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這裡有一個您可以在家嘗試的實驗：在一個盤子裡裝滿水，然後在水面上滴少量麵粉。麵粉顆粒會像微小的星爆一樣迅速分散，並散佈在液體表面。
這個簡單的步驟，在美國國家科學院院刊即將線上發表的一篇論文中描述，揭示了一種物理現象，這種現象在許多小顆粒和液體中都很常見，但對該研究的作者來說仍然是一個謎。
因此，Pushpendra Singh和他的同事著手解開其潛在的機制。Singh 是新澤西理工學院的一位機械工程師，他解釋說，爆炸性分散是由於垂直毛細力將顆粒拉入液體表面的漂浮平衡狀態而產生的。
“當一個顆粒與液體表面接觸時，它會減少液體表面積，因為一部分表面現在被顆粒佔據了，”Singh 說。“基本上，這意味著系統的總能量減少了。能量必須轉移到某個地方，而實際上它被顆粒獲得了。”
在諸如水之類的低粘度液體中，顆粒傾向於超過其平衡位置，並像加重彈簧一樣上下浮動，在此過程中達到驚人的快速垂直速度。Singh 和他的合著者確定，介面力可以將奈米級顆粒加速到大約每小時 160 公里。（顆粒越小，在表面力的作用下它可以達到的速度就越大。）
這些振盪驅動排斥性流體動力，以快速的速度將顆粒推開，儘管速度不如其較小的垂直運動中看到的極端速度。“一個顆粒位於表面上，它在上下振動，並且它將周圍的一切都移開，”Singh 解釋說。“如果您滴落不止一個顆粒，那麼每個顆粒都在做同樣的事情。”他估計，透過這種機制分散的顆粒的水平速度比顆粒的垂直速度低一個數量級左右。
令人驚訝的是，顆粒掉落的高度對其到達氣液介面後的能量分散幾乎沒有影響。“這不是問題，無論您從多高的地方掉落它們，”Singh 說，他指出，在粒子緩慢穿過漂浮在水面上的油層的實驗中，當粒子到達水面時，也觀察到了相同的快速分散。“您可以進行一些簡單的分析來表明，由於您從一定高度掉落顆粒而使其具有的動能，與顆粒被捕獲時獲得的介面能相比，實際上是微不足道的。”