Физики из США и Великобритании показали, что капли, блуждающие по поверхности вибрирующей жидкости, могут испытывать подобие локализации Андерсона. Такое явление свойственно электронам из-за корпускулярно-волнового дуализма в неупорядоченных средах при слабом потенциале.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review X.

Электроны в кристаллах могут спонтанно локализоваться вблизи сравнительно слабых случайных потенциалов. Это явление называется локализацией Андерсона и оно происходит из-за проявления электронами волновых свойств. Обычно ученые исследуют локализацию квантовых объектов, например, в цепочках атомов, и даже смогли увидеть эффект квантового бумеранга. Впрочем, такая локализация присуща многим волновым процессам. Например, благодаря локализации Андерсона световых волн шелк выглядит блестящим и холодный на ощупь. Однако до сих пор оставался нерешенным вопрос, возможна ли аналогичная локализация для макроскопических объектов.

Группа ученых под руководством Педро Саенца (Pedro J. Sáenz) из Университета Северной Каролины продемонстрировала, что локализация Андерсона возможна для макроскопических капель жидкости. Физики наблюдали за спонтанным движением капель силиконового масла по поверхности вибрирующей с частотой 70 герц жидкости. Ученые помещали в резервуар пластинку переменного ландшафта, состоящую из квадратных плиток различной высоты. Это обеспечивало среднюю глубину 1,85 миллиметра с разбросом глубин ± 0,3 миллиметра. Такое дно переменной глубины играло роль случайно изменяющегося потенциала. При помощи пьезоэлектрического генератора ученые сбрасывали каплю радиуса 0,371 ± 0,001 миллиметра на поверхность вибрирующей жидкости и записывали ее движение ан видео в течение шести часов.

Проанализировав полученные данные, ученые пришли к выводу, что благодаря резонансному взаимодействию с самовозбуждающимся волновым полем блуждающие по случайным рельефам капли жидкости могут демонстрировать локализацию, проявляя волновые свойства, аналогично локализации субатомных частиц в неупорядоченных средах. Ученые также показали математически возможность такой локализации и провели компьютерное моделирование, которое подтверждает их выводы.

Это не первый раз, когда волновые свойства обнаруживают сначала для квантовых объектов, а уже потом находят аналоги в более привычных волновых процессах. Ранее мы писали, что физикам удалось получить водный аналог поверхностного плазмон-поляритона.