“实践十号”卫星颗粒流体相分离实验获进展

近日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)研究员侯梅英带领团队与中国科学院上海技术物理研究所张涛团队合作完成了“实践10”粒子盒空间实验装置。首次在轨道上获得了关于粒子动力学的重要实验结果，如团簇形成、粒子冷却行为和双面分凝的麦克斯韦妖现象。

众所周知，微重力环境是实验观察粒子气体形成和研究其内在行为的必要条件。“实践10”号可回收科学实验卫星于4月6日至25日在轨道上运行，为这种实验研究提供了长期稳定的微重力条件，使实验观测成为可能。

侯梅英告诉《中国科学》杂志，与分子气体不同，粒子系统由于内部能量耗散特性，如粒子间的非弹性碰撞和摩擦，通常会有局部凝聚(或团簇)。

本实验分为单室和双室两部分:单室部分有三个由活塞隔开的独立样品室，观察活塞激励下颗粒的分布情况；双室部分是通过窗口连接的室，并被分成两部分。实验观察到了由两端活塞激发的颗粒偏析。卫星实验成功获得了单仓粒子分布图像，并首次观察到微重力条件下两个仓存在明显的粒子分离现象。在单室实验中，在中间室观察到两相气体均匀分布和团簇，在左室和右室观察到局部团簇。在双室中，首次在微重力条件下观察到的双室分离现象还需要更多的参数化实验结果和进一步的分析。

这个实验是第一个关于粒子群行为的系统空间实验。有望在未来获得对粒子聚集行为的系统观测，并利用粒子材料的内在特性建立一种新的空间存储、运输和操作方法。