Si no eres un físico de plasma, la explosión de cables eléctricos bajo el agua puede parecer una mala idea. Pero en realidad es una forma de estudiar las ondas de choque, las perturbaciones en propagación que se mueven más rápido que la velocidad del sonido.

Los estudios de ondas de choque permiten a los investigadores lograr la materia densa y cálida que se encuentra solo en las condiciones extremas alrededor de las estrellas y se crea en el laboratorio para la investigación de fusión por confinamiento inercial. Las ondas de choque también tienen efectos medicinales, aplicaciones industriales y militares. La explosión de un cable eléctrico bajo el agua es una forma de generar una onda de choque y dar a los científicos una herramienta para verificar las ecuaciones utilizadas para predecir las ondas de choque.

Investigadores del Technion Israel Institute of Technology se propusieron comprender la relación, Si alguna, entre la evolución de una onda de choque y la expansión del cable explosivo en un artículo reciente en la revista Física de Plasmas , de AIP Publishing. Tomando imágenes de rayas de sombras para ver la trayectoria de las ondas de choque, encontraron que la expansión del cable determina cómo decae una onda de choque, y desarrolló un modelo simplificado para describir esta relación.

Los investigadores observaron que mucho después de que se genera la onda de choque, el cable sigue expandiéndose, lo que conduce a una onda de choque significativamente más lenta que la predicha por modelos anteriores. Además, a diferencia de los modelos anteriores, este nuevo modelo no asume un movimiento auto-similar y una liberación instantánea de energía.

"Asombrosamente, y esta es la parte emocionante, los resultados de este modelo simplificado se ajustan excelentemente a los resultados obtenidos experimentalmente, "dijo Alexander Rososhek, un autor del artículo. El experimento mostró que el cable explosivo que genera la onda de choque se expande con velocidad subsónica.

"Este descubrimiento, junto con simulaciones hidrodinámicas unidimensionales, nos permitió comprender en profundidad el proceso transitorio que gobierna la generación de ondas de choque, "dijo Rososhek, "y avanza nuestro conocimiento de la generación de ondas de choque en su conjunto".

Más específicamente, Estos resultados se aplican a diferentes configuraciones experimentales para estudiar ondas de choque. Por ejemplo, Los resultados de esta investigación se pueden utilizar en experimentos en los que la intensidad del impacto se amplifica mediante un flujo de agua que adquiere energía adicional mediante la combustión de los cables explotados.

En futuras investigaciones, Rososhek y los otros autores del artículo intentarán aumentar la intensidad de la onda de choque alterando las propiedades del cable explosivo. que podría proporcionar una deposición de energía suplementaria. También les gustaría emplear un haz de rayos X de escala de tiempo de picosegundos de alta intensidad para estudiar la fase inicial de generación de choque a través del trabajo conjunto dirigido por el grupo de Simon Bland del Imperial College of London con la European Synchrotron Radiation Facility.