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Environnement

Une énigme physique vieille d’un siècle résolue par un étudiant


le Jeudi 5 Décembre 2019

Un étudiant de l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) est le premier à avoir pu expliquer les mécanismes physiques à l’œuvre lorsqu’une bulle de gaz reste collée aux parois d’un tube vertical étroit. Selon lui, la bulle n’est pas immobile mais évolue de manière extraordinairement lente.



Wassim Dhaouadi, étudiant en Bachelor au Laboratoire de mécanique des interfaces souples de l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), a résolu un casse-tête physique que les scientifiques n'avaient pas pu expliquer au cours des cent dernières années.
L’étudiant a démontré pourquoi une bulle d'air restait immobile dans un tube vertical étroit rempli de liquide au lieu de monter, comme dans un verre d'eau où les bulles d'air se dirigent naturellement vers la surface du liquide. Son étude a été publiée dans la revue Physical Review Fluids.

Selon lui, les bulles de gaz ne restent pas collées aux parois du tube, comme on le supposait jusqu'ici, mais se déplacent très lentement. Ce mouvement ne peut pas être vu à l'œil nu. En outre, l'étudiant a observé une couche ultra-fine située entre la bulle et la paroi du tube.

Une méthode de très haute précision

L’épaisseur de cette couche est de quelques dizaines de nanomètres (millionièmes de millimètres). Pour la déterminer, Wassim Dhaouadi a recouru à une méthode d'interférométrie qui consiste à envoyer de la lumière sur la bulle dans le tube et à analyser l'intensité de la lumière réfléchie.
 
L'interférence entre la lumière réfléchie depuis la surface intérieure du tube, et celle réfléchie à la surface de la bulle a permis de mesurer avec une très haute précision la couche de liquide entre la bulle et la paroi du tube.

L’EPFL note que cette étude pourrait permettre d’étudier les phénomènes des fluides à l'échelle nanométrique, dans des systèmes biologiques par exemple.