Se non sei un fisico del plasma, far esplodere i cavi elettrici sott'acqua può sembrare una cattiva idea. Ma in realtà è un modo per studiare le onde d'urto, i disturbi propaganti che si muovono più velocemente della velocità del suono.

Gli studi sulle onde d'urto consentono ai ricercatori di ottenere la materia densa e calda che si trova solo nelle condizioni estreme intorno alle stelle e creata in laboratorio per la ricerca sulla fusione a confinamento inerziale. Le onde d'urto hanno anche proprietà medicinali, applicazioni industriali e militari. L'esplosione di un cavo elettrico sott'acqua è un modo per generare un'onda d'urto e fornire agli scienziati uno strumento per verificare le equazioni utilizzate per prevedere le onde d'urto.

I ricercatori del Technion Israel Institute of Technology si sono proposti di comprendere la relazione, se del caso, tra l'evoluzione di un'onda d'urto e l'espansione del filo che esplode in un recente articolo sulla rivista Fisica dei Plasmi , da AIP Publishing. Scattare immagini di strisce d'ombra per vedere la traiettoria delle onde d'urto, hanno scoperto che l'espansione del filo determina come decade un'onda d'urto, e ha sviluppato un modello semplificato per descrivere questa relazione.

I ricercatori hanno osservato che molto tempo dopo che l'onda d'urto è stata generata, il filo continua ad espandersi, che porta a un'onda d'urto significativamente più lenta di quanto previsto dai modelli precedenti. Inoltre, a differenza dei modelli precedenti, questo nuovo modello non presuppone un movimento auto-simile e un rilascio istantaneo di energia.

"Sorprendentemente, e questa è la parte eccitante, i risultati di questo modello semplificato si adattano in modo eccellente ai risultati ottenuti sperimentalmente, " ha detto Alexander Rososhek, un autore della carta. L'esperimento ha mostrato che il filo d'esplosione che genera l'onda d'urto si espande con velocità subsonica.

"Questo ritrovamento, insieme a simulazioni idrodinamiche unidimensionali, ci ha permesso di comprendere a fondo il processo transitorio che regola la generazione delle onde d'urto, " disse Rososhek, "e fa avanzare la nostra conoscenza della generazione di onde d'urto nel suo insieme".

Più specificamente, questi risultati si applicano a diverse configurazioni sperimentali per studiare le onde d'urto. Per esempio, i risultati di questa ricerca possono essere utilizzati in esperimenti in cui l'intensità dell'urto viene amplificata da un flusso d'acqua che acquisisce energia aggiuntiva mediante la combustione dei fili esplosi.

Nelle ricerche future, Rososhek e gli altri autori dell'articolo cercheranno di aumentare l'intensità dell'onda d'urto alterando le proprietà del filo che esplode, che potrebbe fornire un deposito energetico supplementare. Vorrebbero anche impiegare un raggio di raggi X ad alta intensità con scala temporale di picosecondi per studiare la fase iniziale della generazione di shock attraverso il lavoro congiunto guidato dal gruppo di Simon Bland dell'Imperial College di Londra con l'European Synchrotron Radiation Facility.