意外导致发现一种新的基本水下武力

一个错误的流体实验室演示导致对梨花和海洋中粒子的积聚方式的新了解。

来自教堂山和布朗大学北卡罗来纳大学的数学家团队发现了一种新现象，产生能够移动和浸入密度层流体中的颗粒的流体力。突破提供了替代方案，以前举行了关于颗粒在湖泊和海洋中积聚的假设，可以导致定位生物热点的应用，清理环境，甚至在排序和包装中。

如何在流体系统（如湖泊和海洋）中的引力下如何沉降和汇集，是一个广泛而重要的科学研究领域，一个极大地影响人类和地球。考虑“海洋雪”，淋来的有机物质不断从上海到深海。不仅是富含营养丰富的海洋雪对全球食物链必不可少的，但它在Briny Deep的积累代表了地球最大的碳汇和地球碳循环的最不理解的组成部分。在海洋旋转中旋转微薄的微型塑性也越来越令人担忧。

由于机会碰撞和粘附性的结果，海洋粒子积累已经理解。但完全不同和意外的现象在水柱上工作。喜欢这么多发现，这个人意外开始。一位研究生旨在展示最喜欢的客厅伎俩 - 倾倒在盐水中的球体如何在向底部的途中“反弹”，只要流体通过密度均匀分层。但是，负责实验的学生在建立下流体的密度时出错。球形反弹，然后悬挂在那里，淹没，但没有沉到底部。

由于机会碰撞和粘附性的结果，海洋粒子积累已经理解。但根据今天（2019年12月20日）（2019年12月20日）的一篇文章（2019年12月20日）的纸张由Richard McLaughlin教授和卡罗莱纳州跨学科的跨学科的Carolina Apply Mathematics领导的团队发表的作品，这是一个完全不同和意外的现象艺术与科学学院，以及棕色大学工程学院的Unc-Chapel山研究生Robert Hunt和Dan Harris。

在本文中，研究人员证明悬浮在不同密度的流体中的颗粒，例如不同层次的盐度的海水，表现出两种以前未被发现的行为。首先，颗粒在没有静电或磁吸引的情况下自组装，或者在微生物的情况下，没有推进装置，例如敲打鞭毛或纤毛。其次，它们在一起而没有任何需要粘合剂或其他粘合力。簇越大，吸引力越强。

如此多的发现，这一点在几年前开始意外地开始，在vips参观了Camassa和Mclaughlin奔跑的联合应用数学和海洋科学液体实验室的贵宾。这对长期以来令人着迷于分层流体，旨在显示最喜欢的客厅伎俩 - 由于流体均匀地通过密度分层，球形将倾倒在盐水中的球体倾倒在盐水中的球体将“反弹”。但是，负责实验的研究生在建立下流体的密度方面产生了错误。球形反弹，然后悬挂在那里，淹没，但没有沉到底部。

“然后我做了一个良好的决定，”麦克劳林说，“不要清理混乱。”回家，他告诉毕业生。我们稍后会处理它。第二天早上，球仍然暂停，但他们已经开始聚集在一起 - 以自我组装无明显的原因。

研究人员最终发现了原因，尽管它需要两年多的基准实验研究和许多数学。

您可以在研究人员生产的视频中看到工作中的现象。塑料微珠掉入盐水的容器中，较少的浓淡水被引力的力量拉下并通过浮力向上推动。当他们悬挂暂停时，浮力和扩散之间的相互作用 - 作用以平衡盐的浓度梯度 - 在微珠上产生流动，导致它们慢慢移动。然而，他们在一起，而不是随机移动，解决自己的拼图样谜题。随着簇的生长，流体力增加。

“这几乎就像我们发现了一个有效的新力量，”Camassa说。

这个先前未知的第一原理机制的发现打开了对环境在环境中组织的理解的门。在高度分层的水体中，如河口和深海，能够在数学上了解这一现象可以让科学家模拟和预测生物热点的位置，包括用于商业鱼类或濒危物种的喂养场所。利用现象的力量也可能导致从深海溢油中定位海洋微薄甚至石油的更好方法。或者，在流体的工业大小的流体实验室实验中，该机构可用于分类不同密度的材料，例如不同颜色的压碎可回收玻璃。

“我们一直在多年与分层的系统工作，通常看着东西如何落下它们，”McLaughlin说。“这是我职业生涯中遇到的最令人兴奋的事情之一。”

参考：“通过Roberto Camassa，Daniel M. Harris，Robert Hunt，Zeliha Kilic And Richard M. Mclaughlin，2019年12月20日，罗伯托·米萨··哈里斯（Roberto Camass），罗伯托Camassa，罗伯特·哈里斯，罗伯特·哈里斯（Roberto Camass））的第一原理机制
10.1038 / s41467-019-13643-y