Chàng trai giải bí ẩn vật lý thách thức các nhà khoa học suốt 100 năm

Wassim Dhaouadi, học viên cao học tại Viện Công nghệ liên bang Thụy Sĩ đã giải được bí ẩn thách thức các nhà khoa học trong suốt 100 năm qua. Anh đã lý giải tại sao bọt khí trong ống hẹp dường như bị giữ lại thay vì thoát lên.

Theo kết quả nghiên cứu của Dhaouadi, đã có một màng siêu mỏng hình thành quanh bọt khí này, ngăn không cho nó tự do nổi lên. Và anh cũng phát hiện ra, các bọt khí này không hề bị kẹt mà chỉ chuyển động rất chậm.

Các bọt khí này không hề bị kẹt mà chỉ chuyển động rất chậm.

Các bọt khí trong một cốc nước nổi tự do trên bề mặt dễ dàng được giải thích bằng các định luật cơ bản của khoa học. Tuy nhiên, những quy luật tương tự không thể giải thích được tại sao các bọt khí trong một ống dày vài mm lại không hề thoát lên theo cách tương tự.

Các nhà vật lý lần đầu quan sát hiện tượng này cách đây gần một thế kỷ nhưng không thể đưa ra lời giải thích nào. Trên lý thuyết, các bọt khí không gặp phải bất kỳ trở lực nào, trừ khi chất lỏng đó đang chuyển động.

Trở lại những năm 1960, một nhà khoa học tên là Bretherton đã phát triển một công thức dựa trên hình dạng của bọt khí để giải thích hiện tượng này. Kể từ đó, các nhà nghiên cứu khác đã đưa ra giả thuyết rằng bọt khí không nổi lên do một màng mỏng của chất lỏng hình thành giữa các bọt khí và thành ống. Nhưng những lý thuyết này không thể giải thích đầy đủ lý do tại sao các bọt khí lại không đẩy lên.

Wassim Dhaouad (phải) và John Kolinski.

Trong khi đó, Wassim Dhaouadi đã có thể giải thích được lớp màng mỏng của chất lỏng và đo đạc, mô tả được các đặc tính của nó.

Dhaouadi và John Kolinski, Trưởng phòng thí nghiệm Cơ chế giao diện mềm đã dùng một phương pháp giao thoa quang học để đo màng mỏng này và thấy nó dày chỉ vài chục nano mét (1 x 10-9 mét). Phương pháp đã hướng ánh sáng chiếu thẳng vào một bọt khí bên trong một ống hẹp và phân tích cường độ ánh sáng phản xạ.

Việc sử dụng sự giao thoa ánh sáng phản chiếu từ bên trong thành ống và từ bề mặt của bọt khí giúp họ đo chính xác độ dày của màng.

Dhaouadi cũng phát hiện ra rằng lớp màng thay đổi hình dạng nếu nhiệt độ truyền vào bọt khí tăng lên và trở lại hình dạng ban đầu nếu nhiệt độ giảm đi.

Các đo đạc này đã chứng tỏ rằng các bọt khí trên thực tế vẫn chuyển động nhưng chậm đến mức không thể nhìn thấy bằng mắt thường. “Bởi vì màng bên ngoài bọt khí quá mỏng, nó tạo ra một trở lực mạnh khiến bọt khí chỉ có thể đi lên một cách chậm chạp”, Dhaouadi giải thích.

Phát hiện của Dhaouad đưa ra lời giải thích cho một vấn đề vật lý tồn tại suốt 100 năm mà chưa có nhà khoa học nào giải quyết được. Nghiên cứu này đã được xuất bản trên tạp chí Physical Review Fluids mới đây.

Dhaouadi tham gia phòng thí nghiệm Cơ chế giao diện mềm với tư cách là một trợ lý nghiên cứu. Anh mong muốn được tiếp tục công việc tại phòng thí nghiệm ngay cả khi đã tốt nghiệp đại học.

Trường Giang

Theo vietnamnet.vn