Name: laboratory drop towers for the experimental simulation of dust-aggregate collisions in the early solar system
Uploaded: 2014-06-05T13:00:00
Duration: 9 min 44 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Laboratory Drop Towers for the Experimental Simulation of Dust-aggregate Collisions in the Early Solar System at JoVE.com

The authors thank the Deutsches Zentrum f&#252;r Luft- und Raumfahrt (DLR), the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), and the TU Braunschweig for continual support of our laboratory activities. The low-velocity drop tower has been established under DLR grant 50WM0936, the high-velocity drop tower has been developed under DFG grant INST 186/959-1 as part of the CRC 963 &#8220;Astrophysical Flow Instabilities and Turbulence&#8221;.

<ol>
	<li>Blum, J., Wurm, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Growth+Mechanisms+of+Macroscopic+Bodies+in+Protoplanetary+Disks.">The Growth Mechanisms of Macroscopic Bodies in Protoplanetary Disks.</a> Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 46, 21-56 (2008).</li><li>Johansen, A., Blum, J., Tanaka, H., Ormel, C. W., Bizzarro, M., Rickman, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Multifaceted+Planetesimal+Formation+Process.">The Multifaceted Planetesimal Formation Process.</a> Protostars &amp; Planets VI. University of Arizona Space Science Series. , (2014).</li><li>Blum, J., Zsom, A., Ormel, C. W., Dullemond, C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+outcome+of+protoplanetary+dust+growth:+pebbles,+boulders,+or+planetesimals?+I.+Mapping+the+zoo+of+laboratory+collision+experiments.">The outcome of protoplanetary dust growth: pebbles, boulders, or planetesimals? I. Mapping the zoo of laboratory collision experiments.</a> Astronomy and Astrophysics. 513, (2010).</li><li>Zsom, A., Ormel, C. W., G&#252;ttler, C., Blum, J., Dullemond, C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+outcome+of+protoplanetary+dust+growth:+pebbles,+boulders,+or+planetesimals?+II.+Introducing+the+bouncing+barrier.">The outcome of protoplanetary dust growth: pebbles, boulders, or planetesimals? II. Introducing the bouncing barrier.</a> Astronomy and Astrophysics. 513, (2010).</li><li>Testi, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dust+Evolution+in+Protoplanetary+Disks.">Dust Evolution in Protoplanetary Disks.</a> Protostars &amp; Planets VI. University of Arizona Space Science Series. , (2014).</li><li>Youdin, A. N., Goodman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Streaming+Instabilities+in+Protoplanetary+Disks.">Streaming Instabilities in Protoplanetary Disks.</a> The Astrophysical Journal. 620, 459-469 (2005).</li><li>Johansen, A., Youdin, A. N., Klahr, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Particle+Clumping+and+Planetesimal+Formation+Depend+Strongly+on+Metallicity.">Particle Clumping and Planetesimal Formation Depend Strongly on Metallicity.</a> The Astrophysical Journal Letters. 704, (2009).</li><li>Bai, X. N., Stone, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+Solids+in+the+Midplane+of+Protoplanetary+Disks:+Implications+for+Planetesimal+Formation.">Dynamics of Solids in the Midplane of Protoplanetary Disks: Implications for Planetesimal Formation.</a> The Astrophysical Journal. 722, 1437-1459 (2010).</li><li>Windmark, F., Birnstiel, T., G&#252;ttler, C., Blum, J., Dullemond, C. P., Henning, T. h. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Planetesimal+formation+by+sweep-up:+How+the+bouncing+barrier+can+be+beneficial+to+growth.">Planetesimal formation by sweep-up: How the bouncing barrier can be beneficial to growth.</a> Astronomy and Astrophysics. 540, (2012).</li><li>Windmark, F., Birnstiel, T., Ormel, C. W., Dullemond, C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Breaking+through:+The+effects+of+a+velocity+distribution+on+barriers+to+dust+growth.">Breaking through: The effects of a velocity distribution on barriers to dust growth.</a> Astronomy and Astrophysics. , 544 (2012).</li><li>Garaud, P., Meru, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+Dust+to+Planetesimals:+An+Improved+Model+for+Collisional+Growth+in+Protoplanetary+Disks.">From Dust to Planetesimals: An Improved Model for Collisional Growth in Protoplanetary Disks.</a> The Astrophysical Journal. 764, 146 (2013).</li><li>Schr&#228;pler, R., Blum, J., Seizinger, A., Kley, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+physics+of+protoplanetesimal+dust+agglomerates.+VII.+The+low-velocity+collision+behavior+of+large+dust+agglomerates.">The physics of protoplanetesimal dust agglomerates. VII. The low-velocity collision behavior of large dust agglomerates.</a> The Astrophysical Journal. 758, 35 (2012).</li><li>Beitz, E., G&#252;ttler, C., Blum, J., Meisner, T., Teiser, J., Wurm, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-velocity+collisions+of+centimeter-sized+dust+aggregates.">Low-velocity collisions of centimeter-sized dust aggregates.</a> The Astrophysical Journal. 736, 34 (2011).</li><li>Beitz, E., Blum, J., Mathieu, R., Pack, A., Hezel, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+investigation+of+the+nebular+formation+of+chondrule+rims+and+the+formation+of+chondrite+parent+bodies.">Experimental investigation of the nebular formation of chondrule rims and the formation of chondrite parent bodies.</a> Geochimica et Cosmochimica Acta. 116, 41-51 (2013).</li><li>Jankowski, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crossing+barriers+in+planetesimal+formation:+The+growth+of+mm-dust+aggregates+with+large+constituent+grains.">Crossing barriers in planetesimal formation: The growth of mm-dust aggregates with large constituent grains.</a> Astronomy and Astrophysics. 542, (2012).</li><li>Gundlach, B., Kilias, S., Beitz, E., Blum, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micrometer-sized+ice+particles+for+planetary-science+experiments+-+I.+Preparation,+critical+rolling+friction+force,+and+specific+surface+energy.">Micrometer-sized ice particles for planetary-science experiments - I. Preparation, critical rolling friction force, and specific surface energy.</a> Icarus. 214, 717-723 (2011).</li></ol>

We have nothing to disclose.

نظرا لدقة ميكانيكية عالية، ومعدل فشل كلا البرجين انخفاض منخفضة للغاية. هذا أمر في غاية الأهمية، وذلك لأن إعداد العينات قد يستغرق فترة تصل إلى عدة ساعات، وهذا يتوقف على حجم وشكل ومسامية المجاميع الغبار المطلوب. وتجدر الإشارة إلى أن مجاميع كبيرة مع الغبار مسامية عالية جدا هشة للغاية، وبالتالي، من الصعب التعامل معها. أنه قد يحدث أن هذه المجاميع الغبار كسر أثناء استخراج قبالة العفن أو نقلها إلى برج الانخفاض. في هذه الحالات، عينة جديدة يجب أن تكون مستعدة. وبالتالي، فمن المهم أن البرج قطرة صغيرة يسمح موثوق بها (ويمكن التنبؤ بها) سرعات التصادم وصولا الى 0.01 متر / ثانية 11،13. كان أقل سرعة تأثير تحققت حتى الآن 0.004 متر / ثانية. لا يمكن إلا أن يتم التوصل إلى هذه السرعات أثر صغير للجزيئات الحرة في بيئة الجاذبية الصغرى. برج الانخفاض المختبر هو تحقيق رخيصة ومتنوعة من مثل هذا المرفق الجاذبية الصغرى. Alternatiلقد طرق لتحقيق سرعات تأثير المنخفض الاستفادة من التقنيات الارتفاع 14،15 (مثلا عن طريق القطار الكهرومغناطيسي أو الهوائية) ولكن عموما لحث قوة بين الجسيمات المتصادمة، والذي يجب أن يؤخذ بعين الاعتبار في التحليل من الاصطدامات. علاوة على ذلك، غالبا ما يدفع الارتفاع الحركة الدورانية 14، والذي، إذا غير المرغوب فيها، لا يسمح الاصطدامات خالية من التناوب، ولكن من ناحية أخرى، قد تسمح حتى محاكاة واقعية لاصطدام بين جزيئات الدورية. في حالة الارتفاع الهوائية، والآثار ذات الوسائد الهوائية أثناء الاصطدام ربما تتسبب في الظروف غير المرغوب فيها التي لا تتطابق مع تلك الموجودة أقراص الكواكب الأولية. ومع ذلك، يسمح الارتفاع لفترة غير محدودة الملاحظة والتجارب للتكرار بحيث لابد من النظر بديل للبرج الانخفاض إذا كان ضيق الوقت أمر ضروري. وقد تركزت كل جهودنا حتى الآن على شافي 2 كممثل للسيليكات في تشكيل الأرضية الكوكب صegion من أنظمة الطاقة الشمسية الشباب. كما يتركز معظم كتلة أقراص الكواكب الأولية أبعد نقطة التكثيف من جليد الماء، فمن الضروري أيضا لدراسة سلوك اصطدام المجاميع تتكون من H 2 O الحبوب الجليد ميكرون الحجم. نحن حاليا بإنشاء برج انخفاض البرد فراغ لهذا الغرض. وتجدر الإشارة إلى أن درجات الحرارة في مثل هذه التجارب يجب أن تكون تحت محاكاة ~ 150 K، التي هي درجة الحرارة من ما يسمى ب &quot;خط الثلج&quot; في أقراص الكواكب الأولية (&quot;الخط الثلوج&quot; يقسم المناطق الداخلية حيث الماء في بخار مرحلة من المناطق الخارجية حيث تم العثور على أنها جليد الماء الصلبة). لقد أظهرنا أن تشكيل جزيئات الماء الجليد ميكرون الحجم أمر ممكن وأن المجاميع منها يمكن أن تنتج 16 بحيث نحن متفائلون أن يكون أولا على السلوك باصطدامها في غضون السنوات 1-2 القادمة.

ومن المسلم به عموما أن تشكيل الكوكب يبدأ مع تراكم غير الجاذبية من حبيبات الغبار الصغيرة مجهريا في المجاميع الغبار الكبيرة (انظر مراجعة من قبل بلوم وورم) 1. وتتصادم جزيئات الغبار داخل الأقراص الخاصة بهم الكواكب الأولية بسبب الحركة البراونية، الاقتراحات الانجراف النسبية، والاضطراب من الغاز السديمية (انظر مراجعة من قبل يوهانسن وآخرون.) 2. إذا سرعات التصادم منخفضة بما فيه الكفاية، وجزيئات الغبار تلتصق ببعضها البعض لتشكيل تكتلات أكبر. وقد أدت ثروة من القياسات المخبرية على مدى السنوات الماضية إلى نموذج الاصطدام الغبار التجميعية التي يتوقع نتائج من زوج من الركام والغبار مع الجماهير التعسفي وسرعات تصادم 3. نتائج الاصطدامية الأساسية متمسكون (بشكل عام لجماهير الكلي الصغيرة والسرعات المنخفضة الاصطدام)، كذاب، وتجزئة (لسرعات عالية التأثير). ومع ذلك، فإن الانتقال بين هذه المراحل ليست حادة وهناك غيرهاالنتائج، مثل، على سبيل المثال نقل الجماعي أو تآكل. تطبيق هذا النموذج على قرص الكواكب الأولية النموذجية تتوقع نمو المجاميع الغبار سم الحجم في غضون بضعة آلاف سنة 4. وقد تم التحقيق وجود سم الحجم المجاميع الغبار على نطاق واسع من قبل الأرصاد الفلكية على مدى السنوات الماضية ويمكن الآن أن تعتبر المنشأة (انظر مراجعة من قبل تيستي وآخرون.) 5 بحيث نستنتج أن آلية المبدأ الذي الهيئات العيانية الأولى في الأنظمة الكوكبية الشباب تم التعرف النموذج. ومع ذلك، فإن النمو إلى مزيد من جثث أحجام كيلومتر على الأقل ليست واضحة جدا. للمنطقة الأرضية الكوكب، وتناقش فرضيتين حاليا (انظر أيضا أحدث التعليقات على هذا الموضوع عن طريق يوهانسن وآخرون (2) وتيستي وآخرون 5.): (ط) تركيز الركام والغبار سم الحجم من قبل، على سبيل المثال بث عدم الاستقرار والجاذبية 6 اللاحقةانهيار الاقلية البرلمانية 7،8 و (ب) نمو عدد قليل من &quot;الفائزين&quot; إلى أحجام أكبر مع تراكم الشامل لاحقة من عملية نقل الجماعي 9،10،11. في كلا النموذجين، سم، الحجم المجاميع الغبار الخضوع لعدد هائل من الاصطدامات المتبادلة على الأقل إلى السرعات المعتدلة. ومن غير الواضح ما النتائج المحتملة لهذه التصادمات (إلى جانب كذاب) هي. لتحسين نموذج الاصطدام الغبار الكلي من قبل Güttler وآخرون. 3 والتحقيق في مزيد من التفاصيل في اصطدام بين المجاميع الغبار العيانية في الأنظمة ذات الصلة سرعة، أنشأنا برجين انخفاض في مختبرنا، الذي الفردية الاصطدامات الكلي-الكلي يمكن أن تدرس بتفصيل كبير تحت فراغ والجاذبية الصغرى الظروف. كلا البرجين انخفاض تمتلك ارتفاع السقوط الحر من 1.5 متر، مما يحد من الوقت لمراقبة ~ 0.5 ثانية. وهكذا، نلاحظ الاصطدامات بواسطة كاميرات عالية السرعة مع شكل ميجابيكسل وتصل إلى 7،500 لقطة في الثانية.لأقصى قدر من التباين وسرعة تسجيل عالية، يتم اختيار الإضاءة مشرق الميدان. وبالتالي تم توفير الإضاءة عالية الكثافة من قبل فريقي LED وشاشات المتجانس من قبل الناشر. وبالتالي، عرض كاميرات عالية السرعة الغبار اصطدامه المجاميع كائنات الظلام أمام شاشة مضيئة. لتجنب الخفقان، والمصابيح هي العاصمة بالطاقة. لتحقيق السرعات المنخفضة الاصطدام، يتم وضع اثنين من المجاميع الغبار فوق بعضها البعض في آلية إطلاق مزدوجة. الإفراج عن مجموعها العلوي وقت ر قبل أقل واحد النتائج في السرعة النسبية للت = GT، مع ز = 9.81 متر / ثانية 2 كونها تسارع الجاذبية للأرض. واثنين من الكاميرات عالية السرعة، والتي عرض الاصطدام من اتجاهين 90 ° بصرف النظر، وعادة ما تكون بين اثنين من صدر في المجاميع الغبار (عادة ر / 2 بعد الجسيمات العليا). كاميرات تشغيل في الوضع المستمر تسجيل، والتي تم إنهاء بسبب تأثير الكاميراأصحاب الدلاء في الرمال. معدل الإطار الأقصى في هذا الوضع التشغيلي 1،000 صورة في الثانية الواحدة في قرار ميغابيكسل. مع هذا الإعداد، وسرعات أسفل إلى ما دون 0.01 تحققت م / ثانية. بسبب القيود المفروضة على الإعداد الميكانيكية لآلية الإفراج مزدوجة، والحد الأقصى النسبي سرعة الاصطدام هو ~ 3 م / ثانية. وقد تم التحقيق الاصطدامات التي تنطوي على المجاميع الغبار مع ما يصل الى 5 سم في الحجم في هذا البرج الهبوط. لسرعات تصل إلى أعلى الاصطدام ~ 10 م / ثانية، ويستخدم برج الانخفاض الثاني، وهي مجهزة مسرع الكهرومغناطيسية التي هي قادرة على تسريع بسلاسة الغبار المجاميع تصل إلى 5 م / ثانية في اتجاه صاعد العمودي. يقام مجموعها الغبار الآخرين من خلال فخ الباب آلية إطلاق مزدوجة الجناحين، ويمكن أن يتم الافراج خالية من التناوب في سقوط حر في أي وقت من الأوقات. هنا، فإنه لا معنى لاستخدام الكاميرات خالية من السقوط. نحن استخدام اثنين بدلا ثابتة كاميرات عالية السرعة مع ما يصل إلى 7،500 لقطة في الثانية وميجابيكسل القرار. ويرجع ذلك إلى diamet أكبرإيه من هذا البرج قطرة والغبار المجاميع تصل إلى (وربما أعلاه) 10 سم في حجم يمكن استخدامها.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Monodisperse SiO2 particles</td>
			<td style="width:71px;">Micromod</td>
			<td style="width:119px;">43-00-153</td>
			<td style="width:167px;">Particle diameter 1.52 &#177; 0.06 &#181;m; particle shape spherical</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Polydisperse SiO2 particles</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">S5631</td>
			<td>Particle diameter 0.1 &#8211; 10 &#181;m; particle shape irregular</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;"></td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

laboratory drop towers for the experimental simulation of dust-aggregate collisions in the early solar system

لغرض التحقيق في تطور المجاميع الغبار في النظام الشمسي المبكر، قمنا بتطوير برجين انخفاض الفراغ الذي المجاميع الغبار الهشة مع أحجام تصل إلى ~ 10 سم ومسامية تصل إلى 70٪ ويمكن اصطدمت. أحد الأبراج انخفاض يستخدم في المقام الأول لسرعات تأثير منخفض جدا أسفل إلى ما دون 0.01 متر / ثانية ويجعل من استخدام آلية إطلاق مزدوجة. وتسجل في اصطدام ستيريو عرض من قبل اثنين من كاميرات عالية السرعة، والتي تقع على طول أنبوب زجاجي فراغ في الإطار الوسط من الكتلة اثنين من المجاميع الغبار. برج السقوط الحر غيرها يجعل من استخدام مسرع الكهرومغناطيسية التي هي قادرة على تسريع بلطف المجاميع الغبار ليصل إلى 5 أمتار / ثانية. في تركيبة مع الافراج عن الغبار الكلي أخرى لسقوط حر، والتصادم بسرعة تصل إلى ~ يمكن تحقيق 10 م / ثانية. هنا، وهما ثابت كاميرات عالية السرعة تسجيل الأحداث الاصطدام. في كلا البرجين وهبوط، والمجاميع الغبار في السقوط الحر خلال الاصطدام بحيث تكون مطابقة انعدام الوزن والظروف في النظام الشمسي المبكر.

باستخدام عينات من الغبار الكلي تتميز جيدا موضح في البروتوكول (أنظر الشكلين 1-3)، فإن أي اصطدام لوحظ في أحد الأبراج قطرة المختبر تعطي معلومات قيمة علميا على نتائج مماثلة في اصطدام الكواكب الأولية الأقراص. لقد حققت حتى الآن بشكل منهجي نتائج اصطدام 2 سم الحجم المجاميع الغبار كروية (مع حجم ملء عوامل 0.5) في نطاق السرعة بين 0.008 و 2.02 متر / ثانية 13 و 5 سم الحجم المجاميع الغبار أسطواني (مع حجم ملء العوامل بين 0.3 و 0.5) في نطاق السرعة بين 0.004 و 2 متر / ثانية 12. وجدنا كذاب بين المجاميع الغبار كنتيجة لهيمنة السرعات أدناه ~ 0.4 م / ثانية لكلا النوعين من المجاميع الغبار (انظر فيلم 6 للحصول على مثال). في الشكل 4، يظهر معامل إعادة هذه الاصطدامات كذاب. الدوائر تدل التجارب مع 2سم عينات كروية الحجم 13 ومثلثات تمثل النتائج من الاصطدامات بين 5 سم اسطوانات الغبار الحجم مع اثنين من التعبئة والتغليف المختلفة الكثافة 12. على الرغم من أن معاملات إعادة التجارب الفردية مبعثر على نطاق واسع، فإن متوسط ​​قيمة معامل رد يتناقص مع زيادة سرعة الاصطدام. تفتيت كل من المجاميع الغبار عادة على أثر لالسرعات أعلاه ~ 1 م / ثانية (انظر فيلم 7 للحصول على مثال). لالسرعات بين 0.4 ~ و ~ 1 م / ثانية، يمكن أن يحدث تفتت واحد فقط من اثنين من الاصطدام المجاميع الغبار. في هذه الحالة، والمكاسب غير تفتيت الغبار الكلي على نسبة ضئيلة من الكتلة عن طريق التحويل الشامل 13. حدود السرعة المذكورة أعلاه ليست حادة ولكن دلالة ما يقرب من حيث الحدود بين الأنظمة المختلفة تكمن 2،11. لاصطدام بين المجاميع الغبار من مختلف الأحجام والسرعات المعتدلة، والآثار عموما لن تؤدي ر<html> س تفتيت أكبر من اثنين من المجاميع الغبار. على العكس، فإن الهيئات أكبر زيادة كتلتها عن طريق نقل جزء من كتلة الرواطم أصغر (انظر فيلم 8). للحالات، في اثنين من المجاميع الغبار ترتد بعضها البعض، ونقل من الطاقة الحركية متعدية قبل الاصطدام (مانع أن المجاميع الغبار لا تدوير قبل الاصطدام) إلى طاقة حركية متعدية، الطاقة الحركية التناوب، وغيرها ( المبددة) ويمكن تحديد قنوات الطاقة (مثل الضغط من الركام والغبار). وجدنا أن لاصطدام المركزية (التي يمكن إهمال الطاقة الدورانية) كمية النسبية للطاقة تبدد يزيد بشدة مع زيادة سرعة وأعلى لأدنى عوامل ملء حجم الغبار المجاميع 12. يمكن أن تكون على غرار هذا السلوك حسب ديناميات الجزيئية المحاكاة 12. ال تي تي بي :/ / www.jove.com/files/ftp_upload/51541/string_trapdoor.MP4 &quot;الهدف =&quot; _blank &quot;&gt; فيلم 1. فيلم عالي السرعة (لعبت مرة أخرى في حركة بطيئة) من الجسيمات على واحد في سلسلة ( أعلى) وآلية إطلاق فخ الباب (القاع). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51541/mold_cluster_cluster.MP4" target="_blank">الفيلم 2</a> . فيلم عالي السرعة (لعبت مرة أخرى في حركة بطيئة) من آلية إطلاق فخ الباب المزدوج. العينتين هي كتل من آل 2 O 3 جزيئات من 2 مم، التي ما زالت محصورة أثناء السقوط الحر بسبب اضطراب منخفضة للغاية خلال الإصدار. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51541/scissor.MP4" target="_blank">الفيلم 3</a> . فيلم عالي السرعة (لعبت مرة أخرى في حركة بطيئة) من مقص من نوع آلية إطلاق مزدوجة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51541/dw-trapdoor.MP4" target="_blank">فيلم</a>4. فيلم عالي السرعة (لعبت مرة أخرى في حركة بطيئة) من فخ الباب آلية إطلاق مزدوجة الجناحين. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51541/trigger.wmv" target="_blank">الفيلم 5</a> . الرسوم المتحركة من الالكترونيات الموقت التبديل آلية إطلاق العلوي والسفلي، وكذلك إطلاق سراح الكاميرا لسقوط حر. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51541/9ms_2.MP4" target="_blank">الفيلم 6</a> . فيلم عالي السرعة (لعبت مرة أخرى في حركة بطيئة) حدوث تصادم بين اثنين كذاب 5 من الغبار الكلي اسطوانات سم الحجم. يتم الإفراج عن اثنين من المجاميع الغبار بواسطة مقص من نوع آلية إطلاق مزدوجة وتتصادم مع 0.09 متر / ثانية السرعة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51541/fragmentation.MP4" target="_blank">فيلم 7</a> . فيلم عالي السرعة (لعبت مرة أخرى في حركة بطيئة) اثنين من 2 سم الحجم المجاميع الغبار أسطواني collidiنانوغرام في السرعة النسبية 7.4 متر / ثانية. كل من المجاميع تفتيت تماما. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51541/mass-transfer.MP4" target="_blank">فيلم 8</a> . فيلم عالي السرعة (لعبت مرة أخرى في حركة بطيئة) من مجموع المباراتين 5 ملم الحجم الغبار التي تؤثر على مسافة 5 سم الحجم المستهدف صلبة أسطواني. كما سرعة تأثير 4.3 متر / ثانية فوق سرعة تفتيت الكلي الغبار الصغيرة، وهذا ينهار ونقل جزء من كتلتها إلى الهدف، الذي يكون مرئيا بوضوح في الفيلم. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51541/tracking_new.mov" target="_blank">فيلم 9</a> . تحديد مسارات الجسيمات بواسطة خوارزمية الجسيمات تتبع شبه التلقائي. هنا، يظهر تصادم بين اثنين من 2 سم، الحجم المجاميع الغبار كروية.

Watch this Scientific Journal Video about Laboratory Drop Towers for the Experimental Simulation of Dust-aggregate Collisions in the Early Solar System at JoVE.com

Laboratory Drop Towers for the Experimental Simulation of Dust-aggregate Collisions in the Early Solar System

نقدم تقنية لتحقيق سرعة منخفضة إلى متوسطة السرعة الاصطدامات بين المجاميع الغبار الهشة في المختبر. لهذا الغرض، تم وضع اثنين من فراغ الاجهزة قطرة برج تسمح سرعات التصادم بين &lt;0.01 و~ 10 م / ثانية. يتم تسجيل الأحداث الاصطدام بواسطة التصوير عالية السرعة.

مختبر أبراج إسقاط لمحاكاة التجريبية من التصادم الغبار والركام في النظام الشمسي المبكر

For the purpose of investigating the evolution of dust aggregates in the early Solar System, we developed two vacuum drop towers in which fragile dust ...

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Mechanical Engineering

Engineering

Unit 1

Kinetics of a Particle: Impulse and Momentum

SCIENTISTS IN ACTION

Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids

حصاد الطاقة الشمسية من وسائل البلورات النانوية المسؤول فصل المواد الصلبة وتلك

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials ...

Simulation of the Planetary Interior Differentiation Processes in the Laboratory

محاكاة لعمليات الكواكب الداخلية التمايز في المختبر

A planetary interior is under high-pressure and high-temperature conditions and it has a layered structure. There are two important processes that led to ...

Using Neutron Spin Echo Resolved Grazing Incidence Scattering to Investigate Organic Solar Cell Materials

باستخدام النيوترون سبين صدى حل انتشار الرعي للتحقيق في مواد الخلايا الشمسية العضوية

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped ...

Fast Imaging Technique to Study Drop Impact Dynamics of Non-Newtonian Fluids

سريع التصوير وتقنيات لدراسة تأثير انخفاض ديناميات السوائل غير النيوتونية

In the field of fluid mechanics, many dynamical processes not only occur over a very short time interval but also require high spatial resolution for ...

Integrating a Triplet-triplet Annihilation Up-conversion System to Enhance Dye-sensitized Solar Cell Response to Sub-bandgap Light

دمج ثلاثية-ثلاثية الابادة نظام يصل التحويل إلى تعزيز صبغ توعية للاستجابة الخلايا الشمسية لذات فجوة الحزمة الفرعية الخفيفة

The poor response of dye-sensitized solar cells (DSCs) to red and infrared light is a significant impediment to the realization of higher photocurrents ...

Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells

الطريقة المحيطة لإنتاج وIonically عن طريق بوابة الأنابيب الجزيئية الكربونية القطب السالب المشترك جنبا الى جنب في خلايا الشمسية العضوية

A method of fabricating organic photovoltaic (OPV) tandems that requires no vacuum processing is presented. These devices are comprised of two ...

Simulation of Human-induced Vibrations Based on the Characterized In-field Pedestrian Behavior

محاكاة من الاهتزازات التي يسببها الإنسان استنادا إلى وتتميز في حقل السلوك للمشي

For slender and lightweight structures, vibration serviceability is a matter of growing concern, often constituting the critical design requirement. With ...

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

أحادي التكافؤ الموجبة المنشطات من CH<sub&gt; 3</sub&gt; NH<sub&gt; 3</sub&gt; PBI<sub&gt; 3</sub&gt; لكفاءة الخلايا الشمسية Perovskite

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical ...

Electrospinning of Photocatalytic Electrodes for Dye-sensitized Solar Cells

إلكتروسبينينغ من أقطاب تحفيز ضوئي للخلايا الشمسية توعية صبغ

This work demonstrates a protocol to fabricate a fiber-based photoanode for dye-sensitized solar cells, consisting of a light-scattering layer made of ...

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for CuIn,GaSe2 Solar Cells

في الموقع رصد تدهور الأداء المتسارع للخلايا الشمسية والوحدات النمطية: دراسة حالة للخلايا الشمسية2 Se Cu (في, Ga)

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction ...