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    L'insieme proposto di leggi di conservazione trova ordine nel caos della turbolenza

    Una nuova serie di leggi di conservazione - leggi fondamentali che descrivono i processi naturali - sviluppate dai ricercatori dell'Università di Rochester sono uniche per i flussi turbolenti all'interno dei campi magnetici, e potrebbe aiutare a spiegare l'evoluzione di stelle e galassie. Credito:illustrazione dell'Università di Rochester / Michael Osadciw

    La turbolenza può essere trovata in luoghi grandi e piccoli, dall'esplosione di supernovae e dalle correnti oceaniche tentacolari, ai plasmi instabili che si formano all'interno di minuscole celle a combustibile a fusione bombardate da laser.

    E ancora, mentre una turbolenza apparentemente caotica si dispiega in una cascata di vortici e vortici più piccoli - e poi vortici e vortici ancora più piccoli all'interno di quei vortici e vortici - accade qualcosa di inaspettato, Lo affermano i ricercatori dell'Università di Rochester.

    Quei vortici e vortici più piccoli iniziano a comportarsi in modo notevolmente simile.

    "Mentre questo processo si svolge, creando queste strutture sempre più piccole, perde la memoria della prima cosa che ha innescato il flusso in uno stato turbolento, "dice Hussein Aluie, assistente professore di ingegneria meccanica e coautore di un articolo pubblicato su Lettere di revisione fisica . "Questa perdita di memoria fa sì che quelle strutture su piccola scala si comportino in modo universale".

    Di conseguenza, Aluie e l'autore principale Xin Bian, un dottorato di ricerca studente nel suo laboratorio, hanno descritto una nuova serie di leggi di conservazione - leggi fondamentali che descrivono i processi naturali - che sono uniche per i flussi turbolenti all'interno dei campi magnetici.

    Ciò ha portato a una serie di equazioni semplificate che possono essere potenzialmente applicate in molteplici aree di ricerca, Compreso:

    • l'evoluzione delle stelle e delle galassie, e l'accrescimento della materia nello spazio;
    • prevedere il tempo spaziale intorno alla Terra a causa del vento solare; e
    • fusione inerziale con rivestimento magnetizzato (MagLIF), un approccio sperimentale per ottenere la fusione controllata in laboratorio.

    Nel corso di questo studio, Bian e Aluie usavano più di 16 anni, 000 core di calcolo e circa 6 milioni di ore di CPU sul supercomputer del National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) presso il Lawrence Berkeley National Laboratory.

    "Le simulazioni sono tra le più grandi del loro genere, "dice Alui.

    I ricercatori hanno anche ideato un nuovo metodo analitico per svelare come i corpi di turbolenza "comunicano" tra loro su scale diverse.

    "Puoi usarlo in teoria, puoi usarlo con simulazioni numeriche, e applicarlo su osservazioni da esperimenti o anche da satelliti, " Aluie dice. "È molto versatile."

    Il laboratorio di Aluie sta già applicando il metodo per studiare come vortici e vortici influenzano i modelli di circolazione generale nell'oceano, e anche come l'interazione tra vento e acqua influenzi l'evoluzione di quei vortici.

    "Stiamo applicando questo per quantificare quanta energia dal vento viene immessa nell'oceano, " Dice Aluie. "Lo strumento che abbiamo sviluppato è molto bravo a districare i sistemi caotici e complessi."

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