Des scientifiques de l'Université Queen Mary de Londres et de l'Académie des sciences de Russie ont trouvé une limite à l'écoulement d'un liquide.

Viscosité, la mesure de l'écoulement d'un fluide, est une propriété que nous éprouvons quotidiennement lorsque nous remplissons une bouilloire, Prends une douche, verser de l'huile de cuisson ou se déplacer dans l'air.

Nous savons que les liquides deviennent plus épais lorsqu'ils sont refroidis et plus liquides lorsqu'ils sont chauffés, mais à quel point un liquide peut-il couler si nous continuons à le chauffer ?

Finalement, le liquide bout et devient un gaz ou une substance gazeuse dense s'il est chauffé à une pression suffisamment élevée. Au point où il passe de l'état liquide à l'état gazeux se trouve la valeur minimale de la viscosité.

La viscosité est considérée comme impossible à calculer à partir de la théorie car elle dépend fortement de la structure du liquide, la composition et les interactions ainsi que les conditions externes d'une manière compliquée. Le lauréat du prix Nobel Steven Weinberg a comparé la difficulté de calculer la viscosité de l'eau au problème du calcul des constantes physiques fondamentales, les constantes qui façonnent le tissu de notre Univers.

Malgré cette difficulté, les chercheurs ont développé une équation pour ce faire.

Dans l'étude, Publié dans Avancées scientifiques , ils montrent que deux constantes physiques fondamentales régissent le degré d'écoulement d'un liquide. Constantes physiques, ou constantes de la Nature, sont des propriétés mesurables de l'univers physique qui ne changent pas.

Leur équation rapporte la valeur minimale de la viscosité élémentaire (le produit de la viscosité et du volume par molécule) à la constante de Planck, qui régit le monde quantique, et le rapport de masse proton-électron sans dimension.

Professeur Kostia Trachenko, auteur principal de l'article de l'Université Queen Mary de Londres, a déclaré:"Ce résultat est surprenant. La viscosité est une propriété compliquée variant fortement pour différents liquides et conditions externes. Pourtant, nos résultats montrent que la viscosité minimale de tous les liquides s'avère simple et universelle."

La découverte de cette limite a également des implications pratiques. Il pourrait être appliqué là où un nouveau fluide pour un produit chimique, un procédé industriel ou biologique à faible viscosité est requis. Un exemple où cela est important est l'utilisation récente de fluides supercritiques pour des moyens verts et écologiques de traiter et de dissoudre les déchets complexes.

Dans ce cas, la limite fondamentale découverte fournit un guide théorique utile sur ce qu'il faut viser. Cela nous dit également que nous ne devrions pas gaspiller de ressources en essayant de battre la limite fondamentale car les constantes de la nature façonneront la viscosité à ce point ou au-dessus.

On pense que les constantes physiques fondamentales et en particulier les constantes sans dimension (constantes fondamentales qui ne dépendent pas du choix des unités physiques) définissent l'Univers dans lequel nous vivons. Un équilibre finement réglé entre le rapport de masse proton-électron et une autre constante sans dimension , la constante de structure fine, régit les réactions nucléaires et la synthèse nucléaire dans les étoiles conduisant à des éléments biochimiques essentiels dont le carbone.

Cet équilibre fournit une « zone habitable » étroite où les étoiles et les planètes peuvent se former et où des structures moléculaires qui soutiennent la vie peuvent émerger. Modifiez légèrement l'une des constantes fondamentales sans dimension, et l'Univers devient très différent, sans étoiles, éléments lourds, planètes et vie.

Le professeur Trachenko a déclaré :« La limite fondamentale inférieure nous rappelle comment les constantes fondamentales de la Nature nous affectent quotidiennement, en commençant par préparer une tasse de thé le matin en étendant leur règle générale à des domaines spécifiques, pourtant complexe, propriétés telles que la viscosité du liquide.

Vadim Brajkine, co-auteur principal de l'Académie des sciences de Russie, a ajouté :« Il y a des indications que la limite inférieure fondamentale de la viscosité du liquide peut être liée à des domaines très différents de la physique :les trous noirs ainsi que le nouvel état de la matière, plasma quark-gluon, qui apparaît à très haute température et pression. L'exploration et l'appréciation de ces liens et d'autres sont ce qui rend la science si passionnante."