Informe final del proyecto: Procesos geofísicos y astrofísicos en medios granulares

Abstract

La física de los medios granulares estudia materiales formados por un conjunto de objetos macroscópicos (llamados granos) que interaccionan por medio de contactos temporales o permanentes. Estos materiales comparten propiedades comunes cuando la escala del fenómeno es significativamente mayor al tamaño del grano. Hemos estudiado diversos procesos geofísicos y astrofísicos que ocurren en estos medios. Conjugando diversas fuentes de financiamiento, se instaló el primer laboratorio de física de medios granulares del país. Hemos desarrollado capacidades humanas y de software para su simulación numérica en plataformas de cómputo de alto desempeño. El proyecto posibilitó consolidar la inversión realizada mejorando las capacidades experimentales. Se desarrollaron principalmente dos líneas de investigación: análisis del pasaje de ondas sísmicas inducidas por impactos y estudio de la elasticidad no-lineal mesoscópica en medios granulares. Los asteroides son, en su mayor parte, aglomerados de rocas de diverso tamaño mantenidos por autogravedad. Los impactos producen ondas sísmicas que se propagan a su interior, produciendo cambios estructurales. Realizamos experimentos de impacto a velocidades intermedias y simulaciones numéricas en condiciones de baja gravedad. Hemos puesto a punto un paquete de simulación numérica de medios granulares que incluye autogravedad. Hicimos contribuciones en las predicciones sobre los fenómenos que podrán observarse en la misión de impacto NASA-DART. Determinamos la relación entre la velocidad de propagación de una onda sísmica generada por un impacto y la presión dada por el nivel de confinamiento del medio. Los procesos geofísicos que ocurren en la corteza terrestre, como la nucleación de fallas sísmicas, se encuentran perturbados por el aspecto mesoscópico de la mecánica de los geomateriales. Caracterizamos la elasticidad no-lineal mesoscópica en materiales granulares confinados. El proyecto apoyó la formación de posgrado en Geofísica, una nueva opción dentro de la Licenciatura de Física, brindando un laboratorio para desarrollar experimentos en medios de interés geofísico.