Phóng to

Với một ít xà phòng và một ít nước, bạn đã chế tạo xong một công trình còn đầy bí ẩn đối với các nhà vật lý

Giáo sư Douglas Durian tại tại học California mô tả tính chất kỳ quặc của bọt như sau:" Đổ một ít kem cạo râu lên tay, ngoáy ngón tay vòng vòng trong đó và hãy tự hỏi thứ đó là chất rắn, chất lỏng hay là chất khí ?".

Các loại bọt thông thường được cấu tạo bởi 95% khí và 5% nước. Môi trường khí đã chia khối chất lỏng thành một ma trận của các bong bóng nhỏ. Các loại bọt tốt thường được bỏ thêm một số chất phụ gia làm chắc thêm lớp vỏ ngoài của các bong bóng. Cách gắn kết của các bong bóng này sẽ quyết định tính chất của bọt.

Cho đến nay, hiểu biết của giới khoa học về bọt chỉ được thu gom qua các lần thử và sai. Các nhà vật lý vẫn chưa hình thành được một lý thuyết mô tả được hành trạng của bọt ví dụ như mối quan hệ giữa sức bền của bọt và thành phần của nó.

Cách tiếp cận của giới khoa học trong việc xác lập lý thuyết về bọt là nghiên cứu nó trong điều kiện "tới hạn", tức lúc nó nằm ở giữa 2 thể vật chất khác nhau. Và để đạt đựợc điều này, các khoa học gia lại phải đưa bọt lên không gian. Ở trái đất bọt không thể đạt đến điểm tới hạn, do lực hấp dẫn làm méo mó các bong bóng và kéo phần lớn chất lỏng xuống đáy khiến tỉ lệ chất lỏng lơ lửng trong bọt không thể vượt quá 5%.

Để đạt tới trạng thái tới hạn, lượng nước trong bọt phải đạt đến 37% khối lượng. Lúc này, các bong bóng đã đạt được dạng hình cầu hoàn hảo và chỉ tiếp xúc với nhau tại một điểm duy nhất. Lúc này, chúng xử sự không khác gì các bong bóng trong các ly nước.

Durian và các cộng sự đã tốn 10 năm nghiên cứu để phát triển phương pháp dùng ánh sáng đo lường các tính chất của bong bóng trong bọt. Ông không muốn các phưong tiện đo lường ảnh hưởng đến hành tung của các bong bóng bọt.

Để đo lường độ lớn và số lượng của các bong bóng, nhóm của ông chiếu một luồng sáng xuyên qua đám bọt và xem xét luồng sáng tại điểm tới. Nếu bong bóng trong đám bọt vừa ít lại vừa to, luồng sáng hầu như không bị hấp thu nhiều khi đến đích. Nếu lượng bong bóng nhiều và kích cỡ nhỏ, luồng sáng sẽ bị hấp thu rất dữ dội.

Để xem xét chuyển động của các bong bóng, các nhà khoa học sẽ chiếu một luồng sáng đơn sắc qua đám bọt. Chuyển động của các bong bóng sẽ làm thay đổi tần số của chùm sáng, kéo theo một sự dịch chuyển màu rất nhỏ. Chỉ cần đo đạc kỹ lưỡng sự thay đổi tinh tế này, các nhà nghiên cứu có thể xác định đượng tốc độ và hướng di chuyển của các bong bóng.