Kapaliny v blízkosti rychlosti světla houstnou. Kredit: CC0 Public domain.

Speciální teorie relativity, tedy Einsteinova první „relativita,“ je jako sbírka neintuitivních a šokujících efektů, z nichž jsou nejznámější kontrakce délky a dilatace času. Pokud nějaký objekt letí vzhledem k pozorovateli rychlostí, která není až tak moc vzdálená od rychlosti světla, začnou se dít věci. Dojde ke zkrácení objektu z pohledu pozorovatele a také ke zpomalení (dilataci) času.

Alesssio Zaccone. A. Zaccone.

V obou případech sehraje roli Lorentzův faktor, odvozený od rychlosti světla ve vakuu, který je oblíbeným členem rovnic speciální relativity. Jak kontrakce délky, tak i dilatace času jsou důvěrně známé od roku 1905, kdy je Einstein vypustil do světa. Fyziky zajímá, jestli se speciální relativita vztahuje i k dalším fyzikálním charakteristikám. Jak se ale ukazuje, není to snadné.

Logo. Kredit: University of Milan.

Například v oblasti relativistické hydrodynamiky navzdory intenzivnímu úsilí zřejmě stále schází kompletní relativistická teorie viskozity kapalin. Teď takovou teorii nabízí Alessio Zaccone z italské University of Milan a německé University of Göttingen. Navrhl obecnou mikroskopickou teorii (general microscopic theory) viskozity kapalin, založenou na nedávno navržené relativistické Langevinově rovnici a na mikroskopické neafinní teorii (microscopic nonaffine theory) částic při proudění.

Lidštěji řečeno, Zaccone vystavěl teorii popisující pohyb nepatrných částic, jako jsou atomy či ionty, coby výsledek jejich interakcí a kolizí s dalšími částicemi v daném poli proudění (flow field). Jde o pole, které popisuje distribuci hustoty a hybnosti kapaliny v prostoru a čase.

Zacconeho teorie má řadu zajímavých důsledků. Zacconeho nicméně zaujalo především to, že teorie odhaluje doposud opomíjený účinek Einsteinovy speciální relativity, právě ve vztahu k viskozitě. Pokud má Zaccone pravdu, tak stejně jako se délka zkracuje a čas dilatuje, kapalina se ve speciální relativitě zhušťuje (fluid thickening).

Je-li tomu tak, byla by to šťavnatá trefa. Doposud přehlížená věc by významně přispěla k doposud děravému chápání relativistického plazmatu v astrofyzice a fyzice vysokých energií, včetně dnes populárního kvark-gluonového plazmatu, které fyzici vyrábějí na výkonných srážečích částic.

Video: Molecular-level explanation of the surprising mechanical properties of confined liquids

Literatura

Phys.org 7. 11. 2024.

Physical Review E 110: L052101.