Als je geen plasmafysicus bent, exploderende elektrische draden onder water klinkt misschien als een slecht idee. Maar het is eigenlijk een manier om schokgolven te bestuderen, de zich voortplantende verstoringen die sneller bewegen dan de snelheid van het geluid.

Met schokgolfstudies kunnen onderzoekers de warme, dichte materie bereiken die alleen in de extreme omstandigheden rond sterren wordt gevonden en in het laboratorium is gemaakt voor onderzoek naar inertiële opsluiting. Schokgolven hebben ook geneeskrachtige, industriële en militaire toepassingen. Het exploderen van een elektrische draad onder water is een manier om een ​​schokgolf te genereren en wetenschappers een hulpmiddel te geven om de vergelijkingen te verifiëren die worden gebruikt om schokgolven te voorspellen.

Onderzoekers van het Technion Israel Institute of Technology probeerden de relatie te begrijpen, indien van toepassing, tussen de evolutie van een schokgolf en de uitzetting van de exploderende draad in een recent artikel in het tijdschrift Fysica van plasma's , van AIP Publishing. Schaduwstreepbeelden maken om het traject van de schokgolven te zien, ze ontdekten dat de uitzetting van de draad bepaalt hoe een schokgolf vervalt, en ontwikkelde een vereenvoudigd model om deze relatie te beschrijven.

De onderzoekers merkten op dat lang nadat de schokgolf is gegenereerd, de draad blijft uitzetten, wat leidt tot een aanzienlijk langzamere schokgolf dan voorspeld door eerdere modellen. Verder in tegenstelling tot eerdere modellen, dit nieuwe model gaat niet uit van zelfvergelijkende beweging en onmiddellijke energieafgifte.

"Verrassend genoeg, en dit is het spannende deel, de resultaten van dit vereenvoudigde model passen uitstekend bij de experimenteel verkregen resultaten, " zei Alexander Rososhek, een auteur van de krant. Het experiment toonde aan dat de exploderende draad die de schokgolf genereert, uitzet met subsonische snelheid.

"Deze vonst, samen met eendimensionale hydrodynamische simulaties, stelde ons in staat om het voorbijgaande proces dat het genereren van schokgolven regelt, grondig te begrijpen, " zei Rososhek, "en bevordert onze kennis van het genereren van schokgolven als geheel."

Specifieker, deze resultaten zijn van toepassing op verschillende experimentele opstellingen om schokgolven te bestuderen. Bijvoorbeeld, de resultaten van dit onderzoek kunnen worden gebruikt in experimenten waarbij de schokintensiteit wordt versterkt door een waterstroom die extra energie verwerft door verbranding van de geëxplodeerde draden.

In toekomstig onderzoek, Rososhek en de andere auteurs van het artikel zullen proberen de intensiteit van de schokgolf te vergroten door de eigenschappen van de exploderende draad te veranderen, die voor een aanvullende energiedepositie kunnen zorgen. Ze willen ook een röntgenstraal met een hoge intensiteit op picoseconde-tijdschaal gebruiken om de beginfase van het genereren van schokken te bestuderen door gezamenlijk werk onder leiding van Simon Bland's groep van het Imperial College of London met de European Synchrotron Radiation Facility.