Bí mật vật lý thách thức các nhà khoa học suốt 100 năm bất ngờ được chàng "điển trai" giải mã

Một bí ẩn thách thức các nhà khoa học trong suốt 100 năm qua đã được Wassim Dhaouadi, học viên cao học tại Viện Công nghệ liên bang Thụy Sĩ tìm ra lời giải đáp.

Dhaouadi cùng John Kolinski, Trưởng phòng thí nghiệm Cơ chế giao diện mềm (EMSI), Viện nghiên cứu Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL - Thụy Điển), dùng phương pháp giao thoa quang học đo màng lỏng bao quanh bọt khí trong ống hẹp, đưa ánh sáng vào trong bọt khí và xem cường độ ánh sáng phản xạ ra khỏi ống.

Dựa vào ánh sáng phản xạ từ thành trong của ống, họ xác định màng chất lỏng siêu mỏng ở ngoài bọt khí chỉ dày vài chục nano met (1 x 10-9 mét).

Thông qua thí nghiệm này họ cũng phát hiện lớp màng sẽ 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 phép tính chứng minh bọt khí đang di chuyển lên trên nhưng với tốc độ quá chậm để mắt thường nhận ra. "Bởi vì lớp màng bên ngoài bọt khí quá mỏng, tạo ra sức cản mạnh mẽ đối với dòng chảy và làm chậm đáng kể việc bọt khí di chuyển lên trên", Dahaouadi nói.

Gần một thế kỷ trước các nhà khoa học đã lần đầu tiên quan sát thấy hiện tượng này nhưng không thể đưa ra được 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.

Theo đó, 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. Từ đó trở đi, 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. Song những lý thuyết này không thể giải thích đầy đủ lý do tại sao các bọt khí lại không đẩy lên.

Dhaouad đã tham gia phòng thí nghiệm Cơ chế giao diện mềm với tư cách trợ lý nghiên cứu, làm việc vào mùa hè. Anh dự định tiếp tục gắn bó với phòng thí nghiệm Cơ chế giao diện mềm trong thời gian tới để hoàn thiện nghiên cứu.

Dahaouadi cho rằng thành quả này sẽ giúp ích cho anh trong việc trở thành một giáo sư đại học trong tương lai.

Quỳnh Chi (T/h)