Ett samarbete mellan Nagoya University och TU Braunschweig hittar bevis för att när projektiler träffar mjuka dammklumpar eller hårda klumpar av lösa glaspärlor, skallagarna för energispridning och energiöverföring är desamma i varje fall. Detta hjälper till att förstå hur granulära klumpar håller ihop, och hur planeter bildas.

Korniga kluster är vanliga fenomen - när du gör en tårta i köket, mjöl bildar klumpar. Porösa dammagglomerat, som är klumpar av klumpar av dammkorn, anses vara byggmaterial vid planets bildande. Men för att avslöja hur planeter bildas, det fysiska beteendet hos dessa dammklumpar måste förstås ordentligt. Särskilt, deras svar när de träffas av projektiler är avgörande eftersom förhållandena som orsakar stötinducerad stickning, studsande, sprickbildning, och så vidare, måste vara kända för att kunna upprätta en rimlig planetformationsmodell. Eftersom de porösa dammagglomeraten kan betraktas som granulärt material, de grundläggande fysikaliska egenskaperna hos granulat är avgörande för konstruktionen av modellen. Ett tillvägagångssätt för att lära sig om granulära påverkansdynamik relaterade till planetbildningsprocessen är genom direkt observation - det vill säga utför experiment på jorden som simulerar rymdmiljön.

Hiroaki Katsuragi, en granulär fysiksexpert från Nagoya University, och Jürgen Blum från Technische Universität Braunschweig har gjort just det. Blum har byggt ett tapptorn där mikrogravitation och vakuumförhållanden uppnås för att efterlikna miljön i rymden (figur 1, vänster). De eldade plast, bly- och glasprojektiler av varierande storlek vid mjuka och ömtåliga dammklumpar, såväl som löst, täta klumpar av relativt styva glaspärlor. Teamet analyserade sedan noggrant den effektinducerade expansionen (Figur 1, till höger) och fann bevis för universell lagstiftning om överföring av energi och avledning. Dessutom, teamet fann att skalningslagarna inte bara är tillämpliga på de porösa agglomeratklustren utan även på de täta glaspärlklustren.

Katsuragi, förklarar:"Resultatet är användbart för att djupt förstå planetbildningsprocessen. Samtidigt, vi är förvånade över överensstämmelsen i expansionsdynamiken mellan porösa (sköra) kluster och täta (styva) kluster. Faktiskt, de porösa klungorna består av små pulverkorn som klumpats ihop, och dessa kluster av många storlekar samlas själva. Vi fann att denna typ av hierarkisk struktur inte påverkar dynamiken som påverkas av påverkan. "

Denna studie kopplar ihop fysiken för planetformation och klumpbildning genom mikrogravitationsexperimentet. Tapptornet som används i studien är unikt genom att effekter med kort varaktighet enkelt kan upprepas till låg kostnad. Det tvärvetenskapliga samarbetet är också unikt. Hiroaki Katsuragi är en granulär fysiker och Jürgen Blum är en planetfysiker och båda delar det gemensamma målet att förstå effekten av porös och tät granulär materia.

Katsuragi säger, "Vi är alla bekanta med klumpar av pulver:de bildas när vi gör en tårta med mjöl. Ändå, klumparnas fysik - av hierarkisk granulär materia - har hittills inte studerats väl. Denna studie kan öppna upp en ny forskningsriktning inom fysik av granulär materia. "