Wat eruit zou kunnen zien als gelei die wordt geroerd, is in werkelijkheid water dat wordt blootgesteld aan 20 keer de normale zwaartekracht van de aarde in ESA's centrifuge met grote diameter - als onderdeel van een experiment dat nieuw inzicht geeft in het gedrag van golfturbulentie.

Dit onderzoek, onder leiding van Stéphane Dorbolo van de Universiteit van Luik en Eric Falcon van CNRS en de Universiteit van Parijs, is gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven .

Golfturbulentie komt overal voor waar een reeks willekeurige golven op elkaar inwerken - van de oceaan tot de atmosfeer, of in plasma's - maar de exacte mechanismen erachter zijn slechts vaag begrepen. Voor oppervlaktegolven op een vloeistof, zwaartekracht domineert het gedrag bij lage frequenties, terwijl 'capillaire werking' op basis van oppervlaktespanning belangrijker wordt bij hoge frequenties.

Om het frequentiebereik te vergroten waar golven worden gedomineerd door zwaartekracht, de onderzoekers voerden hun experiment uit in de ESA's Large Diameter Centrifuge (LDC), waar ze effectieve zwaartekrachtniveaus tot 20 keer die van de zwaartekracht van de aarde kunnen creëren.

Binnen dit uitgebreide assortiment het resultaat was een verrassing:de typische tijdschalen van golfinteracties en -dissipatie waren niet afhankelijk van de golffrequentie, zoals theoretisch voorspeld.

In plaats daarvan worden deze tijdschalen bepaald door de langst beschikbare golflengte binnen het systeem, namelijk de grootte van de container waarin de golven voorkomen, een effect waar de huidige golfturbulentietheorieën geen rekening mee houden.

Prof. Falcon legt uit:"Dit resultaat suggereert dat er rekening moet worden gehouden met de grootte van de 'container' in studies van watergolven in een oceaan - evenals atmosferische golven op aarde en magnetisch opgesloten plasmagolven zoals bij fusie-experimenten.

"Opmerkelijk, dit experiment dient om het wetenschappelijke beeld te vervolledigen van hoe zwaartekracht een impact heeft op oppervlaktegolfturbulentie, omdat het afstemmen van het zwaartekrachtniveau op een tegengestelde lage waarde al is uitgevoerd in experimenten in nul-G parabolische vluchten in 2009 en meer recentelijk aan boord van het internationale ruimtestation in 2019. Dit heeft ons in staat gesteld om met succes pure capillaire golfturbulentie waar te nemen zonder bijdrage van zwaartekracht."

Werkend in een witte koepel in sci-fi-stijl, de LDC is een vierarmige centrifuge met een diameter van 8 m die onderzoekers gedurende weken of maanden toegang geeft tot een reeks hyperzwaartekracht tot 20 keer de zwaartekracht van de aarde. Op zijn snelst, de centrifuge draait tot 67 omwentelingen per minuut, met zijn zes gondels geplaatst op verschillende punten langs de armen met een gewicht van 130 kg, en elk geschikt voor 80 kg laadvermogen.