微重力多粒子实验中的自由碰撞。IV. - 碰撞特性的三维分析

弹跳势垒（bouncing barrier）是原行星盘中尘埃粒子在相互碰撞中总是发生反弹的参数组合，它是行星形成的关键步骤之一。在过去几年中，已进行了多项实验以确定发生完美反弹的质量和速度范围，以及存在团聚体粘附可能性的范围。我们进行了一项微重力实验，使我们能够在相关速度下研究毫米级 SiO2 尘埃团聚体的自由碰撞。我们详细分析了 52 次速度在 3.4 mm/s 至 6.2 cm/s 之间的碰撞，发现其中四次导致粘附，而其余团聚体发生反弹。四次粘附碰撞中有三次发生在先前仅预测会发生反弹的速度下。尽管粘附的概率很低，但这为超越毫米尺寸的生长开辟了一种新的可能性。我们的装置使我们能够获取完整的三维碰撞信息。由于大多数先前的实验是基于二维信息进行解释的，我们将我们的三维数值与仅有一个投影可用时获得的数值进行了比较。我们发现，对碰撞速度进行二维分析的误差非常小。二维视角下的恢复系数分布代表了真实情况，但对于任何给定的碰撞，其数值可能会相差甚远。碰撞参数必须始终进行三维分析，因为二维数值在任何意义上都毫无意义。