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Les physiciens utilisent un nouveau modèle d’état absorbé pour étudier l’emballage fermé aléatoire

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Emballage aléatoire dense de roulements à billes en acier, que Bernal a appelé en 1960 « emballage fermé aléatoire ». Crédit : BERNAL, J., MASON, J. Nature 188, 910-911 (1960). 10.1038 / 188910a0

L’emballage sphérique, un problème mathématique dans lequel des domaines non chevauchants sont disposés dans un espace donné, a été largement étudié dans le passé. Il a été montré que le tassement le plus dense possible est un cristal cubique à faces centrées (FCC) avec une fraction de remplissage de l’espace de ϕFCC = π/√18≈0,74.


En revanche, le compactage aléatoire plus intense, appelé compactage aléatoire proche (RCP), est encore mal défini. Cependant, des études et des simulations antérieures ont prédit que la taille de la fraction était ϕRCP≈0,64.

Des chercheurs de l’Université de New York et du Technion-Israel Institute of Technology ont récemment mené une étude visant à approfondir les propriétés de la RCP, en utilisant un nouveau modèle d’état d’absorption qu’ils ont développé. Leur article a été publié en messages d’examen physique, a confirmé les prédictions originales de la valeur RCP, tout en représentant également RCP comme une transition de phase dynamique.

L’œuvre s’inspire d’une série de Expériences de David Payne et Jerry Golub sur la réversibilité des suspensions de particules dans un écoulement de cisaillement périodique. L’un des physiciens de l’équipe, Paul M. Chikin, récemment Il a inventé un modèle appelé Random Organization (RO)., ce qui explique les résultats recueillis par Pine et Gollub en termes de transition de phase dynamique entre l’état de repos et l’état actif.

En utilisant le modèle d’osmose inverse et d’autres modèles d’état absorbé similaires, Dove Levine et Danielle Hexner l’ont montré Sam Wilkin, l’un des chercheurs qui a mené l’étude, a déclaré à Phys.org que dans la phase critique, ces modèles sont hypermorphiques, un trait souvent associé à des fluctuations d’intensité de décoloration à grande échelle. Dans ma lettre et dans un article ultérieur. Dans mon article, j’ai étendu le modèle RO aux interactions aversives et je l’ai renommé Biased Random Organization (BRO) pour obtenir un ajustement quantitatif pour mes expériences sur les suspensions dissociées. « 

Les modèles d’état d’absorption sont dérivés de modèles de jeu qui décrivent la propagation ou le confinement de virus ou de maladies. Ces modèles de jeu montrent que dans les zones à haute densité (c’est-à-dire les zones densément peuplées), les particules (c’est-à-dire les personnes) interfèrent (c’est-à-dire les personnes) et sont considérées comme actives (c’est-à-dire infectées).

Les particules énergétiques reçoivent alors des déplacements aléatoires et sont dispersées dans un certain espace, pour réduire leur densité et leur activité jusqu’à ce qu’elles finissent par devenir inactives ou mourir. Alternativement, il peut infecter les régions adjacentes, inactives et d’absorption dans lesquelles il n’y avait pas d’interférences antérieures dans l’activité.

Wilkin a expliqué que « la compétition entre contagion et dilution détermine le sort du système, qui soit trouve une configuration dans laquelle les particules ne se chevauchent pas (un état d’absorption), soit évolue constamment à perpétuité (état stationnaire actif). Ces états différenciés dynamiquement. sont séparés par un point critique (ici une densité critique) caractéristique d’une transition de phase du second ordre. »

Le film 2D BRO montre une relaxation d’un état initial aléatoire vers un état d’absorption proche du point critique. Crédit : Wilkin et al.

RO, le modèle développé par Chaikin, est l’un des premiers modèles d’un état d’absorption continue (c’est-à-dire accédant à un continuum d’espace), contrairement aux modèles en treillis (c’est-à-dire aux modèles physiques spécifiquement définis sur un réseau). Le modèle BRO, introduit par Wilkin dans sa thèse, mélange les déplacements répulsifs aléatoires et dirigés de particules énergétiques et augmente ainsi la densité critique du système.

Le modèle BRO a été développé à l’origine dans le but d’étudier les structures des suspensions diluées. Cependant, Wilkin et ses collègues ont estimé nécessaire d’étudier les états critiques les plus denses possibles pour le modèle, car les faisceaux denses de particules sont un problème de physique particulièrement ancien et fondamental.

« Étonnamment, notre modèle ne se cristallise pas dans la limite d’état critique dense, où il y a de petits déplacements, et se rapproche plutôt de ce qu’on appelle l’emballage fermé aléatoire (RCP) », a déclaré Wilkin. « Dans ce travail, nous montrons que le modèle BRO appartient à une classe bien étudiée de modèles d’états absorbés appelée la classe Manna, qui partage des fondements dynamiques globaux tels que la mise à l’échelle des particules des particules intermédiaires du côté actif de la transition, comme ainsi que la différence de loi de force au moment d’arriver à un état stable près du point critique.

Dans leur étude, Wilkin et ses collègues ont découvert que les états critiques à de petits volumes de déplacement non seulement approchaient le RCP dans la fraction volumique, mais montraient également des comportements structurels non associés auparavant au RCP. Ces comportements comprenaient l’espacement de la fonction d’association de paires de voisins les plus proches, ainsi que la coordination d’équilibre (Z = 6, en moyenne par particule six voisins de contact).

« De plus, nous montrons que le long terme Fluctuations de densité (dans S(q)) des états critiques vont à zéro dans la limite de magnitude en tant que loi de puissance (S(q) ~ q^alpha), où alpha est un exposant universel de la classe Manna », a déclaré Wilkin. Nous pensons que l’association de RCP avec la transition de phase dynamique de la classe Manna permet un chemin plus clair pour étudier mathématiquement RCP, d’autant plus que les modèles de simulation précédemment étudiés, tels que Lubachevsky-Stillinger et la relaxation de balle molle, produisent des corrélations de densité structurellement identiques.

Les chercheurs ont découvert que les simulations et les modèles théoriques précédents convergent dans le RCP, indiquant qu’il s’agit d’un cas particulier, comme le physicien J.D. Bernal l’a d’abord émis l’hypothèse en 1960. Fait intéressant, dans le modèle BRO utilisé par Wilkin et ses collègues, le RCP est apparu comme la densité la plus élevée. point critique. D’autres approches actuelles décrivant la RCP imposent des limitations telles que l’uniformité, la distorsion et l’hyper-uniformité, qui sont toutes des propriétés émergentes du modèle des chercheurs BRO.

À l’avenir, les travaux pourraient inspirer d’autres études axées sur les RCP et les applications de leur modèle dans le problème de la mobilisation sur le terrain. Jusqu’à présent, l’équipe a principalement exploré les caractéristiques structurelles et dynamiques du modèle BRO dans les systèmes de dispersion bidimensionnelle 2D et 3D de dispersion unidimensionnelle, mais bientôt elle souhaite également utiliser Modèle Pour vérifier d’autres systèmes.

« Dans des études préliminaires, nous avons constaté qu’en BRO 1D et 2D, cela conduit à des phases cristallines étroitement emballées, tandis qu’en 3D et 4D, cela conduit à un emballage désorganisé », a déclaré Wilkin. « L’introduction du cisaillement dans la simulation 3D BRO conduit à la cristallisation et cela indique le rôle intéressant que la dimensionnalité et l’isotropisme jouent dans la géométrie et la frustration du faisceau de champ. À l’avenir, nous prévoyons d’étudier ces rôles ainsi que les implications pour l’entropie de composition des états aléatoirement emballés .  »


Emballage ou blocage aléatoire des balles dans le conteneur


Plus d’information:
Un remplissage rapproché aléatoire comme transition dynamique. messages d’examen physique(2021). DOI : 10.1103/PhysRevLett.127.038002.

Organisation aléatoire dans des systèmes pilotés périodiquement. Physique de la nature(2008). DOI : 10.1038 / nphys891.

Uniformité excessive des états d’absorption critiques. messages d’examen physique(2015). DOI : 10.1103/PhysRevLett.114.110602.

Structures hypermorphiques formées en coupant des suspensions colloïdales. messages d’examen physique(2020). DOI : 10.1103/PhysRevLett.125.148001.

Chaos et seuil d’irréversibilité dans les systèmes de suspension cisaillés. tempérer la nature(2005). DOI : 10.1038 / nature04380.

© 2021 Réseau Science X

la citation: Des physiciens utilisent un nouveau modèle d’état absorbé pour étudier l’emballage fermé aléatoire (2021, 31 août) Récupéré le 31 août 2021 de https://phys.org/news/2021-08-physicists-absorbing-state-random.html

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SpaceX prévoit de lancer le quatrième test en vol du Starship en juin

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SpaceX prévoit de lancer le quatrième test en vol du Starship en juin

Reuters

Le prototype de fusée Starship de SpaceX est photographié sur la zone de lancement de fusée à Brownsville, Texas, États-Unis, le 12 mai 2024.

SpaceX prévoit d’effectuer le quatrième test en vol de sa fusée géante Starship le 5 juin, en attendant l’approbation réglementaire, selon la société.

SpaceX a effectué le troisième test en vol du véhicule Starship en mars, mais la société a perdu le contact avec le véhicule avant qu’il n’atteigne son site d’atterrissage prévu dans l’océan Indien.

SpaceX a déclaré que le troisième test en vol avait fait d’énormes progrès vers un avenir de fusées rapidement réutilisables et fiables. Le test a permis de réaliser plusieurs premières passionnantes, notamment le premier retour d’un vaisseau spatial depuis l’espace, la première ouverture et fermeture de la porte de charge utile d’un vaisseau spatial dans l’espace et une démonstration réussie de transfert de propulseur.

SpaceX a déclaré que le quatrième test en vol se concentrerait sur la mise en orbite afin de démontrer la capacité de retourner et de réutiliser le Starship et le Super Heavy. Les principaux objectifs seront d’effectuer une descente et un atterrissage en douceur dans le golfe du Mexique à l’aide d’un propulseur très lourd, et de parvenir à une entrée contrôlée du vaisseau spatial.

Le vol 4 suivra un parcours similaire à celui du test en vol précédent, le vaisseau spatial visant un atterrissage dans l’océan Indien.

Le vaisseau spatial Starship et la fusée Super Heavy de SpaceX, collectivement appelés Starship, sont un système de transport entièrement réutilisable conçu pour transporter l’équipage et les marchandises vers l’orbite terrestre, la Lune, Mars et au-delà.

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L’équipage de la 18e sortie dans l’espace de Shenzhou

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L’équipage de la 18e sortie dans l’espace de Shenzhou

Ye Guangfu (au centre), Li Cong (à droite) et Li Guangsu, membres de l’équipage de la mission Shenzhou XVIII, rencontrent les médias lors d’une conférence de presse au Centre de lancement de satellites de Jiuquan, le 24 avril 2024. [Photo by Wang Jiangbo/For China Daily]

Le 18e membre de l’équipage de Shenzhou à bord de la station spatiale chinoise mènera ses premières activités extravéhiculaires dans les prochains jours, a annoncé lundi l’Agence chinoise des missions spatiales habitées.

Les astronautes, qui ont passé 32 jours à bord de la station spatiale, ont effectué une rotation avec le 17e équipage de Shenzhou, ont assuré la maintenance et l’entretien de la plate-forme de la station spatiale, ont assuré la maintenance du système de survie et de santé et ont effectué des inspections et des inspections. Tests de combinaisons d’activités extravéhiculaires, pour les préparer aux sorties dans l’espace.

Ils ont également participé à des exercices de pression d’urgence à l’échelle du système, à des exercices de sauvetage médical et à d’autres programmes de formation en orbite.

L’agence a déclaré qu’elle s’était lancée dans une série d’expériences scientifiques spatiales et avait achevé la deuxième installation d’un dispositif expérimental d’exposition aux matériaux à l’extérieur du module spatial.

Elle a ajouté que le 18e équipage de Shenzhou était en bonne santé et que la station spatiale fonctionnait sans problème, offrant de bonnes conditions pour les activités extravéhiculaires.

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Expédition dans la tranchée d’Atacama : penser à Encelade et à Europe

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Expédition dans la tranchée d’Atacama : penser à Encelade et à Europe

Éponge des grands fonds – Schmidt Ocean Institute

L’Atacama, au nord du Chili, est le désert le plus ancien et le plus sec de la planète. Alors que l’activité tectonique a remodelé la forme et la disposition des terres émergées au cours des 150 derniers millions d’années, le désert d’Atacama est resté essentiellement à la même latitude. À l’extérieur, là où le désert rencontre la mer, le plateau continental d’Atacama est également resté relativement inchangé.

Lorsque les scientifiques ont commencé à étudier les micro-organismes vivant sur la côte d’Atacama, ils ont découvert plusieurs espèces anciennes, ce qui les a amenés à se demander si d’autres espèces, tout aussi anciennes, avaient été signalées dans la région. Les enquêtes sur ce que les pêcheurs locaux ont capturé dans leurs filets et les résultats des expéditions de recherche précédentes ont révélé des espèces d’invertébrés, telles que les brachiopodes, communément appelés fossiles vivants.

Le Dr Armando Azua Bustos du Centre d’astrobiologie (CAB), CSIC-INTA, en Espagne, et son équipe émettent l’hypothèse que le statut immuable de la région d’Atacama crée la possibilité d’écosystèmes entiers composés d’organismes fossiles vivants. À l’aide des capteurs du R/V Falkor (également) et d’instruments avancés comme le ROV SuBastian, l’équipe scientifique révélera si la zone contient des exemples d’autres espèces dont l’apparence est restée relativement inchangée depuis leur apparition dans les archives fossiles.

S’ils parviennent à trouver des écosystèmes similaires à ceux qui existaient il y a 150 millions d’années, ils pourraient obtenir des informations sur l’évolution de la vie sur Terre et, peut-être, des informations sur les écosystèmes potentiels des grands fonds marins qui pourraient exister sous la surface des lunes glacées Encelade et Europe.

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Comprendre les origines et l’évolution de la vie sur Terre suggère les conditions dans lesquelles la vie pourrait exister sur d’autres planètes et sur leurs lunes. Bien que nous n’ayons pas encore trouvé de preuves de vie sur d’autres planètes de notre système solaire, les scientifiques pensent que la vie pourrait être trouvée dans les océans sous la surface de lunes glacées comme Encelade et Europe. En recherchant des espèces anciennes dans la fosse d’Atacama, l’équipe étudiera des conditions similaires à celles trouvées sous la surface d’Europe et d’Encelade, suggérant quels types de biosignatures pourraient nous aider dans la recherche de la vie sur ces lunes glacées.

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Astrobiologie

Membre de l’Explorers Club, ancien directeur de charge utile/astrobiologiste de la Station spatiale américaine, exo-équipes, journaliste, Violator Climber, synesthète, mélange Na’Vi-Jedi-Freman-Bouddhiste, ASL, vétéran de l’île Devon et du camp de base de l’Everest, (il/Il ) 🖖🏻

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