсон висловила думку найкраще.
“Мені подобається дивитися відеозаписи того, як речі поводяться в космосі”, – сказала вона. — «Хто міг би подумати, що щось настільки просте, як хлорид калію, може бути настільки крутим?»
Воно й є.
Ми приймаємо гравітацію як даність. Ми будуємо весь наш світ, зважаючи на те, що речі падають вниз. Коли ви прибираєте цю силу, ви набуваєте несподіваних форм. Ви отримуєте мистецтво. Ви отримуєте науку.
МКС літає з нас. Кристали все ще зростають. Знімок статичний. Процес – ні.
Що ще ми втрачаємо, тому що наш тягар заважає нам це побачити?
