Scienziati internazionali hanno confermato in laboratorio una teoria vecchia di oltre ottant’anni: quella elaborata dal matematico sovietico Andrey Kolmogorov nel 1941, secondo cui l’energia nei flussi turbolenti si trasferisce progressivamente dai grandi vortici ai più piccoli fino a dissiparsi. La dimostrazione è arrivata osservando il comportamento caotico di sciami di bolle che risalgono attraverso una colonna d’acqua illuminata da LED e ripresa da telecamere ad alta velocità.
Il team, composto da ricercatori dell’Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) in Germania, della Johns Hopkins University e della Duke University, ha realizzato un esperimento mai tentato prima con tale precisione. All’interno di un cilindro verticale di 11,5 centimetri di diametro, sono state iniettate bolle di gas di dimensioni variabili, tra i 3 e i 5 millimetri, che risalendo hanno generato vortici e scie turbolente.
Per seguire i movimenti sia delle bolle sia delle particelle d’acqua circostanti, i ricercatori hanno utilizzato un sistema di tracciamento 3D simultaneo, supportato da quattro telecamere sincronizzate capaci di registrare fino a 2.500 fotogrammi al secondo.
In due dei quattro scenari sperimentali ricreati, la turbolenza osservata corrispondeva esattamente alle previsioni di Kolmogorov per le scale inferiori alla grandezza delle bolle. In altre parole, al di fuori delle scie più violente e irregolari, l’energia nei moti turbolenti seguiva il cosiddetto “scaling K41”, il modello teorico che descrive il passaggio dell’energia dai grandi ai piccoli vortici. È la prima volta che un simile comportamento viene confermato sperimentalmente in flussi turbolenti generati da bolle.
Gli studiosi hanno inoltre proposto una formula semplificata per stimare la perdita di energia nei flussi di bolle, basata solo sulla dimensione e sulla densità delle stesse. Il modello ha mostrato una notevole coerenza con i dati raccolti, suggerendo applicazioni pratiche per settori come i reattori chimici o gli impianti di trattamento delle acque reflue, dove la turbolenza indotta da bolle gioca un ruolo centrale.
Un risultato che mette fine a un dibattito scientifico rimasto aperto per decenni e che, ancora una volta, conferma la robustezza delle intuizioni di un matematico che, nel pieno della Seconda guerra mondiale, gettò le basi per la moderna comprensione della turbolenza. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Physical Review Letters.
Con iPhone 18 Apple punta a risparmiare sul pulsante Controllo fotocamera | Rumor