Разгадана тайна возникновения вулканических молний

Физики разгадали давнюю загадку о том, как появляются вулканические молнии: почему при трении одинаковых частиц одни становятся положительно заряженными, а другие — отрицательно? Обмен электрическим зарядом при соприкосновении двух объектов, называемый трибоэлектрическим эффектом, — это то, что заставляет волосы притягиваться к воздушному шару после трения.

В облаке вулканического пепла вращающиеся частицы диоксида кремния обмениваются электрическим зарядом при столкновении. Положительно и отрицательно заряженные частицы разделяются, и молния возникает, когда между ними протекает ток. Но физики не могли объяснить, что нарушает симметрию между двумя частицами одного и того же материала и заставляет заряд течь в ту или иную сторону.

Учёные из Автономного университета Барселоны и Австрийского института науки решили разобраться в этом вопросе и задались вопросом, не кроется ли ответ в углеродсодержащих молекулах на поверхности частиц. С помощью ультразвука специалисты левитировали небольшую частицу диоксида кремния, давали ей один раз отскочить от мишени, изготовленной из того же материала, а затем измеряли её заряд. Она могла зарядиться положительно или отрицательно. Если положительно, учёные нагревали или очищали частицу и повторяли эксперимент — а затем она заряжалась отрицательно.

Анализ образцов показал, что удаление углеродсодержащих молекул действительно являлось определяющим фактором. Ещё одним признаком было то, что очищенный образец снова становился положительно заряженным примерно через сутки, что также соответствует скорости образования нового слоя углеродных молекул. Однако эксперты опасаются, что это открытие может стать плохой новостью для физиков. Если загрязнение углеродом определяет направление заряда, то точно рассчитать, как частицы заряжаются, будет очень сложно.