فيزيائيون يحلون لغز انفصال الشحنات في البرق البركاني

حدد الفيزيائيون دور الجزيئات المحتوية على الكربون في تحديد قطبية الشحنة أثناء تصادم الجسيمات في سحب الرماد البركاني. ويفسر هذا الاكتشاف التأثير الكهربائي الثلاثي الذي يؤدي إلى البرق البركاني. ويأتي هذا الاكتشاف من تجارب أجريت على جزيئات ثاني أكسيد السيليكون.

ينشأ البرق البركاني عندما تتصادم الجسيمات في سحب الرماد وتتبادل الشحنة الكهربائية من خلال التأثير الكهربائي الثلاثي، فتنقسم إلى مجموعات موجبة وسالبة الشحنة التي يتم تفريغها على شكل برق. ولعقود، احتار الباحثون لعقود من الزمن حول سبب اختلاف شحنة جزيئات ثاني أكسيد السيليكون المتطابقة عند التلامس - واحدة موجبة والأخرى سالبة - مما يكسر التماثل المتوقع. وقد تم اقتراح مرشحات مثل الرطوبة أو خشونة السطح أو البنية البلورية ولكن لم يتم تأكيدها. > يقول جاليان جروجان، الذي يعمل الآن في جامعة برشلونة المستقلة: "هناك الكثير من الاحتمالات المرشحة". "يعتقد الناس أن الرطوبة مهمة، أو الخشونة، أو البنية البلورية." اختبر غروجان، أثناء عمله في معهد العلوم والتكنولوجيا في النمسا في كلوسترنوبرغ، وزملاؤه تأثير الملوثات السطحية. وباستخدام الموجات فوق الصوتية لرفع جسيمات ثاني أكسيد السيليكون في الهواء، تركوا كل منها يرتد مرة واحدة على صفيحة مستهدفة مطابقة وقاسوا الشحنة. وأدى تنظيف العينات بالخبز إلى إزالة الجزيئات المحتوية على الكربون، مما أدى إلى عكس الشحنات من موجبة إلى سالبة. >"قد تكون الشحنة موجبة أو سالبة. فإذا كانت موجبة، كنا نخبزها أو ننظفها ونعيد إجراء التجربة - وعندها ستصبح شحنتها سالبة". وأكد التحليل أن جزيئات الكربون هي العامل المهيمن، متجاوزاً العوامل الأخرى. واستعادت العينات التي تم تنظيفها شحنة موجبة بعد يوم واحد تقريباً، وهو ما يتطابق مع الوقت اللازم لإعادة اكتساب ملوثات الكربون المحمولة جواً. أشاد دانيال لاكس من جامعة كيس ويسترن ريزيرف في كليفلاند، أوهايو، بهذا العمل. > "يعرف الناس أن الأسطح عليها الكثير من الفضلات. ولكنني لم أرَ ذلك في الشحن الكهرومغناطيسي من قبل". لاحظ لاكس وجود تحديات: قد يعيق التلوث التنبؤ الدقيق لاتجاه الشحن. نُشرت الدراسة في مجلة Nature (DOI: 10.1038/s41586-025-10088-w).

مقالات ذات صلة

أظهر بحث جديد أن العواصف الغبارية على المريخ تولد كهرباء ساكنة تحفز تفاعلات كيميائية، مما يؤدي إلى تغيير سطح الكوكب وغلافه الجوي. وقد استخدم علماء بقيادة أليان وانغ من جامعة واشنطن في سانت لويس محاكاة مخبرية لإثبات كيف تؤدي هذه التفريغات الكهربائية إلى إنتاج مركبات الكلور والكربونات والبيركلورات، وتفسر هذه النتائج الأنماط النظائرية التي رصدتها مركبات ناسا الجوالة.

من إعداد الذكاء الاصطناعي

نجح فريق من الباحثين في جامعة ولاية بنسلفانيا في رصد أول ملاحظات طبيعية لأشجار تصدر توهجات كهربائية خافتة، تُعرف بتفريغ الهالة، أثناء العواصف الرعدية. ويؤكد هذا الاكتشاف، الذي تم في ولاية كارولينا الشمالية، ظاهرة طالما تم التنظير لها ولكن لم يسبق رؤيتها خارج المختبرات. قد تساهم هذه التوهجات في تنقية الهواء من خلال إنتاج جذور الهيدروكسيل.

نجح علماء في جامعة براون وجامعة ميشيغان في ابتكار واستقرار طور بلوري كان نظرياً في السابق، وذلك من خلال تجميع جسيمات فضة نانوية مخصصة. ويكشف هذا الإنجاز، الذي نُشر في دورية ساينس، عن تفاصيل تحولات البلورات المعدنية ويظهر خصائص بصرية كمومية في درجة حرارة الغرفة.

من إعداد الذكاء الاصطناعي

استخدم باحثون في جامعة ويسكونسن-ماديسون محاكاة متطورة للبلازما لإظهار كيفية نشوء الحقول المغناطيسية واسعة النطاق من التدفقات المضطربة في الفضاء. ونُشرت النتائج في مجلة "نيتشر" (Nature)، حيث تقدم تفسيراً جديداً للهياكل المغناطيسية المنظمة التي يتم رصدها في أرجاء الكون.

يستخدم هذا الموقع ملفات تعريف الارتباط

نستخدم ملفات تعريف الارتباط للتحليلات لتحسين موقعنا. اقرأ سياسة الخصوصية الخاصة بنا سياسة الخصوصية لمزيد من المعلومات.
رفض