静電浮上

静電浮上は、電界を使用して帯電物体を浮上させ、重力の影響を打ち消すプロセスです。これは、たとえばロバート・ミリカンの油滴実験で使用され、打ち上げ時に重力探査機 Bのジャイロスコープを浮上させるために使用されています。

アーンショウの定理により、古典的な静電場を静的に配置することで点電荷を安定して浮上させることはできません。2 つの場が打ち消される平衡点はありますが、これは不安定な平衡です。フィードバック技術を使用することで、電荷を調整して準静的浮上を実現できます。

静電場における粒子の不安定性という考え方は、1839年にサミュエル・アーンショウによって考案され^{[1] 、1874年に}ジェームズ・クラーク・マクスウェル^[2]によって形式化され、マクスウェルはこれを「アーンショウの定理」と名付け、ラプラス方程式で証明した。アーンショウの定理は、電子系が安定しない理由を説明するもので、 1913年のニールス・ボーアの原子モデル^{[3] [より適切な情報源が必要]で、} JJトムソンの原子を批判する際に引用された。

アーンショーの定理によれば、静電場に浮かぶ荷電粒子は不安定です。これは、引力と反発力が反二乗則に比例する等率で変化し、粒子がどこに動いてもバランスが保たれるためです。力がバランスを保っているため、復元力をもたらす不等式はなく、粒子は不安定なまま、制限なく自由に移動できます。

最初の静電浮遊装置は、1993年にNASAジェット推進研究所のウォンキュ・リム博士によって発明されました。 ^[4]直径2mmの帯電サンプルを、真空チャンバー内で垂直に配置された2つの電極の間に静電場を挟んで浮遊させることができます。この場はフィードバックシステムによって制御され、浮遊サンプルを所定の位置に維持します。このシステムのコピーがJAXAとNASAでいくつか作成され、元のシステムは、四面体4ビームレーザー加熱システムのアップグレードされたセットアップとともにカリフォルニア工科大学に移管されました。

月では、光電効果と太陽風中の電子が月面の塵の微細な層を帯電させ、月面上の「噴水」のように漂う塵の大気を形成する。^{[5] [6]}

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