Falsk färgbild av de långväga koncentrationsfluktuationer som uppstår i en kritisk binär blandning. Upphovsman:SciencePOD
Att störa en blandning av två vätskor kan ge några överraskande effekter. Till exempel, om en del av blandningen bringas till en annan komposition, det startar en process som kallas diffusion, som fortsätter tills vätskeblandningen återgår till vilopunkten, som fysiker kallar jämvikt. Att förstå det underliggande fysiska fenomenet är viktigt eftersom diffusion är allestädes närvarande i fysiska och biologiska processer, till exempel transport av näringsämnen i våra celler. Nu, ett italienskt team av fysiker har funnit att cocktails med två vätskor visar korrelationer på långt håll, både vid jämvikt och vid störning. Detta innebär att stora regioner med något olika fysikaliska egenskaper samexisterar inom samma vätska.
Utanför jämviktstillståndet, författarna förklarar, detta beror på kopplingen mellan skillnaden i koncentration mellan olika delar av vätskan och spontana fluktuationer, som också observeras när blandningen är i jämvikt. Dessa fynd har publicerats i EPJ Evas en del av Topical Issue "Non-isothermal transport in complex fluids" av Fabio Giavazzi från University of Milan, Italien, och kollegor. De antyder att långsiktiga effekter, observeras när blandningen inte är i jämvikt, måste beaktas som ett ytterligare bidrag till de effekter som observeras när blandningen är i jämvikt, för att förstå diffusionsmekanismerna.
Ofta döljer gravitation det underliggande fysiska fenomenet. Nu har italienska fysiker hittat ett nytt sätt att övervinna denna svårighet genom att studera en vätskeblandning nära en märklig jämviktspunkt med ett optiskt mikroskop. De granskade cocktailen både när de två vätskekomponenterna var tillräckligt låga för att förbli två olika vätskor, och strax över övergångstemperaturen, där de börjar blanda till en cocktail. Författarna fokuserade initialt på vätskeblandningen vid jämvikt, och därefter under den period under vilken det skiftar från sitt ursprungliga jämviktstillstånd till det slutliga jämviktsläget, efter att ha störts av en temperaturförändring.
Utanför jämvikt, författarna fokuserade på koncentrationsgradienten i vätskan inducerad av temperaturförändringen. De fann att under denna övergång flera parametrar, inklusive blandningens diffusionskoefficient D, varierar i tid på samma sätt och verkar vara förslavade till övergångshastigheten. Deras experimentella observationer matchar teoretiska förväntningar.