Il materiale granulare ha un comportamento piuttosto differente da quello dei solidi, dei liquidi, o dei gas; le diverse particelle che costituiscono un materiale granulare sono in genere grandi in modo che l'energia termica sia irrilevante se confrontata ad energia gravitazionale di conseguenza. I concetti dai meccanici statistici di equilibrio spesso non sono applicabili. Se si pensa ad una clessidra, la sabbia prende la forma del contenitore, come se fosse un liquido; se la sabbia è versata lentamente su una superficie, il mucchio cresce fino a che il pendio non raggiunge un angolo critico, determinato dal formato e dalla viscosità dei grani.Oltre l'angolo critico, C'è una certa specie della valanga; la sabbia bagnata ha un comportamento differente, tanto che possono costruire anche degli archi.

Molti prodotti di base, compresa una varietà di materiali da costruzione, i prodotti chimici, prodotti farmaceutici ed alimentari, sono granulari per cui lo studio di questi materiali è importante. I materiali granulari interessano i fisici perché sono una forma insolita della materia con proprietà interessanti che ancora non sono completamente capite. La fisica dei materiali granulari è basata su alcune idee di base:

-La forza di gravità si applica su ogni particella.
-L'attrito fra le particelle dipende dal formato e dalla natura delle particelle ed anche dal mezzo fra le particelle, quale acqua.
-Molta energia meccanica è persa per attrito fra le le particelle.

Due squadre guidate da Douglas Durian dell'Università della California di Los Angeles (UCLA) hanno cercato di capire come si siano formati i crateri lunari facendo esperimenti in laboratorio: hanno fatto cadere delle sfere nella sabbia ed in altri materiali granulari di consistenza simili al suolo lunare. Il gruppo guidato da John de Bruyn della Memorial University di Terranova, in Canada, ha creato in laboratorio una gran varietà di forme di crateri lunari ed ha esaminato il rapporto fra la forma e l'energia dell'impatto; ed ha studiato soprattutto gli spruzzi a forma di corona che appaiono quando un oggetto viene fatto cadere in un liquido.

John de Bruyn e colleghi hanno poi studiato vari altri tipi di materiali come gomma, silicone, ceramica e una sfera d'acciaio fatta cadere in un contenitore ricolmo di sferette di vetro; a seconda dell'energia dell'impatto e della dimensione delle sfere, sono riusciti a ricreare crateri semplici con i bordi rialzati, con piccole montagne al centro, o con anelli concentrici simili a quelli lunari. La profondità del cratere è influenzata dalla densità, dal diametro della sfera e dell'altezza da cui è fatta cadere. Questi studi sono stati pubblicati sulla rivista “Physical Review Letters”.

Istituzioni scientifiche citate nell'articolo:

UCLA University of California, Los Angeles

Memorial University of Newfoundland