Уникальная жидкость
Во время эксперимента аспирант из университета штата Массачусетс неожиданно получил жидкость, которая приобретает определенную форму, даже если вы вмешаетесь и попытаетесь ее перемешать. Это открытие произошло случайно: студент по имени Энтони Райх исследовал взаимодействие нефти, воды и частиц никеля. Он встряхивал пробирку, чтобы создать эмульсию – смесь, в которой жидкости не смешиваются, а образуют характерные капли. Однако вместо типичного разделения на слои, смесь стабильно приобретала форму, похожую на греческую урну, сообщает 24 Канал со ссылкой на Университет штата Массачусетс.
Смотрите также 75% ученых из США думают о том, чтобы покинуть страну
После каждого встряхивания жидкость снова и снова возвращалась к этой самой сложной структуре. По словам профессора полимерной науки Томаса Рассела, такое поведение полностью противоречит устоявшимся представлениям о том, как ведут себя эмульсии.
В привычных условиях жидкости стараются уменьшить контакт между собой, то есть минимизировать площадь межфазной поверхности. Это естественное стремление диктуется термодинамикой – наукой о тепле, энергии и равновесии. Именно поэтому в классических эмульсиях, например смеси воды с маслом, капли всегда имеют форму шара – наименьшей возможной площади при заданном объеме. Но в этом случае жидкость формирует структуру с большей поверхностью, что выглядит как нарушение базовых физических принципов.
Вещества в пробирке реагируют необычным образом / Скриншот 24 Канала из видео UMass Amherst
После дополнительного анализа выяснилось, что "аномальное" поведение обусловлено магнитным взаимодействием между частицами никеля. Эти частицы формируют диполи – магнитные пары, которые тянутся друг к другу, создавая что-то вроде цепей на поверхности жидкости. Это, в свою очередь, меняет способ, в который эмульсия разделяется.
Рассел отмечает: хотя подобные смеси исследовали и раньше, ни один из предыдущих экспериментов не демонстрировал столь высокой межфазной энергии или появления стабильной формы с большой площадью поверхности.
Несмотря на то, что жидкость ведет себя как бы "вопреки" физике, исследователи пришли к выводу, что на самом деле законы термодинамики не сломаны. Речь идет скорее о редком и необычном случае их проявления. Ведь фундаментальные физические принципы описывают поведение всей системы в целом, а не взаимодействия каждой отдельной частицы. Магнитные силы в составе этой смеси просто дают дополнительное условие, которое меняет результат: то, что визуально выглядит как нарушение, на самом деле является частью того же физического порядка.