| УДК 541.13; 53.01; 53.043; 541.1; 58
А.А. Стехин, Г.В. Яковлева, В.А. Ишутин Военный университет радиационной, химической и биологической защиты В.К. Кондратов Восточный углехимический институт Взаимодействие внешних физических полей с аэрозольными частицами воды имеет не только резонансный, но и когерентный характер. Активные точки на поверхности биообъекта (клубня картофеля) осуществляют когерентное колебательное возбуждение частиц водного аэрозоля в направлении будущего ростка. Активация воды, аэрозоль, картофель, биологические точки. Известно значительное число жидкофазных и коллоидных физико - химических систем, в которых при слабом воздействии физических (механических, акустических, электромагнитных, магнитных, электрических, радиационных и т.д.) полей в них возникают нелинейные отклики или происходят высокоэнергетические процессы (генерация высокоактивных частиц, радиационные эффекты, магнитные и гравитационные отклики, ядерно - химические превращения и др. [1]). Особое внимание при рассмотрении подобных эффектов уделяется кристаллам с водородными связями или ассоциированным (кластерным) состояниям полярной жидкости (воды), что обусловлено наличием дальнодействующих эффектов в таких системах. При этом эффекты могут проявляться как превращения в кластерах, так и в кооперативных процессах с участием большой совокупности кластеров, образующих фонон - фононные системы. Общефизический и практический интерес представляют многочастичные (диполь - дипольные) процессы, особенно протекающие в когерентных электрических и магнитных полях. Коллективные колебания выделенной совокупности осцилляторов решетки, составляющих кластер (в том числе леннард - джонсоновского типа), определяются как квант энергии колебаний решетки, или фонона. Исходя из определения фонона под фонон - фононным взаимодействием понимают процессы обмена (излучения и поглощения фонона) как между энергетическими уровнями (модами) внутри кластера, так и между кластерами. Полная энергия колебаний решетки может быть представлена в виде энергетических уровней. Каждому фонону приписывается квазиимпульс - момент количества движения, имеющий векторную форму. Аналогично фонону колебательная система из свободных зарядов решетки носит название полярона [2]. Взаимодействие фононов и поляронов приводит к изменению локальных деформаций, приводящих к самосогласованным смещениям обобщенных зон поляризации. В результате смещения зон поляризации в системе донор - акцептор (Д:A) происходит согласно Малликену [1] трансформация заряда с образованием структуры (Д+...А-), при этом доля последнего возрастает во времени. Если использовать подход Малликена к униполярным системам, то перенос электрона в составе ионов решетки осуществляется от пары доноров к паре акцепторов (Д-пп Д-) ® (АппА), (Д+пп Д+) ® (АппА), трансформируя состояние акцепторов и доноров на противоположное (донор ® акцептор, акцептор ® донор). Такой же механизм переноса пары зарядов имеет место в сопряженных p -p - системах [3], многодолинных полупроводниках [2] и сверхпроводниках джозефсоновского типа, в которых перебросы пары электронов носят характер бездиссипативного туннелиро-вания[4]. Исследованиями высокотемпературной сверхпроводимости установлено эффективное усиление константы электрон - фононной связи коллективных электронных возбуждений и показана особая роль четырехфермионных процессов в высокотемпературно - проводящих системах. По своей природе такое взаимодействие является диполь - дипольным, т.е. взаимодействуют магнитные моменты электронов проводимости. Отсюда в кластерах джозефсоновского типа, к которым относится связанная вода, фонон - поляронные состояния могут быть вырожденными, что эквивалентно возбуждению низкочастотных резонансных фонон - поляронных мод и связанных с данными резонансами изменениям массы и объемной концентрации активных частиц в кластерах. Если в системе аэрозольной частицы возбуждаются фононы, охватывающие значительное количество молекул, то средние расстояния и теплоты испарения не будут определяться их средними значениями. Следовательно в фононных системах, подверженных резонансному возбуждению, пороги распада частиц даже без учета диполь - дипольного взаимодействия свободных зарядов могут быть значительно ниже, чем при однопараметрическом взаимодействии частиц с возбуждающими физическими полями. Таким образом, вблизи точек критического пересыщения аэрозольных частиц (также как и вблизи точек фазовых переходов) имеет место резонансное возбуждение низкочастотных колебательных мод. При этом в структуре собственных электромагнитных мод диэлектрических сфер выделяются моды шепчущей галереи (МШГ) [5], отличающиеся весьма высокими значениями добротности. Энергетические оценки электромагнитного возбуждения МШГ показывают, что даже без учета кулоновских вкладов порог параметрического возбуждения упругих колебаний электро-магнитными МШГ весьма невысок и составляет 10-1...103 Вт/см2. Наряду с электромагнитными возможны также возбуждения колебаний в результате акустических и электротепловых осцилляций. Оценка вклада электротепловых осцилляций показывает, что для мод типа HL10 при радиусе капель 2-4 мкм пороговая мощность возбуждения электротепловых осцилляций составляет порядка 1...102 мкВт, при этом период осцилляций имеет величину 10-6...10-8 с. [5]. В результате возбуждения колебательных мод в частицах аэрозоля воды кулоновские силы вытягивают, либо сжимают шаровую поверхность частиц [6], деформируя их в виде структур в направлениях колебательных мод. Особое место в колебательных модах занимают аксиальные моды, обеспечивающие возможность трансляции возбуждений в процессе фонон - фононного взаимодействия частиц. Возбуждение низкочастотных мод в лабильных частицах кластера может сопровождаться частичной (послойной) перестройкой связанных состояний воды. Естественно, что в процессе такой перестройки в системе возникает термодинамическая неустойчивость, в результате которой может инициироваться фазовый переход во фрагментируемых частицах. В подтверждение данного механизма получены экспериментальные результаты [7,8], свидетельствующие о резонансном характере испарения частиц даже в отсутствие внешних возбуждений. Наиболее часто встречающимися в природе источниками возбуждающих электрических полей являются геомагнитные поля, стоячие ЭМИ, а также поля переизлучения водных и коллоидных систем неживой и живой природы. Колебательное кулоновское взаимодействие или переменный электрический дипольный момент отражают свойство преобразования магнитной и электрической энергии в киральных структурах [9,10] и, по этой причине, могут рассматриваться также как магнитодипольные взаимодействия. Возбуждение колебательных мод в электрическом поле приводит к самоорганизации аэрозолей, которая рассматривается как фазовый переход "беспорядок – порядок" [11]. В силу того, что распад частиц в конечной стадии сопровождается возбуждением электронных переходов молекул, то по регистрации эмиссии возбужденных компонент можно получить пространственные характеристики как распада одиночной частицы, так и совокупности частиц при более высоких плотностях мощности возбуждающей электромагнитной волны или при резонансном возбуждении когерентно взаимодействующих колебательных мод в упорядоченных цепочках кластеров. Для определения пространственных характеристик распада аэрозолей использовалась установка и методика, основанные на эффекте С.Кирлян, заключающийся в свечении живых биологических объектов в поле низкочастотного ЭМИ [12]. Возбуждение естественного аэрозоля воздуха осуществлялось с помощью генератора низкочастотных ЭМИ, выполненного в виде пространственно разнесенных двухэлектродных пластин, периодически нагружаемых электрическим потенциалом от высоковольтного генератора синусоидального напряжения. Контроль градиентов потенциалов стоячей электромагнитной волны осуществлялся счетчиком СТС-5 по изменению скорости счета от эталонного b -источника в соответствии с его паспортной вольт - частотной характеристикой. Установлено, что градиент потенциала в процессе исследований изменялся от единиц до десятков вольт на сантиметр. Регистрируемые поля эмиссии фотонов от атмосферного водного аэрозоля свидетельствуют о возможности упорядочения аэрозолей, и когерентного возбуждения частиц воды, сопровождаемого эмиссией света, которая свидетельствует о протекании неравновесных фазовых процессов. В случае, если плазма представлена частицами обоих знаков (электронами и протонами), то в характере пространственного распределения областей локализации энергии частиц могут отмечаться экстремумы плотности. Появление таких экстремумов плотности (регистрируемых по световой эмиссии возбужденных компонентов воздуха) обязано своим происхождением эффекту "виртуального" электрода [13], под которым понимают изменение пространственной плотности зарядов в процессе их движения, оказывающее экранирующее (отражающее) кулоновское действие на заряженные частицы.
На основании представленных выше литературных данных можно составить качественную картину пространственной эволюции движущегося потока заряженных частиц. Так, если конечной стадии выноса энергии является излучение возбужденных компонентов воздуха, то в распределении интенсивности свечения должны выделяться центральная зона свечения и периферическая, разделяемые друг от друга областью малой интенсивности свечения (то есть шар в шаре (рис. 1а) . Однако, если плазменная система находится во внешнем электрическом поле, то данное поле будет оказывать влияние на движение "виртуального" электрода. При этом в направлении действия внешнего потенциала появляются растягивающие усилия, регистрируемые в виде "шлейфа" свечения частицы (рис.1а). Кроме изображений сферической формы регистрируются также микроразряды в виде коротких разветвленных линейных форм (рис.1б), что свидетельствует о когерентном колебательном возбуждении частиц аэрозоля. При воздействии на биомишень электромагнитной волной в прилегающем пространстве воздуха регистрируются треки распада частиц водного аэрозоля, также имеющие ветвления в пределах 55 - 65о, что и при возбуждении генератором ЭМИ (рис. 2). Как следует из рис.2 распад начинается с поверхности биообъекта в точках расположения зародышей ростков картофеля и развивается в примерно ортогональном к ней направлении. Это свидетельствует о том, что точки расположения будущих ростков являются точками с "плавающим" электрическим потенциалом. С другой стороны, активные точки на поверхности биообъекта осуществляют когерентное колебательное возбуждение частиц водного аэрозоля в направлении будущего развития ростка. Следовательно, взаимодействие внешних физических полей с аэрозольными частицами воды носит не только резонансный, но и когерентный характер, что проявляется в упорядочении пространственного расположения частиц и снижении их фазовой устойчивости при возбуждении низкочастотных колебательных мод. Источники информации
| ||||||
