Ученые заставили капли подниматься по ступенькам
Международная группа исследователей из Индии и Канады провела моделирование поведения капель на поверхностях с разной смачиваемостью. Оказалось, что при определенных условиях, капли могут самопроизвольно подниматься вверх по ступенькам из материалов с такими поверхностями. Исследование опубликовано в журнале Physics of Fluids.
Некоторые поверхности заставляют капли растекаться, тогда как на других капли остаются сферическими. Эта разница в поведении обусловлена разной смачиваемостью поверхностей. Смачиваемость зависит от того, как соотносятся силы взаимодействия частиц жидкости между собой и с частицами поверхности.
Исследователи решили использовать это свойство для того, чтобы заставить капли не стекать вниз под действием силы тяжести, а наоборот подниматься вверх. Для этого они смоделировали каскад ступеней с градиентом смачиваемости. Первая ступень имела низкую смачиваемость, то есть слабо притягивала воду. У каждой последующей ступени смачиваемость была немного выше предыдущей. Капля была шире, чем длина ступеней, поэтому ее передняя часть находилась на более гидрофильной поверхности и из-за этого образовывала меньший угол смачивания.
Выяснилось, что из-за разницы в углах смачивания в капле происходит циркуляция молекул. В месте контакта капли с границей ступеней молекулы устремляются вперед и заставляют ее подниматься вверх.
Ученые меняли условия моделирования, такие как размер капель, разницу в высоте ступеней, и градиент смачиваемости, и вывели некоторые закономерности. Оказалось, что чем больше размер капли, тем лучше она взбирается на ступени. Больший градиент смачиваемости и более пологая «лестница» также увеличивали эффективность. Сейчас ученые работают над подготовкой к экспериментальной проверке разработанной ими модели.
Один из способов создания поверхностей с разной смачиваемостью недавно нашли американские химики. Они создавали графеновые структуры из полимера с помощью лазера, а их смачиваемость регулировалась с помощью добавления в технологический процесс различных газов. А инженеры из Intel создали на основе супергидрофобной поверхности прототип системы охлаждения, в которой для отвода тепла используются прыгающие капли.
Григорий Копиев
Статистическая значимость наблюдения составила около семи стандартных отклонений
В эксперименте SND@LHC на Большом адронном коллайдере зарегистрировали мюонные нейтрино со статистической значимостью около семи стандартных отклонений. Это второй эксперимент на Большом адронном коллайдере, который сообщил о надежной регистрации нейтрино. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters. Нейтрино — элементарная частица, которая обладает крайне малой массой и слабо взаимодействует с веществом. При этом она играет важную роль в физике. До недавнего времени свойства нейтрино изучали в основном в области низких или сверхвысоких энергий, и широкий диапазон от 350 гигаэлектронвольт до 10 тераэлектронвольт оставался неизученным. Наземным источником нейтрино в этом диапазоне энергий является Большой адронный коллайдер. Однако проблема заключается в том, что большая часть рождающихся в нем нейтрино летит вдоль протонного пучка — в слепой зоне основных детекторов, расположенных на коллайдере. Кроме того, из-за малого сечения взаимодействия, нейтринные события сложно выделить на фоне громадной загрузки детекторов от взаимодействий других частиц. Мы недавно писали, что с этой задачей справился эксперимент FASER, впервые зарегистрировав 153 мюонных нейтрино со статистической значимостью 16 стандартных отклонений. Физики из эксперимента SND@LHC сообщили, что им также удалось зарегистрировать мюонные нейтрино со статистической значимостью около семи стандартных отклонений. В отличие от эксперимента FASER, который регистрирует нейтрино с псевдобыстротами более 8,5, чувствительная область SND@LHC сдвинута от основной оси ускорителя, в результате чего он покрывает диапазон псевдобыстрот от 7,2 до 8,4. В этой области одним из основных источников нейтрино являются распады очарованных адронов, вклад которых в эксперименте FASER пренебрежимо мал. Детектор состоит из мюонного вето, 830-килограммовой мишени и адронного калориметра. Основная мишень поделена на пять слоев, каждый из которых включает вольфрамовую пластину, ядерную фотоэмульсию и электронный трекер. Данные с фотоэмульсий на данный момент еще обрабатываются, поэтому ученые провели анализ данных, набранных только при помощи электронных трекеров. Физики отобрали 8 событий по их геометрическому расположению в детекторе и сигнатуре, соответствующей ожидаемой от мюонных событий. При этом ожидаемый фон составил 0,086 события. Такое превышение сигнала над фоном исключает нулевую гипотезу на уровне 6,8 стандартного отклонения. Количество нейтринных событий в эксперименте оказалось больше ожидаемых 4,2 события. Однако результаты согласуются с предсказанием на основе компьютерного моделирования в рамках полученных ошибок. Большой адронный коллайдер становится новым инструментом для изучения нейтрино в пока плохо изученной области энергий. О том, какие новые технологии используют при изучении нейтрино в области низких энергий мы беседовали с Дмитрием Акимовым, представителем коллаборации COHERENT.