|
Ученые опровергли 300-летний закон физики
|
|
|
|
Сегодня у ученых нет привычки создавать “законы”. Конечно, мы по-прежнему называем научные открытия прошлых веков “законами”, главными из которых являются законы движения Исаака Ньютона и многие другие. Но по мере развития науки мы пришли к выводу, что эти законы далеки от нерушимости. Например, законы движения Ньютона нарушаются в экстремальных масштабах, и именно здесь на помощь приходит общая теория относительности Альберта Эйнштейна.
|
|
|
|
Теперь команда ученых из Университета Констанца в Германии в очередной раз доказала, почему слово “теория”, которое допускает некоторую гибкость для будущих открытий, заменило “законы” в современном научном языке. Закон, о котором идет речь, - это первый закон трения Амонтона. Идея, выдвинутая французским физиком Гийомом Амонтоном в трактате “О причине сопротивления машин” в 1699 году, довольно интуитивно понятна: "Сила трения прямо пропорциональна приложенной нагрузке". Это просто означает, что более тяжелый предмет (скажем, диван) будет испытывать большее трение, чем что-то более легкое (стул). Это связано с тем, что при более высоких нагрузках незначительные деформации в материалах увеличиваются при контакте, что, по сути, усиливает трение.
|
|
|
|
Но в новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Materials, исследователи обнаружили, что этот закон нарушается при рассмотрении магнитных материалов. В эксперименте авторы использовали двумерный массив свободно вращающихся магнитных элементов над вторым магнитным слоем. Хотя эти материалы никогда не соприкасаются, между ними существует ощутимое магнитное трение.
|
|
|
|
|
|
|
“Изменяя расстояние между магнитными слоями, мы могли бы перевести систему в режим конкурирующих взаимодействий, при котором роторы постоянно перестраиваются по мере их скольжения”, - сказал Хонгри Гу из Гонконгского университета науки и технологии, который был соавтором этого исследования в Университете Констанца.
|
|
|
|
Исследователи обнаружили, что на близких и дальних расстояниях трение было самым слабым, но на средних расстояниях оно даже усиливалось. Это связано с тем, что на этих средних расстояниях конкурирующие взаимодействия берут верх. Например, в верхнем магнитном слое магнитные моменты направлены параллельно, но в противоположных направлениях, что известно как “антипараллельное выравнивание”, в то время как нижний слой имеет параллельное выравнивание в том же направлении. Эта нестабильная конфигурация вызывает повышенное магнитное трение, поскольку материалы вынуждены постоянно переключаться между параллельным и антипараллельным состояниями.
|
|
|
|
“Примечательно то, что трение здесь возникает исключительно из-за внутренней перестройки”, - сказал Клеменс Бехингер из Констанцского университета, руководитель проекта, в заявлении для прессы. “Нет ни износа, ни шероховатости поверхности, ни прямого контакта. Рассеяние происходит исключительно за счет коллективных магнитных перестроек.”
|
|
|
|
Конечно, этот эксперимент был задуман не только для того, чтобы доказать неправоту Амонтона (в конце концов, его законы действительно замечательно работают в обычных условиях), но любое магнитное поведение, проявляющееся в этих макромасштабах, вероятно, может проявляться и в микроскопических масштабах, потенциально открывая доступ к целому ряду микро- и даже наноэлектромеханических устройств, включая магнитные подшипники и атомарно-тонкие магниты.
|
|
|
|
Наука в очередной раз доказывает, почему не существует такого понятия, как “закон”, — потому что всегда есть чему поучиться.
|
|
|
|
Источник
|
