L'Organizzazione mondiale della sanità e i Centers for Disease Control raccomandano di mantenere una certa distanza tra le persone per prevenire la diffusione di COVID-19. Queste raccomandazioni sul distanziamento sociale sono stimate da una varietà di studi, ma sono ancora necessarie ulteriori ricerche sul preciso meccanismo di trasporto del virus da una persona all'altra.

In Fisica dei fluidi , ricercatori della Stony Brook University, Harvard, Politecnico di Zurigo, e l'Università di Hanyang dimostrano che la normale respirazione al chiuso senza maschera può trasportare goccioline di saliva in grado di trasportare particelle di virus a una distanza di 2,2 metri, o 7,2 piedi, in 90 secondi.

L'uso di una maschera facciale riduce significativamente la distanza percorsa da queste goccioline. Dopo quasi due minuti, le goccioline di saliva limitate da una maschera avevano percorso solo 0,72 metri, sotto i 2,4 piedi e ben al di sotto della distanza di 1,8 metri, o 6 piedi, suggerito dal CDC.

Lo studio ha utilizzato simulazioni al computer con un modello più realistico per la situazione di interesse rispetto a quelli utilizzati negli studi precedenti. Il lavoro precedente considerava il trasporto di aerosol dopo aver tossito o starnutito, mentre questo studio ha esaminato specificamente la normale respirazione umana. Un respiro normale produce flussi periodici a getto che contengono goccioline di saliva, ma la velocità con cui viaggia il getto è inferiore a un decimo di quella di un colpo di tosse o di uno starnuto.

I ricercatori hanno scoperto che anche la respirazione normale produce un complesso campo di vortici che possono allontanare le goccioline di saliva dalla bocca della persona. Il ruolo di questi vortici non è stato precedentemente compreso.

"I nostri risultati mostrano che la normale respirazione senza maschera facciale genera getti di coda periodici e anelli circolari di vortice che si propagano in avanti e interagiscono con le strutture del flusso vorticoso prodotte nei cicli di respirazione precedenti, ", ha detto l'autore Ali Khosronejad.

Questo complesso campo di vorticità può trasportare goccioline di aerosol su lunghe distanze. Una maschera facciale dissipa l'energia cinetica del getto prodotto da un respiro esalato, interrompendo i vortici e limitando il movimento delle goccioline cariche di virus.

I ricercatori hanno considerato l'effetto dell'evaporazione delle goccioline di saliva. In caso di assenza di maschera, hanno scoperto che le goccioline di saliva vicino alla parte anteriore del pennacchio del respiro esalato erano parzialmente evaporate, raggiungendo una dimensione di solo un decimo di micron. Nell'aria stagnante interna, goccioline di queste dimensioni non si depositavano a terra per giorni.

L'uso di una maschera reindirizza parzialmente il respiro espirato verso il basso e limita notevolmente il movimento in avanti del pennacchio, quindi il rischio che le goccioline sospese rimangano nell'aria è sostanzialmente ridotto.

"Per semplificare il processo di respirazione, non abbiamo considerato il flusso della miscela aria-saliva attraverso il naso e abbiamo tenuto conto esclusivamente del flusso attraverso la bocca, "Khosronejad ha detto. "Negli studi futuri, esploreremo l'effetto della normale respirazione attraverso il naso e la bocca".