Murtumien etenemistä tutkitaan  tietokonesimulaation. Kuva: Max Planck Institute for Metals Research
Murtumien etenemistä tutkitaan tietokonesimulaation. Kuva: Max Planck Institute for Metals Research

Uusi, matemaattinen lähestymistapa auttaa ennustamaan, milloin ja millaisissa olosuhteissa aine murtuu.

Ketäpä ei kiinnostaisi siltapilareiden kestävyys tai lentokoneen metallin väsyminen! Uusi, matemaattinen lähestymistapa auttaa ennustamaan, milloin ja millaisissa olosuhteissa aine murtuu.

Esimerkiksi kiven osuessa lasiin syntyy murtuma, joka etenee kiihtyvään tahtiin, kunnes lasi hajoaa. Murtuman eturintamaan syntyy mikroskooppisia uurteita, ja se haarautuu fraktaalimaisesti kuin maahan iskevä salama. Fyysikot eivät ole onnistuneet kuvaamaan sen etenemistä yhtälöillään. Vaikeutena on ollut murtuman suunnan määrittäminen. Eri havaintokulmista katsottuna murtuma näyttää nimittäin liikkuvan eri suuntiin ja sitä kuvaavat yhtälöt antavat havaintosuunnasta riippuvan ennusteen materiaalin rikkoutumiselle.

Professori Itamar Procaccia opiskelijoineen lähestyi asiaa uudella tavalla. Hän jakoi murtuman säröilevän eturintaman matemaattisesti määriteltyihin sektoreihin. Seurattuaan säröjen etenemistä kussakin sektorissa ja tehtyään huomioiden perusteella monimutkaisia analyysejä ryhmä onnistui kiteyttämään murtuman käyttäytymisen havaintosuunnasta riippumattomaksi ennustusmenetelmäksi, jota he testasivat muovissa, lasissa ja metallissa.

Newswise -uutispalvelu toteaa, että Weizmann instituutissa Israelissa työskentelevän Procaccian uusi menetelmä antaa insinööreille ja fyysikoille työkalun, jolla ennustaa milloin materiaalin sisällä oleva, näkymätön murtuma muuttuu uhkaksi. Ehkä insinöörit osaavat vastaisuudessa ennustaa esimerkiksi New Orleansin suojavallien kaltaisten rakennelmien kestävyyden.