Een samenwerking tussen de Universiteit van Nagoya en de TU Braunschweig levert bewijs dat wanneer projectielen zachte stofdeeltjes of harde losse glasparels raken, de schaalwetten voor energiedissipatie en energieoverdracht zijn in elk geval hetzelfde. Dit helpt om te begrijpen hoe korrelige klonten aan elkaar plakken, en hoe planeten worden gevormd.

Granulaire clusters zijn veelvoorkomende verschijnselen - tijdens het maken van een cake in de keuken, meel vormt klonten. Poreuze stofagglomeraten, die klompjes stofkorrels zijn, worden beschouwd als bouwmaterialen bij de vorming van planeten. Maar om te onthullen hoe planeten worden gevormd, het fysieke gedrag van deze stofklonten moet goed worden begrepen. Vooral, hun reactie wanneer ze door projectielen worden geraakt, is van cruciaal belang omdat de omstandigheden die door impact veroorzaakte plakken veroorzaken, stuiteren, breken, enzovoort, moet bekend zijn om een ​​plausibel planeetvormingsmodel op te stellen. Aangezien de poreuze stofagglomeraten kunnen worden beschouwd als korrelige materie, de fysieke basiseigenschappen van korrelige materie zijn cruciaal voor het construeren van het model. Een manier om te leren over granulaire impactdynamiek met betrekking tot het planetaire vormingsproces is door directe observatie, dat wil zeggen, het uitvoeren van experimenten op aarde die de ruimteomgeving simuleren.

Hiroaki Katsuragi, een granulaire fysica-expert van de Universiteit van Nagoya, en Jürgen Blum van de Technische Universität Braunschweig hebben precies dat gedaan. Blum heeft een valtoren gebouwd waar microzwaartekracht en vacuümomstandigheden worden bereikt om de omgeving in de ruimte na te bootsen (Figuur 1, links). Ze vuurden plastic af, loden en glazen projectielen van verschillende groottes op zachte en fragiele klompjes stof, maar ook los, dichte klonten van relatief stijve glasparels. Het team analyseerde vervolgens zorgvuldig de door de impact veroorzaakte expansie (Figuur 1, rechts) en vond bewijs voor universele schaalwetten voor energieoverdracht en dissipatie. In aanvulling, het team ontdekte dat de schaalwetten niet alleen van toepassing zijn op de poreuze agglomeraatclusters, maar ook op de dichte clusters van glasparels.

Katsuragi, legt uit:"Het resultaat is nuttig om het proces van planeetvorming grondig te begrijpen. we zijn verbaasd over de overeenstemming van de expansiedynamiek tussen poreuze (fragiele) clusters en dichte (rigide) clusters. Werkelijk, de poreuze clusters bestaan ​​uit kleine korrels poeder die samengeklonterd zijn, en deze clusters van vele groottes zijn zelf geclusterd. We ontdekten dat dit type hiërarchische structuur de door impact veroorzaakte dynamiek niet beïnvloedt."

Deze studie verbindt de fysica van planetaire vorming en klompvorming via het microzwaartekrachtexperiment. De drop-toren die in het onderzoek is gebruikt, is uniek omdat kortdurende impactexperimenten gemakkelijk tegen lage kosten kunnen worden herhaald. Uniek is ook het interdisciplinaire samenwerkingsteam. Hiroaki Katsuragi is een granulaire fysicus en Jürgen Blum is een planetaire fysicus en beide delen het gemeenschappelijke doel om de impact van poreuze en dichte korrelige materie te begrijpen.

Katsuragi zegt, "We kennen allemaal de klompjes poeder:die ontstaan ​​telkens als we een cake met bloem maken. de fysica van klonten - van hiërarchische korrelige materie - is tot nu toe niet goed bestudeerd. Deze studie zou een nieuwe onderzoeksrichting kunnen openen in de fysica van korrelige materie."