Der Druck der heißen Elektronen und Ionen des Plasmas liefert die Rückstellkraft, die die Plasmateilchen in Schwingungen versetzt und dafür sorgt, dass sich die Schallwelle ausbreitet.
Zahlreiche Experimente offenbarten kürzlich nichtlineare akustische Wellen mit extrem großen Amplituden in staubigen Plasmen, nämlich einzelne akustische Pulse und Schockwellen.
Padma Shukla und Bengt Eliasson haben jetzt eine Theorie entwickelt, die beschreibt, unter welchen Umständen nichtlineare Schockwellen und Pulse in staubigen Plasmen auftreten.
aktuell.ruhr-uni-bochum.deThe restoring force – causing the particles to oscillate and the wave to propagate – comes from the pressure of the hot electrons and ions.
Recently, several laboratory experiments revealed nonlinear dust acoustic waves with extremely large amplitudes in the form of dust acoustic solitary pulses and shock waves, propagating in the plasma with speeds of a few centimeters per second.
Padma Shukla and Bengt Elisasson have developed a unified theory explaining under which circumstances nonlinear dust acoustic shocks as well as dust acoustic solitary pulses occur in dusty plasmas.
aktuell.ruhr-uni-bochum.deDie Abbildung 2 zeigt eine Sequenz von Videoaufnahmen vom Aufprall einer aus granularem Material bestehenden Lawine auf einen Damm auf der Laborrutschbahn.
Man erkennt drei Phasen: ( i ) die erste Front ( Bilder 1, 2 ), die den Damm hinafläuft, ( ii ) die Ausbildung einer Schockwelle ( Bilder 3,4 ) und ( iii ) die Schockwelle ( Bilder 5-8 ), die sich mit konstanter Höhe entgegen der Fliessrichtung ausbreitet.
Die Abbildung 3 gibt eine Andeutung der zugrundeliegenden theoretischen Überlegungen, die der Hydraulik entlehnt wurden.
www.slf.chFigure 2 shows the time evolution of the impact of an avalanche on a dam in a laboratory experiment.
Three phases of the impact evolve: ( i ) first front ( frames 1,2 ), ( ii ) generation of a shock wave ( frames 3,4 ) and ( iii ) a shockwave travelling upstream at constant height. A video ( link ) illustrates the avalanche impact from another perspective.
Figure 3 givs a raw sketch of the basic theoretical concept which exploits the Froude-analogy between granular flow and hydraulics.
www.slf.chMan geht davon aus, dass stattdessen kollektive nicht-thermische Mechanismen für die Beschleunigung verantwortlich sind :
Geladene Teilchen gewinnen zunehmend Energie, indem sie immer wieder in die Schockfront gigantischer Schockwellen von Supernovaexplosionen oder in die Plasmajets aus der unmittelbaren Umgebung Schwarzer Löcher in den Zentren aktiver Galaxien zurück diffundieren.
Am Institut wird daran gearbeitet, die Vorgänge in den unterschiedlichen Typen von kosmischen Beschleunigern zu modellieren und theoretisch zu beschreiben.
www.mpi-hd.mpg.deInstead, collective non-thermal mechanisms are believed to be responsible for the acceleration :
charged particles continue to gain energy by diffusively returning many times into the shock front of the giant shock waves generated in supernova explosions or in the plasma jets emerging from the immediate vicinity of the massive black holes at the centres of active galaxies.
Considerable effort at the Institute is going into the modelling and theoretical description of processes within the different types of cosmic accelerators.
www.mpi-hd.mpg.deDabei entstehen neue Wellen mit neuen Frequenzen.
Durch die Entstehung von Harmonischen (also Wellen mit Frequenzen, die ein ganzzahliges Vielfaches der Ausgangsfrequenz sind) und durch konstruktive Interferenz können sich die Wellen zu einzelnen Pulsen („Spikes“) entwickeln oder zu Schockwellen.
Die Einzelpulse treten auf, wenn Nichtlinearitäten bei der Entstehung der Harmonischen mit der Zerstreuung der Welle im Lauf der Zeit zusammenspielen.
aktuell.ruhr-uni-bochum.deDust acoustic waves with large amplitudes interact among themselves thereby generating new waves with frequencies and wavelengths different from the ones of the original dust acoustic waves.
Due to the generation of harmonics (i.e., waves with frequencies that are a multiple integer of the original frequency) and due to constructive interference between dust acoustic waves of different wavelengths, the waves develop into solitary, spiky pulses, or into shock waves.
The solitary pulses arise from a balance between the harmonic generation nonlinearities and the dust acoustic wave dispersion.
aktuell.ruhr-uni-bochum.deWhat the Body Does Not Remember ( Revival )
Eine wahre Schockwelle löste dieses Stück, als es 1987 zum ersten Mal der Öffentlichkeit präsentiert wurde, aus.
Extreme Schnelligkeit, äußerste Präzision und atemberaubende Spannung dominieren Wim Vandekeybus’ Debut-Werk, das den Belgier mit nur 24 Jahren zu einem der weltweit einflussreichsten Choreographen hochkatapultiert hat.
www.impulstanz.comWhat the Body Does Not Remember ( Revival )
This piece caused a veritable shock wave when it was first presented to the public in 1987.
Extreme speed, utmost precision and breathtaking tension govern this debut piece that was to turn Wim Vandekeybus into one of the most influential Belgian choreographers worldwide at the age of just 24.
www.impulstanz.comPrimäre Explosivstoffe initiieren Sprengladungen.
Durch ihre Zündung, die mechanisch ausgelöst werden kann, wird eine Schockwelle erzeugt, in dessen Folge der sekundäre Explosivstoff detoniert.
www.uni-muenchen.dePrimary explosive materials are used to initiate the detonation of less sensitive secondary explosives.
The former can be ignited by applying a mechanical shock, which rapidly generates a propagating shock wave that is sufficiently powerful to detonate the secondary explosive.
www.uni-muenchen.de„ Eine kristalline Struktur hatten wir bei höchstens zwei Prozent des Staubs erwartet “, sagt Jan Leitner aus dem Team von Peter Hoppe.
Nach den bisherigen Theorien wird ein Großteil der kristallinen Körner nämlich im interstellaren Raum durch hochenergetische kosmische Strahlung und Schockwellen zerstört oder in amorphen Staub umgewandelt.
Um die Staubteilchen einzusammeln, war die Stardust-Sonde mit einem speziellen Partikelsammler ausgestattet:
www.mpg.de‘ We had expected a crystalline structure in maximum two percent of the dust, ’ says Jan Leitner, a member of Peter Hoppe ’s team.
According to previous theories, the majority of crystalline particles in interstellar space is destroyed by high-energy cosmic rays and shock waves or converted into amorphous dust.
For the collection of dust particles, the spacecraft was equipped with a special particle collector:
www.mpg.deZoom ( 17 KB )
Supernova-Explosionen jagen schnelle Schockwellen durchs All, die Protonen auf die hohen Energien der kosmischen Strahlung beschleunigen können.
Illustration:
www.desy.deZoom ( 17 KB )
When a star explodes, it sends shock waves racing through space that can accelerate protons to cosmic ray energies.
Illustration:
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