Förutsägelse av 3 km fragment av vattenis 55 sekunder efter kometnedslaget. Kredit:Crawford et al. 1994, Fig. 4, Copyright 1994, med tillstånd av Springer Science + Business Media
Sandia National Laboratories fysiker Mark Boslough och Dave Crawford förutspådde att rymdteleskopet Hubble skulle se en stigande ångplym när kometen Shoemaker-Levy 9 kraschade in på bortre sidan av Jupiter (Figur 1) 1994. Och visst, nog, plymen som producerades av nedslaget matchade Sandias beräkningsanalys (Figur 2). En medlem av Hubble-teamet sa till Boslough att bilderna av plymens uppgång och nedstigning "var så kusligt som Sandias förutspådda modeller att jag visade dem sida vid sida i flera år efteråt."
Bosloughs fascinerande berättelse är en av många minnen av 45 chockfysikforskare, mestadels från Sandia, vars spännande arbete är föremål för en posterpresentation av en aktuell Sandian, Dr Mary Ann Sweeney, denna vecka på American Physical Society, Division of Plasma Physics möte i Fort Lauderdale, Florida. Dr. Sweeneys affisch kommer att beskriva chockfysikforskning vid Sandia från dess tidiga historia (Figur 3) till idag.
Stötfysik studerar beteendet hos fasta material när föremål kolliderar med dem med enorma hastigheter, producerar en stötvåg som snabbt sprider sig och kan förändra en del av materialet till en vätska, gas, eller en sammansättning av laddade partiklar (ett plasma). Detta tvärvetenskapliga fält använder sig av experiment, simuleringar, och teori för att förstå vad som händer med material som utsätts för otroliga krafter. Den har tillämpningar för kärnvapen och konventionella vapen, astrofysik, planetvetenskap, materialsyntes, och yttre rymden.
a) Simulering av eldbolls- och plymutveckling efter nedslag av 3 km vattenisfragment med tider i minuter. b) Hubble-bilder ibland efter nedslaget för fragment av liknande storlek. Kredit:Boslough, Crawford 1997, Fig. 6, Copyright 2006, John Wiley och söner. NASA och Space Telescope Science Institute erkända för Hubble-bilden.
Sandia föddes i efterdyningarna av andra världskriget för att möta de nationella säkerhetsbehoven i efterkrigstidens Amerika, och chockvågsfysik var ett nyckelämne från början. Sedan dess, Sandias stora framgångar inom stötkompressionsvetenskap inkluderar konstruktionen av världens största högfrekventa elektromagnetiska våggenerator, informellt kallad Z-maskinen, som idag ger data om materials egenskaper vid extrema tryck och temperaturer. På 1960-talet Sandia-forskare utvecklade och patenterade kvartsmätaren, som spelade en huvudroll i att kvantifiera strålningsproducerade stressvågor som kan följa kärnvapenexplosioner. Sandias arbete med stötvågsvetenskap har också gett avgörande förståelse för orsaken till tornexplosionen ombord på USS Iowa, som dödade 47 sjömän 1989.
Enstegs lätt gaspistol på STAR, en Sandia-anläggning för chockfysikexperiment. Laboratorietester på STAR kan testa nästan alla typer av material (sprängämnen, kemiska och biologiska simulatorer, keramik, pulver). Vi firade nyligen sitt första gaspistoldrivna slagtest, som inträffade den 19 september, 1969. Kredit:Sandia National Laboratories
Sandias prestationer inom chockvågsforskning under sex decennier har haft en stor inverkan på vetenskaplig och ingenjörsforskning vid Sandia och i det bredare forskarsamhället. Genom att berätta historien om denna märkliga resa, Dr. Sweeneys affisch syftar till att inspirera och bjuda in experter, icke-experter, forskare i tidiga karriärer, och vetenskaps- och ingenjörsstudenter att bidra till området. Posterpresentationen kommer också att förmedla en forskars erfarenheter till allmänheten – utmaningarna, frustrationer, personliga strider, och i slutändan tillfredsställelsen av att göra en banbrytande upptäckt eller lösa ett problem. Som tidigare Sandian Lalit Chhabildas säger, "Jag önskar att jag var 20 år yngre eftersom...teknik beräkningsmässigt, teoretiskt sett, och experimentellt i chockfysik har avancerat så mycket att vi nu kan ta itu med problem vi en gång bara kunde drömma om."
