Sekelompok ikan, segerombolan serangga, dan kawanan burung. Penelitian baru menunjukkan bahwa pada tingkat yang paling dasar, perilaku kelompok ini membentuk jenis materi aktif baru yang disebut status pusaran.
Hukum gerak kedua Newton, yang menyatakan bahwa gaya yang diterapkan pada suatu benda meningkat, percepatannya meningkat, dan seiring bertambahnya massa benda, percepatannya menurun - berlaku untuk benda mati pasif, dari atom ke planet.
“Tetapi sebagian besar materi di dunia adalah materi aktif dan bergerak di bawah pengaruh kekuatannya sendiri yang mengarahkan dirinya sendiri,” kata Nikolai Brilliantov, matematikawan di Institut Sains dan Teknologi Skolkovo di Rusia dan Universitas Leicester di Inggris . “Makhluk hidup yang beragam seperti bakteri, burung dan manusia dapat berinteraksi dengan kekuatan yang bekerja pada mereka.
Ada juga contoh materi aktif yang tidak bergerak. Partikel nano, yang dikenal sebagai "partikel Janus", terdiri dari dua sisi dengan sifat kimia yang berbeda. Interaksi antara kedua belah pihak menciptakan gerakan self-propelled .
Untuk menyelidiki materi aktif, Brillianty dan rekan-rekannya menggunakan komputer untuk mensimulasikan partikel yang bisa bergerak sendiri. Partikel-partikel ini tidak sengaja berinteraksi dengan lingkungan, kata Diamonds kepada Live Science. Sebaliknya, mereka lebih seperti bakteri sederhana atau partikel nano dengan sumber energi internal tetapi tidak memiliki kemampuan pemrosesan informasi.
Kejutan pertama adalah bahwa materi aktif ini berperilaku sangat berbeda dari materi pasif. Menurut Brilliantov, keadaan materi pasif yang berbeda dapat hidup berdampingan. Misalnya, segelas air cair secara bertahap dapat menguap menjadi gas, tetapi air tetap cair. Materi aktif, sebaliknya, tidak hidup berdampingan dalam fase yang berbeda; semuanya padat, atau cair atau gas.
Partikel-partikel tersebut juga dikelompokkan menjadi konglomerat atau kuasipartikel besar, yang membentuk pola melingkar di sekitar pusat yang kosong, semacam pusaran ikan sarden yang berputar-putar. Para peneliti menyebut konglomerat partikel ini "pusaran" dan keadaan materi baru mereka membentuk "keadaan pusaran".
Dalam keadaan pusaran ini, partikel-partikel tersebut menunjukkan perilaku yang aneh. Misalnya, mereka melanggar hukum kedua Newton: ketika gaya diterapkan pada mereka, mereka tidak mengalami percepatan.
“[Mereka] hanya bergerak dengan kecepatan konstan, yang benar-benar menakjubkan,” kata Brillianty.
Menurutnya, simulasi itu dasar, dan pekerjaan eksperimental dengan zat aktif nyata adalah langkah penting berikutnya. Brillianty dan rekan-rekannya juga berencana melakukan simulasi yang lebih canggih dengan menggunakan partikel zat aktif yang dapat mengolah informasi. Mereka akan lebih menyerupai serangga dan hewan dan akan membantu mengungkap hukum fisik yang mengatur pergerakan sekolah ikan atau kawanan serangga. Menurut Brilliantov, pada akhirnya tujuannya adalah untuk menciptakan materi yang merakit sendiri dari zat aktif, yang membuatnya penting untuk memahami fase materi semacam ini.
“Sangat penting bagi kita untuk melihat sifat zat aktif”, yang jauh lebih kaya daripada sifat zat pasif, - dia menyimpulkan.
Rincian penelitian dipublikasikan di Laporan Ilmiah.