Fysikere afslører cocktails med Dr. Jekyll og Mr Hyde funktioner

Forstyrrelse af en blanding af to væsker kan give nogle overraskende virkninger. For eksempel, hvis en portion af blandingen bringes til en anden sammensætning, det starter en proces kaldet diffusion, som fortsætter, indtil den flydende blanding vender tilbage til hvilepunktet, som fysikere omtaler som ligevægt. At forstå det underliggende fysiske fænomen er vigtigt, fordi diffusion er allestedsnærværende i fysiske og biologiske processer, såsom transport af næringsstoffer i vores celler. Nu, et italiensk team af fysikere har fundet ud af, at to-flydende cocktails viser korrelationer over lang afstand, både ved ligevægt og ved forstyrrelse. Det betyder, at store områder med lidt forskellige fysiske egenskaber sameksisterer inden for den samme væske.

Uden for ligevægtstilstanden, forfatterne forklarer, dette skyldes koblingen mellem forskellen i koncentration mellem forskellige dele af væsken og spontane udsving, som også observeres når blandingen er i ligevægt. Disse resultater er blevet offentliggjort i EPJ Evas en del af det aktuelle emne "Ikke-isotermisk transport i komplekse væsker" af Fabio Giavazzi fra University of Milan, Italien, og kolleger. De indebærer, at effekterne på lang sigt, observeret når blandingen ikke er i ligevægt, skal tages i betragtning som et yderligere bidrag til de effekter, der observeres, når blandingen er i ligevægt, for at forstå diffusionsmekanismerne.

Ofte maskerer tyngdekraften det underliggende fysiske fænomen. Nu har italienske fysikere fundet en ny måde at overvinde denne vanskelighed ved at studere en flydende blanding tæt på et ejendommeligt ligevægtspunkt med et optisk mikroskop. De undersøgte cocktailen både når de to flydende komponenter var ved en lav nok temperatur til at forblive to forskellige væsker, og lige over overgangstemperaturen, hvor de begynder at blande sig i en cocktail. Forfatterne fokuserede oprindeligt på den flydende blanding ved ligevægt, og efterfølgende i den periode, hvor den skifter fra dens oprindelige ligevægtstilstand til den endelige ligevægtstilstand, efter at være blevet forstyrret af en temperaturændring.

Uden for ligevægten, forfatterne fokuserede på koncentrationsgradienten i væsken forårsaget af temperaturændringen. De fandt ud af, at der under denne overgang var flere parametre, herunder blandingens diffusionskoefficient D, varierer i tid på samme måde og ser ud til at være slaver af overgangshastigheden. Deres eksperimentelle observationer matcher teoretiske forventninger.