Гранит науки: Новый парадокс в физике открыли российские ученые
Исследователи из Санкт-Петербургского Политехнического университета Петра Великого обнаружили и теоретически объяснили новый физический эффект - возможность роста амплитуды механических колебаний без внешнего воздействия, сообщает агрегатор научных новостей EurekAlert! со ссылкой на пресс-службу университета. Авторы открытия объясняют его на примере качелей, которые, для того чтобы раскачать, нужно постоянно подталкивать. Считалось, что без постоянного внешнего воздействия добиться колебательного резонанса невозможно. Но научная группа Высшей школы теоретической механики Института прикладной математики и механики университета обнаружила баллистический резонанс, новый физический парадокс, который заключается в возбуждении механических колебаний исключительно за счет внутренних тепловых ресурсов системы. Ключом к пониманию этого феномена стали экспериментальные работы научных групп по всему миру, показавшие, что в сверхчистых кристаллических материалах на нано- и микроуровне тепло распространяется с аномально высокой скоростью. Это явление назвали баллистической теплопроводностью. Группа исследователей под руководством члена-корреспондента РАН Антона Кривцова вывела описывающие ее уравнения. В исследовании, результаты которого сейчас опубликовал журнал Physical Review E, российские ученые рассмотрели поведение систем при начальном периодическом распределении температуры в кристаллическом материале.
Обнаруженный феномен баллистического резонанса заключается в том, что процесс выравнивания тепла приводит к возникновению механических колебаний с возрастающей со временем амплитудой. В процессе исследования механизмов распространения тепла на микро- и наноуровне группа Кривцова обнаружила, что на этих уровнях тепло распространяется совсем не так, как ожидалось, например, оно может течь от холодного к горячему, и такое поведение наносистем приводит к новым физическим эффектам. В планах ученых выяснение возможностей использования нового явления - баллистического резонанса - в таких перспективных материалах, как, например, графен. Причины возникновения механических колебаний из тепловых - предмет научных исследований и споров на протяжении десятков лет. Амплитуда механических колебаний, вызванная баллистическим резонансом, не возрастает бесконечно, а достигает максимума, после чего начинает постепенно уменьшаться до нуля. Со временем механические колебания затухают полностью, а температура выравнивается вдоль всего кристалла. Этот процесс называется термализацией. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».
