Ryhmä brittiläisiä fyysikoita ja matemaatikoita käytti supertietokonetta paljastaakseen piilotetun totuuden siitä, kuinka vesipisaroiden sulautuvat yhteen ja tarttuvat yhteen.
Jos olet joskus tarkkaillut vesipisaroiden kosketusta ja sulautumista, olet ehkä voinut kuvitella kahden pienen vesipallon lähemmäs toisiaan, kunnes niiden pinnat limittyvät ja pintajännitys veti erilliset pallot yhdeksi, karkeaksi kokonaisuudeksi. Se on paljain silmin nähty. Mutta uusi supertietokonetta käyttävä simulaatio, joka julkaistiin 13. maaliskuuta lehdessä Physical Review Letters, maalaa paljon monimutkaisemman kuvan.
Simulaatio mallitsi kaksi samankokoista pisaraa puhdasta vettä avaruudessa yksittäisten vesimolekyylien tasoon asti. Kun pisarat lähemmäs toisiaan, tutkijat osoittivat, että näiden pisaroiden pinnoille muodostui pieniä, erittäin nopeita aaltoja. Vesimolekyylien satunnaiset liikkeet, joita kutsutaan "lämpövaihteluiksi", saivat yksittäiset molekyylit hyppäämään ja tanssimaan toisiaan kohti lähestyessään.
Tutkijat kutsuvat tätä pinnan väreilyvaikutusta, joka johtuu molekyylien lämpövaihteluista, "lämpökapillaari-aaltoja". Aallot ovat tässä tapauksessa liian pienet ja nopeat luonnollisen kokeen havaitsemiseksi. Mutta simulointi osoitti, että teini-ikäiset aallot ulottuvat toisiinsa muodostaen lähestyvien vesipisaroiden etureunan. Pisaroiden pintajännitys (koheesiovoima, joka pitää pisarat "pisaran" muodossa) tukahduttaa aallot, mutta ne ovat edelleen läsnä ja muodostavat edelleen pisaran etureunan lähelle toisiaan.
Lopulta tutkijat havaitsivat, että aallot koskettavat muodostaen siltoja pisaroiden väliin. Ja kun yksi silta on muodostunut, pintajännitys alkaa toimia, tiivistäen enemmän väreilyjä yhteen "kuin takin vetoketju", kuten tutkijat totesivat lausunnossaan.
Tutkijat simuloivat noin 5 miljoonaa vesimolekyyliä muodostaen kaksi tippaa, joiden leveys oli noin 0,16 tuumaa (4 millimetriä). Koko sulautuminen on päättynyt muutamassa nanosekunnissa siinä mittakaavassa - liian nopeasti, jotta mikään ihmisen kamera ei tarttuisi, he kirjoittivat.
Vaikka he simuloivat kahta avaruudessa kelluvaa pisaraa, samanlainen vaikutus on todennäköinen työssä, kun kaksi pisaraa sulautuvat tasaiselle pinnalle, he kirjoittivat. He kirjoittivat, että tämän käytöksen ymmärtäminen on tärkeää, koska se voisi auttaa selittämään veden käyttäytymistä pilvien sisällä ja koneiden sisällä, jotka on suunniteltu veden tiivistämiseen ilmasta.
