Запрещенная любовь. Неожиданное открытие: частицы ведут себя так, как не должны

В отличие от человеческих отношений, физика элементарных частиц имеет более строгие правила. Частицы с одинаковыми зарядами могут испытывать, как "любовь", так и взаимное "отвращение". То есть такие частицы отталкиваются. Но авторы нового исследования, опубликованного в журнале Nature Nanotechnology, выяснили, что это не так, пишет ScienceAlert.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Если разместить несколько электронов в полном вакууме, то они начнут отталкиваться друг друга с силой, представленной законом Кулона. Так же и протоны в вакууме будут разделены между собой благодаря общим положительным зарядам. Но если смешать эти частицы с частицами, в которых преобладают разные заряды, то получится "фейерверк эмоций". Химия не была бы такой же, если бы закон Кулона не приводил в действие события, возникающие в атомных "любовных треугольниках".

Физики предполагают, что этот закон справедлив как для заряженных частиц, которые находятся в растворе, так и для частицы, которые находятся в вакууме. Ученые рассмотрели возможность того, что правила могут быть не такими простыми, когда речь идет о растворителе.

Во время экспериментов с частицами кремнезема в различных видах растворов, химики измеряли такие факторы, как кислотность и молекулярная структура растворителя, чтобы определить силу взаимодействия частиц. Эксперименты показали, что отрицательно заряженные частицы кремнезема в растворах на водной основе не удаляются, как в вакууме, а они действительно притягивают друг друга.

Как ни странно, частицы кремнезема, имеющие положительный заряд, вели себя совсем не так, по крайней мере, в водных растворах. Однако дальнейшие эксперименты с использованием спирта в качестве растворителя помогли сблизиться положительно заряженным частицам.

Ученые наблюдали сближение частиц на больших расстояниях, а на более коротких расстояниях они отталкивались, как и ожидалось.

Хотя взаимодействия между частицами и растворителем сложны, ясно, что они достаточно значительны, чтобы преодолеть кулоновские силы, которые обычно раздвигают частицы, в которых преобладает один и тот же заряд.

По словам ученых, структура раствора и его собственные заряженные компоненты взаимодействуют с поверхностями удаленных частиц таким образом, что создается чистая сила притяжения, которая притягивает частицы кремнезема, несмотря на их отталкивание.

Авторы исследования считают, что их открытие может иметь важное значение для разных областей науки, где важно движение заряженных частиц в растворе. Это может помочь в разработке фармацевтических технологий и новых видов нанотехнологий.

Ученые говорят, что частицы с одинаковым зарядом в растворе на самом деле могут испытывать противоречивое сильное и дальнодействующее притяжение.

Как уже писал Фокус, ученые обнаружили неожиданное исключение в законе физики, который был предложен еще в начале 19 века.