Ведущий исследователь д-р Мохаммад Саадатфар из Австралийского национального университета (ANU) сказал, что эти знания могут иметь жизненно важное значение для строительства небоскребов на песке, понимания того, как зерна хранятся в бункерах или как лекарства упаковываются и доставляются к конкретным целям в организме.«Это безумие — песок — один из самых распространенных строительных материалов в мире, а лекарства часто упаковывают в формы таблеток, но мы действительно не понимаем, как ведет себя сборка зерен или таблеток», — сказал д-р Саадатфар из ANU.
Исследовательская школа физики и инженерии.Международная группа физиков и математиков использовала компьютерную томографию высокого разрешения, чтобы показать, как сферические частицы в неупорядоченном расположении оседают и уплотняются в упорядоченные узоры.
«Теперь мы считаем, что раскрыли механизмы, лежащие в основе перехода от неупорядоченной упаковки зерен к упорядоченным структурам», — сказал он.«Когда сферы — такие как футбольные мячи, шарикоподшипники или атомы — упаковываются в пространство, наиболее эффективная упаковка — это упорядоченный узор, известный как гранецентрированный куб.
«Атомы натрия и хлора в кристаллах соли также расположены и упорядочены таким образом».По словам доктора Саадатфара, при такой организации между сферами оставалось минимум зазоров, и они занимали чуть более 74 процентов пространства.«Однако при быстром осаждении сферы естественным образом не образуют такую структуру, достигая в лучшем случае только 64% - это расположение, известное как случайная закрытая упаковка», — сказал он.
Команда ранее показала, что упаковка на 64% не случайна. Фактически, сферы имеют тенденцию формироваться в плотно удерживаемые группы тетраэдров, самоорганизованных в кольца из пяти.«Долгое время ученые считали, что более эффективная упаковка сфер невозможна в естественных условиях, а наблюдение в лаборатории чрезвычайно сложно», — сказал доктор Саадатфар.
«Это потому, что трудно перейти к идеально упорядоченной структуре. Это требует нарушения неупорядоченных структур, которые развивались естественным образом и являются механически устойчивыми.
«Для этого нужно добавить необходимое количество энергии — слишком мало энергии и упаковка остается неупорядоченной, слишком много — кристалл тоже не сформируется».Доктор Саадатфар сказал, что переход к более жесткой упаковке был упомянут в Библии.
В Луки 6:38 говорится: «Хорошая мера, прижатая, потрясенная и переполненная, будет налита вам на колени. Ибо той мерой, которой вы пользуетесь, она будет отмерена вам».
В нем упоминаются все экспериментальные протоколы, которые мы использовали в лаборатории — надавливание, встряхивание, выливание », — сказал доктор Саадатфар.«Я не уверен, что авторы Библии нашли математическое обоснование этого».
Команда использовала относительно новую область математики, известную как гомология, для интерпретации трехмерных изображений с рентгеновского микроскопа и крупномасштабного компьютерного моделирования.Доктор Саадатфар сказал, что для различных форм частиц математика стала намного сложнее.
«Когда вы смотрите на футбольные мячи или футбольные мячи, у нас много работы, — сказал доктор Саадатфар.«Я буду снабжать мой отдел ММ в течение следующих нескольких лет».