微重力條件下粉塵團聚體衝擊動力學的通用定律

2021-01-13 生物幫
微重力條件下粉塵團聚體衝擊動力學的通用定律

2018-11-18 12:00:25 來源:sciencedaily

每個人都熟悉顆粒狀的簇 - 在廚房裡做蛋糕時,你會看到麵粉形成團塊。多孔塵埃附聚物 - 塵埃顆粒團塊 - 被認為是行星形成的建築材料。但要揭示行星是如何形成的,必須正確理解這些塵埃團塊的物理行為。特別是,當被射彈擊中時它們的響應是關鍵,因為必須知道引起撞擊引起的粘附,彈跳,破裂等的條件,以便建立合理的行星形成模型。由於多孔粉塵團聚體可視為顆粒狀物質,顆粒物質的基本物理性質對於構建模型至關重要。

名古屋大學的顆粒物理專家Hiroaki Katsuragi和不倫瑞克技術大學的JürgenBlum都做到了這一點。Blum建造了一個落塔,在這裡可以實現微重力和真空條件,以模擬太空環境。他們發射各種尺寸的彈丸 - 塑料,鉛,玻璃 - 各種尺寸的灰塵 - 柔軟而脆弱 - 以及鬆散,密集的相對堅硬的玻璃珠塊。然後,該團隊仔細分析了衝擊引起的擴展,並找到了普遍能量轉移和耗散規模法則的證據。此外,該團隊發現,結垢定律不僅適用於多孔聚集體簇,也適用於緻密玻璃珠簇。

Katsuragi解釋說:「這個結果對深入了解行星形成過程很有用。同時,我們對多孔(脆弱)星團和緻密(剛性)星團之間的膨脹動力學的一致感到驚訝。實際上,多孔簇由細小的粉末顆粒聚集在一起,這些多種尺寸的簇本身聚集在一起。我們發現這種層次結構不會影響撞擊引起的動力學。

這項研究通過微重力實驗將行星形成的物理學與叢形成聯繫起來。研究中使用的落塔是獨特的,因為短時間的衝擊實驗可以很容易地以低成本重複進行。跨學科協作團隊也是獨一無二的。Hiroaki Katsuragi是一位粒狀物理學家,JürgenBlum是一位行星物理學家,他們都有共同的目標,即了解多孔和緻密顆粒物質的影響。

Katsuragi最後指出,「我們都熟悉粉末團塊:每當我們用麵粉製作蛋糕時,它們就會形成。然而,層狀粒狀物質的團塊物理學 - 到目前為止還沒有得到很好的研究。研究可以為粒狀物質的物理學開闢一個新的研究方向。「

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