Quando un'onda d'urto attraversa il materiale e raggiunge una superficie libera, pezzi di materiale possono staccarsi e volare via ad alta velocità. Se ci sono dei difetti sulla superficie, l'urto forma microgetti che viaggiano più veloci di un proiettile in corsa.

Comprendere come si formano questi microgetti e come interagiscono con il materiale aiuta a migliorare la schermatura dei veicoli spaziali e a comprendere un impatto planetario.

Gli scienziati del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) hanno prodotto simulazioni idrodinamiche del microjetting laser da scanalature su scala micron su una superficie di stagno. Da queste simulazioni, sono stati in grado di vedere la formazione di microgetti attraverso una gamma di intensità d'urto, da unità che lasciano il bersaglio solido dopo il rilascio a unità che inducono una fusione per urto nel bersaglio.

Quando un campione di metallo è sottoposto a pressione dinamica da un impatto, un'esplosione o un'irradiazione da parte di un laser ad alta potenza, un'onda d'urto può svilupparsi vicino al lato caricato e propagarsi nel campione. Quando lo shock interagisce con la superficie libera del campione, accelera la superficie e può causare cedimenti localizzati del materiale. Poiché l'onda d'urto interagisce con i difetti superficiali (come fosse, urti, vuoti, scanalature o graffi), il materiale può essere espulso come nuvole di piccole particelle, o magro, getti diretti a velocità significativamente maggiori rispetto alla superficie libera.

Le simulazioni sono fondamentali nello studio dei microgetti mentre viaggiano da 1 a 10 chilometri al secondo (km/s), mentre un proiettile viaggia a circa 0,3 km/s.

"Lo stagno è stato progettato con scanalature in scala micron sulla superficie in modo da poter generare microgetti, studiando come si propagano e interagiscono, " ha detto il fisico LLNL Kyle Mackay, autore principale di un articolo apparso e scelto come editor's pick nel Rivista di fisica applicata .

La ricerca fa parte del progetto Metal Eject Recollection Interaction and Transport (MERIT) presso LLNL.

Il team ha scoperto che la formazione del getto può essere classificata in tre regimi:un regime a bassa energia in cui la forza del materiale influisce sulla formazione del getto; un regime energetico moderato dominato dalla fase mutevole del materiale stagno; e un regime ad alta energia in cui i risultati sono insensibili al modello materiale e la formazione del getto è descritto dalla teoria idealizzata del getto stazionario. Mackay ha affermato che la transizione tra questi regimi può aumentare la massa del jet di 10 volte.

"Non è una sorpresa che più colpisci qualcosa con forza, più cose ne escono, " ha detto il fisico LLNL Alison Saunders, coautore del documento e responsabile del progetto MERIT. "Ma c'è molta sottigliezza nella comprensione della fisica dei materiali che porta a tale relazione, e per un materiale come lo stagno, che subisce molte transizioni di fase sotto carico d'urto, la relazione è tutt'altro che lineare."