_ Oamenii de știință declanșează mini-cutremure în laboratorul

Cutremurele și alunecările de teren sunt faimoase greu de prezis și de pregătit. Studiind o versiune în miniatură a pământului în laborator, oamenii de știință de la Institutul de Fizică UvA au demonstrat cum aceste evenimente pot fi declanșate de o mică undă de șoc externă. Aduceți un dispozitiv de flotație: implică transformarea solului pentru scurt timp într-un lichid.

Spre deosebire de un solid adevărat, pământul pe care stăm este, în general, format din granule precum granule de nisip sau bucăți de rocă. Mai adânc în scoarța terestră, același lucru este valabil și pentru liniile de falie unde două plăci tectonice se întâlnesc. Aceste tipuri de materiale granulare dezordonate nu sunt niciodată complet stabile. Iar atunci când nu reușesc, poate avea efecte catastrofale pentru noi, care trăim pe suprafața Pământului.

Problema este: nu este ușor de prezis sau de controlat când exact forțele de frecare care rezistă unei alunecări de teren sau unui cutremur vor înceta să mai apară. suficient pentru a menține pământul pe loc. Din fericire, fizica funcționează exact la fel în sistemele mai mici pe care le puteți studia în laborator. Pentru a reproduce un cutremur, fizicienii Kasra Farain și Daniel Bonn de la Universitatea din Amsterdam au folosit un strat gros de 1 mm de sfere minuscule, fiecare având lățimea unui păr uman.

Configurația lor experimentală le-a permis să păstreze urmărire precisă a răspunsului granulelor la forțele externe. Pentru a simula forțele care ar fi prezente pe un versant abrupt de munte sau la o falie tectonică, au apăsat un disc pe suprafață și l-au rotit încet cu o viteză constantă. Ulterior, aruncând o minge lângă configurația experimentală, declanșând o mică undă seismică, ei au văzut cum toate granulele s-au deplasat rapid ca răspuns: au declanșat un cutremur în miniatură.

„Am descoperit că o perturbare foarte mică. , o mică undă seismică, este capabilă să determine un material granular să se restructureze complet”, explică Farain. O examinare ulterioară a arătat că, pentru un scurt moment, granulele se comportă mai degrabă ca un lichid decât ca un solid. După ce valul de declanșare a trecut, frecarea preia încă o dată și granulele se blochează din nou, într-o nouă configurație.

La fel se întâmplă și în evenimentele seismice reale. „Cutremurele și fenomenele tectonice urmează legi invariante la scară, așa că descoperirile din configurația noastră de frecare la scară de laborator sunt relevante pentru înțelegerea declanșării de la distanță a cutremurelor de către undele seismice în falii la scară mult mai mare din scoarța terestră”, spune Farain.

Interesant este că întregul proiect de cercetare ar putea să nu fi ajuns la fructificare dacă nu ar fi fost colegii lui Farain. „Inițial, configurația mea experimentală era doar pe o masă obișnuită, fără toată izolarea de vibrații fantezică necesară pentru măsurători precise. Destul de curând, mi-am dat seama că lucruri simple, cum ar fi cineva care trece pe lângă sau închiderea ușii, ar putea afecta experimentul. Trebuie să fi fost un deranjează colegii mei, cer mereu pași mai liniștiți sau închideri mai blânde ale ușilor.”

Inspirat de modul în care mișcările colegilor săi i-au perturbat configurația, Farain a început să investigheze fizica la locul de muncă. „După ceva timp, am trecut la o masă optică adecvată pentru configurație, iar oamenii puteau sări sau să facă orice doreau fără să-mi perturbe munca. Dar, fidel tendințelor mele de a crea probleme, nu a fost sfârșitul. în timp ce mai târziu, m-am întors la laborator cu un difuzor pentru a genera zgomot și a vedea efectele perturbațiilor controlate.”

(Fluierul)