肥皂膜中粒子间的远距离相互作用

直径为毫米级的颗粒悬浮于液体浴表面时，会通过液体-空气界面变形相互吸引，这种现象称为“谢里奥效应”。我们在这里考虑的情形看似相似：悬浮于水平肥皂膜中的两个毫米级颗粒之间的相互作用。在这种几何结构中，由于颗粒重量导致的膜变形可延伸至整个系统尺度，从而引发极其长范围的吸引。结合肥皂膜中较小的粘性摩擦，这导致颗粒出现复杂的轨迹，持续长达十秒后才会相互碰撞。通过跟踪颗粒运动，我们测量了每个颗粒对另一个颗粒所施加的力，并发展了理论模型。由于肥皂膜中颗粒引起的界面变形取决于其在肥皂膜中的位置，所产生的吸引力具有两个基本不同于经典相互作用力的特征。一个颗粒对另一个颗粒所施加的力在方向和大小上都不同于反向相互作用，当一个颗粒靠近中心而另一个靠近框架时，这种不对称性可达 150%。当两个颗粒都靠近肥皂膜中心时，互惠性得以恢复。这些结果是非惯性有效相互作用的原创示例，源于边界条件。