Instabilité gravitationnelle : du sable formant des bulles dans du sable
Le sable forme parfois des bulles. Une étude menée par l’ingénieur chimiste Chris Boyce de la School of Engineering and Applied Science de l’Université Columbia, aux États-Unis, a révélé une nouvelle famille d’instabilités gravitationnelles des particules granulaires, deux types de sable différents, en l’occurrence, qui sont actionnés par un mécanisme d’acheminement du gaz encore jamais observé dans des fluides.
Image d’entête : développement d’une « bulle » de sable léger (bleu) se formant dans du sable plus lourd (blanc). (Alex Penn/ ETH Zurich)
Boyce et son équipe ont observé ce qui ressemble à un phénomène connu sous le nom d’instabilité de Rayleigh-Taylor (R-T) dans l’interaction de deux types de sable avec des grains de grammage différents. Les instabilités de la RT se produisent couramment en physique des fluides, lorsque deux fluides de densités différentes entrent en contact. Les bulles qui montent et tombent à l’intérieur d’une lampe à lave en sont un parfait exemple.
Plusieurs autres propriétés semblables à celles du liquide ont déjà été observées dans le comportement du sable, mais, selon Boyce, c’est la première fois que des instabilités R-T sont observées et il rajoute :
Nous pensons que notre découverte est transformationnelle. Nos découvertes pourraient non seulement expliquer les formations et les processus géologiques qui sous-tendent les gisements minéraux, mais aussi être utilisées dans les technologies de traitement des poudres dans les industries de l’énergie, de la construction et des produits pharmaceutiques.
La recherche est publiée dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences : Gravitational instabilities in binary granular materials et présentée sur le site de de l’université Columbia : Defying the Laws of Physics? Columbia Engineers Demonstrate Bubbles of Sand.
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