De Pesach Bension și Omer Novoselsky • 9 septembrie 2026

Ierusalim, 9 septembrie 2026 (TPS-IL) — Un nou studiu realizat de cercetători israelieni și internaționali ar putea ajuta în cele din urmă inginerii să detecteze când materialele începe să cedeze, înainte ca o fisură vizibilă să treacă brusc prin ele.

Cercetătorii au descoperit că fracturile pot începe cu regiuni minuscule deteriorate care se extind lent înainte de a se transforma într-o fisură în creștere rapidă. Descoperirea ar putea oferi inginerilor o modalitate potențială de a identifica mai devreme defecțiunile în curs de dezvoltare. Același mecanism ar putea, de asemenea, să facă lumină asupra modului în care încep cutremurele, deși detectarea acestor precursori cu mișcare lentă rămâne o provocare majoră.

Studiul a fost condus de Yuval Paz și prof. Jay Fineberg de la Institutul de Fizică Racah al Universității Ebraice din Ierusalim, împreună cu Meng Wang de la Institutul de Tehnologie din Beijing și Mokhtar Adda-Bedia de la CNRS/ENS de Lyon.

Pentru ochiul uman, sticla sau plasticul pot părea că se sparg instantaneu. Dar o mare parte din procesul de fractură are loc înainte de spargerea finală. Sub o tensiune suficientă, o regiune mică deteriorată se formează în interiorul materialului și, în loc să devină imediat o fisură, se extinde lent spre exterior.

„Studiul nostru combină 3 întrebări separate care sunt importante pentru persoanele care studiază materialele, precum și stabilitatea și rezistența acestora”, a declarat Fineberg pentru Serviciul de Presă al Israelului.

Oamenii de știință au înțeles de mult timp cum se comportă fisurile odată ce începe să se deplaseze rapid, dar explicarea modului în care începe o fisură a fost mai dificilă. Studiul oferă o explicație mecanică pentru această etapă timpurie, pe care oamenii de știință o numesc „fluaj”.

„Dacă vă gândiți la asta, acesta este modul natural în care un defect dintr-un material ar trebui să se formeze întotdeauna”, a explicat Fineberg pentru TPS-IL.

Cercetătorii au căutat să înțeleagă cum crește un defect mic, inițial mult mai mic decât materialul în sine, până când taie complet. Experimentele lor au arătat că regiunea deteriorată se extinde extrem de lent, la viteze variind de la microni la milimetri pe secundă, și reprezintă cel puțin 75% din întregul proces de fractură.

Tranziția critică are loc atunci când regiunea deteriorată ajunge la grosimea completă a materialului.

„Petecul își schimbă practic «topologia» atunci când se taie în sfârșit prin grosimea materialului”, a spus Fineberg.

În termeni mai simpli, regiunea deteriorată începe ca un petec mic care se extinde în jurul marginilor sale. Odată ce taie complet materialul, devine o fisură convențională. În acel moment, fisura necesită mult mai puțin energie pentru a continua să crească și poate accelera rapid.

De la defect la fractură

Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că fracturile pot începe la o dimensiune mult mai mică decât cea prevăzută de teoria tradițională a fracturilor: aproximativ 0,1 milimetri, comparativ cu o dimensiune critică tradițională, cunoscută sub numele de lungimea Griffith, de aproximativ 1 milimetru.

Descoperirea sugerează că tensiunea care acționează asupra unui material, precum și dimensiunea și geometria unui defect existent, joacă un rol în determinarea momentului în care începe o fractură.

„Baza subiacentă a teoriei este în întregime generală și este pur și simplu legată de geometria defectelor sau fisurilor”, a declarat Fineberg pentru TPS-IL. „Punctul forte al teoriei noastre este simplitatea sa. Pur și simplu am ținut cont corect de influența geometriei fisurii.”

Descoperirile ar putea oferi, de asemenea, o perspectivă asupra cutremurelor, care au loc atunci când tensiunile de-a lungul faliei depășesc forțele care țin plăcile tectonice la loc, determinând plăcile să alunece brusc.

„Deoarece dinamica cutremurelor și procesul de fractură sunt (matematic) aceand, descoperirile noastre prezic modul în care precursorii cutremurelor ar trebui să se comporte”, a declarat Fineberg pentru TPS-IL.

Descoperirile cercetătorilor sugerează că o ruptură de cutremur ar putea începe în mod similar cu o regiune care se extinde lent înainte de a accelera brusc. Fineberg a spus că echipa sa a observat anterior o tranziție similară în cercetările privind fricțiunea.

Descoperirile nu înseamnă că oamenii de știință pot prezice în prezent cutremurele sau pot determina exact când un material va eșua. Marea provocare este detectarea acestor regiuni cu mișcare lentă înainte ca eșecul catastrofal să aibă loc.

„Deoarece sunt atât de lente, nu fac niciun «zgomot» în timp ce se extind”, a declarat Fineberg pentru TPS-IL, făcându-le dificil de detectat prin sunet sau semnale seismice.

Dacă cercetătorii pot dezvolta în cele din urmă modalități fiabile de a detecta acești precursori, descoperirile ar putea avea aplicații practice.

„Dacă reușim, s-ar putea să putem prelungi durata de viață utilă a materialelor sau, în cazul cutremurelor, să oferim eventual un avertizaj timpuriu că acestea încep”, a declarat Fineberg pentru TPS-IL.

Studiul a fost publicat în revista evaluată de colegi Physical Review Letters.