¿Existe una esfera perfecta?


La mejor respuesta

lo siguiente es copiar y pegar de Stack Exchange,

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A menudo, en física, los objetos se aproximan como esféricos. Sin embargo, ¿existe algún objeto perfectamente esférico en la naturaleza?

Sí, con un par de calificadores. Por ejemplo, un átomo de 4He perfectamente aislado en su estado fundamental es una esfera perfecta según el modelo estándar de física de partículas. Esto se debe a que el núcleo está en un estado de espín cero y los electrones también se acoplan al espín cero. En mecánica cuántica, un giro de cero es invariante bajo una rotación, lo que significa que es una esfera perfecta.

Sin embargo, hubo algunos calificadores arriba. (1) El átomo debe estar perfectamente aislado. En realidad, no podemos proteger completamente ninguna región del espacio de los campos eléctricos, magnéticos y gravitacionales, por lo que, en algún nivel, estos provocarán que el átomo se distorsione. (2) Esto es de acuerdo con el modelo estándar, que sabemos que se descompone en algún nivel.

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a nivel macroscópico,

imagina una esfera perfecta

en primer lugar, no parece probable que puedas protegerla de cualquier otro objeto

su atracción gravitacional no uniforme sobre los átomos constituyentes no déjelo permanecer esférico

¿Y si ningún instrumento de medición disponible hoy fuera capaz de detectar esta falta de uniformidad?

incluso si pudiera, hipotéticamente, eliminarlo de la atracción gravitacional de cada otro objeto,

la gravedad de la tierra seguirá allí

tendrás que preparar esta esfera en algún lugar del espacio exterior

efecto gravitacional no uniforme en diferentes puntos de la esfera hará que se aparte de la esfericidad perfecta

Respuesta

Esta pregunta me lleva más de medio siglo atrás.

Es decir, mientras comenzaba mi disertación investigación: un experimento sobre las propiedades magnéticas de una especie rara en particular En el tercer compuesto que tenía un interés teórico menor en ese momento, necesitaba pequeñas esferas de cristal único pulidas del material para mi experimento planeado. El problema, por supuesto, era que aún no se había publicado (al menos eso I pude encontrar) cualquier investigación sobre monocristales de ese compuesto de tierras raras, mucho menos sobre esferas de monocristal. No es como si pudiera pedir muestras.

Entonces, después de muchos métodos fallidos diferentes, finalmente pude sintetizar este compuesto, seleniuro de europio, (mientras que también llenaba nuestro nuevo edificio de física con gas seleniuro de hidrógeno en el una mañana hasta altas horas de la madrugada, pero esa es una historia diferente), y he aquí, había diminutos cristalitos en esa muestra y la difracción de rayos X verificó que era lo correcto. La buena noticia de todo eso fue que necesitaba cristales pequeños, los más grandes no habrían ayudado. La mala noticia, por supuesto, era que necesitaba esferas, no pequeños trozos.

Un colega y yo diseñamos un pequeño vaso en el que podía colocar algunos de estos cristalitos y luego esperar que los volviera por un día o dos o tres, tal vez, posiblemente, uno o más caerían en esferas, algo así como las rocas de los ríos se vuelven suaves y redondas (más o menos) con el tiempo. Y si lo hiciera suficientes veces y experimentara con él lo suficiente, y fuera muy cuidadoso y selectivo, tal vez conseguiría uno o más de esos cristales en forma de esferas, sin que se rompieran por todo el vuelco.

Cuando pensé que podría tener algo útil, podría ponerlos en una placa de Petri y ver si parecían rodar sin problemas. Si alguno de ellos lo hiciera, miraría esos cristales bajo un microscopio binocular para ver si alguno era esférico. Si parecieran serlo, incluso podría fotografiarlos a través del microscopio para obtener medidas, rotarlos y fotografiarlos nuevamente. Las mejores muestras fueron bastante buenas, no esferas perfectas , fíjate, pero sí bastante buenas, con sus diámetros más grandes y más pequeños que difieren solo en un 1\%. No está mal, ya que sus diámetros eran solo alrededor de una décima de milímetro, aproximadamente el mismo que el grosor de un cabello humano.

Mira, una esfera monocristalina de 0,1 mm de diámetro de EuSe:

Incluso con el estipendio de un asistente de investigación hace más de cincuenta años, el precio por libra de esa esfera, un pequeño punto en una placa de Petri, habría sido ¡bastante empinado!

Cuando emprende un proyecto de investigación experimental, nunca sabe en qué se va a meter.

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