Uno studente risolve un problema vecchio di 100 anni

Uno studente risolve un problema vecchio di 100 anni
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Uno studente dell'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ha risolto un problema che ha confuso gli scienziati per 100 anni. Normalmente se abbiamo una bolla di gas in un tubo pieno di liquido, questa tende a salire fino in superficie; se riduciamo la sezione del tubo a pochi millimetri, quest'effetto sparisce e la bolla rimane ferma.

In accordo con le recenti osservazioni, una pellicola ultra sottile di liquido si forma intorno alla bolla e impedisce a quest'ultima di salire liberamente. In realtà il gas non è completamente fermo, ma sale molto lentamente.

Questo fenomeno è stato osservato dai fisici circa un secolo fa e nessuno era riuscito a trovare una soluzione convincente; in teoria la bolla non dovrebbe incontrare nessuna resistenza e salire liberamente ma, evidentemente, c'è una forza che la tiene ferma.

Negli anni 60, uno scienziato di nome Bretherton ha sviluppato una formula basata sulla forma della bolla per spiegare il fenomeno; altri scienziati hanno ipotizzato che la sfera non sale a causa di una sottile pellicola che si forma tra la bolla e le pareti del tubo. Nessuna di queste è stata in grado di spiegare completamente l'effetto osservato.

Uno studente presso il laboratorio di Engineering Mechanics of Soft Interfaces dell'EPFL, Wassim Dhaouadi è stato in grado non solo di vedere la pellicola, ma anche di misurare le su proprietà. Ha osservato anche che la bolla non è ferma come pensavano gli scienziati, ma si muove verso l'alto molto lentamente.

Dhaouadi e il capo del laboratorio, John Kolinski, hanno usato una tecnica di interferenza ottica per misurare lo spessore dello strato di liquido, che misura pochi nanometri. Il metodo consiste nell'inviare luce direttamente sulla bolla all'interno del tubo e misurare l'intensità della luce riflessa. Utilizzando l'interferenza della luce riflessa dalle pareti interne del contenitore e quella proveniente dal gas sono stati in grado di misurare lo spessore della pellicola.

Dhouadi ha scoperto che, fornendo calore alla bolla, la forma del rivestimento cambia e ritorna allo stato originario quando il calore viene rimossa.

Queste scoperte sono fondamentali per il problema in questione ma possono essere utilizzate per studiare la meccanica dei fluidi su scale nanometriche, in particolare nei sistemi biologici.

"Sono felice di poter aggiungere un progetto di ricerca al mio curriculum così presto. È un modo diverso di pensare e imparare, lontano da una tesi normale in cui sai che c'è una soluzione al problema anche se è difficile da trovare. All'inizio, non sapevamo se ci fosse una soluzione a questo problema," ha detto Dhaouadi. Insomma, certe volte gli esseri umani sanno fare meglio delle intelligenze artificiali, per ora.

FONTE: phys.org
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