Išorinės erdvės modeliavimas spindulio linija suteikia įžvalgos apie ledo susidarymą ekstremaliose aplinkose


BXDS spindulių linijos suteikia įžvalgų apie ledo susidarymą ekstremaliose aplinkose

Aukšto vakuumo kriogeninio garų nusodinimo sistema, skirta in situ vienalaikei Ramano ir rentgeno spindulių difrakcijai Brockhouse sektoriuje (BXDS). Kreditas: John Tse

Ekstremalios sąlygos – didelis slėgis, aukšta temperatūra ir didelis radiacijos lygis – egzistuoja visoje žemėje ir už jos ribų. Mokslininkai naudoja Kanados šviesos šaltinį (CLS) Saskačevano universitete (USask), kad ištirtų, kaip vanduo ir kitos molekulės elgiasi šiose ekstremaliose aplinkose.

Johnas Tse, Usask fizikos profesorius ir Medžiagų mokslo šimtmečio tobulinimo katedra, domisi, kas atsitiks organinės molekulės esant dideliam slėgiui ir temperatūrai.

Kasdieniai materijos perėjimai, pavyzdžiui, kaip vanduo virsta ledu, kosmoso vakuume gali atrodyti labai skirtingai, todėl Tse ir keli CLS mokslininkai imitavo erdvės sąlygas CLS Brockhouse spindulių linijose.

„Tikslas yra pažvelgti į reiškinius, kurie imituoja tarpžvaigždinė erdvė“, – sakė Tse. “Stengiamės imituoti sąlygas, kad galėtume pažvelgti į tai, kaip viskas formuojasi erdvėje.”

Naudojant sinchrotrono technologiją, Tse sėkmingai sugeneravo ekstremaliomis sąlygomis ant spindulio linijos, pateikdamas naują požiūrį į vandens kristalizaciją. Tai gali padėti paaiškinti, kas atsitinka, kai skysčiai ir kt molekules sąveikauti aplinkoje, kurioje yra stiprus vakuumas ir itin žema temperatūra.

“Kai kosminis laivas buvo paleistas prieš 30 metų, jie išsiaiškino, kad vanduo sąveikauja su organinėmis medžiagomis atliekų linijose ir buvo labai įdomu sužinoti, kaip jis susidaro“, – sakė Tse.

Straipsnio išvados, paskelbtos Fizikinės chemijos žurnalastaip pat galėtų padėti mums suprasti, kas nutinka vandeniui ir organinėms molekulėms ekstremalios aplinkos žemėje, pavyzdžiui, naftos ir gamtinių dujų vamzdynai.

„Kitas kraštutinumas yra BP sprogimas prieš daugelį metų [the oil spill in the Gulf of Mexico]. Tai įvyko dėl hidrato susidarymo, junginio iš vandens ir mažų molekulių, kurios užpildė dujotiekį, todėl jis sprogo“, – sakė Tse.

Tse teigia, kad hidrato susidarymas yra nuolatinė problema gamtinių dujų perdavimo vamzdynuose, kurie veikia šaltu oru, pavyzdžiui, Kanados prerijose. Būsimuose eksperimentuose Tse tikisi geriau suprasti, kaip šios sąveikos ir molekulės elgiasi ir kaip išvengti linijų užsikimšimo, o tai padidintų efektyvumą ir saugumą naftos ir dujų sektoriuje.

“Tai vis dar yra akademiniai klausimai, bet labai praktiški”, – sakė Tse.

Tse turi ilgą darbo su sinchrotronais istoriją – nuo ​​1970 m. daktaro laipsnio. Projektą savo darbui kaip Kanados tyrimų katedrą sinchrotronų moksle. Bėgant metams Tse naudojo sinchrotroninę šviesą įvairiems klausimams spręsti ir niekada nesilaikė vienos technikos. CLS leidžia Tse ištirti įvairias energijas – nuo ​​mažos energijos, pavyzdžiui, infraraudonųjų spindulių, iki didelės energijos, pvz., kietos rentgeno spinduliuotės, siekiant ištirti naujas problemas ir rasti praktinių sprendimų.

„Tai įdomus instrumentas, veiksmingas sprendžiant problemas, kurias nagrinėjau daugelį metų, todėl ją naudoju“, – sakė Tse.


Naujas protonuoto vandenilio gamybos būdas


Daugiau informacijos:
Robertas PC Baueris ir kt., In situ rentgeno spindulių difrakcijos tyrimas dėl hidrato susidarymo žemoje temperatūroje aukštame vakuume, Fizinės chemijos žurnalas C (2021). DOI: 10.1021/acs.jpcc.1c08108

Citata: Išorinės erdvės modeliavimas spindulio linija suteikia įžvalgų apie ledo susidarymą ekstremaliose aplinkose (2022 m. vasario 24 d.), gauta 2022 m. gegužės 20 d. iš https://phys.org/news/2022-02-simulating-outer-space-beamline-insight. html

Šis dokumentas yra saugomas autorių teisių. Išskyrus bet kokius sąžiningus sandorius privačių studijų ar mokslinių tyrimų tikslais, jokia dalis negali būti atkuriama be raštiško leidimo. Turinys pateikiamas tik informaciniais tikslais.