学生解决了物理学谜团，令人困惑的科学家100年

时间：2021-09-01 17:52:05 来源：

John Kolinski和Wassim Dhaouadi。

ÉcoleGoytechniqueFédéraleDeLausanne（EPFL）学士学位已经解决了一个令人困惑的科学家100年的谜团。他发现为什么狭窄的垂直管中的气泡似乎保持卡住而不是上升。根据他的研究和观察，在泡沫周围形成超薄液体形式，防止其自由上升。他发现，事实上，气泡根本没有困住 - 它们只是移动非常，非常缓慢。

一杯水中的气泡漂浮到表面上，这是通过基本科学规律轻松解释这一点的机制。然而，同样的科学规律无法解释为什么管中的气泡几毫米厚的厚度不会同样地升起。

物理学家首次观察到这一现象几乎是一个世纪前，但不能提出解释 - 理论上，除非流体在运动中，否则气泡不应遇到任何阻力;因此，卡住泡沫不应遇到阻力。

回到20世纪60年代，一个名叫Bretherton的科学家基于气泡的形状开发了一种公式，以解释这种现象。其他研究人员由于假设在气泡和管壁之间形成的液体薄膜而导致的气泡不会上升。但这些理论不能完全解释为什么气泡不会上升。

泡沫不上升。

虽然在EPFL工程学院的软接口实验室（EMSI）工程机制的学生，Wassim Dhaouadi能够不仅可以查看薄薄的液体，而且还测量它并描述其性质 - 从未完成过的物业前。他的研究结果表明，随着科学家以前认为，气泡并没有被困，但实际上慢慢地向上移动。Dhaouadi的研究是最近在物理审查流体中发表的，这是第一次提供实验证据来测试早期理论。

Dhaouadi和Emsi Lab Head，John Kolinski，使用了光学干涉方法来测量薄膜，它们发现只有几十纳米（1 x 10-9米）厚。该方法涉及将光引导到窄管内的气泡上并分析反射光强度。使用从管内壁和气泡表面反射的光的干扰，它们精确地测量了薄膜的厚度。

Dhaouadi还发现，如果将热量施加到气泡并一旦移除热量，则薄膜会改变形状。“这一发现消除了电影将排出零厚度的最新理论，”John Kolinski说。

这些测量还表明，气泡实际上是移动，虽然人眼睛太慢地看到了。“因为气泡和管之间的薄膜如此薄，因此它根据科林斯基的造成巨大的流量，造成强烈的流动抵抗力。

这些发现涉及基本研究，但可用于研究纳米级的流体力学，特别是对于生物系统。

Dhaouadi在学士学位期间加入了该实验室作为暑期研究助理。他取得了迅速的进步，并继续做出自己的意志。“他基本上脱离了他对研究的兴趣，并从他的工作中出版了一个百年历史悠久的拼图的作品出版了一篇论文”.Kolinski说。

“我很高兴在我的课程早期携带研究项目。这是一种新的思考和学习方式，与您知道有解决方案的家庭作业以及虽然可能很难找到，这是一种新的思维方式。起初，我们不知道是否存在对此问题的解决方案。“Dhaouadi说，现在正在填写Eth苏黎世的硕士学位。Kolinski补充说：“Wassimmade在我们的实验室中发现了一个特殊的发现。我们很高兴让他与我们合作。“

参考：“Brethton的浮力泡沫”由Wassim Dhaouadi和John M. Kolinski，2019年12月2日，物理评论流体.DOI：
10.1103 / physrevfluids.4.123601.

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