Загадку разгадал студент из Швейцарии по имени Васим Дауади. Что это за феномен, который прежде не мог объяснить ни один ученый? И как бакалавру удалось раскрыть его секрет?
Пузырьки воздуха в жидкости
Из курса школьной физики ясно, что пузырьки воздуха всегда всплывают на поверхность воды, так как их плотность отличается. Воздух легче воды. Эти знания являются основой физических законов.
Бывают и исключения, если воздух находится на большой глубине, то на поверхность он не выйдет из-за огромного давления, оказываемого на него водой. Однако все это легко объяснялось уже известными ученым законами физики. Чего нельзя было сказать о следующем явлении.
Если воздух оказывался в узкой миллиметровой трубке, наполненной водой и расположенной вертикально, его стремление достичь поверхности словно пропадало. Пузырек не двигался. Впервые о данном феномене заговорили еще около века назад. Все это время загадка оставалась неразгаданной, так как согласно теоретическим данным, у воздуха в жидкости не было никаких препятствий. В 60-х годах прошлого столетия один американский ученый по имени Бретертон предпринял попытку объяснить данное явление.
Он связывал неподвижность с формой пузырьков и даже предложил для этого специальную формулу. Другими учеными были выдвинуты предположения, что пузырь прилипает к стенкам трубки, ввиду образования между ним и стенками трубки тонкого слоя жидкости. Но все это не объясняло «застревание» пузырька.
Открытие студента
Студент Инженерной школы (EPFL) Васим Дауади провел ряд исследований с руководителем лаборатории инженерной механики мягких тканей Джоном Колински. Он смог не только увидеть тонкий слой жидкости, Дауади также измерил и описал его свойства. Данный слой измерялся всего несколькими десятками нанометров (1×10-9м).
Чтобы настолько точно определить эти показатели, исследователи использовали интерференцию света. Они освещали пузырь воздуха в трубке и наблюдали за перераспределением интенсивности между светом, который отражался от стенки трубки и от поверхности пузырька. Именно так удалось измерить толщину жидкой пленки.
Более того, он выяснил, что пузыри на самом деле движутся вверх, но очень-очень медленно, так что невооруженному глазу сложно такое увидеть. Замедляет его движение тот самый тончайший слой жидкости. Было также обнаружено, что воздействие тепла на эти пузырьки приводит к изменению формы пленки, однако затем она возвращается в прежнее состояние.
Это открытие, с точки зрения обывателя, может не иметь какого-либо практического значения. Однако ученые отмечают, что результаты данного исследования помогут в дальнейшем при изучении особенностей движения жидкостей в нанодиапазоне.