يكي از سوال هايي كه مدت ها در فيزيك بي جواب مانده، اين است كه چگونه ابري از ذرات مي تواند جريان الكتريكي را از خود عبور دهد و در موارد برخورد صاعقه باعث تخليه بار الكتريكي آن بشود.
بر اساس مشاهدات، وقتي ذرات ماسه يا ساير ذرات ريز به هم مي رسند، به نوعي بار الكتريكي توليد مي كنند، گاهي از اين طريق در طوفان هاي غبار يا غبار برخاسته از خاكستر آتشفشان ها، تخليه بار صاعقه ديده مي شود. چگونگي اين رويداد تا مدت ها براي دانشمندان يك معما بود. اما مطالعه جديدي نشان داده كه درست مانند حركت بار الكتريكي درون ابر، در هنگام برخورد صاعقه با توده*هاي ذرات ريز، بار مثبت رو به پايين جريان مي*يابد و بار منفي رو به بالا.
به گزارش وايرد، اين يافته جديد مي تواند در بسياري مسائل عملكردي كمك كننده باشد. براي مثال در چسبندگي ذرات غبار باردار به صفحه هاي خورشيدي و يا در تخليه بار الكتريكي هاي خطرناكي كه گاهي هنگام فرود هليگوپتر در صحرا اتفاق مي افتد.
به گفته هانس هرمان، محقق مواد در زوريخ، ابرهاي غبار در سيلوهاي نگهداري دانه ها و حبوبات و در صنعت داروسازي مشكل ايجاد مي كند و گاهي باعث روي دادن انفجار در آن ها مي شود.
هرمان وقتي به اين موضوع علاقه مند شد كه زدن صاعقه به تپه هاي شني را تماشا مي كرد. وي در اين باره مي گويد: «فكر كردم معمولا وقتي ذرات به هم مي رسند خنثي مي شوند. پس چه طور ممكن است كه بار الكتريكي در اين ذرات اين طور زياد شود؟»
هرمان براي رسيدن به پاسخ به اتفاق همكارانش يك مدل طراحي كرد. بر اساس اين مدل، ذرات قبل از برخورد صاعقه خنثي هستند اما تحت تاثير زمينه الكتريكي محيط، قطبي شده اند؛قطب منفي رو به بالا و قطب مثبت رو به پايين (نسبت به زمين). به محض برخورد، ذرات يكديگر را خنثي مي كنند اما تا از هم جدا مي شوند، هر كدام مجددا قطبي مي شوند و اين بار، بار الكتريكي بيشتري دارند.
پژوهشگران با مدل هاي رايانه اي و آزمايش روي ذرات مختلف به آزمودن فرضيه خود پرداختند. آن ها به اين نتيجه رسيدند كه اين فرايند به اندازه ذرات هم بستگي دارد، ذرات كوچك تر بيشتر بار منفي مي گيرند و ذرات بزرگ تر بيشتر بار مثبت.
براي جلوگيري از جريان يافتن بار الكتريكي در ميان ابري از ذرات، يك مانع لازم است كه براي مثال باعث شود برخي ذرات بار مثبت بگيرند و برخي ديگر بار منفي. فرضيه ذراتي كه از نظر اندازه با هم يكي نباشند، در اين شرايط ممكن است جواب بدهد. در مورد ذرات هم*اندازه هم، دست كم اين فرضيه به يك سوال ديرينه جواب مي دهد.
با اين كه معماهاي بسيار در اين مورد باقي مانده است، مانند اين كه زمينه الكتريكي محيط از كجا مي آيد. اما اين پژوهشگران از نتيجه كار خود بسيار خرسندند و آن را آغازي براي حل بسياري مسائل و مشكلات كاربردي مي دانند.
آخرین ویرایش توسط مدیر