Från staraberrationer till självturbulenta vätskor, "aktiva system" omfattar en bred familj av fenomen där enskilda objekt driver sig själva framåt, låta dem visa spännande kollektiva beteenden. På mikroskopiska skalor, de finns i grupper av levande organismer som rör sig genom att vrida sig, och är i linje med jordens gravitationsfält på grund av deras bottentunga massfördelningar. Genom forskning publicerad i EPJ E , Felix Rühle och Holger Stark vid Berlins tekniska universitet finner att beroende på deras egenskaper, dessa föremål tillbringar tillsammans större delen av sin tid i en av två stater, mellan vilka några spännande beteenden kan uppstå.

Duons insikter kan hjälpa till att förklara de mystiska egenskaperna hos vissa grupper av mikroorganismer, inklusive tunna filmer av växtplankton som ibland finns i kustområden, och alger som bildar "dansande" klumpar. De fann att dessa kollektiva beteenden bestäms av förmågan hos de självgående föremålen att simma uppåt mot gravitationskraften, och deras grader av bottentyngd. För lägre värden av dessa kvantiteter, grupper av simmare kommer att sjunka till botten av sin behållare precis som inaktiva dammkorn; men högre värden kommer istället att samlas överst. Mellan dessa stater, mindre grupper av simmare längst ner, som matas av plymer av sjunkande partiklar. Också, porösa klungor av simmare kan bildas, som tillåter enskilda partiklar att fly.

Rühle och Stark gjorde sina upptäckter med hjälp av datorsimuleringar som involverade omkring 900 bottentunga squirmers i en vätska. Genom sina avancerade tekniker, de kunde redogöra för eventuella interaktioner mellan simmarna, samt egenskaperna hos själva vätskan. Duons resultat erbjuder nu fascinerande nya insikter om egenskaperna hos aktiva system under påverkan av gravitationen, och skulle kunna hjälpa biologer att bättre förstå vissa mikroorganismers roller i naturliga ekosystem.