Эксперимент Милликена продолжен

Бельгийские ученые предложили новый метод для измерения заряда, накопленного на погруженном в жидкость пластиковом шаре. В результате данного способа точность измерения составила один элементарный заряд. Этот метод очень напоминает эксперимент Роберта Милликена, который был проведен около ста лет назад. Благодаря такой методике точность измерения на границе твердого тела и жидкости очень высокая.

Исследователи полагают, что данный эксперимент может использоваться для производства разных коммерческих установок, а также для усовершенствования различных коммерческих установок.

Для моделирования коллоидной системы учеными, как правило, используется взвесь небольших пластиковых шариков, размещенных в жидкости. Но такие модели описывают случайную зарядку и перезарядку коллоидных частиц приближенно, практически не учитывая квантовый характер заряда.

Именно Милликен первый попытался измерить процессы перезарядки в соответствии с представлением о наличии элементарного заряда. В своем эксперименте ученый применил захват электрическим полем небольших заряженных капелек масла. Современные бельгийские ученые из университета Ghent University повторили идею эксперимента Милликена.

Они применили похожую схему в исследовании элементарных процессов перезарядки на границах жидкости и твердого тела. Ясное представление таких процессов все более и более важно для коммерческого развития подобных субстанций, содержащих заряженные частицы. Это могут быть так называемые «электронные чернила», применяемые в электронных книгах, а также другие коллоидные жидкости, применяемые для промышленного производства.

В научном журнале Physical Review Letters было представлено подробное описание этой работы. Для своего эксперимента бельгийские исследователи взяли шарик из плексигласа диаметром 1 микрон и поместили его в емкость с жидкостью. Потом в сосуд с данной «коллоидной» взвесью поместили два электрода, расстояние между которыми составляло 300 микрон. Затем на электроды стало подаваться осциллирующее напряжение.

Таким образом, в результате зарядки и разрядки на границе жидкости и твердого тела шарик начинал совершать колебательные движения в соответствии с приложенным напряжением. Максимальная амплитуда этих колебаний соответствовала полному заряду сферической частицы. Основной сложностью эксперимента было выставить параметры таким образом, чтобы колебания, вызванные приложенным напряжением, были больше случайных колебаний сферы. Также надо было довольно часто измерять амплитуду колебаний, чтобы не пропустить процесс элементарной перезарядки.

В результате экспериментов было обнаружено, что процесс перезарядки сферы с такими параметрами происходит дважды за секунду. Было выяснено скачкообразное изменение амплитуды колебаний, что полностью подтверждает квантовый характер заряда коллоидных частиц. При сравнении известных данных о заряде электрона и данных о заряде сферического объекта, полученных в ходе эксперимента выяснилось десятипроцентное совпадение.

Для объяснения этого явления была выдвинута гипотеза, что некоторая фиксированная часть сферы теряет ионы водорода. В результате этого общий заряд сферы становится отрицательным. По истечении некоторого времени ионы водорода снова присоединятся к сфере, уменьшая тем самым ее заряд. В ходе экспериментальных расчетов выяснилось, что сфера имела 69 таких участков, из которых десять областей постоянно были заряжены.

Таким образом, эксперимент Милликена был продолжен на новом техническом уровне.

Понравилось? Поделись с друзьями: