Fyysikot ovat huomanneet, että hiekka-rakeet käyttäytyvät samankaltaisina nestemäisinä, kun ne sekoitetaan - ne kuplaavat ja kelluvat.

Kemiallisissa sovelluksissa käytettävien bulkkimateriaalien, kuten hiekan ja katalyyttihiukkasten, liike virtauksessa

reaktoreiden pohjana on laaja valikoimaluonnonilmiöt - maanvyörymistä tulivuorenpurkauksiin. Samaa mekanismia käytetään teollisissa prosesseissa lääketuotannosta hiilidioksidin talteenottoon. Kiinteiden aineiden liikkeessä ja sekoittumisessa on usein silmiinpistäviä yhtäläisyyksiä nesteiden kanssa, kuten tapahtuu liikkuvissa hiekkadyynissä, lumivyöryissä ja juoksevassa hiekassa. Samaan aikaan tällaisten rakeisten virtausten taustalla oleva fysiikka ei ole yhtä selkeää kuin nestevirtaukset.

Kemian apulaisprofessori Chris Boycen äskettäinen löytö.Columbian yliopiston insinööritieteessä selittää uuden painovoiman epävakauden perheen luonteen vaihtelevan tiheyden omaavissa raemaisissa hiukkasissa, joita ohjaa kaasu. Samanlaisia ​​prosesseja ei tapahdu nesteissä. Yhteistyössä ETH Zürichin energia- ja tekniikan professori Christoph Müllerin ryhmän kanssa Beuysin tiimi havaitsi odottamattoman Rayleigh-Taylorin kaltaisen epävakauden, jossa kevyemmät jyvät nousevat raskaampien jyvien läpi "sormien" ja "jyvien kuplien" muodossa. Rayleigh-Taylorin epävakaus johtuu kahden eri tiheyden omaavan nesteen vuorovaikutuksesta, jotka eivät sekoitu – esimerkiksi öljy ja vesi, koska kevyempi neste hylkii raskaampaa. Tällaista ei ole koskaan ennen nähty kahden kuivan rakeisen materiaalin välillä.

Boycen tutkimus osoitti ensimmäistä kertaa, että "kupla"kevyestä hiekasta voi nousta raskaan hiekan läpi edellyttäen, että molemmat hiekkatyypit ovat alttiina pystysuuntaiselle tärinälle ja ylöspäin suuntautuvalle kaasuvirtaukselle. Tiedemiehet ovat havainneet, että aivan kuten ilma- ja öljykuplat nousevat vedessä, koska ne ovat vettä kevyempiä eivätkä halua sekoittua sen kanssa, kevyen hiekan kuplat kulkevat raskaan hiekan läpi, vaikka näitä kahta hiekkatyyppiä yritetään sekoittaa perusteellisesti.

"Uskomme, että löytömme muuttuutiede”, Boyce huomauttaa. "Olemme löytäneet "rakeisen" analogin nestemäisille mekaanisille epävakauksille. "Tuloksemme eivät vain selitä mineraaliesiintymien muodostumisen taustalla olevia geologisia muodostumia ja prosesseja, vaan niitä voidaan käyttää myös jauheen käsittelyteknologiassa energia-, rakennus- ja lääketeollisuudessa."

Tutkijat löysivät myös kaasunhiekkaan vaikuttava virtaus saa aikaan myös muita gravitaatioepävakauksia, mukaan lukien alaspäin suuntautuvan rakeisen pisaran haarautuvat haarautumiset. He osoittivat myös, että Rayleigh-Taylor-epävakaus epästabiilina esiintyy laajalla kaasun virtausnopeuksien ja värähtelyolosuhteiden alueella muodostaen erilaisia ​​rakenteita erilaisissa viritysolosuhteissa.

"Nämä epävakaudet, joita voidaan soveltaaeri järjestelmiin, heijastavat rakeisen ympäristön dynamiikkaa ja tarjoavat uusia mahdollisuuksia muodostaa rakeisen seoksen mallin uusien tuotteiden muodostamiseksi lääketeollisuudessa ”, Beuys lisää. "Olemme erityisen innoissamme havaintojen mahdollisesta vaikutuksesta geologisiin tieteisiin - nämä epävakaudet auttavat meitä ymmärtämään, miten planeetan rakenne on muodostunut maan pitkän historian aikana ja ennustaa, miten muut muodostuvat tulevaisuudessa."