Uno studente di laurea dell'EPFL ha risolto un mistero che ha sconcertato gli scienziati per 100 anni. Ha scoperto perché le bolle di gas in tubi verticali stretti sembrano rimanere bloccate invece di salire verso l'alto. Secondo le sue ricerche e osservazioni, una pellicola ultrasottile di liquido si forma intorno alla bolla, impedendogli di salire liberamente. E ha scoperto che, infatti, le bolle non sono affatto bloccate, si muovono solo molto, molto lentamente.

Le bolle d'aria in un bicchiere d'acqua galleggiano liberamente in superficie, ei meccanismi alla base di ciò sono facilmente spiegabili dalle leggi fondamentali della scienza. Però, le stesse leggi della scienza non possono spiegare perché le bolle d'aria in un tubo di pochi millimetri di spessore non salgano allo stesso modo.

I fisici osservarono per la prima volta questo fenomeno quasi un secolo fa, ma non sono riuscito a trovare una spiegazione, in teoria, le bolle non devono incontrare resistenza se il fluido non è in movimento; quindi una bolla bloccata non dovrebbe incontrare resistenza.

Già negli anni '60, uno scienziato di nome Bretherton ha sviluppato una formula basata sulla forma delle bolle per spiegare questo fenomeno. Da allora altri ricercatori hanno ipotizzato che la bolla non si alzi a causa di un sottile film di liquido che si forma tra le bolle e la parete del tubo. Ma queste teorie non possono spiegare completamente perché le bolle non salgono verso l'alto.

Mentre era uno studente di Bachelor presso il laboratorio Engineering Mechanics of Soft Interfaces (EMSI) all'interno della School of Engineering dell'EPFL, Wassim Dhaouadi è stato in grado non solo di vedere la sottile pellicola di liquido, ma anche misurarlo e descriverne le proprietà, qualcosa che non era mai stato fatto prima. Le sue scoperte hanno mostrato che le bolle non erano bloccate, come pensavano in precedenza gli scienziati, ma in realtà si muove verso l'alto molto lentamente. La ricerca di Dhaouadi, che è stato pubblicato di recente in Fluidi per la revisione fisica , ha segnato la prima volta che sono state fornite prove sperimentali per testare teorie precedenti.

Dhaouadi e capo del laboratorio EMSI, John Kolinski, utilizzato un metodo di interferenza ottica per misurare il film, che hanno trovato essere solo poche decine di nanometri (1 x 10 ^-9 metri) di spessore. Il metodo prevedeva di dirigere la luce su una bolla d'aria all'interno di un tubo stretto e analizzare l'intensità della luce riflessa. Utilizzando l'interferenza della luce riflessa dalla parete interna del tubo e dalla superficie della bolla, hanno misurato con precisione lo spessore del film.

Dhaouadi ha anche scoperto che il film cambia forma se viene applicato calore alla bolla e ritorna alla sua forma originale una volta rimosso il calore. "Questa scoperta smentisce le teorie più recenti secondo cui il film si scaricherà a spessore zero, "dice John Kolinski.

Queste misurazioni mostrano anche che le bolle si stanno effettivamente muovendo, anche se troppo lentamente per essere visto dall'occhio umano. "Poiché la pellicola tra la bolla e il tubo è così sottile, crea una forte resistenza al flusso, rallentando drasticamente l'ascesa delle bolle, "Secondo Kolinski.

Questi risultati riguardano la ricerca fondamentale ma potrebbero essere utilizzati per studiare la meccanica dei fluidi su scala nanometrica, soprattutto per i sistemi biologici.

Dhaouadi si è unito al laboratorio come assistente di ricerca estiva durante il suo Bachelor. Ha fatto rapidi progressi, e continuò il lavoro di sua spontanea volontà. "Essenzialmente ha partecipato per il suo interesse per la ricerca, e ha finito per pubblicare un articolo dal suo lavoro che mette a posto un puzzle secolare, "dice Kolinski.

"Sono stato felice di portare avanti un progetto di ricerca all'inizio del mio curriculum. È un nuovo modo di pensare e apprendere ed era molto diverso da un set di compiti a casa in cui sai che c'è una soluzione, anche se potrebbe essere difficile da trovare. All'inizio, Non sapevamo nemmeno se ci sarebbe stata una soluzione a questo problema., "dice Dhaouadi, che ora sta completando un master all'ETH di Zurigo. Kolinski aggiunge:"Wassim ha fatto una scoperta eccezionale nel nostro laboratorio. Siamo stati felici che lavorasse con noi".