Un étudiant en Bachelor de l'EPFL a résolu un mystère qui intrigue les scientifiques depuis 100 ans. Il a découvert pourquoi les bulles de gaz dans des tubes verticaux étroits semblent rester coincées au lieu de monter vers le haut. D'après ses recherches et observations, un film ultra-mince de liquide se forme autour de la bulle, l'empêchant de monter librement. Et il a trouvé que, En réalité, les bulles ne sont pas du tout coincées - elles bougent juste très, très lentement.

Des bulles d'air dans un verre d'eau flottent librement jusqu'à la surface, et les mécanismes derrière cela s'expliquent facilement par les lois fondamentales de la science. Cependant, les mêmes lois de la science ne peuvent expliquer pourquoi les bulles d'air dans un tube de quelques millimètres d'épaisseur ne montent pas de la même manière.

Les physiciens ont observé ce phénomène pour la première fois il y a près d'un siècle, mais je n'ai pas pu trouver d'explication - en théorie, les bulles ne doivent rencontrer aucune résistance à moins que le fluide ne soit en mouvement; ainsi une bulle coincée ne devrait rencontrer aucune résistance.

Dans les années 60, un scientifique nommé Bretherton a développé une formule basée sur la forme des bulles pour expliquer ce phénomène. D'autres chercheurs ont depuis postulé que la bulle ne monte pas en raison d'un mince film de liquide qui se forme entre les bulles et la paroi du tube. Mais ces théories ne peuvent pas expliquer pleinement pourquoi les bulles ne montent pas vers le haut.

Alors qu'il était étudiant en Bachelor au laboratoire Ingénierie Mécanique des Interfaces Souples (EMSI) au sein de l'Ecole d'Ingénieurs de l'EPFL, Wassim Dhaouadi a pu non seulement visualiser la fine pellicule de liquide, mais aussi le mesurer et décrire ses propriétés, ce qui n'avait jamais été fait auparavant. Ses découvertes ont montré que les bulles n'étaient pas coincées, comme les scientifiques le pensaient auparavant, mais en fait se déplaçant vers le haut extrêmement lentement. les recherches de Dhaouadi, qui a été publié récemment dans Liquides d'examen physique , a marqué la première fois que des preuves expérimentales ont été fournies pour tester des théories antérieures.

Dhaouadi et chef de laboratoire EMSI, Jean Kolinski, utilisé une méthode d'interférence optique pour mesurer le film, qu'ils ont trouvé n'être que de quelques dizaines de nanomètres (1 x 10 ^-9 mètres) d'épaisseur. La méthode consistait à diriger la lumière sur une bulle d'air à l'intérieur d'un tube étroit et à analyser l'intensité lumineuse réfléchie. En utilisant l'interférence de la lumière réfléchie par la paroi interne du tube et par la surface de la bulle, ils ont mesuré avec précision l'épaisseur du film.

Dhaouadi a également découvert que le film change de forme si de la chaleur est appliquée à la bulle et reprend sa forme d'origine une fois la chaleur supprimée. "Cette découverte réfute les théories les plus récentes selon lesquelles le film s'écoulerait jusqu'à une épaisseur nulle, " dit Jean Kolinski.

Ces mesures montrent également que les bulles se déplacent réellement, bien que trop lentement pour être vu par l'œil humain. "Parce que le film entre la bulle et le tube est si fin, il crée une forte résistance à l'écoulement, ralentir drastiquement la montée des bulles, " selon Kolinski.

Ces résultats relèvent de la recherche fondamentale mais pourraient être utilisés pour étudier la mécanique des fluides à l'échelle nanométrique, surtout pour les systèmes biologiques.

Dhaouadi a rejoint le laboratoire en tant qu'assistant de recherche d'été pendant son Bachelor. Il a fait des progrès rapides, et a continué le travail de sa propre volonté. « Il a essentiellement participé par intérêt pour la recherche, et a fini par publier un article de son travail qui résout un puzzle vieux de plusieurs siècles, " dit Kolinski.

"J'étais heureux de mener un projet de recherche au début de mon cursus. C'est une nouvelle façon de penser et d'apprendre et c'était assez différent d'un ensemble de devoirs où vous savez qu'il existe une solution, bien qu'il puisse être difficile à trouver. En premier, Nous ne savions pas s'il y aurait même une solution à ce problème., " dit Dhaouadi, qui termine actuellement un master à l'ETH Zurich. Kolinski ajoute :« Wassim a fait une découverte exceptionnelle dans notre laboratoire. Nous étions heureux qu'il travaille avec nous.