Prantsuse füüsik Gaston Plante leiutas plii-happe aku 1859. aastal – ligi 50 aastat enne Einsteini kuulsat relatiivsusteooriat. Hiljuti leidsid aga teadlased, et plii-happe aku, mida kasutatakse tihti autodes, tugineb suurelt just relatiivsuse efektidele. Teadlased arvutasid välja, et 1,7 – 1,8 volti plii-happe aku 2,1-st voldist(seega 80-85%) saadakse relatiivsuse efektide tõttu.
Uurimuse läbi viinud füüsikud ja keemikud Rajeev Ahuja, Andreas Blomqvist ja Peter Larsson Uppsala Ülikoolist Rootsist ning Pekka Pyykkö ja Patryk Zaleski-Ejgierd Helsingi Ülikoolist avaldasid oma uurimustöö tulemused teadusajakirja Physical Review Letters viimases väljaandes, kirjutab Physorg.com.
Teadlased leidsid, et 80-85% plii-happe aku pingest saadakse tänu relativistlikele efektidele. Pilt: Wikimedia Commons
,,See on uus, hästikirjeldatud juhtum ‘igapäeva relatiivsusest’,” sõnas Pyykkö. Nagu ka artiklis mainitud, tähendab uurimuses leitu, et ,,autod lähevad tööle tänu relatiivsusele”.
Plii-happe aku on vanim taaslaetava aku tüüp, mille põhikomponendiks on plii. Plii, aatomnumbriga 82, on raske element. Üldiselt ilmnevad relativistlikud nähtused, kui kiired elektronid liiguvad raske tuuma, näiteks plii, läheduses. Nende relativistlike efektide hulka kuulub kõik, mis sõltub valguse kiirusest(või matemaatilisest aspektist: kõik, mida hõlmavad Diraci ja Schrödingeri võrrandid).
Plii-happe aku koosneb pliidioksiidist valmistatud positiivselt laetud elektroodist,metallilisest pliist valmistatud negatiivselt laetud elektroodist ning väävelhappest elektrolüüdist. Oma arvutustest leidsid teadlased, et aku relativistlikud efektid ilmnevad põhiliselt positiivses elektroodis oleva pliidioksiidi ning osati ka keemilistes reaktsioonides tekkiva pliisulfaadi tõttu.
Plii-happe aku relativistlike efektide leid heidab mõningast valgust ka sellele, miks ei eksisteeri vastavat tina akut. Perioodilisustabelis asub tina otse plii kohal ning selle aatomnumber on 50, mistõttu ta on pliist kergem. Teadlaste arvutuste kohaselt oleks tina-aku põhimõtteliselt samasugune kui pliiaku, kuid väheste relativistlike efektidega. Kuigi tinal ja pliil on sarnased mitterelativistlikud väärtused, takistavad tina põhjustatavad väikesed relativistlikud efektid tema kasutamist efektiivsete akude valmistamisel.
Teadlased märkisid ka ära, et relativistlike efekte on leitud ka mujal, näiteks kulla alalises kollases värvuses ning elavhõbeda vedelas olekus(viimast pole küll veel väga hästi tõestatud).
Kokkuvõttes ennustasid teadlased, et relatiivsuse tähtsuse mõistmine plii-happe akudes ei aita küll akusid paremaks muuta, kuid leid võiks siiski tulla kasuks paremate alternatiivide leidmisel(eriti selliste, mis hõlmavad kuuenda perioodi elemente).
Teadusartikkel “Relativity and the Lead-Acid Battery“