অধ্যয়ন দেখায় যে কীভাবে দানাদার উপকরণগুলি নিজেকে জ্যাম থেকে বের করে দেয়

অধ্যয়ন দেখায় যে কীভাবে দানাদার উপকরণগুলি নিজেকে জ্যাম থেকে বের করে দেয়
Anonim

বিজ্ঞানীরা আপাতদৃষ্টিতে সাধারণ ঘটনাগুলির জটিল বিষয়গুলি তদন্ত করেন

Image

শিকাগো বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিজ্ঞানীরা প্রবাহিত বালির সতর্কতার সাথে পরিমাপ করেছেন যা পরমাণু স্তরের তরল থেকে চশমা কীভাবে পৃথক হয় তা নিয়ে দীর্ঘকালীন প্রশ্ন সমাধানে সহায়তা করতে পারে, বিজ্ঞানীরা প্রকৃতি জার্নালের ২৩ শে জুন বৃহস্পতিবার সংখ্যায় বলেছেন।

চিত্র: এরিক করউইন (বসে আছেন), পদার্থবিজ্ঞানের স্নাতক শিক্ষার্থী এবং শিকাগো বিশ্ববিদ্যালয়ের উভয় পদার্থবিজ্ঞানের অধ্যাপক হেনরিচ জায়েজার, দানাদার পদার্থের আচরণ কীভাবে জ্যাম থেকে প্রবাহিত অবস্থায় প্রবাহিত অবস্থায় পরিবর্তিত হয়েছে সে সম্পর্কে তাদের নতুন গবেষণার তথ্য পর্যালোচনা করে । নেচার জার্নালের ২৩ শে জুন সংখ্যায় প্রকাশিত এই গবেষণায় পরমাণু স্তরের তরল থেকে কীভাবে চশমা পৃথক হয় তা নিয়ে দীর্ঘস্থায়ী প্রশ্ন সমাধানে জড়িত রয়েছে। অগ্রভাগে থাকা ডিভাইসটি উপরের দিক থেকে বল প্রয়োগের প্রতিক্রিয়া হিসাবে পলিমার ডিস্কের মাধ্যমে সংক্রমণের সাথে সাথে বলের রেখাগুলি প্রদর্শন করে।

গ্লাস যেমন তরলগুলির মতো প্রবাহিত হয়, তবে এমন একটি অতি-স্লো গতিতে যে সমস্ত ব্যবহারিক উদ্দেশ্যে এটি ঘরের তাপমাত্রায় শক্তের উপস্থিতি গ্রহণ করে। তবুও বহুবছর পরীক্ষা-নিরীক্ষার পরেও বিজ্ঞানীরা এখনও নির্ধারণ করতে ব্যর্থ হন যে তরলগুলির চেয়ে গ্লাসে পরমাণুরা নিজেকে আলাদাভাবে সাজায় কিনা।

এখন শিকাগো বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিদদের একটি দল স্টাটিক থেকে প্রবাহিত অবস্থার দিকে সরে যাওয়ার কারণে দানাদার কণার মধ্যে থাকা বাহিনীকে পরিমাপ করেছে যা সম্ভবত তাপমাত্রার ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রায় তরল হয়ে যাওয়ার কারণে কাচের পারমাণবিক স্তরে ঘটে যাওয়া পরিবর্তনের সাথে সামঞ্জস্য হয়। অনুসন্ধানে কোনও পরিচিত অ্যাপ্লিকেশন নেই, তবে এটি এমন একটি সমস্যার সমাধান করে যা বিজ্ঞানীরা কয়েক দশক ধরে বিস্মিত হয়ে পড়েছেন।

"এটি এমন একটি বিষয় যা সম্পর্কে অনুমান করা হয়েছিল It's এটি এমন কিছু যা অনুকরণ করা হয়েছিল, তবে এমন কিছু যা সরাসরি পরিমাপ করা যায়নি, " শিকাগো বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিজ্ঞানের অধ্যাপক হেনরিচ জায়েগার বলেছেন। জেগার হলেন শিকাগো বিশ্ববিদ্যালয়ের ফিজিক্সের স্নাতক শিক্ষার্থী এরিক করউইন এবং ফিজিক্সের স্নাতকোত্তর শিক্ষার্থী সিডনি নাগেল সহ নেচার পেপারের সহ-লেখক।

শিকাগোর পরীক্ষাগুলির ক্ষেত্রে বালির বা ছোট কাচের জপমালা নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে চশমার পরমাণুর সাথে মিলে যায়, জেগার বলেছিলেন। চশমাগুলি ঘরের তাপমাত্রায় হিমায়িত তরলের মতো আচরণ করে, যখন বালি এবং অন্যান্য দানাদার পদার্থ মহাকর্ষ দ্বারা সংকুচিত হয়ে জ্যামিং নামক একই রকম হিমায়িত অবস্থায় থাকে experience

"কাঁচ এমনকি বিশাল আকারের স্কেলগুলিতে মোটেও প্রবাহিত হয় না এবং সত্যিই জ্যাম হয়, " করউইন বলেছিলেন। তবে কিছু কিছু শর্তে চশমা এবং দানাদার উভয় পদার্থই তরলের মতো প্রবাহিত হতে থাকে।

শিকাগোর বিজ্ঞানীরা এখন তাদের বিশ্বাসের জন্য প্রথমবারের মতো দানাদার পদার্থগুলিতে স্বতন্ত্র কণার মধ্যে কাজ করার শক্তিগুলি পরিমাপ করেছিলেন কারণ তারা জ্যামেড রাষ্ট্র থেকে প্রবাহিত অবস্থায় পরিবর্তিত হয়। শিকাগো বিশ্ববিদ্যালয় এবং অন্য কোথাও কম্পিউটারের সিমুলেশনগুলি দেখায় যে এই রূপান্তরটি গলিত কাচের পারমাণবিক অভিজ্ঞতার সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ।

কম্পিউটার ব্যতীত পৃথক পরমাণুর মধ্যে বাহিনী পরিমাপ করা খুব কঠিন। কিন্তু গ্রানুলার উপকরণগুলিতে করউইনের এই বাহিনীর পরিমাপ এক ধরণের ম্যাগনিফাইং গ্লাস হিসাবে কাজ করে, জেগার বলেছিলেন, তিনি আরও সহজেই তাঁর পরীক্ষায় প্রবাহিত জপমালা দ্বারা বাঁধা জ্যামিং ট্রানজিশনটি আরও সহজে পড়তে দিয়েছিলেন।

জেগার বলেছিলেন, "আপনি যখন জ্যামডেড অবস্থা থেকে অযৌক্তিক অবস্থায় যান তখন আমরা আসলে কী দেখতে পাই।"

পরীক্ষামূলক যন্ত্রপাতিটিতে 50, 000 থেকে 100, 000 গ্লাস পুঁতিতে ভরা একটি সিলিন্ডার রয়েছে includes একটি মোটর চালিত ঘোরানো পিস্টন উপর থেকে জপমালা সংকোচিত করে। ঘোরানো পিস্টন দ্বারা প্রয়োগ করা শিয়ার স্ট্রেস জপমালা মাধ্যমে ভ্রমণ করে এবং সিলিন্ডারের নীচে একটি বিশেষভাবে প্রস্তুত পৃষ্ঠের একটি জায়গা আলোকিত করে। একটি ভিডিও ক্যামেরা তারপরে ডেটা সংগ্রহের এক ঘন্টা দীর্ঘ সময় ধরে স্পটগুলির চিত্রগুলি রেকর্ড করে।

আন্ডারগ্রাজুয়েট প্রোগ্রামের জন্য ন্যাশনাল সায়েন্স ফাউন্ডেশনের গবেষণা অভিজ্ঞতাতে অংশ নেওয়ার সময় 2001 সালের গ্রীষ্মে অ্যাডাম বুশমেকার এই পরীক্ষার সাথে যুক্ত অপটিক্স বিকাশ শুরু করেছিলেন। বুশমেকার ২০০৪ সালে প্লাটভিলের উইসকনসিন বিশ্ববিদ্যালয়ে ইঞ্জিনিয়ারিং পদার্থবিজ্ঞানে স্নাতক ডিগ্রি অর্জন করেন। এরপরে কর্পিন এই প্রকল্পটি গ্রহণ করেন, চূড়ান্ত যন্ত্রপাতি তৈরি করে এবং এনএসএফ এবং মার্কিন শক্তি বিভাগের অতিরিক্ত সহায়তায় ডেটা বিশ্লেষণ করেন।

"এরিক এই বিশেষ বাহিনী পরিমাপ কৌশলটি একটি নতুন স্তরে ঠেলে দিতে সক্ষম হয়েছিল, " জেগার বলেছিলেন।

করউইনের উপাত্তের পরিসংখ্যানগত বিশ্লেষণ শস্যগুলি যেভাবে প্রবাহিত হয়েছে বা জ্যাম হচ্ছে তার উপর নির্ভর করে বাহিনীকে যেভাবে প্রেরণ করে তার মধ্যে একটি আলাদা পার্থক্য দেখায়।

গ্লাসে, তাপ একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় বৃদ্ধি পেলে প্রবাহ শুরু হয়। একইভাবে, শিকাগো সমীক্ষায় দেখা গেছে যে গ্রানুলার সিস্টেমগুলিতে বিজ্ঞানীরা "কার্যকর তাপমাত্রা" বলে থাকেন যা তাপের পরিবর্তে বল প্রয়োগের ফলে ঘটেছিল।

নাগেল ব্যাখ্যা করেছিলেন, "ঘরের তাপমাত্রায় এক গাদা বালুতে পুনরায় ব্যবস্থা করার পর্যাপ্ত শক্তি থাকবে না।" "তবে, আপনি যদি বালির সাথে পাত্রে ঝাঁকুনি দিয়ে থাকেন, উদাহরণস্বরূপ, ঝাঁকুনির দ্বারা সরবরাহিত শক্তি কণাগুলি পুনরায় সাজানোর জন্য যথেষ্ট হবে This

শস্যগুলিতে কার্যকর তাপমাত্রা তৈরি করার আরেকটি উপায় হ'ল শিয়ার ফোর্স প্রয়োগ করা, যেমন শিকাগোর বিজ্ঞানীরা তাদের পরীক্ষায় করেছিলেন, যা কণাগুলিকে ঘুরতে বাধ্য করেছিল এবং ক্রমাগত পুনরায় সাজতে বাধ্য করেছিল।

"প্রবাহিত দানাদার পদার্থের শিয়ার স্ট্রেসের কারণে সরবরাহ করা শক্তির সাথে বা এলোমেলো গতির কারণে কেউ কী 'কার্যকর তাপমাত্রা' যুক্ত করতে পারে?" নাগেল জিজ্ঞাসা করলেন। "আমরা দেখিয়েছি যে একটি কঠোর পরিমাপ অনুযায়ী আমরা এটি করতে পারি।"

পরীক্ষার নকশা করা এবং এটিকে একটি সফল উপসংহারে আনতে অগণিত ঘন্টা সময় সাশ্রয়ী সামঞ্জস্যতা এবং ক্রমাঙ্কন প্রয়োজন। জেগার বলেছিলেন, "এর সমস্ত সঙ্কট নিয়ে পুরো বিষয়টি আমাদের বেশ কয়েক বছর সময় নিয়েছিল, কিন্তু যখন এর মতো দুর্দান্ত ফলাফল প্রকাশিত হয় তখন এটি সত্যিই সার্থক হয়, " জেগার বলেছিলেন।

সূত্র: শিকাগো বিশ্ববিদ্যালয়