Scenarier för banorna för droppar vid tre olika lutningsvinklar, där de fall som förutspåtts med hänsyn till interaktionerna med virvelringen visas i rött, och de utan visas i blått. Kredit:Gen Li, Nathaniel Sliefert, James B. Michael, och Alexander L. Yarin
År 2009, musikproducenten Phil Spector dömdes för mordet på skådespelerskan Lana Clarkson 2003, som sköts i ansiktet från mycket kort avstånd. Han var klädd i vita kläder, men inga blodfläckar hittades på hans kläder – även om betydande bakåtstänkande blodstänk förekom.
Hur kunde hans kläder förbli rena om han var skytten? Detta verkliga rättsmedicinska pussel inspirerade forskare från University of Illinois i Chicago och Iowa State University att utforska den inblandade vätskefysiken.
I Vätskors fysik , forskarna presenterar teoretiska resultat som avslöjar en växelverkan mellan den inkommande virvelringen av drivmedelsmynningsgaser med bakåtriktade blodstänk.
En detaljerad analytisk teori om sådana turbulenta självliknande virvelringar gavs av denna grupp i tidigare arbete och är matematiskt kopplad till teorin om kvantoscillatorer.
"I vårt tidigare arbete, vi bestämde den fysiska mekanismen för bakåtstänk som en oundviklig instabilitet utlöst av acceleration av en tätare vätska, blod, mot en tändvätska, luft, sa Alexander Yarin, en framstående professor vid University of Illinois i Chicago. "Detta är den så kallade Rayleigh-Taylor-instabiliteten, som är ansvarig för att vatten droppar från ett tak."
Bakåtstänkande droppar flyger från offret mot skytten efter att ha stänkts av en penetrerande kula. Så forskarna nollställde på hur dessa bloddroppar interagerar med en turbulent virvelring av munkorgsgaser som rör sig från skytten mot offret.
De förutspår att bakåtriktade droppar av blodstänk kan fångas in – införlivas och svepas med i dess flöde – av den annalkande turbulenta vortexringen, till och med att vändas.
"Detta betyder att sådana droppar till och med kan landa bakom offret, tillsammans med det främre stänket som orsakas av en penetrerad kula, " sa Yarin. "Med en viss position för skytten i förhållande till offret, det är möjligt för skyttens kläder att förbli praktiskt taget fria från blodfläckar."
Den fysiska förståelsen som uppnås i detta arbete kommer att vara till hjälp vid rättsmedicinsk analys av fall som mordet på Clarkson.
"Förmodligen, många kriminaltekniska pussel av denna typ kan lösas baserat på ljudvätskemekaniska principer, sa Yarin.
