W zrozumieniu zjawiska i przełomowego odkrycia polsko-holenderskich naukowców pomaga nam Maciej Lisicki z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. - Żeby zrozumieć, czym jest ten efekt przenieśmy się w przeszłość, gdy drogą morską transportowano orzechy z Nowego Świata - opowiada badacz. - Orzechy przewożone były w skrzyniach wraz z innymi orzechami. Podczas rejsu okręty narażone były na wiatr i kołysanie, czyli były poddane na drgania i wibracje.
Po przybyciu do europejskich portów okazywało się, że orzechy brazylijskie, które były największe wśród transportowanych, orzechów zawsze znajdowały się na wierzchu. Rozwiązanie tej zagadki zajęło kilkaset lat.
Większe nad mniejszymi
- Teraz wiemy dużo więcej na temat tego, jak płynie materia granularna i jak zachowują się materiały sypkie w przyrodzie. Sami możemy wykonać taki eksperyment wypełniając naczynie orzechami, grochem, kukurydzą czy też piaskiem i lekkimi kamieniami - opowiada rozmówca Oliwii Krettek. - Kiedy poddajemy je wibracjom, to w tej mieszaninie pojawiają się i znikają przerwy pomiędzy tymi obiektami. Pojawia się pusta przestrzeń i powietrze, a podczas drgań mniejsze kulki wpadają poniżej tych większych. Łatwiej wypełniają przestrzenie, które się tworzą w takiej mieszaninie. Dlatego, te duże już nie mają miejsca i są wypychane coraz wyżej. Stąd też efekt, że większe znajdują się ponad mniejszymi.
Polsko-holenderski eksperyment
Dotychczas sądzono, że aby uzyskać taki efekt była potrzeba dostarczania energii z zewnątrz w postaci wstrząsów. Eksperyment grupy naukowców z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego i Uniwersytetu w Utrechcie wykazało, że nie jest to warunek konieczny. W tym celu badacze zastosowali bardzo małe kulki i odpowiedni rozpuszczalnik. Naukowcy wykorzystali naładowane cząstki polimetakrylanu metylu o różnych średnicach. Środkiem rozpraszającym był bromek cykloheksylu.
- Ten rozpuszczalnik i materiał były dobrane w taki sposób, żeby kontrolować ładunek na powierzchni tych cząstek. Następnie były obserwowane pod mikroskopem ich ruchy i ich rozkład wielkości - tłumaczy Maciej Lisicki. - Okazuje się, że gdy poczekamy odpowiednio długo, to rzeczywiście następuje separacja pod względem wielkości.
Zobacz także:
Odkrycie z przyszłością
Odkrycie działania efektu orzecha brazylijskiego w mieszaninach cząstek koloidalnych może być wykorzystywane w wielu dziedzinach - od geologii po fizykę tak zwanej miękkiej materii.
- Jeżeli lepiej rozumiemy, w jaki sposób taka separacja może nastąpić, to możemy mieć zrozumienie, jak zachowują się pewne złożone materiały, takie jak na przykład farby czy różnego rodzaju mieszaniny - wyjaśnia badacz. - Od tego, czy potrafimy kontrolować proces sedymentacji, zależy, jak szybko taki proces zajdzie. Dotyczy to wszelkiego rodzaju emulsji i zawiesin. Kiedy produkujemy krem, to chcemy, żeby on się za szybko nie rozwarstwił, żeby mieszanina była stabilna, więc dowiadujemy się więcej na temat tego, co decyduje o jej stabilności.
05:06 CZWORKA/Stacja Nauka - efekt orzecha brazylijskiego 17.05. 2023.mp3 O efekcie orzecha brazylijskiego opowiada Maciej Lisicki z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego (Stacja Nauka/Czwórka)
***
Tytuł audycji: Stacja Nauka
Prowadzi: Weronika Puszkar
Materiał: Oliwia Krettek
Data emisji: 17.05.2023
Godzina emisji: 12.46
aw
