Австрійські фізики першими у світі пояснили природу походження електрики

Австрійські фізики зробили відкриття, яке допомагає пояснити, як виникають електричні заряди під час зіткнення пилових частинок. Виявилося, що ключову роль у цьому процесі відіграють молекули вуглецю з довкілля, які осідають на поверхні частинок. Саме вони визначають напрямок перенесення заряду й можуть пояснити появу природних електричних розрядів — від пилових бур і вулканічних блискавок до процесів у космічних дисках, де формуються планети.

Дослідження виконала команда Insti­tute of Sci­ence and Tech­nol­o­gy Aus­tria. Результати опубліковані в журналі Nature. Вчені працювали з кремнеземом — одним із найпоширеніших матеріалів у Всесвіті. Щоб простежити обмін зарядом, вони використали систему акустичної левітації: мікрочастинку змушували багаторазово підстрибувати над пластиною з того самого матеріалу й фіксували зміни заряду після кожного контакту.

Спершу перевіряли старі гіпотези, які пояснювали заряд випадковими властивостями поверхні або молекулами води. Але результати не збігалися з цими моделями. Перелом настав після нагрівання зразків: “запечені” частинки почали стабільно заряджатися негативно. Такий самий ефект дала плазмова обробка. Подальший аналіз показав, що обидві процедури прибирали природне вуглецеве покриття, яке накопичується з навколишнього середовища.

Додаткові спостереження підтвердили, що саме цей вуглецевий шар визначає, як саме відбувається перенесення заряду. Після обробки ефект поступово слабшав упродовж доби — саме за цей час нові молекули вуглецю знову осідали на поверхню. Дослідники перевірили й інші матеріали, зокрема оксид алюмінію та цирконій, і дійшли висновку, що вуглецеве покриття може навіть змінювати природну схильність матеріалів заряджатися.

Науковці наголошують, що значення роботи виходить далеко за межі лабораторії. У природі більшість таких матеріалів існує як дрібні частинки, які постійно стикаються й труться одна об одну. Саме тому новий механізм може пояснити електризацію пустельного піску, вулканічного попелу, пилу в атмосфері планет і навіть речовини в протопланетних дисках. Автори припускають, що такі процеси могли дати додаткову енергію для ранньої хімії життя на Землі — своєрідні “іскри творення”.