Forskere observerer faseovergang i kunstigt skabt flok

Et team af forskere tilknyttet flere institutioner i Frankrig har observeret en faseovergang i en kunstigt skabt flok. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve , gruppen beskriver, hvordan de skabte deres kunstige flok og de begivenheder, der førte til en faseovergang.

Forskere, der forsøger at forstå folkemængdens adfærd, skaber generelt computermodeller, der er beregnet til at efterligne menneskelig adfærd under overfyldte forhold - men sådanne simuleringer er begrænset af de parametre, der bruges til at skabe dem. De fleste i feltet er enige om behovet for at genskabe flok- eller flokadfærd fysisk i et laboratorium. I denne nye indsats, forskerne har bygget på tidligere arbejde med en kunstig skare, og har fundet ud af, at den under visse forhold gennemgik en faseovergang svarende til vandfrysning til en istilstand.

Arbejder på en tidligere indsats, nogle af teammedlemmerne skabte en kunstig skare bestående af millioner af perler suspenderet i en væske mellem to glasplader. Pladerne blev sat sammen på en måde, der gjorde det muligt for perlerne at bevæge sig rundt om de ydre kanter af en oval - svarende til biler på en delvist tredimensionel racerbane. Perlerne blev tvunget til at bevæge sig i én retning ved at påføre et elektrisk felt - Quincke-effekten snurrede perlerne, som skubbede dem gennem væsken i samme retning. Også, på grund af en dipoleffekt, perlerne klæbede ikke til hinanden - i stedet, de bevægede sig rundt på banen, tilsyneladende af egen drift. Det tidligere hold viste, at stigende tæthed af perlerne kunne sætte gang i en Vicsek-lignende overgang, hvor tilfældigt bevægende partikler udviser floklignende adfærd. I denne nye indsats, forskerne brugte den samme opsætning med perlerne til at skabe en flok og så derefter, hvad der ville ske, når tætheden blev øget.

Forskerne rapporterer, at på et givet tidspunkt, hele flokken holdt op med at bevæge sig, stopper som om det var frosset på plads - meget ens, de hævder, til vand, der fryser i en å. De beskriver ændringen som en type faseovergang. Yderligere undersøgelser viste, at perlerne ikke stoppede alle på én gang - først, små grupper samlet, selvom de ikke hang sammen. Klumpningen tvang de andre, der stødte på den bunkede gruppe, til at bremse og derefter stoppe, indtil hele gruppen var stoppet. Forskerne fandt også ud af, at når hele gruppen var stoppet, de begyndte langsomt at forplante sig i den modsatte retning af deres tidligere strøm - da perlerne i spidsen af ​​den samlede gruppe brød væk og rejste rundt på racerbanen, indtil de mødte den anden ende af mængden, hvor de blev stoppet, få bagenden af ​​mængden til at vokse.

© 2019 Science X Network