В стакане с мутной жидкостью, где оседает крахмал, глазу видна только серая пелена. Частицы внутри движутся, но что именно там происходит — остаётся загадкой. Обычные оптические приборы не могут пробиться сквозь такую взвесь: свет рассеивается уже в верхнем слое. Однако в новой работе использовали метод, похожий на ультразвук, только со светом — оптическую когерентную томографию. Она позволяет заглянуть вглубь и увидеть отдельные частицы размером около 20 микрометров, даже если жидкость выглядит как молоко.

Прибор действует как радар: посылает короткие световые импульсы и ловит отражения от каждой частицы. По этим отражениям можно точно определить, где находится граница между осевшим слоем и прозрачной жидкостью сверху. Отслеживая, как эта граница опускается со временем, учёные получают скорость оседания. Одновременно по яркости отражений вычисляют, сколько частиц осталось в толще — то есть объёмную долю. Раньше для таких измерений требовалось несколько отдельных опытов, а теперь всё видно в одном непрерывном процессе.

Испытания провели на суспензии картофельного крахмала в воде и в более плотных растворах. Концентрацию крахмала меняли от 30 до 50 процентов объёма, а плотность жидкости — от обычной воды до раствора соли, в 1,3 раза тяжелее. Оказалось, что если скорость оседания разделить на скорость по формуле Стокса (которая описывает падение одиночной частицы в спокойной жидкости), то все данные ложатся на одну кривую. Эта кривая совпадает с двумя классическими моделями, описывающими, как частицы мешают друг другу при оседании.

Такой подход может пригодиться везде, где нужно контролировать осаждение: от производства красок и косметики до очистки сточных вод. В природе похожие процессы идут при образовании речных отложений и морского дна. Теперь у исследователей появился инструмент, чтобы видеть их в реальном времени, не разрушая образец.