طالب تونسي يحل لغزاً حير العلماء 100 عام

 
حل طالب بمدرسة لوزان الاتحادية للفنون التطبيقية بسويسرا لغزا حير العلماء منذ 100 عام، حيث اكتشف لماذا تبدو فقاعات الغاز عالقة في أنابيب عمودية ضيقة بدلا من أن ترتفع.
ووفقا لأبحاثه وملاحظاته، فإنه يتشكل شريط رفيع للغاية من السائل حول الفقاعة، ويمنعها من الارتفاع بحرية، كما توصل إلى أن الفقاعات ليست عالقة على الإطلاق وإنما تتحرك ببطء شديد للغاية.
ويمكن للقوانين الأساسية للعلوم تفسير الآلية الكامنة وراء طفو فقاعات الهواء في كوب من الماء بحرية على السطح، ومع ذلك، لا يمكن لقوانين العلوم نفسها تفسير سبب عدم ارتفاع فقاعات الهواء في أنبوب بسماكة بضع ملليمترات بالطريقة نفسها.
ولاحظ الفيزيائيون لأول مرة هذه الظاهرة منذ ما يقارب قرنا من الزمن، لكنهم لم يتمكنوا من الخروج بتفسير، حيث أنه نظريا يجب ألا تواجه الفقاعات أي مقاومة ما لم يكن السائل في حركة، لذلك يجب ألا تواجه الفقاعة العالقة أي مقاومة.
وفي ستينات القرن الماضي، طور عالم يدعى بريثيرتون صيغة تعتمد على شكل الفقاعات لتفسير هذه الظاهرة. افترض باحثون آخرون منذ ذلك الحين أن الفقاعة لا ترتفع بسبب طبقة رقيقة من السائل تتشكل بين الفقاعات وجدار الأنبوب. لكن هذه النظريات لا يمكن أن تفسر تماما لماذا لا ترتفع الفقاعات إلى الأعلى.
والآن، لم يتمكن طالب الدكتوراه في مختبر هندسة الميكانيكا للواجهات اللينة (EMSI) بمدرسة لوزان الاتحادية للفنون التطبيقية، وسيم الذوادي، من مشاهدة الشريط الرقيق للسائل فحسب، بل وقياسه أيضا ووصف خصائصه، وهو ما لم يتمكن العلماء من القيام به من قبل على الإطلاق.
وأظهرت النتائج التي توصل إليها أن الفقاعات لم تكن عالقة، كما كان يعتقد العلماء سابقا، ولكنها تتحرك في الواقع إلى الأعلى ببطء شديد.
ويمثل بحث الذوادي، الذي نشر مؤخرا، المرة الأولى على الإطلاق التي يتم فيها تقديم دليل تجريبي لاختبار النظريات السابقة.
واستخدم الذوادي ورئيس مختبر هندسة الميكانيكا للواجهات اللينة، جون كولينسكي، طريقة التداخل البصري لقياس الشريط، ووجدا أنه لا يتجاوز سمكه بضع عشرات من النانومتر.
وتضمنت الطريقة توجيه الضوء إلى فقاعة الهواء داخل أنبوب ضيق وتحليل شدة الضوء المنعكسة، وباستخدام تداخل الضوء المنعكس من الجدار الداخلي للأنبوب ومن سطح الفقاعة، قاموا بقياس سماكة الشريط بدقة.
واكتشف الذوادي أيضا أن الشريط يغير شكله إذا تم تطبيق الحرارة على الفقاعة ويعود إلى شكله الأصلي بمجرد إزالة الحرارة.
ويقول كولينسكي: "هذا الاكتشاف يدحض أحدث النظريات القائلة بأن الشريط سوف ينضب إلى الصفر".
وتُظهر هذه القياسات أيضا أن الفقاعات تتحرك فعليا، وإن كان ببطء شديد بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين البشرية. و"نظرا لأن الشريط بين الفقاعة والأنبوب رقيق جدا، فإنه يخلق مقاومة قوية للتدفق، ما يؤدي إلى إبطاء ارتفاع الفقاعات بشكل كبير"، وفقا لما ذكره كولينسكي.
تتعلق هذه النتائج بالبحث الأساسي ولكن يمكن استخدامها لدراسة ميكانيكا الموائع على نطاق نانومتري، خاصة للأنظمة البيولوجية.
وقال الطالب التونسي، وسيم الذوادي: "كنت سعيدا بتنفيذ مشروع بحثي في وقت مبكر من المنهج الدراسي. إنه أسلوب جديد للتفكير والتعلم وكان مختلفا تماما عن مجموعة الواجبات الدراسية المنزلية، حيث تعرف أن هناك حلا، على الرغم من أنه قد يكون من الصعب العثور عليها. في البداية".
وأضاف كولينسكي: "قام وسيم باكتشاف استثنائي في مختبرنا، كنا سعداء لتعامله معنا".
 

"البندقية" تنام بسلام في أحضان التاريخ والبحر

في 8 نوفمبر من العام 2007، كتبت رحلتي إلى مدينة البندقية، التي تم نشرها في جريدة (الخليج) حيث كنت أعمل آنذاك، وكان عنوان الرحلة" البندقية تنام بسلام في أحضان التاريخ ..

زيت السمك.. فوائد ساحرة لتحسين خصوبة الرجال

كشفت دراسة أن مكملات زيت السمك قد تزيد من خصية الرجال وتزيد من عدد ..

زيت السمك
نصائح ذهبية من جراح عالمي لإنقاص الوزن

زعم جراح إنقاص الوزن أن السبب وراء عدم عمل الوجبات الغذائية في كثير من ..

الحمية الغذائية 2
أغذية بسيطة تحميك من النوبات القلبية

أعلن أخصائي أمراض القلب البروفيسور ديفيد نيوبي من جامعة إدنبرة البريطانية، أن هناك أعراضا ..

الغذاء الصحي
أفضل 3 فواكه لخفض ضغط الدم

يعرف ارتفاع ضغط الدم بأنه مرض شائع يحدث عند حصول ضغط مستمر على جدران ..

الغذاء الصحي
حساء العدس للسيطرة على السكري

سيتم اختبار نظام غذائي منخفض السعرات الحرارية "عصيدة وحساء العدس" في اسكتلندا في محاولة ..

الغذاء الصحي
علاقة سوء التغذية باضطرابات المزاج والقلق والاكتئاب

وجدت دراسات حديثة أجريت على الوجبات الغذائية المختلفة أن هناك "علاقة مباشرة" بين تناول ..

التركيز والذاكرة
هذا الطعام يحرم النساء من النوم

قد تكون النساء الأكبر سناً اللائي يتناولن الكثير من الحلويات والخبز الأبيض أكثر عرضة ..

الغذاء الصحي
مشروبات الحمية الغذائية بتزيد الوزن

قد يؤدي تناول مشروبات الحمية الغذائية إلى جعل الناس أكثر عرضة لزيادة الوزن من ..

الحمية الغذائية
الخبراء يحددون أهم اتجاهات الغذاء والتغذية في عام 2020

في حين كان عام 2019 يتعلق بكومبوتشا وبذور القنب وحليب القمر، فقد تم تعيينها ..

الغذاء الصحي
أفضل 8 أطعمة للتخلص من القلق والأرق وقلة النوم

في دراسة حديثة أجرتها Sealy UK ، اعترف أكثر من 65 في المائة من ..

الغذاء الصحي
الأكل العاطفي يتحكم في حياتنا.. ماذا تعرف عنه؟

الأكل العاطفي يعني الأكل استجابة للحالات العاطفية وليس لأنك جائع جسديًا. عندما تكون جائعًا بدنيًا، ..

تيك اواي
هذا الطعام يتسبب في انفصام الشخصية وتلف المخ

تشير دراسة إلى أن طفيليًا خطيرًا قد يكون كامنًا في أكثر من نصف لحم ..

اللحوم