Дія без протидії. Японські фізики обійшли третій закон Ньютона за допомогою електричного поля
10 серпня, 20:00
Джерело: Interesting Engineering
Фізики Токійського університету науки створили систему з понад 10 тисяч колоїдних частинок, які під дією змінного електричного поля утворюють асиметричні пари та рухаються рідиною, порушуючи рівність дії і протидії з третього закону Ньютона. Дослідження опубліковано в журналі Physical Review Letters.
Дослідження та спостереження
Професори Ютака Суміно та Ківаму Йосії помістили полістирольні частинки радіусом 1 та 1,5 мікрометра у воду між прозорими електродами. Дослідники понад годину стежили за частинками під змінним електричним полем. Це поле створило навколо частинок електрогідродинамічні потоки, сила яких залежала від розміру частинок. Великі частинки формували потужніші потоки, які притягували дрібніші сильніше, ніж ті їх у відповідь.
Через дисбаланс сил частинки різного розміру збиралися в асиметричні пари з передньою та задньою частинами. Поодинці частинки рухатися не могли, але пара діяла як самохідна одиниця. Пари сходилися у скупчення, які розпадалися й збиралися знову. У суспензіях із частинок одного розміру взаємодія лишалася взаємною, і вони вишиковувалися у статичні кристали.
Ютака Суміно зазначив: "Наша система дає експериментально контрольований приклад нереципрокної багаточастинкової фізики, де порушення симетрії дії та протидії породжує колективні явища".
Дослідження японських фізиків відкриває нові можливості для вивчення колективних явищ у матеріях та їх взаємодій, що можуть мати значення як в фундаментальній науці, так і в практичних застосуваннях. Порушення третього закону Ньютона в контексті електричних полів може привести до нових технологічних рішень у сферах, пов'язаних з матеріалами, біофізикою та навіть робототехнікою. Ця робота підкреслює важливість міждисциплінарних досліджень у фізиці та їх потенціал для генерації нових знань та технологій.
Ютака Суміно додав: "Це дослідження демонструє, що порушення симетрії дії та протидії може бути універсальним механізмом для спонтанного формування динамічного порядку в матерії".