לא רק בתור בסופר: גם חלקיקים יודעים לדחוף
מחקר חדש מאוניברסיטת תל אביב, שפורסם בכתב העת היוקרתי Physical Review Letters, חושף כיצד חלקיקים הנעים בסביבה צפופה יכולים לשנות את סביבתם באופן שמעכב את תנועתם. החוקרים, ד"ר אופק לאובר בונומו ואיתמר שטרית מקבוצתו של פרופ' שלומי ראובני, בשיתוף פרופ' סידני רדנר ממכון סנטה פה, פיתחו מודל מתמטי המדגים התנהגות זו. המודל מראה כי כאשר חלקיק נע באופן אקראי בין מכשולים, הוא מסוגל לדחוף אותם. בסביבה דלילה, החלקיק נע בחופשיות יחסית. אולם, ככל שצפיפות המכשולים עולה, החלקיק דוחף אותם ויוצר סביבו מעטפת צפופה. מעטפת זו מגבילה את תנועתו, והוא נאלץ להשקיע יותר אנרגיה כדי להמשיך להתקדם, מה שמאט אותו באופן משמעותי.
המחקר מציג תמונה מורכבת יותר מהמודלים הקלאסיים, המניחים בדרך כלל סביבה קבועה. הדוגמה המובאת היא של הכנת קפה במכונת אספרסו, שם המים הלחץ הגבוה לא רק עוברים דרך גרגרי הקפה אלא גם מזיזים אותם ומשנים את מבנה שכבת הקפה. החוקרים הדגישו כי התנהגות זו נובעת מכלל פשוט: ככל שקבוצת מכשולים גדולה יותר, כך קשה יותר לדחוף אותה.
ד"ר לאובר בונומו הסביר כי בניגוד לתפיסה הרווחת שהסביבה קבועה, המחקר מראה שהחלקיק משנה את סביבתו, והסביבה המשתנה משפיעה בחזרה על תנועת החלקיק. פרופ' ראובני הוסיף כי עקרונות אלו יכולים להיות רלוונטיים למערכות מגוונות, מחיידקים ועד רובוטים, ומטרת המחקר היא להבין כיצד חוקים פשוטים מייצרים התנהגות מורכבת.
