Druppeltjes met gekke loopjes op vloeistoftrampoline

Wat gebeurt er als een druppel siliconenolie op het oppervlak valt van een vloeistofcilinder die op een trilplaat staat? Al in 2005 lieten fysici uit Parijs zien dat zo’n druppeltje niet alleen stuitert als op een trampoline, maar dat het zelfs over het vloeistofoppervlak aan de wandel kan gaan. Dat doet het al stuiterend – het lijkt wel huppelen. Fysici en wiskundigen van het Massachusetts Institute of Technology hebben in een serie proeven dat kunstje nu verfijnd. Ze inventariseerden alle ‘loopjes’ die de druppels kunnen vertonen, zoals ‘chaotisch’ en ‘mank’, en ze lieten twee druppels om elkaar heen stuiteren. (Physics of Fluids, 1 oktober).

De opnamen hiernaast komen uit filmpjes daarvan. Het team monteerde bovendien filmpjes uit uitsluitend opnames van de momenten waarop de druppels het oppervlak raken. In die filmpjes lijken de druppels heen en weer te zoeven – voortgestuwd door de golven die ze zelf bij elke inslag op het vibrerende oppervlak maken. Zo gaat het eigenlijk ook, want het druppeltje wordt instabiel als het stuitert op die golven. Zo veert het niet langer recht omhoog terug, maar een beetje naar opzij – alsof het een stapje maakt. Twee druppels kunnen dan zelfs om elkaar heen gaan dansen op gezamenlijke golven.

Het gestuiter doet fysici denken aan het model waarmee Louis de Broglie in 1926 het quantummechanisch gedrag van deeltjes zoals elektronen probeerde te beschrijven. De huidige interpretatie is dat een elektron deeltje én golf tegelijk is. De Broglie dacht echter dat deeltjes als elektronen voortgesleept werden door een golf, als drijfhout op zee. De druppels op het vibrerende vloeistofoppervlak illustreren dat idee nu perfect. Het verrassende is bovendien dat er inderdaad allerlei quantummechanische verschijnselen mee na te bootsen zijn.

Margriet van der Heijden

    • Margriet van der Heijden