微重力条件下尘埃聚集体碰撞动力学的一般规律

每个人都熟悉颗粒团——当你在厨房做蛋糕时，你会看到面粉形成块状。多孔尘埃团块——尘埃颗粒团块——被认为是行星形成的建筑材料。但是要揭示行星是如何形成的，我们必须正确理解这些尘埃团的物理行为。特别是，当它们被射弹击中时，它们的反应是关键，因为需要知道引起粘附、反弹、破裂等的条件。撞击造成的，从而建立合理的行星形成模型。由于多孔灰尘聚集体可以看作是颗粒材料，颗粒材料的基本物理性质对于建立模型非常重要。

名古屋大学的粒子物理专家平冈拓晃葛城和不伦瑞克理工大学的于尔根布卢姆都做过这项研究。布鲁姆建造了一个落塔，在那里可以实现微重力和真空条件，以模拟太空环境。他们发射各种大小的抛射物——塑料、铅、玻璃——各种大小的灰尘——软的和易碎的——以及松散、致密、相对坚硬的玻璃珠。然后，研究小组仔细分析了冲击引起的膨胀，找到了能量转移和耗散的普适标度定律的证据。此外，研究小组发现，标度律不仅适用于多孔聚集体簇，也适用于致密玻璃珠簇。

葛城解释说：“这一结果对于更深入了解行星形成过程非常有用。同时，我们惊讶于多孔(脆弱)团簇和致密(刚性)团簇膨胀动力学的一致性。其实多孔团簇是由细小的粉末颗粒聚集在一起的，这些大小不一的团簇是自己聚集在一起的。我们发现，这种层次结构并不影响由冲击引起的动力学。

这项研究通过微重力实验将行星形成的物理学与星团形成联系起来。研究中使用的落塔是独特的，因为短时间的撞击实验可以很容易地以低成本重复进行。跨学科团队是独一无二的。平冈拓晃葛城是粒子物理学家，尤尔根布卢姆是行星物理学家。他们都有一个共同的目标，那就是了解多孔和致密颗粒材料的影响。

葛城最后指出，“我们都很熟悉粉团：每当我们用面粉做蛋糕时，它们就形成了。然而，层状颗粒材料的团聚物理-到目前为止，它还没有得到很好的研究。该研究可以为颗粒物质物理学开辟一个新的研究方向。”

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