science >> Wetenschap >  >> Fysica

Een algemene theorie over explosies die plaatsvinden tegen vervormbare objecten

Krediet:CC0 Publiek Domein

In lijn met het huidige internationale onderzoek naar de interactie van materie met hoge energieën, de onderzoeker van de Universiteit van Sevilla, Alfonso M. Gañán Calvo, heeft het explosieve gedrag bestudeerd van materie die wordt blootgesteld aan de hoogst bekende energiedichtheden die door mensen op aarde worden geproduceerd. Als resultaat, hij heeft een algemene theorie ontwikkeld en het eerste voorspellende analytische model van een driedimensionale gewelddadige explosie tegen een vloeibaar object (zeer vervormbaar). Het wetenschappelijke artikel dat deze resultaten verzamelt, heeft de onderscheiding gekregen om door de redacteur van te worden gemarkeerd als een gesuggereerd artikel Fysieke beoordelingsbrieven in het laatste nummer van die publicatie.

specifiek, de onderzoeker heeft het mechanische gedrag bestudeerd van een waterkolom met een zeer kleine diameter (tussen de vijf en 50 keer fijner dan een mensenhaar) wanneer er een ongewoon krachtige energiedichtheid (hoge energiedichtheid in een extreem korte tijdsperiode) op wordt geplaatst . Als onderdeel van deze analyse, hij heeft een zeer nauwkeurig model ontwikkeld dat de temporele evolutie van de explosieve schade kwantitatief voorspelt in functie van de tijd, de evolutie van de energie, en de afhankelijkheid van deze en andere variabelen van de grootte van de kolom, de eigenschappen van de vloeistof en de afgezette energie. Het model is afgeleid van een algemene formulering die de onderzoeker heeft voorgesteld.

Om die reden, in de literatuur is gebruik gemaakt van bestaande gegevens over zeer recente experimenten over bestraling van microscopisch kleine waterstromen met ultrakorte röntgenpulsen, het bereiken van vermogensdichtheden tot 3, 000 miljoen petawatt per kubieke meter (een petawatt is gelijk aan een miljoen gigawatt). Om een ​​idee te krijgen van de resulterende energiedichtheden, ze kunnen worden vergeleken met de kern van een kernreactor, die ongeveer 20 vrijgeeft, 000 GW/m 3 (150, 000 keer minder), en bedenk dat de vermogensdichtheid van een waterstofbom (bijvoorbeeld de Russische bom Tsar Bomba) op het moment van en het centrum van de explosie is duizenden malen zwakker.

De in de experimenten bereikte vermogensdichtheid werd bereikt dankzij het vrijkomen van energieën van een fractie van een joule in een extreem korte tijd (ongeveer 30 femtoseconden, 0,03 maal een miljardste van een seconde) en in microscopisch kleine volumes (slechts enkele femtoliters, dat is een paar kubieke micra). De resulterende ongewone energieniveaus maken het mogelijk om het vreemde gedrag te bestuderen dat vloeibare materie vertoont (de onderzoekers gebruikten water) wanneer het wordt blootgesteld aan extreme vermogensdichtheden.