Turbulentie is te vinden op grote en kleine plaatsen, van exploderende supernova's en uitgestrekte oceaanstromingen, tot de onstabiele plasma's die zich vormen in kleine fusiebrandstofcellen die worden gebombardeerd met lasers.

En toch, terwijl schijnbaar chaotische turbulentie zich ontvouwt in een waterval van kleinere wervelingen en wervelingen - en dan nog kleinere wervelingen en wervelingen binnen die wervelingen en wervelingen - gebeurt er iets onverwachts, Dat zeggen onderzoekers van de Universiteit van Rochester.

Die kleinere wervelingen en wervelingen beginnen zich opmerkelijk hetzelfde te gedragen.

"Terwijl dit proces zich ontvouwt, het creëren van deze kleinere en kleinere structuren, het verliest de herinnering aan het eerste dat de stroom in een turbulente toestand bracht, " zegt Hussein Aluie, assistent-professor werktuigbouwkunde en co-auteur van een paper gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven . "Dit geheugenverlies zorgt ervoor dat die structuren op kleine schaal zich op een universele manier gedragen."

Als resultaat, Aluie en hoofdauteur Xin Bian, een doctoraat student in zijn laboratorium, hebben een nieuwe reeks behoudswetten beschreven - fundamentele wetten die natuurlijke processen beschrijven - die uniek zijn voor turbulente stromingen in magnetische velden.

Dit heeft geleid tot een reeks vereenvoudigde vergelijkingen die mogelijk in meerdere onderzoeksgebieden kunnen worden toegepast, inclusief:

• de evolutie van sterren en sterrenstelsels, en de aanwas van materie in de ruimte;
• het voorspellen van ruimteweer rond de aarde als gevolg van de zonnewind; en
• gemagnetiseerde voering inertiële fusie (MagLIF), een experimentele benadering om gecontroleerde fusie in een laboratorium te bereiken.

In de loop van deze studie, Bian en Aluie gebruikten meer dan 16, 000 rekenkernen en ongeveer 6 miljoen CPU-uren op de supercomputer van het National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) in het Lawrence Berkeley National Laboratory.

"De simulaties behoren tot de grootste in hun soort, ' zegt Alui.

De onderzoekers bedachten ook een nieuwe analytische methode om te ontrafelen hoe turbulente lichamen op verschillende schalen met elkaar "communiceren".

"Je kunt het theoretisch gebruiken, je kunt het gebruiken met numerieke simulaties, en toepassen op waarnemingen van experimenten of zelfs van satellieten, "Zegt Aluie. "Het is heel veelzijdig."

Aluie's lab past de methode al toe om te bestuderen hoe wervelingen en wervelingen de algemene circulatiepatronen in de oceaan beïnvloeden, en ook hoe de wisselwerking tussen wind en water de evolutie van die wervelingen beïnvloedt.

"We passen dit toe om te kwantificeren hoeveel kracht van de wind in de oceaan wordt gestopt, "De tool die we hebben ontwikkeld is heel goed in het ontwarren van chaotische en complexe systemen", zegt Aluie.