图片来源：物理评论快报 |
了解颗粒物在流体中如何混合具有许多重要的应用——其中包括模拟化学反应和云动力学。通常，颗粒物——就像早晨咖啡中的奶精一样——会跟随流体的流动；在你的杯子里，它们会拖着勺子产生的漩涡。同样，在圆柱形实验室容器中——旋转盘片在其中混合内容物——添加的颗粒物往往会形成甜甜圈状的漩涡。然而，一些颗粒物会围绕甜甜圈表面旋转，一遍又一遍地经过相同的地点。例如，大型示踪颗粒物会集中在这些特定的轨迹上。
现在，罗格斯大学的费尔南多·穆齐奥和他的同事们意外地发现了颗粒物被迫遵循特定轨迹的另一种方式——即，如果它们的浮力或密度逐渐变化。他们在2月12日出版的《物理评论快报》上报告了他们的发现。
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研究人员将两种不同的荧光染料注入装满甘油的圆柱形混合器中。绿色的染料是中性浮力的，很快形成了熟悉的甜甜圈状。但是红色的染料，密度略小，则走了自己的路线（见图）。经过额外的实验和计算机模拟，该团队弄清楚了发生了什么：当红色染料在甘油中向上漂浮时，它会扩散并变得浮力更小。结果，染料颗粒被困在甘油的水平漩涡中，无法进一步上升。