细菌“超流体”中的对称剪切带与群涌涡旋

细菌悬浮液——活性流体的典型例子——对剪切应力表现出不同寻常的响应。游动细菌的涌现集体运动非但没有增加悬浮液的黏度，反而可使悬浮液变成具有零表观黏度的“超流体”。尽管活性“超流体”的存在已在体相流变测量中得到证实，但这种奇异相的微观起源与动力学尚未经实验探究。在此，我们利用高速共聚焦流变术研究浓细菌悬浮液在简单平面剪切下的动力学。我们发现剪切下的细菌“超流体”表现出不寻常的对称剪切带，违背了复杂流体剪切带化的传统认知，即稳态剪切带的形成必然破坏未剪切样品的对称性。我们提出一个基于局部应力平衡与非平衡剪切构型遍历采样的简单流体力学模型，定量描述了观测到的对称剪切带结构。该模型还成功预测了静止细菌悬浮液中群涌涡旋的多种有趣特征。我们的研究为活性流体中集体群涌的物理性质提供了新见解，并阐明了其对输运过程的深远影响。