Wetenschappers van het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) hebben experimenteel de voorspellingen getest van een onderzoek uit 2020 waarin het effect van smelten op schokgestuurde metalen microjets computationeel werd onderzocht. Dat eerdere werk voorspelde dat het smelten van het basismateriaal niet noodzakelijkerwijs leidt tot een substantiële toename van de jetmassa.

Het LLNL-team bevestigde de voorspellingen van microjet-gedrag met vloeibare en vaste tin-microjet-experimenten. Het werk, onder leiding van LLNL-wetenschapper David Bober, is te zien in de Tijdschrift voor Toegepaste Natuurkunde en werd gekozen als keuze van een redacteur.

Bober zei dat microjets belangrijk zijn om te bestuderen, omdat ze voorbeelden zijn van bredere jetting- en ejecta-processen die plaatsvinden in de fysica van gecondenseerde materie, betekent alles van explosieven tot asteroïde-impact.

Bober zei dat het team werd gemotiveerd door een reeks simulaties uitgevoerd door LLNL-ontwerpfysicus Kyle Mackay, die ook co-auteur is van de huidige studie. Het werk van Mackay is hier te vinden en hier samengevat.

"De simulaties van Mackay vertoonden een zeer verrassende trend en we wilden eigenlijk zien of het echt was, " zei Bober. "Specifiek, dat werk voorspelde dat het smelten van het basismateriaal niet altijd zou leiden tot een dramatische toename van de massa materiaal die uit een oppervlakte-element wordt uitgestoten, wat indruist tegen de conventionele wijsheid van hoe deze dingen zouden moeten werken."

Het onderzoek is uitgevoerd door een kleine groef in de bovenkant van een tinnen plaat te maken. Het team raakte vervolgens de onderkant met een snel bewegend projectiel. Dat zorgde ervoor dat een vloeistofachtige straal tin uit de groef naar voren werd geslingerd en in het pad van een intense röntgenstraal werd geworpen.

"We hebben die röntgenfoto's en een reeks hogesnelheidscamera's gebruikt om een ​​reeks foto's te maken van de vliegende tinnen jet, waarmee we dingen kunnen berekenen zoals de massa en snelheid van de jet, " zei Bober. "Voor het vermogen om dat allemaal te doen, we zijn veel dank verschuldigd aan vele collega's, vooral die van de Dynamic Compression Sector van de Advanced Photon Source van het Argonne National Laboratory."

Bober zei dat hij enthousiast is om uit te leggen hoe de resultaten in de natuur en in simulaties voorkomen. Het team heeft onlangs follow-upgegevens verzameld om de lokale fase van de jets te meten en plant ook toekomstige opnamen om de materiële parameters te onderzoeken waarvan zij denken dat deze het belangrijkst zijn voor de verschijnselen.

"Het team heeft nog werk voor de boeg om te begrijpen wat er precies aan de hand is in de experimenten, " zei Bober. "Ik hoop dat we op weg zijn om de ejecta-modellen te verbeteren door de fysica te beschrijven die plaatsvindt rond de smelttransitie."