МОСКВА, 17 февраля. /ТАСС/. Исследователи из России раскрыли механизм переноса тепла в тех физических системах, где из-за неравновесного окружения фактически нарушается третий закон Ньютона ("действие равно противодействию"). Понимание этих процессов имеет важное значение для разработки новых метаматериалов, сообщила пресс-служба МФТИ.
"Мы выяснили, при каких условиях невзаимные системы могут обеспечивать перенос тепла от более холодной области к более горячей, а также приводить к экспоненциальной локализации высоких температур на границе системы. Результаты работы могут быть использованы для создания микроскопических тепловых машин, а также нового класса сенсоров", — пояснил научный сотрудник МФТИ (Долгопрудный) Даниил Колотинский, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Исследователи совершили это открытие при изучении эффектов, возникающих внутри упорядоченных плазменно-пылевых структур. В этих системах пылевые частицы взаимодействуют друг с другом, плазмой и нейтральным газом, однако кинетическая энергия, как обнаружили ученые, может быть очень неравномерно распределена по пылевой компоненте.
"Мы обнаружили, что в неравновесной пылевой плазме могут формироваться нетривиальные распределения кинетической энергии пылевых частиц, которые наблюдаются даже при постоянной и однородной температуре окружающего газа. Данный факт выходит за рамки классических представлений о термодинамическом равновесии и теореме о равнораспределении энергии по степеням свободы", — добавил доцент МФТИ Алексей Тимофеев, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Данные особенности поведения скоплений пыли и плазмы, а также обнаруженные учеными возможные нарушения второго начала термодинамики, заставили их создать математическую модель, которая описывает поведение частиц внутри упорядоченных плазменно-пылевых структур. Используя эту модель, построенную на базе так называемой неэрмитовой теории, ученые просчитали, как протекает процесс переноса тепла в системе и как на него влияют различные эффекты, возникающие из-за асимметричности взаимодействий.
"Предложенная нами модель позволяет объяснить происхождение и особенности этого явления. Мы считаем, что полученные результаты могут быть применены в экспериментальных и теоретических исследованиях в таких областях, как метаматериалы, активная материя, пылевая плазма, коллоидные системы, стохастическая термодинамика и физика неэрмитовых систем", — подытожил Тимофеев.
