En maskin som skjuter en tryckvåg av pärlor på en metall målet. Resultatet är en vacker koniska struktur känt som ett “vatten bell.” Det är betydelsefullt eftersom en typ av ämne (granular material) ändrar sitt beteende för att agera som ett annat ämne helt och hållet—och universum har sett denna typ av förändring innan.
Th vatten bell inte beter sig exakt som en klocka gjord av vätska. När klockan blir bredare, “bell” bryter isär. En vatten-bell skulle hålla ihop, på grund av ytspänningen—den sammanhållande kraften mellan vattenmolekyler. Glaspärlor inte känner någon attraktion till varandra, på det sätt som vatten molekyler, så att de sprids utåt i stället.
Så varför ska de agera som vatten molekyler alls? Varför de beter sig som en vätska i början av videon? Metal bar i huvudsak speglar ström av pärlor, skicka den tillbaka där den kom ifrån. Enligt en 2007 papper av fysiker vid University of Chicago beskriva fenomenet, “Inne i samverkan region, partiklar genomgå en snabb kollisioner och begränsas av påtryckningar från inkommande strålar på båda sidor. Det enda sättet som partiklar kan fly (som de sedan måste nya partiklar in i regionen kontinuerligt) är att växa fram vinkelrätt mot jet-axeln.”
Översättning: det finns ett stort antal kollisioner, och den ständiga ström av partiklar trycka på bakifrån som orsakar dessa framför att göra plats för inkommande partiklar genom att spruta ut i sidled i en liten vinkel, ungefär som vatten, bildar det slående bell form.
Sponsrade
Samma typ av beteende är också producerad av tung-ion skyttar över på den Relativistiska Heavy Ion Collider. RHIC skott tunga joner på varandra för att skapa en kvark-gluon-plasma-och studera dess beteende. Innan universum blev runt för att uppfinna dessa nya fina saker som kallas “protoner,” det var bara en gratis-flytta blandning av kvarkar (sånt som gör att protoner) och gluoner (de grejer som gör att kvarkar tillsammans för att göra protoner).
Det är en kvark-gluon plasma, och det kan ha uppvisade samma typ av spridning mönster som glaspärlor i videon. När densiteten av materia går upp tillräckligt, och kollisioner blir tillräckligt ofta, plasma går genom en typ av fasövergång och beter sig som en vätska gör.
Detta säger oss något om vad de första ögonblicken av universum såg ut. Pärlorna är under begränsningar av klassisk fysik, och kvarkar och gluoner är det inte. Men när vi ser dessa enstaka partiklar i form av ett “vatten bell” som om de var en vätska, ser vi en analog av vad som hände i miljondelar av en sekund efter Big Bang.
[Källa: Kollektiva Beteendet i en Detaljerad Jet: Framväxten av en Vätska med Noll ytspänning, Nagel-Koncernen: Granulära Material]