Студент из Швейцарии решил физическую головоломку, которую ученые пытались объяснить 100 лет — почему пузырек воздуха остается неподвижным в вертикальной узкой трубе с жидкостью, а не поднимается наверх.
Об этом сообщает NZZ.
Почти 60 лет назад американский ученый Фрэнсис Бретертон попытался объяснить этот феномен формой пузыря и даже разработал формулу для этого явления.
Другие теоретики считали, что причина неподвижности пузыря — в ультратонкой пленке жидкости, расположенной между ним и стенкой трубки.
Но ни одна из этих теорий не объясняла суть задействованных механизмов.
Первым, кто сумел не только разглядеть ультратонкий слой между пузырьком и жидкостью, а также измерить и описать его свойства, стал студент-бакалавр из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL, Швейцария) Васим Дауади. Результаты его работы опубликованы в журнале Physical Review Fluids.
В статье Васим Дауади и Джон Колински, руководитель лаборатории, где проводились исследования, описывают, почему пузырь не прилипает, как считалось ранее, к трубе, а движется крайне медленно. Это движение невидимо для невооруженного глаза.
В статье говорится, что, согласно расчетам, «движение пузыря зависит от гидродинамики окружающей жидкой пленки; однако количественные измерения этой динамики отсутствуют. Мы даем измерения динамики жидкой пленки, окружающей пузырь. Измерить толщину пленки, которая оказалась размером всего несколько миллионных долей миллиметра, удалось с помощью интерферометрического метода».
Дауади и Колински направляли на пузырек в трубке свет и, анализируя интерференцию (перераспределение интенсивности) между светом, отраженным от внутренней поверхности трубки, и светом, отраженным от поверхности пузырька, таким образом, смогли очень точно измерить слой жидкости между пузырьком и трубкой.
Ученые не исключают, что результаты их работы могут быть использованы для исследований явлений при движении жидкостей в нанодиапазоне, например, в биологических системах.