Физики из Токийского университета науки создали систему из более чем 10 тысяч коллоидных частиц, которые самостоятельно объединяются в пары и движутся в жидкости.
Об этом сообщает издание Interesting Engineering.
Профессора Ютака Сумино и Киваму Йосии поместили полистирольные частицы радиусом 1 и 1,5 микрометра в воду между прозрачными электродами и более часа наблюдали за ними в переменном электрическом поле. Поле создавало вокруг частиц электрогидродинамические потоки, сила которых зависела от размера. Крупные частицы формировали более мощные потоки и притягивали более мелкие сильнее, чем те — их в ответ. Равенство действия и противодействия, постулируемое третьим законом Ньютона, нарушалось.
«Наша система представляет собой экспериментально контролируемый пример нереципрокной многочастичной физики, в котором нарушение симметрии действия и противодействия порождает коллективные явления», — пояснил Сумино.
Из-за дисбаланса сил частицы разного размера объединялись в асимметричные пары, имеющие переднюю и заднюю части. По отдельности ни одна из них не могла двигаться,
но вместе пара действовала как самоходная единица. Пары сходились в скопления, которые не разрастались, а раз за разом распадались и собирались вновь.
А вот в суспензиях из частиц одинакового размера взаимодействие оставалось взаимным, и они выстраивались в статические кристаллы.
Читайте также:
Новый математический метод. Стаи птиц помогли физикам обойти ограничения законов Ньютона «Это исследование демонстрирует, что нарушение симметрии действия и противодействия может быть универсальным механизмом спонтанного формирования динамического порядка в материи», — считает Сумино.
Подобные взаимодействия, по словам команды, возможны и в биологических системах: например, в колониях клеток или группах животных. Кроме того, этот механизм может найти применение в программируемых материалах и микророботах.
Работа была опубликована в журнале Physical Review Letters.
Читайте также:
За считанные фемтосекунды. Японские исследователи запечатлели скрытую фазу вещества
