Dvije sitne čestice polistirena, zadržane u zraku zvučnim valovima, sudarale su se i razdvajale dok su fizičari mjerili njihov električni naboj. Količina naboja prenesena pojedinim kontaktom ostala je nepredvidljiva, ali niz sudara pokazao je jasan obrazac: naboj se nakupljao sve sporije i približavao zasićenju, slično punjenju kondenzatora.
Tim sa Sveučilišta u Bristolu time je preciznije ispitao pojavu poznatu iz oblaka prašine i industrijskih praškova. Kada se dvije površine dodirnu pa razdvoje, između njih se može prenijeti naboj. Kod izolatora, osobito kada su obje čestice od istog materijala, još nije razjašnjeno koji mikroskopski procesi određuju taj prijenos.
U radu objavljenom u časopisu Physical Review E istraživači predvođeni Tomom O’Harom naboj prate na pojedinim parovima čestica. Takav se pokus lakše tumači od mjerenja cijelog oblaka, u kojem se istodobno odvija velik broj kontakata, a rezultat se svodi na prosjek.
Zvučna zamka omogućila je mjerenje nakon svakog sudara
Akustična levitacija omogućuje zadržavanje malih predmeta u zraku bez oslonca. Zvučno polje djeluje silom koja uravnotežuje njihovu težinu. Metoda je već omogućila pomicanje sitnih uzoraka zvučnim valovima; u novom je pokusu poslužila za kontrolirane sudare i razdvajanje dviju čestica.
Za mjerenje je tim izradio osjetljive uređaje s Faradayevim kavezima, vodljivim mrežastim strukturama. Nakon kontakta čestice su se vraćale svaka u svoj mjerni prostor. Tako se moglo pratiti koliko je naboja svaka stekla ili izgubila, umjesto da se mjeri samo završno stanje nakon niza sudara.
U kratkim pokusima s petnaestak kontakata naboj je rastao približno jednoliko. No dulji nizovi sudara pokazali su da se takav rast ne nastavlja neograničeno. Kako se naboj nakuplja, daljnje punjenje usporava.
Predvidljiv niz ne znači predvidljiv sudar
Kondenzator je elektronička komponenta koja pohranjuje naboj. Dok se puni, razlika električnog potencijala sve više otežava daljnje punjenje. Slično usporavanje predviđa model koji su istraživači usporedili s mjerenjima čestica.
Usporedba je pokazala vrlo dobro slaganje ukupnog trenda s tim modelom, ali ne i da je svaki kontakt unaprijed određen. Količina prenesenog naboja i dalje se mijenjala od sudara do sudara. Razlikovali su se i pojedini parovi: nisu se punili jednakom brzinom niti su dosezali isti naboj.
Ni oblik krivulje ne otkriva sam po sebi što se događa na površini. Autori navode da se sličan trend može pojaviti ako se raspoloživi nositelji naboja postupno iscrpljuju ili ako daljnji prijenos ograničavaju drugi procesi. Slaganje s modelom još ne otkriva koji od mogućih mikroskopskih procesa upravlja punjenjem.
Čestice presvučene vodljivim grafitom nakupljale su znatno manje naboja nego nepresvučene. To je dodatna provjera koliko površinska svojstva utječu na rezultat. Da bi se utvrdilo vrijedi li isti obrazac i za složenije praškove, trebat će ispitati druge materijale. Uređaj je zasad prilagođen laganim uzorcima poput polistirena.
