细菌湍流的涌现成像：相图与转变动力学
软凝聚态物质
2021-03-09 v2 统计力学
摘要
我们通过实验研究了集体细菌游动的涌现现象，该现象常被称为细菌湍流。我们系统绘制了由细菌浓度、细菌游动速度和活性游动细菌数量分数所张成的三维大肠杆菌悬浮液流动的相图，该相图显示出与动力学理论的定量一致，并证明了流体动力学相互作用在细菌集体游动中的主导作用。更重要的是，我们通过突然提高光驱动细菌的游动速度触发细菌湍流，并实时成像其向湍流的转变。我们的实验确定了两条不寻常的动力学路径，即相边界附近具有长孵育期的一步转变，以及由长波不稳定性驱动的湍流相内部深处的两步转变。我们的研究不仅提供了对现有理论的定量验证，也为细菌湍流的粒子间相互作用和转变动力学提供了新见解。
引用
@article{arxiv.2003.12399,
title = {Imaging the emergence of bacterial turbulence: phase diagram and transition kinetics},
author = {Yi Peng and Zhengyang Liu and Xiang Cheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.12399},
year = {2021}
}
备注
24 pages, 6 figures, Science Advances (accepted)