Цивилизация
Ученые из Университета Досиса в Японии впервые продемонстрировали работу симметричного «храпового» двигателя — устройства, которое способно превращать хаотические вибрации в направленное движение без использования асимметричных конструкций. Работа опубликована в журнале Chaos.
В экспериментах команда под руководством аспирантки Мику Хататани и профессора Акихисы Сиои поместила обычный акриловый диск на слой стеклянных шариков в вибрирующем сосуде. Под действием случайных ударов шариков диск неожиданно начинал слегка наклоняться и затем вращаться в одну сторону. Это движение сохранялось несколько секунд, несмотря на полностью хаотичный характер внешних воздействий.
Ученые объясняют эффект явлением спонтанного нарушения симметрии. Изначально шарики распределяются равномерно, но со временем скапливаются под одной стороной диска, вызывая наклон. Этот наклон закрепляет неравномерность, и система самопроизвольно переходит в состояние устойчивого вращения. Теоретическая модель, построенная на аналогии с прецессией волчка, подтвердила экспериментальные данные.
«Мы показали, что для создания храпового мотора не нужны специальные конструкции. Даже простой диск способен сам нарушить симметрию и начать вращаться в одном направлении», — отмечает Мику Хататани.
Открытие не только расширяет фундаментальное понимание неравновесных систем и активной материи, но и может найти практические применения. Исследователи предполагают, что в будущем подобные механизмы помогут извлекать полезное движение из фоновых вибраций — например, для питания миниатюрных сенсоров или устройств без внешнего источника энергии.
«Наше исследование демонстрирует универсальный принцип: даже без внешнего управления порядок может возникнуть из хаоса», — подчеркнул профессор Сиои.
Ранее физики впервые обнаружили у мостов скрытые механизмы защиты от обрушения.