211service.com
Hvide Huller Og Køkkenvaske
Tænd for din køkkenhane, og den konstante vandstrøm spredes ud i en tynd cirkulær skive, når den rammer vasken. Denne skive har en usædvanlig egenskab: den er omgivet af en cirkulær læbe, hvor højden af vandet pludselig ændrer sig.
Dette såkaldte hydrauliske spring har undret fysikere i mindst hundrede år (John Strutt, ellers kendt som Lord Rayleigh, offentliggjorde den første matematiske beskrivelse af fænomenet i 1914). Disse former for hydrodynamiske problemer er notorisk svære at tackle.
I de senere år er undersøgelsen af hydrauliske hop intensiveret. Det skyldes, at forskellige fysikere har påpeget, at hydrauliske hop er eksempler på meget mere eksotiske objekter: hvide huller, det omvendte tidssvar til sorte huller. (Et hvidt hul er et område, der kan udsende bølger og partikler, men som bølger og partikler ikke kan trænge ind.) Selvom det er en interessant formodning, er der ingen, der har fundet frem til eksperimentelle beviser.
Indtil nu. I dag leverer Gil Jannes ved Universite de Nice Sophia Antipolis i Frankrig et amis præcis det bevis, som alle har ledt efter. Et hvidt hul eksisterer, hvis vandstrømmen over det hydrauliske spring er hurtigere, end bølgerne kan rejse. Det betyder, at bølgerne kan undslippe hullet, men ikke kan trænge ind i det mod strømmen.
Men det er svært at bevise dette. Problemet bunder i at måle disse to karakteristiske egenskaber ved det hvide hul: strømmen af vand i den cirkulære skive og den hastighed, hvormed bølger bevæger sig på overfladen af dette vand.
Problemet er, at vandlaget er tyndt, hvilket gør det svært at måle med nogen som helst nøjagtighed.
Jannes og co har dog en vej rundt om dette problem. I stedet for at måle disse to egenskaber direkte, er det muligt at finde deres forhold ved at måle Mach-keglen forbundet med det superkritiske flow i springets indre område.
Det lyder komplekst, men er faktisk ligetil. Stik din finger ind i den flade skive af vand, og den v-formede strømning omkring den er Mach-keglen. Vinklen på denne v-form er den kritiske værdi, du skal måle (se billede).
Jannes et amis siger, at deres målinger for første gang beviser, at det cirkulære spring faktisk er så eksotisk, som alle troede. Vi giver en eksperimentel demonstration af, at det cirkulære hydrauliske spring repræsenterer et hydrodynamisk hvidt hul, siger de.
Det er et fantastisk resultat. Det betyder, at det er muligt at gengive karakteristika for de mest eksotiske genstande i universet i din køkkenvask. Fedt nok!
Ref: arxiv.org/abs/1010.1701 : Cirkulærspringet er et hvidt hul