Физиците са открили, че пясъчните гранули се държат като течности с различна плътност, когато се смесят - те се изпукват и плуват.

Движение в потока на насипни материали като пясък и каталитични частици, използвани в химическата промишленост

реактори, са в основата на широк спектър от природни явления – отСъщият механизъм се използва в промишлените процеси, отДвижението и смесването на насипни твърди вещества често се демонстрира чрез движението и смесването на насипни твърди веществапоразителна прилика с течности, както се случва при движещи се пясъчни дюни, лавини и плаващи пясъци.В същото време физиката зад такива свободни потоци не е толкова добре разбрана, колкото флуидните потоци.

Скорошно откритие на Крис Бойс, доцент по химия.по инженерство в Колумбийския университет, обяснява природата на ново семейство от гравитационни нестабилности в гранулирани частици с различна плътност, които се задвижват от газ. Подобни процеси не протичат в течности. В сътрудничество с групата на професора по енергетика и инженерство Кристоф Мюлер в ETH Цюрих, екипът на Beuys откри неочаквана нестабилност, подобна на Rayleigh-Taylor, при която по-леките зърна се издигат през по-тежки зърна под формата на „пръсти“ и „зърнени мехурчета“. Нестабилността на Rayleigh-Taylor е резултат от взаимодействието на две течности с различна плътност, които не се смесват - например масло и вода, тъй като по-леката течност отблъсква по-тежката. Това никога не е било виждано преди между два сухи гранулирани материала.

Проучването на Бойс показа за първи път, че "балонът"от лек пясък може да се издигне през тежък пясък, при условие че и двата вида пясък са подложени на вертикални вибрации и възходящ газов поток. Учените са открили, че точно както въздушните и маслените мехурчета се издигат във водата, защото са по-леки от водата и не искат да се смесват с нея, мехурчетата от лек пясък преминават през тежък пясък, дори ако двата вида пясък се опитат старателно да се смесят.

„Вярваме, че нашето откритие ще се трансформиранаука“, отбелязва Бойс. „Намерихме „гранулиран“ аналог на течните механични нестабилности. „Нашите резултати могат не само да обяснят геоложките образувания и процеси, лежащи в основата на образуването на минерални находища, но също така могат да бъдат използвани в технологията за обработка на прах в енергетиката, строителството и фармацевтичната индустрия.“

Изследователите също откриха, че газътпотокът, действащ върху пясъка, също създава други гравитационни нестабилности, включително каскадно разклоняване на низходящата гранулирана капка. Те също така показаха, че нестабилността на Rayleigh-Taylor като нестабилност възниква в широк диапазон от скорости на газовия поток и условия на вибрации, образувайки различни структури при различни условия на възбуждане.

"Тези нестабилности могат да бъдат приложеникъм различни системи хвърлят светлина върху динамиката на гранулираната среда и предлагат нови възможности за формиране на модел в гранулираните смеси за формиране на нови продукти във фармацевтичната индустрия ”, добавя Beuys. "Особено сме развълнувани от потенциалното въздействие на нашите открития върху геоложките науки - тези нестабилности ще ни помогнат да разберем как структурата на планетата се е формирала в дългата история на Земята и предсказва как ще се формират другите в бъдеще."