Ученые из Университета Чикаго (США) и Университета Бата (Великобритания) использовали звуковые волны, чтобы поднять частицы в воздух, сообщается сайте Чикагского университета. Так они проверили, как материалы собираются вместе в отсутствии гравитации. Эта миниатюрная модель повторяет принцип того, как из космической пыли формируются планеты на ранних стадиях.

«Большая часть вселенной состоит из собирающихся частиц, – сказал Генрих Ягер (Heinrich Jaeger), профессор физики, соавтор нового исследования. – С акустической левитацией у нас есть прекрасная модельная система для изучения того, как частицы собираются вместе, в масштабах, видимых человеческому глазу. Мы можем точно отслеживать каждую частицу, а затем соотносить результаты с широким спектром часто гораздо более микроскопических явлений».

С помощью звуковых волн ученые подняли пластиковые частицы – около миллиметра у диаметре, толщиной с копейку – в воздух и изучили, как эти частицы взаимодействуют друг с другом, когда они образуют кластеры, распадаются и затем снова собираются в различные конфигурации. Изменяя частоту звуковой волны, исследователи могли влиять манипулировать кластерами и влиять на их форму.

Они обнаружили, что если частиц пять или меньше, они плотно группируются только в одной конфигурации. Однако, когда есть по меньшей мере шесть частиц, существует множество различных форм, в которые они могут собраться, если их плотно соединить.

Исследователи сфотографировали эти различные конфигурации на сверхскоростные камеры и увидели, что группы из шести частиц могут образовывать три различные компактные формы: параллелограмм, треугольник и V-образную форму. Если же добавить еще одну частицу, семь элементов сгруппируются в одну из четырех форм, которые ученые назвали цветком, черепахой, деревом и лодкой.

«Шесть частиц – это минимум, необходимый для смены разных форм, и именно здесь все становится интереснее, – сказал соавтор исследования Антон Суслов, преподаватель Университета Бата. – Нам, ученым, бросающим вызов гравитации, чтобы поднять пыль, интересно разработать наземные эксперименты, чтобы понять, как начинают формироваться тела в космосе, такие как планеты».

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics.