Излучение полностью чёрного тела производит неизвестную силу притяжения

Но оно способно без помощи других испускать излучение, частота которого будет определяться его температурой. Этот объект является физической идеализацией, другими словами в природе такового объекта не существует. Но, непременно, есть тела, владеющие схожими качествами в большей либо наименьшей степени. Наиболее того, вопреки интуитивным представлениям, примером полностью чёрного тела может послужить Солнце.

Невзирая на то, что характеристики излучения чёрного тела зависят от его температуры, учёные постоянно считали, что его излучение будет создавать отталкивающий эффект. Но не так давно команде австрийских физиков удалось на теоретическом уровне доказать, что излучение такового объекта индуцирует вторую силу, действующую на близлежащие атомы и молекулы. Под действием данной для нас силы частички притягиваются к чёрному телу, притом, на удивление учёных, в неких вариантах даже посильнее, чем при действии гравитации. Этот эффект, получивший заглавие «силы чёрного тела» (blackbody force), способен разъяснить ряд загадочных астрофизических явлений.

Эффекты, лежащие в базе силы чёрного тела, были известны учёным уже с полста лет. Излучение наращивает энергию близкорасположенных атомов и молекул, что понятно как эффект Штарка. В таковой ситуации основное состояние частиц меняется в сторону наиболее низких энергий, пропорционально четвёртой степени (биквадрату) температуры полностью чёрного тела. Другими словами чем теплее тело, тем посильнее смещение.

Потенциальные последствия таковых «сдвигов» энергии атомов либо молекул ранее не оценивалось. Зато стало предметом повторного теоретического исследования. В своём крайнем исследовании австрийцы проявили, что смещения, вызванные излучением полностью чёрного тела и эффектом Штарка, могут совмещаться и создавать в итоге притягивающую силу. Другими словами итоговая сила превосходит отталкивающее действие всё такого же излучения.

Выходит, что жгучая сфера конечной величины способна почти всегда притягивать, а не отталкивать близлежащие нейтральные атомы и молекулы.

«Важнее всего то, что мы доказали, что сила, которую традиционно сравнивают с лабораторными лазерами и иными сильными источниками излучения, существует также у хоть какого источника теплового излучения. Взаимодействие меж притягивающей силой и отталкивающим давлением излучения чрезвычайно принципиально для работы квантовой оптики, но мы узнали, что этот эффект возникает и в источниках теплового излучения», - ведает соавтор исследования Маттиас Зонлайтнер (Matthias Sonnleitner) из института Инсбрука.

Как разъясняют учёные, притяжение возникает вследствие того, что атомы и молекулы, чьё состояние смещено в сторону наиболее низких энергий, тянутся к источнику наиболее интенсивного излучения - в данном случае, к полностью чёрному телу. Опосля того, как такую силу притяжения измерили, физики пришли к неким чрезвычайно увлекательным выводам.

Во-1-х, её действие миниатюризируется по мере удаления от объекта (пропорционально третьей степени дистанции). Во-2-х, она обратно пропорциональна размеру объекта (чем он меньше, тем сила больше). А в-3-х, сила чёрного тела прямо пропорциональна его температуре, другими словами чем горячее источник, тем больше будет сила. Правда, до определённой степени. Ежели температура превосходит несколько тыщ Кельвинов (около 700 градусов по Цельсию), то притяжение сменяется отталкиванием.

В рамках собственного исследования Зонлайтнер и его коллеги разглядывали вариант деяния силы чёрного тела на частички пыли, температура которых достигала 100 Кельвинов (около минус 173 градусов по Цельсию). Они доказали, что эта сила притяжения будет намного больше, чем гравитационное притяжение этих самых частиц пыли. Но, ежели разглядывать звезду, температура которой составляет 6000 Кельвинов (5726 градусов по Цельсию), то её гравитация будет мощнее силы чёрного тела. Тут также бытует фактор массы, о котором мы говорили чуток выше.

Исследователи молвят, что их работа поможет астрофизикам в исследовании взаимодействий межзвёздного газа и космической пыли, также почти всех остальных явлений. Астрофизики в неких вариантах разламывают голову, не понимая, как образуются те либо другие планетные системы из туч пыли и газа, обращающихся вокруг светил.

Также эти данные можно будет применять для проведения тестов с горячими микроструктурированными поверхностями в вакуумных камерах.

Правда, создатели исследования предупредили о грядущих трудностях: условия, нужные для появления силы чёрного тела, будет чрезвычайно трудно воспроизвести в лаборатории, а ежели она и покажется, то будет очень слабенькой.

«Сила чёрного тела способна побить гравитацию только в случае с малеханькими частичками, таковыми как космические пылинки. Невзирая на размер (а они меньше микрометра в поперечнике), частички пыли играют чрезвычайно важную роль в формировании планет и звёзд, также в остальных астрохимических действиях. У учёных есть масса открытых вопросцев, касающихся их взаимодействия с окружающим газообразным водородом. Сейчас мы изучаем, как это добавочная сила влияет на динамику атомов и пыли», - поведал о планах собственных коллег Зонлайтнер.





Студент из Казани открыл новейшую двойную звезду

Астробиологи: кропотливая стерилизация марсианских зондов лишена смысла