Gli scienziati della Queen Mary University di Londra e dell'Accademia delle scienze russa hanno trovato un limite alla fluidità di un liquido.

Viscosità, la misura di quanto è fluido un fluido, è una proprietà che sperimentiamo quotidianamente quando riempiamo un bollitore, fatti una doccia, versare olio da cucina o muoversi nell'aria.

Sappiamo che i liquidi diventano più densi quando sono raffreddati e più fluidi quando riscaldati, ma quanto può diventare liquido un liquido se continuiamo a scaldarlo?

Infine, il liquido bolle e diventa un gas o una sostanza simile a un gas denso se riscaldato a una pressione sufficientemente elevata. Nel punto in cui passa tra lo stato liquido e lo stato gassoso è il valore minimo di viscosità.

La viscosità è considerata impossibile da calcolare dalla teoria perché dipende fortemente dalla struttura del liquido, composizione e interazioni così come le condizioni esterne in modo complicato. Il premio Nobel Steven Weinberg ha paragonato la difficoltà di calcolare la viscosità dell'acqua al problema del calcolo delle costanti fisiche fondamentali, le costanti che modellano il tessuto del nostro Universo.

Nonostante questa difficoltà, i ricercatori hanno sviluppato un'equazione per farlo.

Nello studio, pubblicato in Progressi scientifici , mostrano che due costanti fisiche fondamentali governano quanto può essere fluido un liquido. costanti fisiche, o costanti della Natura, sono proprietà misurabili dell'universo fisico che non cambiano.

La loro equazione mette in relazione il valore minimo della viscosità elementare (il prodotto di viscosità e volume per molecola) alla costante di Planck, che governa il mondo quantistico, e il rapporto di massa adimensionale protone-elettrone.

Professore Kostya Trachenko, autore principale dell'articolo della Queen Mary University di Londra, ha dichiarato:"Questo risultato è sorprendente. La viscosità è una proprietà complicata che varia fortemente per diversi liquidi e condizioni esterne. Eppure i nostri risultati mostrano che la viscosità minima di tutti i liquidi risulta essere semplice e universale".

Ci sono anche implicazioni pratiche nello scoprire questo limite. Potrebbe essere applicato dove un nuovo fluido per una sostanza chimica, è richiesto un processo industriale o biologico a bassa viscosità. Un esempio in cui questo è importante è il recente uso di fluidi supercritici per modi ecologici e rispettosi dell'ambiente di trattamento e dissoluzione di prodotti di scarto complessi.

In questo caso, il limite fondamentale scoperto fornisce un'utile guida teorica su cosa puntare. Ci dice anche che non dovremmo sprecare risorse cercando di superare il limite fondamentale perché le costanti della Natura modelleranno la viscosità in corrispondenza o al di sopra di questo punto.

Si ritiene che le costanti fisiche fondamentali e in particolare le costanti adimensionali (costanti fondamentali che non dipendono dalla scelta delle unità fisiche) definiscano l'Universo in cui viviamo. Un equilibrio finemente sintonizzato tra il rapporto massa protone-elettrone e un'altra costante adimensionale , la costante di struttura fine, governa le reazioni nucleari e la sintesi nucleare nelle stelle che portano a elementi biochimici essenziali compreso il carbonio.

Questo equilibrio fornisce una ristretta "zona abitabile" dove possono formarsi stelle e pianeti e dove possono emergere strutture molecolari che sostengono la vita. Cambia leggermente una delle costanti fondamentali adimensionali, e l'Universo diventa molto diverso, senza stelle, elementi pesanti, pianeti e vita.

Il professor Trachenko ha affermato:"Il limite fondamentale inferiore ci ricorda come le costanti fondamentali della Natura ci influenzino quotidianamente, partendo dal preparare una tazza di tè mattutino estendendo la loro regola generale a specifiche, eppure complesso, proprietà come la viscosità del liquido."

Vadim Brazhkin, co-autore principale dell'Accademia Russa delle Scienze, ha aggiunto:"Ci sono indicazioni che il limite inferiore fondamentale della viscosità del liquido possa essere correlato ad aree della fisica molto diverse:buchi neri così come il nuovo stato della materia, plasma di quark-gluoni, che appare a temperatura e pressione molto elevate. Esplorare e apprezzare queste e altre connessioni è ciò che rende la scienza così eccitante".