Японские исследователи искусственно создали изолированную среду, в которой огромный массив коллоидных частиц в течение часа двигался вопреки базовому принципу равенства действия и противодействия. Об этом сообщает «Хайтек» со ссылкой на исследование в журнале Physical Review Letters.
Специалисты из Токийского научного университета провели успешный эксперимент по контролируемому нарушению симметрии в физических системах. Согласно третьему закону механики Исаака Ньютона, взаимные действия двух тел друг на друга всегда равны и направлены в противоположные стороны. В обычной среде пассивные микрочастицы не способны самостоятельно приходить в движение без внешнего воздействия, однако ученым удалось обойти это фундаментальное ограничение с помощью тонкой настройки электродинамических параметров среды.
В ходе опыта исследователи поместили более 10 тысяч микроскопических коллоидных частиц разного размера в водную суспензию, ограниченную специально изготовленными электродами. После этого на систему подали переменное электрическое поле определенной частоты.
В результате физического дисбаланса крупные элементы начали генерировать более мощный электрический поток и притягивать к себе мелкие объекты. Это привело к спонтанному самоорганизующемуся процессу: частицы объединились в устойчивые пары и начали непрерывно преследовать друг друга, превратившись в самоходные юниты.
Для проверки чистоты эксперимента авторы работы повторили процесс в суспензии, содержащей элементы строго одинакового размера. В однородной среде нарушения симметрии не произошло, и частицы стандартно сформировали неподвижную кристаллическую решетку. Физики предполагают, что обнаруженный механизм бесконечных микроскопических «догонялок» из-за разницы масштабов работает и в живой природе, например, внутри колоний бактерий или в группах животных. В будущем данное открытие планируется использовать для проектирования программируемых материалов и создания микронных роботизированных систем.
Обложка: magnific
