Dynamique de l'instabilité de MIcro-gouttelettes Chargées – DynaMIC

Lorsque la charge électrique d'un système de taille finie augmente, à partir d'un - certain point, ce dernier devient instable. L'instabilité coulombienne a été étudiée dans - le cas de la fission nucléaire, des agrégats métalliques et des microgouttelettes. - Cependant, la dynamique de déformation menant à la fission est loin d'être comprise. - D'après nos calculs préliminaires, la mobilité de charges et la viscosité semblent être - des caractéristiques essentielles aussi bien dans la dynamique de la fission des - grands agrégats que celle des microgouttelettes. L'hypothèse de départ est que les - produits de fission dépendent de la dynamique de la fission et donc des propriétés - dynamiques du fluide. Ce problème sera traité à la fois d'un point de vue expérimental - et théorique. Nous proposons de développer un code numérique basé sur l'équation - de Navier-Stokes, dans laquelle les propriétés du fluide apparaissent explicitement. - Ce travail original permettra, pour la première fois, de simuler complètement la - dynamique de la fission et de quantifier l'instabilité coulombienne et la dynamique de - fission résultante en terme d'énergie et de géométrie de déformation, de temps - caractéristique et d'observables physiques caractérisant la forme finale d'une - gouttelette juste avant la fission. En parallèle, nous mènerons de nouvelles - expériences afin d'observer la dynamique de la déformation des gouttelettes - métalliques et des gouttelettes chargées au delà de la limite de Rayleigh. Ces deux - cas extrêmes sont indispensables pour valider le modèle théorique. D'une part, nous - allons piéger des microgouttelettes métalliques (mercure et galinstan) sous - atmosphère et mesurer l'effet de la viscosité (qui est le seul paramètre car la mobilité - de charge est infinie) du liquide sur la dynamique de la déformation et de la fission - résultante. D'autre part, les microgouttelettes seront étudiées dans le cas d'une - charge surcritique (X>1). La gouttelette piégée sera mise sous vide et chargée - instantanément par collision avec des ions multichargés au delà de la limite de - Rayleigh. Nous pourrons ainsi vérifier la validité et les prédictions du modèle - hydrodynamique appliqué aux microgouttelettes. Le projet permettra de caractériser - quantitativement les mécanismes de déformation et de fission d'une instabilité - Coulombienne.