Физики впервые смоделировали вихревой поток в жидкости

Американским физикам Уильяму Ирвайну и Дастину Клекнеру удалось смоделировать вихревой поток в жидкости в форме узелка, сообщает Газета.ру со ссылкой на журнал Nature Physics. Теперь, на основе результатов эксперимента, исследователи смогут создавать модели солнечной атмосферы и даже внутреннего пространства атома.

На изыскания в этой области ученых из Чикагского университета вдохновили вихри, образующиеся вокруг крыла летящего самолета. Эти потоки возникают при резком ускорении воздушного судна и направлены в противоположные стороны.

Ирвайн и Клекнер изготовили с помощью 3-D принтера уменьшенные копии аэродинамических поверхностей крыла самолета. Затем каждый из 30 вариантов форм «крыла» исследователи погружали в емкость с водой, содержащей мельчайшие пузырьки, сгенерированные с помощью электрического тока. После погружения «крыло» очень быстро дергали, придавая ему значительное ускорение, и вода стремительно заполняла пространство, только что оставленное им, собираясь в узел. Для фиксации результатов эксперимента ученым также пришлось создать высокоскоростной лазерный сканер.

В конечном итоге, при ускорении свыше 100 g (где g — ускорение свободного падения, равное примерно 9,8 м/с²) «крылья», созданные исследователями, начали оставлять за собой «нужные» петли, отчетливо различимые благодаря следу из пузырьков.

Таким образом, Ирвайн и Клекнер подтвердили теоретическую возможность «вязки узловых вихрей» вручную, и теперь смогут применить этот принцип на практике. Открытие позволит моделировать такие экзотические среды, как атмосфера Солнца, сверхпроводники и недра атома.