Французские физики обнаружили, что движение группы частиц, способных к самостоятельному активному движению, количественно аналогично турбулентному течению. Эксперимент показал, что диссипацию энергии в двумерной системе из таких самодвижущихся частиц можно описать с помощью классической статистической теории Колмогорова, которая используется для изотропной турбулентности.

Эти результаты могут оказаться полезными и для исследования коллективной динамики активных объектов, и для развития теории турбулентности, пишут ученые в статье в Physical Review X.

В последнее десятилетие фокус исследований коллективного поведения активно движущихся элементов в группах слегка сместился с преимущественно биологических систем (элементов цитоскелета, бактерий или животных в стаях) на искусственно созданные объекты: микроботов, молекулярные моторы и активные коллоидные частицы.

В последнем случае активные частицы обычно называют «свиммерами» — это, как правило, асимметричные частицы со своеобразным моторчиком: катализатором, вызывающим непрекращающуюся химическую реакцию, или перепадом поверхностных свойств, приводящим к движению жидкости вокруг.

Группы таких самодвижущихся частиц образуют активную среду (active matter), для которой характерны свои законы поведения, пока изученные не слишком подробно.

Например, известно, в жидкостях, состоящих из активных частиц, может развиваться неупорядоченное хаотическое движение — аналог турбулентных течений в обычных жидкостях и газах, но при значительно меньших скоростях. Аналогия между обычной турбулентностью и активной до сих пор вызывает споры: в сложном нелинейном движении активных сред некоторые ученые находят только качественное сходство, другие говорят о близких подходах к описанию. Однако количественное соответствие этих двух подходов до сих пор остается под вопросом.

Французские физики под руководством Кристофа Ибера (Christophe Ybert) обнаружили, что, как минимум, для одного класса систем активная турбулентность соответствует классической турбулентности и количественно.