Megfejtették a hópehely matematikáját

A tudósok már évszázadok óta próbálják megfejteni a hópelyhek formájának titkát. A pelyheknek számtalan változatuk létezik, némely tökéletesen szimmetrikus, másokon tüskék vannak, vagy éppen hatszögűek.

A hópelyhek kialakulása nagyon sok mindentől függ, a kialakulásuk fizikája pedig még nem teljesen ismert a tudomány előtt. A hőmérsékletnek vagy a páratartalomnak a legkisebb változása is teljesen megváltoztatja a hópelyhek szerkezetét, mintáját és nagyságát. Ez nagyon megnehezítette a probléma a számítógépes modellezését is.

Úgy tűnik, számos kísérlet után egy matematikusokból álló csoport elsőként fejtette meg a hópelyhek titkát és sikerrel szimulálta a pelyhek növekedését és mintázatuk kialakulását. Olyan jellemzőket is figyelembe vettek, mint a vízmolekulák mennyisége a levegőben.

Harald Garcke, a Regensburgi Egyetem kutatója két kollégájával, John Barrettel és a londoni Imperial College-ben dolgozó Robert Nürnberggel dolgozta ki a szimulációt. Tanulmányukat február közepén tették közzé az arXiv.org publikációs portálon.

A számítógépes modellezésben a tudósok pontosan tudták szimulálni, hogy a hópelyhek kristályos szerkezete hogyan változik. Az eddigi szimulációk nem voltak stabilak, mert olyan háromszögek is létrejöhettek bennük, a amelyek deformálódtak és így összeomlott az egész modell. Garce és csapata azonban túljutott ezen a problémán.

A kutatók szimulálták a két fő növekedési formát: először hatszögek és háromszögek jellemzik a növekedési fázist, majd a kristályok elágaznak, úgy nőnek, mint a fa ágai. Korábban ezt a kétféle növekedést nem tudták összefogni.

Ugyanakkor a hópelyhek titkainak teljes felfedése még messze van, hiába sikerült most modellezni a növekedését. Most a matematikai hátteret sikerült jobban megismerni, de a hópelyhek kialakulásának fizikája még tartogat kérdéseket.