Des chercheurs observent des interactions guidées par laser avec des microjets d’éjecta d’étain


Des chercheurs observent des interactions guidées par laser avec des microjets d'éjecta d'étain

Ce graphique montre séquences d’images radiographiques de d’éjection d’étain planaires en interaction. Crédit photo : Lawrence Livermore National Laboratory

Les observations expérimentales des interactions d’écoulement à grande avec les particules ont été rares car il a été difficile de générer des écoulements à grande vitesse à partir de nombreuses particules. Ces observations jouent un rôle important dans la compréhension d’une grande variété de phénomènes naturels, allant de la formation des planètes aux interactions des nuages.

Jusqu’à présent, c’est. Lors d’expériences menées à l’Omega Facility du Laboratoire d’énergie laser (LLE) de l’Université de Rochester, des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ont révélé pour la première fois des séquences de rayons X provenant de deux microjets d’éjecta d’étain en interaction.

L’ouvrage a été publié par Lettres d’examen physique et sélectionné comme suggestion de l’éditeur, avec la physicienne LLNL Alison Saunders en tant qu’auteur principal.

« Ces interactions n’avaient jamais été observées auparavant, nous ne savions donc vraiment pas à quoi nous attendre », a déclaré Saunders. « C’était surprenant de voir comment les jets de densité inférieure se pénètrent les uns les autres de manière totalement inchangée par rapport à la pression d’impact inférieure. Cela peut être imaginé comme des flux de particules diffus qui se pénètrent les uns les autres. »

Saunders a déclaré que c’était également une surprise de voir les jets à plus haute densité interagir fortement en raison de la pression de choc plus élevée.

« Nous appelons cela « l’expérience du tuyau d’eau » parce qu’il semblait que nous éclaboussions deux tuyaux d’eau et que nous les regardions éclabousser lorsqu’ils se heurtaient », a-t-elle déclaré.

Micro-buses d’éjection d’étain en

L’équipe a pris la première séquence d’images radiographiques de microjets d’éjectas d’étain en collision à deux pressions de choc différentes. Les microjets d’éjecta sont des jets de petites particules de l’ordre du micromètre qui se déplacent à des vitesses extrêmes (vitesses supérieures à plusieurs kilomètres par seconde ou plusieurs milliers de miles par heure). L’équipe a observé deux régimes de comportement d’interaction en fonction de la pression de choc. À une pression d’impact de 11,7 gigapascals, les jets se déplacent à 2,2 km/s et se pénètrent sans amortissement, tandis qu’à une pression de 116,0 gigapascals, les jets volent avec une densité plus élevée à des vitesses de 6,5 km/s et interagissent fortement et forment un couronne de matériau autour de la région d’interaction.

« Nous utilisons également un modèle de collision simplifié dans un code d’hydrodynamique des rayonnements pour modéliser les interactions, et nous constatons que le modèle est incapable de reproduire le comportement d’interaction exact que nous observons, ce qui suggère que davantage d’expérimentations sont nécessaires pour comprendre la physique qui conduit le comportement d’interaction des microjets d’éjecta », a déclaré Saunders.

Les chercheurs ont utilisé OMEGA Extended Performance (EP) avec sa capacité d’impulsion courte pour cartographier les interactions des jets. Deux lasers à impulsion longue entraînent des impacts dans deux échantillons d’étain, qui sont imprimés avec des rainures triangulaires sur leurs surfaces libres. Au fur et à mesure que les chocs se détachent des surfaces exposées, la rainure est inversée pour former des microjets plans de matériau qui s’étalent les uns vers les autres.

Plus tard, le faisceau à impulsions courtes EP incident sur un microfil génère un faisceau de rayons X brillant qui permet à l’équipe de prendre une radiographie des jets lorsqu’ils entrent en collision. L’ radiographique fournit également des informations quantitatives sur les jets avant et après la collision, telles que les densités des jets et le tassement des particules dans les jets.

« Le travail fournit les premières images des interactions éjecta-microjet, soulevant de nombreuses questions intéressantes sur la physique qui domine le comportement de collision », a déclaré Saunders, ajoutant que l’étain est un matériau connu pour être impliqué dans Cette expérience fait fondre les pressions de choc examinées. « Nous avons des raisons de croire que les jets à basse pression peuvent contenir plus de solides que les jets des entraînements à choc à haute pression. »

Saunders a déclaré que cela soulève la question de savoir si la différence de comportement d’interaction observée entre les deux cas était due à la différence de phase du matériau ou à d’autres propriétés du faisceau telles que la densité, la vitesse ou la distribution de la taille des particules. Les collisions se produisent avec de petites particules se déplaçant à des vitesses extrêmes et nécessitent une mécanique à vitesse d’expansion extrêmement élevée.

L’équipe a l’intention de résoudre certaines des incertitudes physiques et de comprendre ce qui motive les différences observées dans la dynamique d’interaction : densité, phase du matériau, distributions granulométriques, élasticité des collisions ou une combinaison de tous ces éléments. Dans ce cadre, l’équipe souhaite étendre les capacités de diagnostic pour inclure diverses mesures susceptibles de mesurer directement certaines de ces propriétés.


Les microjets sont plus rapides qu’une balle de course


Plus d’information:
AM Saunders et al., Observations expérimentales des interactions étain-éjecta-microjet à commande laser, Lettres d’examen physique (2021). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.127.155002

Avec l’aimable autorisation du Laboratoire national Lawrence Livermore

Citation: Des chercheurs observent des interactions de microjet étain-éjecta entraînées par laser (2021, 7 octobre), consulté le 7 octobre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-10-laser-driven-tin-ejecta-microjet-interactions .html

Ce document est soumis au droit d’auteur. Sauf pour le commerce équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans autorisation écrite. Le contenu est fourni à titre informatif seulement.

Laisser un commentaire