顆粒物質(zhì)是以離散態(tài)形式存在的物質(zhì)形態(tài)，是一種復(fù)雜體系,，其運(yùn)動規(guī)律與一般固體和液體很不相同,，近年來引起物理學(xué)界的廣泛關(guān)注。對于一個(gè)大小顆�,；旌系南到y(tǒng),，當(dāng)受到外界擾動(如振動，搖動等)時(shí),，會發(fā)生大小顆粒的分離,，一般是大顆粒運(yùn)動到上層，小顆粒運(yùn)動到下層,，這就是所謂的“巴西果效應(yīng)”(Brazil nut effect),。這在自然界和生產(chǎn)中普遍存在，是一個(gè)人們所熟知的現(xiàn)象,。但是長久以來人們對其形成機(jī)理并不十分清楚,。美國的一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)，在某些情況下,，垂直振動也會導(dǎo)致大顆粒運(yùn)動到下層,，小顆粒運(yùn)動到上層,，產(chǎn)生所謂“反巴西果效應(yīng)”。對這一新現(xiàn)象,，美國芝加哥大學(xué)的研究小組在《Nature》上發(fā)表了不同的研究結(jié)果,。他們未觀察到“反巴西果”現(xiàn)象，但是隨氣壓的變化,，導(dǎo)致了大顆粒上升的速度發(fā)生改變,。

    中科院物理所陸坤權(quán)研究員的小組，通過不同密度大球在不同尺寸顆粒床中振動的實(shí)驗(yàn),，系統(tǒng)研究了大球上升和下降的規(guī)律,。發(fā)現(xiàn)當(dāng)大球和顆粒密度比大于某臨界值時(shí)，則大球上升(巴西果效應(yīng)),，且上升速度隨密度比增大呈冪次方變快,。而當(dāng)密度比小于此臨界值時(shí)，則大球下降(反巴西果效應(yīng)),，下降速度隨密度比減小呈冪次方變快,。更重要的是，發(fā)現(xiàn)氣體在“反巴西果”的形成中起關(guān)鍵作用,。在振動狀態(tài)下形成“反巴西果”的顆粒床中,，測量得負(fù)的氣壓，正是這個(gè)負(fù)壓驅(qū)動了密度小的大顆粒向下運(yùn)動,，形成了“反巴西果”現(xiàn)象,。在相同條件下，抽空的系統(tǒng)中則觀察不到“反巴西果”現(xiàn)象,。而在一定振動頻率和加速度下是否產(chǎn)生負(fù)壓又與床顆粒的大小及密度有關(guān),。

    這項(xiàng)研究得到了國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目及國家自然科學(xué)基金的資助。研究成果發(fā)表于2003年7月4日的Phys. Rev. Lett. 91 (2003) 014302,。