Kenneth Libbrecht röportajı: Büyük bir birleşik kar taneleri teorisi


Altı köşeli kar tanesi

Kenneth Libbrecht’in izniyle

Bu premium arşiv makalesini, kapsamında ücretsiz olarak okuyabilirsiniz. Yeni Bilim İnsanı 2022 varış takvimi. Bunun ve diğer şenlikli mücevherlerin tadını çıkarmak için, ücretsiz olarak kayıtlı bir okuyucu olmak için kaydolun.

California, Pasadena’da KAR YAĞIŞI o kadar nadir ki, neredeyse hiç duyulmamış. Bunun dışında, Kenneth Libbrecht’in dünyanın en gelişmiş kar tanesi yapma ekipmanını kullanarak onu yaratabildiği California Teknoloji Enstitüsü’nde.

Bir fizikçi olarak Libbrecht, yerçekimi dalgalarının doğası ve güneşin iç işleyişi gibi oldukça epik bazı soruları ele aldı. Ama aynı zamanda keyifli bir yan çizgiye sahip. kar taneleri bilimihangileri çok daha fazla düşündüğünüzden daha karmaşık ve gizemli. Onlarla ilgili en büyük cevaplanmamış sorulardan biri, neden iki farklı türde göründükleri.

Libbrecht, bu gizemi çözmek için 20 yıllık bir yolculuğa çıktı. Son zamanlarda, bu yolculuğun meyvelerini şu şekilde yayınladı: 500’den fazla sayfaya ulaşan bir monografi. Kar tanelerinin bir tür büyük birleşik teorisini içeriyor ve ilk kez nasıl ve neden büyüdükleri narin şekillere dönüştüklerini açıklıyor.

Joshua Howgego: Kar taneleri ile ilgilenmeni sağlayan şey nedir?

Kenneth Libbrecht: Bir gün öğrencilerimden biriyle yağ çiğniyordum ve kristallerin nasıl büyüdüğü ve şekil aldığı hakkında konuştuk. Bu alanda neleri inceleyebileceğimizi düşünmeye başladık ve düşündüm ki: peki, su ucuz ve kolay olurdu. Sonra düşündüm: aslında, bu kar tanelerinin fiziği olurdu, acaba bu nasıl çalışıyor? Hiçbir şey yapmadan – sadece merak ettim – kar taneleri üzerine bir araştırma okumaya başladım ve gerçekten büyüleyici buldum.

“Koşulları tam olarak kontrol etmek için düğmeleri çevirebilirim, böylece bu tasarımcı kar tanelerini alabilirim”

Kar taneleri hakkındaki büyük soru neydi?

Tatil dekorasyonlarında gördüğünüz standart kar taneleri – altı köşeli, ince ve düz – yani, her zaman böyle oluşmazlar. İnce, altıgen plakaların yanı sıra, minyatür bir kalem şekli gibi uzun, altıgen sütunlara dönüşebilirler. 1930’larda Japonya’da bu iki kar tanesi formunun farklı sıcaklıklarda oluşacağı keşfedildi. Plakalar yaklaşık -2°C’de, sütunlar yaklaşık -5°C’de ve sonra tekrar yaklaşık -15°C’de plakalar oluşturacaktır. O kadar çılgın bir model ki, böyle ileri geri sallanıyor. Bunun neden olduğunu gerçekten bilmek istedim, ama bir cevap olmadığı ortaya çıktı – bu tam bir muammaydı.

Adobe Photoshop tarafından yazılmış dosya?  5.0

Kenneth Libbrecht’in izniyle

Bu muammayı nasıl araştırdınız?

Bu soruyu cevaplamanın yolunun sistematik olarak farklı koşullarda çok sayıda kar tanesi yetiştirmek ve büyümelerini ölçmek olduğuna karar verdim. Bu 20 yıl önceydi ve birkaç yıl boyunca sorunlarla karşılaşmaya devam ettim ve hiçbir ilerleme kaydetmedim. Sonunda tüm deneyin bir kutu içine alınması gerektiğini anladım. Su buharı eklersiniz, ancak sıcaklık ve basınç gibi koşulların hassas bir şekilde kontrol edilmesi gerekir. Bir şeyleri itmek ve bir şeyleri açıp kapatmak için kullandığım kutuya giren tüm bu küçük çubuklara sahibim. Daha sonra kristal yetiştirebildim – çoğunlukla insan saçı genişliğinden daha küçük olanları büyüttüm ve sonra onları mikroskop altında inceledim. Çok büyürlerse, kolayca çalışamayacak kadar karmaşık hale gelirler.

Yakın zamanda, kar tanelerinin büyük birleşik teorisi olarak adlandırılan şeyi yayınladınız.

İnsanlar her zaman, bir kristalde düz bir yüzeye sahipseniz, belirli koşullar altında her zaman aynı şekilde büyüdüğünü düşünmüşlerdir. Bulduğum şey, kar tanelerinde yüzey boyutunun oldukça önemli olduğu. Altıgen, levha benzeri bir kar tanesi hayal ederseniz, bunun iki geniş yüzeyi ve kenar çevresinde altı çok daha ince yüzeyi vardır. Bu daha ince yüzeylerin daha geniş yüzeylerden çok daha hızlı büyüdüğü ortaya çıktı ve bu, gittikçe daha ince plakalar elde ettiğiniz bir kaçış etkisi yaratıyor. Eğlenceli olan şey, bu eğilimin tersine dönmesidir – belirli sıcaklıklarda daha geniş yüzeyler daha hızlı büyür ve böylece sütun benzeri kristaller elde edersiniz.

ince altıgen

Kenneth Libbrecht’in izniyle

Bunu tam olarak anlamak için, buz kristali yüzeyinin moleküler yapısı ve bunun farklı yüzeylerde sıcaklıkla nasıl değiştiği hakkında ayrıntılara inmeniz gerekir. Şimdiye kadar modelim tüm verilere uyuyor gibi görünüyor, bu nedenle gizemin en azından bir kısmının çözülmüş olması cesaret verici.

Çalışmanız, Satürn’ün buzlu uydusu Enceladus gibi diğer dünyalarda karın nasıl olacağı hakkında bize bir şey söylüyor mu?

Su moleküllerinin hava yoluyla difüzyonu, kar tanelerinin büyümesini, plaka benzeri ve içi boş sütun kristallerinde görülen ince kenarları oluşturmak için moleküler etkileri güçlendirecek şekilde etkiler. Kristalleri vakumda büyüttüğümde bunların hiçbiri olmuyor. Yani, evet, diğer gezegenlerde karda farklılıklar olacaktır. Atmosfer yoksa, bloklu kristaller elde edeceksiniz, ancak yüksek basınçta inanılmaz derecede ince kristaller elde edeceksiniz. Tabii ki, atmosferin kimyası bunu da tahmin etmesi zor şekillerde değiştirebilir.

Ayrıca birbirinin aynısı iki kar tanesi büyüttünüz. Bunun imkansız olması gerektiğini düşündüm.

Bu, kar tanesi çalışmamın başlarında, büyüyen kar taneleri ile ilgili iyi videolar olmadığını fark ettiğimde başladı. Mükemmel görünen bir kristal gösteren bir tane yapmak istedim. Sonunda, kristalleri sabit bir destek üzerinde nasıl büyüteceğimi ve onları filme alacağımı öğrendim. Gökten düşen kristallerden çok daha iyi görünüyorlardı. Daha keskin, daha keskindiler. Gerçek kar taneleri, atmosferden düşerek ve diğer kar tanelerine çarparak oldukça zor bir yaşam sürdüler. Ayrıca buharlaşmaya başladılar, bu nedenle kenarlar her zaman biraz yuvarlaktır.

Yeni Bilim Adamı Varsayılan Resmi

Ken Libbrecht kar tanesi laboratuvarında

Ken Libbrecht

Ancak laboratuvarda, koşulları tam olarak kontrol etmek için düğmeleri çevirebiliyorum – hatta büyüyen kristallerin dallanmasını sağlamak için bazı şeyleri biraz değiştirebiliyorum – ve böylece bu tasarımcı kar tanelerini elde edebiliyorum. Sonra fark ettim ki, iki kar tanesini kutuda yan yana büyütürseniz ve aynı anda, aynı koşullarda büyütürseniz, birbirlerine çok benzerler. Herkes iki kar tanesinin aynı olmadığı şeklindeki eski bir atasözünü duymuş gibi görünüyor, ama sonra bu çılgın adam birbirine benzeyen kar taneleri yapıyor.

Kar taneleri söz konusu olduğunda ne tür sorular hala cevapsızdır?

Modelim çok karmaşık. Ama pek çok tahminde bulunuyor ve bunları test etmek, ne olacağını görmek ve umarım modeli geliştirmek istiyorum. Tahminlerden biri, erime noktasına yakın kar tanelerinin başına ilginç şeyler gelebileceği yönünde. Kar tanesinin çoğunun sert bir kristal olduğu, ancak yüzeyde moleküllerin düzensizleştiği, ön erime denen şeyi görebilirsiniz. Bunu keşfetmeye çalışıyorum. Ayrıca daha büyük kristaller yapmaya çalışıyorum; Dünyanın en büyük kar tanesini yapmak istiyorum. Belirli bir sebep olmadan… her zaman denenecek yeni bir şeyler vardır.

uzun altıgen

Başlık: Uzun altıgen

Kenneth Libbrecht’in izniyle

Bu günlerde karda dışarı çıktığınızda, onu yeni bir ışık altında görüyor musunuz?

Havanın çok soğuduğu ve çok kar yağdığı Kuzey Dakota’da büyüdüm. Eskiden altı köşeli büyük yıldız pulları görürdüm ama bunların hiçbirini bilmiyordum. Şimdi ne arayacağımı çok daha iyi biliyorum. Dışarı çıkıp bir büyüteç alacağım ve farklı türden pullar arayacağım – örneğin, plaka ve sütun türlerinin özel bir melezi gibi olan başlıklı sütunlar gibi. Ben buna kar tanesi seyretmek diyorum. İşin garibi, karım bir botanikçi ve birlikte dışarı çıktığımızda her zaman farklı bitkilere bakıyor – ama hepsi bana yabani ot gibi geliyor.

Bu konularda daha fazlası:



Kaynak : https://www.newscientist.com/article/mg25233653-800-kenneth-libbrecht-interview-a-grand-unified-theory-of-snowflakes/?utm_campaign=RSS%7CNSNS&utm_source=NSNS&utm_medium=RSS&utm_content=home

Yorum yapın

SMM Panel PDF Kitap indir