Voor het eerst is het gelukt om de structuur van een sneeuwvlok met behulp van een computer na te bootsen.

Het simuleren van een sneeuwvlok is uitermate lastig: onderzoekers die Harald Garcke en zijn team voor gingen, faalden. “Voor de eerste keer is het mogelijk om een kwantitatieve en kwalitatieve simulatie te maken van van een sneeuwkristal, gebaseerd op natuurkundige wetten,” vertelt Garcke aan Scientias. “Het is ons gelukt om te laten zien dat vele patronen die ontstaan in een sneeuwkristal, gemodelleerd kunnen worden met de hulp van basale wetten.”

Het team is al langere tijd geïnteresseerd in het ontstaan van kristallen. “Zij hebben een hoge aantrekkingskracht.” Sneeuwkristallen bieden volgens Garcke een grote uitdaging vanwege de vele verschillende vormen die het kristal kan aannemen. Toen een aantal jaren geleden een nieuwe aanpak werd geïntroduceerd om oppervlakten die zich ontwikkelen, op een efficiënte en accurate manier op een computer te beschrijven, ging de groep meteen aan de slag. “We gebruikten deze aanpak om schuimvorming, materialen van polykristal en biologische cellen zoals rode bloedcellen op de computer te beschrijven. Dit doe je door allerlei gegevens in te vullen. In al deze situaties volgden we vervolgens hoe het oppervlak zich ontwikkelde.” Dit proces nam jaren in beslag omdat de wetenschappers veel moesten leren over het meten van oppervlakken met natuurkunde en computerwiskunde.

De onderzoekers kwamen er achter dat de snelheid waarmee de scherpe uiteinden van een sneeuwvlok groeien, evenredig is met de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer. Ook ontdekte zij dat de kristallen op facetslijpsel-achtige manier groeien. Garcke en zijn team hebben dus ontdekt hoe een sneeuwvlok kan worden gesimuleerd in een computer, maar nog niet hoe zij zich precies vormen. Dit mysterie kan alleen worden oplost als wiskunde en natuurkunde samen komen, iets wat nog niet gelukt is omdat de kennis die daarvoor nodig is nog niet voorhanden is. Maar met dit eerste computermodel van een sneeuwvlok komt de oplossing al een stuk dichterbij.