Горсть песка на вибрирующем столе — как толпа на танцполе, которая ещё секунду держит ритм старой песни, когда диджей уже включил новую. Учёные заставили тонкий слой гранул прыгать на вертикально трясущейся платформе и резко меняли силу тряски. Сразу после скачка температура гранул — мера беспорядочного движения песчинок — вела себя не так, как должна была бы при новой силе. Она помнила старую настройку.
Этот эффект называют памятью Ковача: система, пережившая два скачка температуры, по пути к равновесию проходит через точку, где её состояние совпадает с равновесным, но потом «передумывает» и возвращается. В гранулированном слое исследователи увидели лишь короткий всплеск такой памяти — буквально в первые мгновения после изменения вибрации. Дальше система становилась беспамятной: её поведение определялось только текущей температурой, как будто прошлого и не было.
Авторы построили кинетическую теорию, которая разбивает процесс на две стадии: быструю, где память ещё есть, и медленную, где её уже нет. Первая соответствует так называемому кинетическому режиму, вторая — гидродинамическому. Компьютерное моделирование молекулярной динамики подтвердило и эксперимент, и теорию. Главный вывод: в такой системе полный эффект Ковача невозможен из-за связи между горизонтальной и вертикальной температурами — память успевает исчезнуть до того, как система могла бы «вспомнить» всё целиком.
Тонкий слой песка — простая на вид система, но она учит нас, как материалы с памятью теряют её в неравновесных условиях. Это важно не только для физики гранул, но и для понимания стёкол, пен и других сред, где прошлое влияет на настоящее.
Эффект Ковача был впервые описан в 1963 году для полимеров: если образец нагреть, затем охладить до нужной температуры, его объём сначала меняется не туда, куда ожидалось, а потом разворачивается. Песок оказался слишком «быстрым» для такого трюка.