Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) forskare har experimentellt testat förutsägelserna från en studie från 2020 som beräkningsmässigt undersökte effekten av smältning på stötdrivna metallmikrojetstrålar. Det tidigare arbetet förutspådde att smältning av basmaterialet inte nödvändigtvis leder till en avsevärd ökning av jetmassan.

LLNL-teamet bekräftade förutsägelserna om mikrojetbeteende med flytande och fasta tennmikrojetexperiment. Arbetet, ledd av LLNL-forskaren David Bober, finns med i Journal of Applied Physics och valdes som redaktörs val.

Bober sa att mikrojetstrålar är viktiga att studera eftersom de är exempel på bredare jetting- och ejecta-processer som sker genom chockfysik för kondenserad materia, betyder allt från sprängämnen till asteroidnedslag.

Bober sa att laget motiverades av en uppsättning simuleringar utförda av LLNL-designfysikern Kyle Mackay, som också är medförfattare till denna studie. Arbetet som leds av Mackay kan hittas här och sammanfattas här.

"Mackays simuleringar visade en mycket överraskande trend och vi ville i princip se om det var verkligt, " sa Bober. "Närmare bestämt, att arbetet förutspådde att smältning av basmaterialet kanske inte alltid leder till en dramatisk ökning av massan av material som kastas ut från ett ytelement, vilket går emot den konventionella visdomen om hur dessa saker ska fungera."

Forskningen utfördes genom att skära ett litet spår i toppen av en plåt. Teamet träffade sedan undersidan med en snabbrörlig projektil. Det orsakade att en vätskeliknande tennstråle kastades framåt från spåret och in i vägen för en intensiv röntgenstråle.

"Vi använde dessa röntgenstrålar och en rad höghastighetskameror för att ta en serie bilder av den flygande tennstrålen, som sedan låter oss beräkna saker som jetens massa och hastighet, " sa Bober. "För förmågan att göra allt det där, vi är tacksamma till många kollegor, speciellt de inom Dynamic Compression Sector vid Advanced Photon Source vid Argonne National Laboratory. "

Bober sa att han är glad över att förklara hur resultaten uppstår i naturen och i simuleringar. Teamet har nyligen samlat in uppföljningsdata för att mäta den lokala fasen av jetplanen och även planera framtida skott för att utforska de materialparametrar som de tror kan vara viktigast för fenomenet.

"Teamet har fortfarande arbete framför sig för att förstå exakt vad som händer i experimenten, " sa Bober. "Jag hoppas att vi är på väg att förbättra ejecta-modeller genom att detaljera fysiken som händer runt smältövergången."