Физики смоделировали лавину из фруктов на прилавке
Чилийские физики численно исследовали образование лавин в монослое сфер в наклоненном лотке, напоминающем выложенные на продажу фрукты. Поочередное извлечение случайных шариков из такой системы в конце концов рушит всю структуру. Ученые выяснили, что для определенного диапазона углов и начального числа сфер доля шариков, которые нужно достать, чтобы вызвать лавину, остается постоянной и равной примерно 8,7 процента. Исследование направлено для публикации в журнал Physical Review E, ознакомиться с ним можно по препринту.
Ситуация, когда большая система способна в результате цепной реакции разрушиться под влиянием малого воздействия, встречается повсеместно, начиная от физики и материаловедения и заканчивая экономикой и финансами. По этой причине ученые активно исследуют такие системы и строят математические модели, которые могут быть полезны в разных областях. Типичным примером этого можно считать эффект домино.
Похожим образом ведет себя и другая система: наклоненный монослой на подложке, состоящий из плотноупакованных гранул. В быту такие структуры можно увидеть на прилавках с фруктами и овощами, хотя нечто похожее встречается и при синтезе искусственных опалов. Если вытаскивать фрукты из нижней части лотка, то начиная с некоторого момента в нем возникнет лавина. Особенность гранулированного монослоя в том, что частицы (фрукты) как правило уложены в гексагональную или квадратную упаковку, а прочность структуры обеспечивает сеть контактных взаимодействий, которая может причинно связывать даже дальние участки. Несмотря на простоту такой структуры, никто системно не исследовал ее устойчивость к разрушению под влиянием единичных актов образования вакансий.