أعلن فيزيائي فرنسي عن تطوير قانون عالمي جديد يوضّح كيف تتكسّر الأجسام إلى شظايا عند تحطّمها، سواء كانت زجاجاً مكسوراً، أو فقاعات تنفجر، أو مواد صلبة تنهار تحت الضغط.

وقد نُشرت تفاصيل الاكتشاف في مجلة New Scientist، كما نقلت صحيفة Известия.

معادلة بسيطة وتفسير شامل

الباحث إيمانويل فيلييرمو، من جامعة إيكس–مارسيليا والمعهد الجامعي الفرنسي، توصّل إلى معادلة رياضية بسيطة توضح سبب تكوّن شظايا ذات أحجام نموذجية مشتركة، بغضّ النظر عن نوع المادة التي تتحطم.

ويقوم القانون على مبدأين أساسيين:

1. مبدأ العشوائية القصوى

أي أنّ الطبيعة تميل إلى أكثر نتائج التحطّم فوضويةً واحتمالية.

2. قانون الحفظ

الذي يحدّد مدى تنوع أحجام الشظايا بحيث يظل توزيع الكتلة والطاقة متوافقاً مع قيود المادة.

وبدمج هذين العاملين، يمكن للقانون الجديد التنبؤ بخصائص الشظايا الناتجة عن التحطّم.

متى لا يعمل هذا القانون؟

يشير الباحث إلى وجود حالات استثنائية لا تنطبق عليها المعادلة:

العمليات المنتظمة للغاية، مثل تحوّل السوائل إلى قطرات متجانسة بالحجم.

عند حدوث تفاعل بين الشظايا أثناء التحطّم، مما يغيّر من ديناميكيات الانهيار.

ويقول الفيزيائي فيرينتس كُون من جامعة ديبرتسن إن مدى تطبيق القانون واسع للغاية، ويمكن تعديله ليتناسب مع حالات خاصة، مثل المواد البلاستيكية التي قد “تلتئم” شقوقها أحياناً أثناء الانكسار.

أهمية عملية واسعة للاكتشاف

فهم كيفية تفتّت الأجسام ليس مسألة نظرية فقط، بل له تطبيقات عملية مهمة، مثل:

تقليل استهلاك الطاقة في عمليات تكسير خامات التعدين

توقّع الانهيارات الصخرية في الجبال، والتي ازدادت بسبب تغيّر المناخ

تصميم أنظمة هندسية وصناعية تعتمد على التحكم في تكسّر المواد

ويخطط الباحثون مستقبلاً لدراسة أشكال الشظايا وليس فقط أحجامها، إضافة إلى تحديد الحد الأدنى الممكن لحجم أي شظية تنتج عن الانهيار.

بحث آخر قريب: حالة إلكترونية فريدة

وفي سياق منفصل، ذكرت مجلة Science Daily في 17 نوفمبر أن فريقاً من جامعة ولاية فلوريدا توصّل إلى تحديد ظروف نشوء شكل جديد من البلورات الإلكترونية يعرف بـ الكريستال الويغنري المعمّم.

في هذا النظام، تنتظم الإلكترونات في شبكة بلورية مشتركة، لكنها تستطيع في أي لحظة التحوّل إلى حالة أكثر حركة، ما يفتح الباب لفهم جديد لسلوك الإلكترونات في المواد فائقة الدقة.