Fizikçiler kum granüllerinin karıştırıldıklarında farklı yoğunluktaki sıvılar gibi davrandıklarını keşfettiler - kabarcıklar ve yüzerler.

Kimyasal uygulamalarda kullanılan kum ve katalizör parçacıkları gibi dökme malzemelerin akışındaki hareket

reaktörler, geniş bir yelpazenin temelini oluşturur.heyelanlardan volkanik patlamalara kadar doğal olaylar. Aynı mekanizma, farmasötik üretimden karbon yakalamaya kadar uzanan endüstriyel süreçlerde de kullanılıyor. Katıların hareketi ve karışması, hareket eden kum tepeleri, çığlar ve bataklıklarda olduğu gibi sıklıkla sıvılarla çarpıcı benzerlikler gösterir. Aynı zamanda, bu tür granüler akışların altında yatan fizik, sıvı akışları kadar net değildir.

Kimya doçenti Chris Boyce tarafından yakın zamanda yapılan bir keşif.Columbia Üniversitesi Mühendislik Doktorası, gaz tarafından tahrik edilen, değişen yoğunluklardaki granüler parçacıklardaki yeni bir yerçekimi kararsızlıkları ailesinin doğasını açıklıyor. Sıvılarda benzer işlemler gerçekleşmez. ETH Zürih'teki enerji ve mühendislik profesörü Christoph Müller'den oluşan grupla işbirliği içinde Beuys'in ekibi, daha hafif tanelerin "parmaklar" ve "tane kabarcıkları" şeklinde daha ağır tanelerin arasından yükseldiği beklenmedik Rayleigh-Taylor benzeri bir istikrarsızlık keşfetti. Rayleigh-Taylor kararsızlığı, karışmayan farklı yoğunluktaki iki sıvının (örneğin yağ ve su) etkileşiminden kaynaklanır, çünkü daha hafif olan sıvı daha ağır olanı iter. Bu daha önce iki kuru granüler malzeme arasında görülmemişti.

Boyce'nin çalışması ilk kez "balonun" ortaya çıktığını gösterdi.Her iki kum türünün de dikey titreşime ve yukarı doğru gaz akışına maruz kalması koşuluyla, hafif kumdan ağır kuma doğru yükselebilir. Bilim adamları, hava ve yağ kabarcıklarının sudan daha hafif olması ve onunla karışmak istememesi nedeniyle suda yükselmesi gibi, iki kum türü iyice karıştırılmaya çalışılsa bile, hafif kumdan gelen kabarcıkların ağır kumdan geçtiğini keşfettiler.

“Keşfimizin dönüşüm yaratacağına inanıyoruzbilim,” diye belirtiyor Boyce. “Sıvı mekanik kararsızlıkların “tanecikli” bir analoğunu bulduk. "Sonuçlarımız yalnızca maden yataklarının oluşumunun altında yatan jeolojik oluşumları ve süreçleri açıklamakla kalmıyor, aynı zamanda enerji, inşaat ve ilaç endüstrilerindeki toz işleme teknolojisinde de kullanılabilir."

Исследователи также обнаружили, что газовый поток, воздействующий на песок, также создает другие гравитационные неустойчивости, в том числе каскадное ветвление нисходящей гранулированной капли. Они также показали, что нестабильность Рэлея-Тейлора как неустойчивость имеет место в широком диапазоне расхода газа и условий вибрации, образуя различные структуры при различных условиях возбуждения.

"Uygulanabilecek bu dengesizliklerfarklı sistemlere göre, tanecikli ortamın dinamiğine ışık tutuyor ve ilaç endüstrisinde yeni ürünlerin oluşumu için tanecikli karışımlar içinde bir kalıp oluşumu için yeni olanaklar sunuyor ”diye ekledi. “Bulgularımızın jeolojik bilimler üzerindeki potansiyel etkisi konusunda özellikle heyecanlıyız - bu dengesizlikler gezegenin yapısının Dünya'nın uzun tarihi boyunca nasıl oluştuğunu anlamamıza ve gelecekte başkalarının nasıl oluşacağını tahmin etmemize yardımcı olacak.”