Фізики з Університету Чикаго вперше продемонстрували спосіб створення замкнутої «кулі» турбулентності в резервуарі з водою. Технологія допоможе досліджувати хаотичні рухи в рідких середовищах.
Схема експериментальної установки: вихрові кільця стикаючись в центрі формують турбулентність. Зображення: Takumi Matsuzawa, University of Chicago
Турбулентність — хаотична течія в нерівномірно перемішаній речовині — оточує нас по всюди. Але, щоб досліджувати це явище, його потрібно ізолювати від навколишнього простору. Можна емітувати турбулентність, випускаючи швидкий струмінь води через трубу або перемішуючи рідину лопаттю, але потік частинок в цих випадках торкається стінок контейнера та інших предметів, що впливає на результати.
Фізики проводили експерименти з резервуарами з водою, щоб створити «вихрові кільця» — структури, що нагадують кільця диму, але формуються в рідини. Вони намагалися об’єднати кілька таких кілець, щоб створити турбулентність. Експеримент завершився удачею, коли дослідники використовували коробку з вісьмома кутами, в кожному з яких знаходився генератор вихрових кілець.
Формування турбулентності в рідкому середовищі. Відео: Takumi Matsuzawa et al., Nature Physics
Вихрові кільця, випущені з кутів резервуара, стикалися в центрі. При цьому дослідники зафіксували формування кулі турбулентності, яка не контактувала зі стінками посудини або іншими предметами.
Ізольована куля турбулентності дозволяє вченим за допомогою лазерів і декількох швидких камер набагато точніше відстежувати її параметри, відзначають автори досліджень. Можна краще виміряти енергію, спіральність і імпульс. Дослідники показали, що, змінюючи параметри, можна управляти поведінкою турбулентної кулі.