असंभव परिदृश्य: वैज्ञानिकों ने मनाया आंदोलन की गर्मी पर ध्वनि की गति से

रयान डंकन सील कर दी. केवल यह है कि वह था एक नया प्रयोग का अध्ययन करने के लिए साधारण ग्रेफाइट ही है, उनके पेंसिल — लेकिन परिणाम शारीरिक रूप से असंभव लग रहा था: कि गर्मी सामान्य रूप से dissipates धीरे धीरे के माध्यम से पारित ग्रेफाइट में ध्वनि की गति है । यह में डाल दिया और पानी की एक पॉट पर एक गर्म स्टोव और के बजाय गिनती लंबी मिनट तक पानी शुरू होता है, फोड़ा करने के लिए देखो के रूप में यह तुरंत शुरू होता फोड़ा करने के लिए.

जो गति के साथ गर्मी से फैल रहा है?

आश्चर्य की बात नहीं है, डंकन, एक स्नातक छात्र एमआईटी सकता है, उसकी आँखों पर विश्वास नहीं है । बनाने के लिए यकीन है कि वह गलत नहीं था, चार-चार बार करने के लिए पुनः जाँच में सब कुछ सेटअप को फिर से चलाने प्रयोग और बनाने के लिए एक अच्छा तोड़ है । "मैं सोने की कोशिश की, यह जानकर कि मैं करने में सक्षम नहीं होगा कि क्या यह निर्धारित प्रयोग सफल होता है या नहीं, कुछ ही घंटों है, लेकिन डिस्कनेक्ट काफी मुश्किल था," वह याद करते हैं । जब अगली सुबह अलार्म घड़ी बजी डंकन, वह पी. जे. और करने के लिए भाग गया और कंप्यूटर पर देखा नया आयाम है । परिणाम एक ही थे: गर्मी आगे बढ़ रहा था, अविश्वसनीय रूप से तेजी से है.

अपने काम के परिणाम, डंकन ने साइंस जर्नल में प्रकाशित. इस घटना में जाना जाता है, के रूप में "दूसरी ध्वनि" की ओर जाता भौतिकविदों raptures में — आंशिक रूप से, क्योंकि यह कर सकते हैं के लिए मार्ग प्रशस्त उन्नत माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक, और आंशिक रूप क्योंकि यह एक बहुत ही अजीब घटना है.

समझने के लिए जरा कल्पना कैसे गर्मी हवा के माध्यम से चलता है । यह अणुओं है कि लगातार टकराने के बीच में खुद को और गर्मी फैलने में सभी दिशा: आगे, बग़ल में और यहां तक कि पीछे की ओर । इस मौलिक अक्षमता बनाता है अपेक्षाकृत धीमी गति से गर्मी के चालन (दीप्तिमान गर्मी, तुलना करके, चाल प्रकाश की गति से के रूप में अवरक्त विकिरण). एक ही सुस्ती के लिए सहेजा जाता है गर्मी के माध्यम से चलता है कि एक कठोर शरीर है । यहाँ phonons (पैकेट के ध्वनिक कंपन ऊर्जा) के हस्तांतरण के रूप में गर्मी के अणुओं में हवा की अनुमति देता है, यह फैलने के लिए सभी दिशाओं में है और धीरे-धीरे बिखरने. "यह की तरह एक सा है, तो आप एक बूंद डाल खाद्य रंग के पानी में और यह प्रसार करने की अनुमति कहते हैं," केट नेल्सन, में काउंसलर डंकन . "यह नहीं जा रहा है, सीधे एक तीर के रूप में, से संपर्क की बात है." लेकिन यह एक परिणाम है, डंकन से मिला । दूसरी ध्वनि backscattering के phonons दृढ़ता से दबा लिया कि परिणाम के साथ, गर्मी से दूर चला गया आगे. आंदोलन की लहर है । "यदि आप कर रहे हैं में चलाने के लिए लहर से, यह तुम ले जाएगा. लेकिन गर्मी के लिए इस असामान्य व्यवहार नहीं है।"

दूसरी ध्वनि पहले की खोज की थी में तरल हीलियम 75 साल पहले, और बाद में तीन से अधिक ठोस. "सभी संकेत की ओर इशारा करने के लिए तथ्य यह है कि यह सीमित हो जाएगा करने के लिए एक छोटे से सामग्री की संख्या और दिखाई देते हैं बहुत कम तापमान पर". वैज्ञानिकों ने सोचा था ठप है । यह स्पष्ट नहीं था और क्या हो सकता है, दूसरी ध्वनि के अलावा वैज्ञानिक वक्तव्य है, तो कई वर्षों से इस क्षेत्र में कोई खबर नहीं थी.

हालांकि, महत्वपूर्ण सुधार में संख्यात्मक मॉडलिंग में मदद मिली है को पुनर्जीवित करने के लिए इस क्षेत्र के बारे में पाँच साल पहले, और वैज्ञानिकों को मान्यता दी है कि इस घटना में हो सकता है और अधिक आम है । समूह चेन, एक इंजीनियर से मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी, उदाहरण के लिए, भविष्यवाणी कर सकता है कि दूसरी ध्वनि हो सकता है में ग्रेफाइट पर नहीं बल्कि हल्के तापमान के साथ । इस भविष्यवाणी से भरा डंकन, जो यह जाँच की है और, अंततः, के साथ मुलाकात की परस्पर विरोधी परिणाम है.

पहली, डंकन ले लिया करने के लिए गर्मी का एक नमूना ग्रेफाइट का उपयोग कर दो पार लेजर बीम उत्पन्न करने के लिए हस्तक्षेप पैटर्न — बारी-बारी से उज्ज्वल और अंधेरे क्षेत्रों के अनुरूप है कि कंघी और troughs से आनेवाला प्रकाश तरंगों. प्रारंभ में, कंघी गरम थे ग्रेफाइट, और अवसाद शांत बने रहे. लेकिन के रूप में जल्द ही के रूप में डंकन चाहिए था बंद करने के लिए लेज़रों, तस्वीर शुरू किया था धीरे-धीरे बदलने के लिए, और गर्मी के प्रवाह से कंघी करने के लिए ठंड का योगदान है । प्रयोग होगा अपने अंत तक पहुँचने जब पूरे नमूना प्राप्त किया था वर्दी तापमान. कम से कम, यह है कि क्या होता है । लेकिन जब लेज़रों के लिए रह गए हैं चमक, ग्रेफाइट अन्य योजनाओं था: गर्मी जारी रखा प्रवाह करने के लिए गर्म जब तक कंघी नहीं बनने से ठंडा अवसाद. के रूप में अगर खाना पकाने की सतह में बदल गया है करने के लिए बर्फ में उस पल में, जब आप इसे बंद कर दिया नहीं है, धीरे-धीरे शांत करने के लिए परिवेश के तापमान. "यह अजीब है — गर्मी नहीं है कि क्या करना चाहिए."

और निश्चित रूप से ऐसा नहीं करना चाहिए के तहत, इस तरह के उच्च तापमान. इसके अलावा डंकन के प्रयोग की अनुमति स्थापित करने के लिए सीमा के उच्च तापमान जहां दूसरी ध्वनि: के बारे में 120 Kelvins — 10 से अधिक बार की तुलना में अधिक पिछले माप.

क्या है के व्यावहारिक अनुप्रयोग के इस तरह के परिणामों के लिए पाया जा सकता है भविष्य में? सबसे पहले, हेरफेर के तापमान, के साथ नहीं क्रायोजेनिक शीतलक, और अधिक व्यावहारिक है । दूसरा, ग्रेफाइट एक काफी आम सामग्री है । इन दो गुणों के इंजीनियरों को दूर करने के लिए गंभीर समस्या के थर्मल प्रबंधन में माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक. सिर्फ कल्पना क्या गर्मी छितराया हुआ होगा पर ध्वनि की गति की अनुमति देता है, सामग्री और उपकरणों शांत करने के लिए बहुत तेजी से.

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