همشهری آنلاین - یکتا فراهانی: پژوهشگران ژاپنی به‌تازگی پیوندی عجیب اما دقیق را میان معادلات ساختار بلورها و فرمول مشهور بیو - ساوار در الکترومغناطیس یافته‌اند؛ کشفی که می‌تواند درک ما از ماده و تغییرشکل‌پذیری آن را دگرگون سازد.
شباهت شگفت‌انگیز میان بلورها و میدان‌های مغناطیسی
پژوهشگران دانشگاه اوساکا در مطالعه‌ای که در ژورنال معتبر Royal Society Open Science منتشر شده، نشان داده‌اند تنش‌های ایجاد شده بر اثر نقص‌های ساختاری در شبکه بلورهای کریستالی—که با معادله ساختاری اول «کارتن» مدلسازی می‌شوند—از همان معادلاتی تبعیت می‌کنند که قانون بیو - ساوار در الکترومغناطیس را تعریف می‌کند.
گردابی به‌دور سیم حامل جریان
بیو - ساوار، قانونی آشنا برای توصیف میدان‌های مغناطیسی حاصل از جریان‌های الکتریکی است؛ فرمولی که می‌گوید میدان مغناطیسی مانند گردابی به‌دور سیم حامل جریان شکل می‌گیرد. اکنون پژوهشگران دریافته‌اند همین رفتار چرخشی در تنش‌های ناشی از جابه‌جایی‌های اتمی در بلورها نیز وجود دارد؛ همسانی شگفت‌انگیز که می‌تواند راه‌های ساده‌تری برای تحلیل پدیده‌های پیچیده در مواد ارائه دهد.
بیشتر بخوانید :
آموزش تحلیل بنیادی به زبان ساده
میدان مغناطیسی خورشید، ۳۲ هزار کیلومتر زیر سطح آن است!
گامی نو در فهم دگرشکلی مواد جامد
در جست‌وجوی قوانین جهان‌شمول می‌توانیم بین پدیده‌هایی که ظاهراً بی‌ربط هستند، ارتباط‌های بنیادی بیابیم؛ به‌ویژه در حوزه‌هایی که معادلات تازه‌اند و رفتار آن‌ها هنوز ناشناخته مانده است. این سخنان شونسوکه کوبایاشی، نویسنده اصلی مقاله است که با همکاری ریوئیچی تارومی این پژوهش را پیش برده‌اند.
به کمک این کشف، می‌توان به‌جای استفاده از معادلات پیچیده کارتنی، از ابزارهای آشنای فیزیک مغناطیس برای تحلیل و پیش‌بینی تأثیر نقص‌های ساختاری بلورها بهره گرفت. این یعنی گام بزرگی در ساده‌سازی مدلسازی پدیده‌هایی مانند دگرشکلی پلاستیک در مواد جامد و طراحی بهتر مواد صنعتی.
دستاوردی با پیامدهای فراتر از مرزهای علم مواد
ریوئیچی تارومی، نویسنده ارشد مقاله تأکید می‌کند: این کشف می‌تواند به‌عنوان نظریه‌ای بنیادین برای توصیف تغییر شکل‌های پلاستیک بلورها مورد استفاده قرار گیرد و راه را برای کاربردهای گسترده‌تر در علم مواد هموار کند.
از سوی دیگر، این همسانی میان دو حوزه کاملاً متفاوت—فیزیک جامدات و الکترومغناطیس—یک‌بار دیگر یادآوری می‌کند که طبیعت باوجود پیچیدگی‌های ظاهری، زیر چتر قوانینی ساده و جهان‌شمول عمل می‌کند؛ قوانینی که اگر خوب دیده شوند، می‌توانند دروازه‌ای به‌سوی اکتشافات آینده باشند.