圖1. 裝置結構：上層電控裝置，中層為雙倉實驗模塊層，下層為單倉實驗模塊層
圖2. 左：微重力下單倉的團簇現象；右：雙倉中首次在微重力下觀察到明顯的顆粒兩倉分聚現象
近日，中科院物理所/北京凝聚態物理國家實驗室（籌）軟物質物理重點實驗室研究員厚美瑛帶領團隊與中科院上海技物所張濤團隊合作，完成“實踐十號”顆粒物質箱空間實驗裝置，并首次在軌獲得了微重力下團簇形成、顆粒冷卻行為以及雙倉分聚麥克斯韋妖現象等顆粒動力學重要實驗結果。
據了解，微重力環境是實驗觀察顆粒氣體形成以及研究其本征行為的必要條件。4月6日～25日在軌的“實踐十號”返回式科學實驗衛星，為這樣的實驗研究提供了長時穩定微重力條件，使得實驗觀察成為可能。
厚美瑛告訴《中國科學報》記者，與分子氣體不同，由于粒子間非彈性碰撞和摩擦等內秉的能量耗散特性，顆粒體系經常會有局部凝聚（或團簇）現象出現。
此次實驗分單、雙倉兩個部分：單倉部分有三個以活塞分隔的單獨樣品倉，觀察顆粒在活塞激振下的分布情況；雙倉部分為一個以窗口相連、分隔為兩部分的倉，實驗觀察顆粒受兩端活塞激振后的分聚情況。衛星實驗成功獲取單倉顆粒分布圖像，并首次在微重力下觀察到雙倉明顯的顆粒兩倉分聚現象。單倉實驗在中間倉觀察到氣態均勻分布與團簇兩相，在左倉和右倉觀察到了局域團簇。在雙倉中，首次觀察到的微重力下兩倉分聚現象仍有待更多參數實驗結果與進一步分析。
實驗首次對顆粒團簇行為進行了系統空間實驗，后續有望獲得對顆粒聚集行為的系統觀察，并利用顆粒物質內稟特性，建立空間儲存、運輸和操作的新方法。
