İsviçre’deki EPFL Üniversitesi’nden bir lisans öğrencisi bilim insanlarının 100 yıldır kafasını karıştıran bir gizemi çözdü. Dar ve dikey tüplerdeki gaz kabarcıklarının neden yukarı doğru yükselmek yerine sıkışıp kaldığı gizemini aydınlığa kavuşturdu.
Araştırmalarına ve gözlemlerine göre kabarcık, çevresinde serbest bir şekilde yükselmesini önleyen ultra ince bir sıvı film oluşuyor. Ayrıca baloncukların sıkışıp kalmadığını sadece çok yavaş hareket ettiklerini de keşfetti.
Normal bir bardak içerisindeki hava kabarcıkları yüzeye kadar serbestçe hareket edebilir ve bu işleyiş basit fizik kurallarıyla açıklanabilir. Fakat aynı durum birkaç milimetrelik ince ve uzun bir tüp için geçerli değildir.
Fizikçiler bu olguyu ilk kez yaklaşık bir yüzyıl önce gözlemlemiş
Fizikçiler bu olguyu ilk kez yaklaşık bir yüzyıl önce gözlemlemiş fakat bir açıklama getirememişlerdi. Teoriye sıvı hareket etmedikçe hava baloncuklarının herhangi bir direnç ile karşılaşmaması gerekiyor. Bu sebeple sıkışmış bir baloncuk herhangi bir dirençle karşılaşmamalı.
1960 ’larda Bretherton ismindeki bir bilim insanı bu olguyu açıklamak için baloncukların şekline dayanan bir formül geliştirdi. O zamandan beri araştırmacılar, baloncuk ve tüpün duvarları arasında sıvı bir şeridin oluşmasından dolayı baloncuğun yükselmediğini varsaydılar. Fakat bu teoriler baloncukların gerçekten neden yükselmediğini açıklamaya yetmiyordu.
EPFL Mühendislik Okulu’ndaki lisans öğrencisi Wassim Dhaouadi sadece ince sıvı filmi izlemekle kalmamış, aynı zamanda özelliklerini ölçmüş ve açıklamıştı. Bulguları, baloncukların sıkışmış olmadığını aslında oldukça yavaş bir şekilde yukarı doğru hareket ettiğini de gösterdi.
Dhaouadi ve EMSI laboratuvar başkanı John Kolinski, birkaç düzine nanometre (1 x 10-9 metre) kalınlığında olduğunu buldukları filmi ölçmek için optik bir etkileşim yöntemi kullandı.
Yöntem, ışığı dar bir tüpün içindeki bir hava kabarcığına yönlendirmeyi ve yansıyan ışık yoğunluğunu analiz etmeyi içeriyordu.
Tüpün iç duvarından ve kabarcık yüzeyinden yansıyan ışığın etkileşimini kullanarak filmin kalınlığını tam olarak ölçtüler.
Dhaouadi ayrıca kabarcığa ısı uygulanırsa filmin şekil değiştirdiğini ve ısıyı çıkardıktan sonra orijinal şekline geri döndüğünü keşfetti.
Bu ölçümler ayrıca insan gözünün göremediği kadar yavaş olsa da kabarcıkların gerçekte hareket ettiğini göstermektedir.
Kolinski’ye göre, “Baloncukla tüp arasındaki filmin çok ince olması, baloncukların yükselmesini aşırı bir şekilde yavaşlatarak akışa karşı güçlü bir direnç yaratıyor.”
Bu bulgular temel araştırmalarla ilgilidir. Ancak özellikle biyolojik sistemler için akışkanlar mekaniğini nanometrik ölçekte incelemekte kullanılabilir.
Çeviri: Zehra Aydın
Bunlar da ilginizi çekebilir:
- Einstein’ın ötesinde: Fizikçiler, foton momentumunu çevreleyen gizemi çözüyor
- Fizikçiler, Bir Kuantum X-Ray Cihazı Yaptılar
- Fizikçiler, Anıları ‘unutabilen’ Yeni Bir Cihaz Üretti.
- Paralel Evrenler, Fizikteki En Büyük Gizemlerden Birini Çözebilir
Kaynak ve ileri okuma: Dhaouadi, Wassim and Kolinski, John M., Bretherton’s Buoyant Bubble, Physical Review Fluids, 2019, DOI: 10.1103/PhysRevFluids.4.123601
