Opușii se atrag? Un nou experiment contrazice principiul fundamental al fizicii

Adaugă descoperă.ro ca sursă preferată în Google

Oamenii de știință au observat că sarcinile asemănătoare se atrag reciproc pe distanțe mari, într-o aparentă contradicție cu un principiu fundamental al fizicii.

Enunțat pentru prima dată de către fizicianul francez Charles-Augustin de Coulomb în secolul al XVIII-lea, „contrariile se atrag, iar sarcinile similare se resping” a devenit un proverb familiar.

• Poți visa în timp ce ești treaz? Cercetătorii au descoperit ceva ciudat despre vise!
• Care sunt obiceiurile alimentare care te pot îmbătrâni mai repede și cum să le corectezi?

Acum, o nouă cercetare publicată în revista Nature Nanotechnology a complicat această imagine. O echipă de cercetători a descoperit că, în unele lichide, este adevărat contrariul: particulele cu aceeași încărcătură se atrag.

„Deoarece se așteaptă ca obiectele cu sarcini similare în vid să se respingă indiferent dacă semnul sarcinii pe care o poartă este pozitiv sau negativ, se așteaptă ca particulele cu sarcini similare în soluție să se respingă, de asemenea”, au scris cercetătorii în lucrare.

Pentru a testa această ipoteză, cercetătorii au plasat microparticule de siliciu încărcate (cu o lățime de doar 5 micrometri – o fracțiune din lățimea unui fir de păr uman) în apă sau în unul dintre cele două tipuri de alcool. Urmărind încărcăturile cu ajutorul unui microscop, echipa a stabilit că, în interiorul apei, particulele încărcate pozitiv se îndepărtează unele de altele în conformitate cu legea lui Coulomb.

Particulele încărcate la fel se atrag

Dar particulele cu sarcină negativă s-au comportat în mod complet diferit: Acestea s-au grupat în mici structuri hexagonale. Acest efect a apărut atunci când apa a fost făcută ușor acidă – într-o fereastră de pH între 5 și 6,5, sau la fel de acidă ca și cafeaua sau laptele – și a dispărut în afara acestui interval.

Iar atunci când particulele încărcate pozitiv au fost plasate în interiorul etanolului sau al izopropanolului, efectul a fost opus: Sarcinile pozitive au fost atrase între ele, iar cele negative au fost respinse.

Pentru a explica acest comportament ciudat, cercetătorii au apelat la o teorie pe care o dezvoltaseră și care a modelat apa ca fiind mai degrabă moleculară decât ca un mediu continuu, scrie Space.

„Ecuațiile standard sunt ecuații de continuum – nu respectă natura granulată a continuumului”, a declarat pentru Live Science Madhavi Krishnan, autorul principal, profesor de chimie fizică la Universitatea din Oxford. „Funcționează perfect pentru majoritatea situațiilor”.

Particulele cu sarcină negativă s-au comportat în mod complet diferit

Prin modelarea moleculelor de apă ca fiind mici dipoli electromagnetici – cu o ușoară sarcină negativă la nivelul atomului de oxigen și o sarcină pozitivă în jurul atomilor de hidrogen – cercetătorii au descoperit că o forță apare din interacțiunea dintre oxigenul negativ și particulele negative de siliciu.

Această forță reduce energia globală din sistem după ce un proton „a sărit” pe particulele de silice pentru a le diminua sarcina negativă globală și apare într-un interval de pH distinct, atunci când protonii din soluție sunt capabili să-și schimbe poziția.

În alcool, dipolul molecular este inversat, ceea ce face ca forța să fie resimțită între sarcinile pozitive, a constatat echipa.

Acum că efectul a fost demonstrat, cercetătorii îl vor folosi pentru a înțelege mai bine condensatele biomoleculare, un tip de organite celulare care poate separa fazele conținutului unei celule și a cărui funcționare este vitală pentru înțelegerea bolilor.

Vă mai recomandăm să citiți și:

Non-particulele misterioase ar putea „întinde” Universul, arată un studiu teoretic

Particulele „interzise” care se atrag unele pe altele

„Particulele-fantomă” ne arată Calea Lactee așa cum nu am mai văzut-o

Nanoparticulele de argint, promițătoare în combaterea bacteriilor rezistente