Фізики Токійського університету науки зібрали систему з понад 10 тисяч колоїдних частинок, які самі об'єднуються в пари й рухаються рідиною.
Про це повідомляє видання Interesting Engineering.
Професори Ютака Суміно та Ківаму Йосії помістили полістирольні частинки радіусом 1 та 1,5 мікрометра у воду між прозорими електродами й понад годину стежили за ними під змінним електричним полем. Поле створило навколо частинок електрогідродинамічні потоки, сила яких залежала від розміру. Великі частинки формували потужніші потоки й притягували дрібніші сильніше, ніж ті їх у відповідь. Рівність дії та протидії з третього закону Ньютона зникла.
«Наша система дає експериментально контрольований приклад нереципрокної багаточастинкової фізики, де порушення симетрії дії та протидії породжує колективні явища», — пояснив Суміно.
Через дисбаланс сил частинки різного розміру збиралися в асиметричні пари з передньою та задньою частинами. Поодинці жодна рухатися не могла, але разом пара діяла як самохідна одиниця. Пари сходилися у скупчення, які не розросталися, а раз за разом розпадалися й збиралися знову.
А ось у суспензіях із частинок одного розміру взаємодія лишалася взаємною, і вони вишиковувалися у статичні кристали.
«Це дослідження демонструє, що порушення симетрії дії та протидії може бути універсальним механізмом для спонтанного формування динамічного порядку в матерії», — вважає Суміно.
Подібні взаємодії, за словами команди, можливі й у біологічних системах: приміром, колоніях клітин чи групах тварин. Також механізм може знадобитися і для програмованих матеріалів та мікророботів.
Роботу опублікували в журналі Physical Review Letters.
Читайте також:
За лічені фемтосекунди. Японські дослідники зловили на камеру приховану фазу речовини
