Wie beim Biss in Knusperreis

26. Februar 2013, 20:36
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Ähnlichkeiten zwischen Rissbildungen in Materialien und Erdbeben mittels Geräuschanalyse bestätigt

Die großen Erdbeben der letzten Jahre sind zwar noch in den Köpfen der meisten Menschen. Viel öfter aber treten mittelgroße oder kleine Erdbeben auf, die man nur mithilfe von Seismografen wahrnehmen kann, denn starke Erdbeben sind zum Glück wesentlich unwahrscheinlicher als schwache. Wenn man die akustischen Signale von Erdbeben verschiedenster Stärken über die letzten Jahre im Zeitraffer von ein paar Sekunden ablaufen lässt, so entsteht ein "Knistergeräusch", ähnlich wie beim Zusammenknüllen von Papier oder beim Biss in Knusperreis.

Schwammartige Materialien

Diese Idee der Geräuschanalyse haben sich Wissenschafter der Universität Wien sowie der Universitäten Barcelona und Cambridge zunutze gemacht, um mögliche Zusammenhänge zwischen Rissbildungen in Materialien und Erdbeben aufzudecken. Die Forscher haben nanoporöse, das heißt schwammartige Materialien aus Quarz langsam komprimiert, bis sie brechen. Die dabei entstandenen akustischen Signale wurden gemessen und mittels statistischer Methoden analysiert. "Dabei konnten wir erstmals nachweisen, dass in diesen amorphen Materialien alle vier Hauptgesetzmäßigkeiten der statistischen Seismologie von Erdbeben und deren Nachbeben erfüllt sind", erklärt Materialphysiker Wilfried Schranz. Bemerkenswert war für die Forscher insbesondere, dass sich das Verhalten dieser hochkomplexen Vorgänge von der Größenordnung realer Erdbeben im Bereich von Kilometern auf die Nanometerskala übertragen lässt.

Dieses Phänomen der Universalität ermöglicht es, die statistischen Eigenschaften von Erdbeben im Labor an realistischen Modellsystemen zu studieren und weitreichende Schlussfolgerungen auf reale Naturvorgänge zu ziehen. Schranz stellt diese Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Physical Review Letters vor. (red, DER STANDARD, 27.02.2013)

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