Физики объяснили способность пылинок самозаряжаться

Физики объяснили способность изначально нейтральных пылинок, а также крупинок сахара или частичек угля со временем накапливать электрический заряд.

Статья ученых появилась в журнале Nature Physics. Коротко о работе пишет портал Nature News.

Феномен накопления электрического заряда в больших объемах нейтральных частиц различных веществ известен ученым давно. Именно он ответственен за появление молний в пустынях или неожиданные взрывы на сахарорафинадных заводах и углеперерабатывающих предприятиях. Однако механизм образования зарядов был неизвестен.

Авторы новой работы создали модель, которая объясняет, как именно нейтральные пылинки становятся заряженными. Ученые представили каждую пылинку как сферу. В электромагнитном поле сферы поляризуются, и их полушария приобретают заряды различных знаков. При соударении положительного полюса одной сферы с отрицательным полюсом другой их заряды нейтрализуются. При этом полушария, не контактировавшие с другими сферами, останутся заряженными. Когда столкнувшиеся сферы разойдутся, они вновь поляризуется в поле, и в итоге те полушария, которые сохранили свой заряд, приобретут большее значение заряда, чем исходное. Постепенно сферы накапливают весьма существенный заряд.

Исследователи проверили свою модель экспериментально. Они наполняли стеклянные сосуды стеклянными шариками и продували сквозь них воздух, чтобы инициировать столкновения. Ученые показали, что при определенной плотности шариков существенная их часть приобретала заряд. Посмотреть видео эксперимента при "неправильной" плотности шариков можно здесь, а при оптимальной - здесь.

Авторы новой работы полагают, что их исследование поможет специалистам разработать технологии, препятствующие накоплению заряда или снимающие его. Однако ученые признают, что им удалось понять механизм образования зарядов лишь частично - до сих пор неясно, откуда берется поле, в котором поляризуются пылинки.