Физик создал молнию в бутылке с помощью ускорителя частиц: видео

Выражение «молния в бутылке» обычно используют, чтобы описать нечто редкое и трудно повторимое. Физик-блогер Electron Impressions превратил метафору в реальность, применив ускоритель частиц для создания электрических узоров внутри прозрачного акрилового цилиндра. В результате получилась трехмерная фигура Лихтенберга — разветвленные «молниеносные» структуры, словно замороженная молния внутри бутылки. Как это происходит Фигуры Лихтенберга формируются, когда высокоэнергетические электроны проникают в изоляционный материал, такой как акрил, и накапливают заряд внутри. При последующем разряде материал разрушается изнутри, оставляя разветвленные узоры, повторяющие путь электрического пробоя. До недавнего времени такие конструкции создавались только на плоских листах или дисках. Новый эксперимент позволил перенести эффект в цилиндрическую форму. Зачем понадобился ускоритель частиц Основная сложность заключалась в равномерном распределении электронного заряда по цилиндру. В линейном ускорителе электроны проникают на определенную глубину, зависящую от их энергии. Для плоских пластин это просто — заряд концентрируется в центре. В цилиндре же облучение с одного направления дало бы неравномерное распределение. Чтобы решить эту задачу, сам цилиндр вращался под пучком ускорителя со скоростью около 150 оборотов в минуту, обеспечивая равномерное воздействие со всех сторон. Время облучения составляло всего 1–2 секунды, но этого хватало, чтобы заряд распределился по всей поверхности. Конструкция под экстремальные условия Ускорительная камера создает интенсивное радиационное поле, которое быстро выводит из строя электронику. Поэтому механизм вращения был максимально простым и сделан из радиационно-стойких материалов. Коллекторный двигатель постоянного тока питался от 12-вольтовой свинцово-кислотной батареи, защищенной тонким листом свинца, а крепежные ролики напечатаны на 3D-принтере из черного ПЭТГ. Система роликов напоминала устройства автоматов по продаже хот-догов: цилиндр удерживался надежно и вращался плавно, позволяя электронам проникать во все точки акрила. От накопления заряда до разряда Цилиндр диаметром около 5 сантиметров был выточен по CAD-модели. Были изготовлены два идентичных образца на случай аварии. Один накопил заряд и затем был намеренно разряжен постукиванием, создав симметричные молниеносные узоры. Второй перегрузился и разрядился хаотично, оставив непредсказуемые внутренние структуры. Свет преломлялся через изогнутую поверхность цилиндра, визуально увеличивая масштаб узоров. Разряд создавал полую трубчатую структуру внутри акрила, превращая привычное явление — электрический пробой — в впечатляющую трехмерную скульптуру. Впечатляющий результат «Мы буквально запечатали молнию в бутылке», — отмечает физик. Эксперимент показал, как физика и инженерия могут объединиться, чтобы превратить научное явление в визуально эффектный объект. 14-летний школьник создал оригами, выдерживающее вес в 10 000 раз больше собственного Физики впервые увидели, как частицы Солнца превратили углерод в азот Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram ]]>