Иногда сыпучие вещества проявляют свойства твердого тела, а иногда текут подобно жидкости. Примером может служить движение песка в песочных часах: при медленном просыпании через узкое отверстие песок свободно перемещается, но если процесс происходит слишком быстро или сильное давление оказывается на песок или другой сыпучий материал, его частицы могут застрять, переходя из текучего состояния жидкости в состояние твердого тела. Ученые опубликовали результаты своего исследования в European Physical Journal E.

Физики предполагают, что нашли метод описания поведения сыпучих материалов вблизи точки застревания. Ученые подчеркивают, что проблема застывания сыпучих или гранулированных материалов при прохождении через узкие отверстия является актуальной задачей, ограничивающей скорость потока в промышленных процессах, связанных с этими материалами, включая сельское хозяйство, фармацевтику и строительство.

В ходе исследования была создана модель на основе данных, собранных другими учеными при изучении сетов полистироловых шариков, не подвергавшихся воздействию трения. Ученые сопоставили свои модели с этими шариками, приближающимися к точке застревания, и предсказаниями математической теории, разработанной в 50-х годах прошлого века - теории случайных матриц.

Исследователи изучили вибрации внутри сетов шариков и обнаружили, что они вибрируют с определенными частотами, создавая определенный спектр вибраций. Сыпучие материалы пропускают только вибрации с определенными частотами, что называется плотностью состояний системы.

Авторы нового исследования сравнили данные численного моделирования с теоретическими предсказаниями и обнаружили особенное распределение статистических вероятностей, известное как совокупность Уишарта-Лагерра, которое верно отражает универсальные статистические свойства застрявших сыпучих материалов.

Ученые выяснили, что при столкновении шариков они сжимаются и отскакивают, что приводит к возникновению значительных сил.

Ранее мы писали, что что ученые разработали новый инструмент для изучения темной материи и энергии.

Напомним, что ученые рассказывают о самых необычных теориях существования Вселенной.