Si vous déjà observé un verre d’eau pétillante, vous aurez sans doute remarqué que toutes les bulles d’air sont remontées à la surface. Cela est dû au fait que la bulle de gaz est moins dense que le liquide qui l’entoure. Mais ce qui est paradoxal, c’est que ces bulles de gaz restent immobiles dans un tube rempli de liquide, assez étroit.

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Il faut admettre que l’explication de ce phénomène pourrait aider comprendre le comportement des gaz naturels piégés dans les roches poreuses.

Depuis plus de 50 ans, les physiciens sont intrigués par une question : pourquoi les bulles d’air sont-elles coincées à l’intérieur de tubes verticaux étroits ? Et bien un étudiant vient de résoudre cette énigme, avec l’aide de l’un de ses mentors.

Ainsi, Wassim Dhaouadi et John Kolinski ont décidé d’explorer cette bulle tenace, en utilisant une méthode appelée « microscopie par interférence ».

Les deux chercheurs ont sondé une bulle flottante, piégée à l’intérieur d’un mince tube rempli d’un alcool appelé isopropanol. Ce qui leur a offert une « expérience d’auto-nettoyage » nécessaire pour éviter que les résultats soient gâchés par tout type de contamination ou de saleté.

Pour déterminer l’épaisseur du matériau, les physiciens ont utilisé un microscope qui éclaire la lumière sur l’échantillon et mesure l’intensité de la lumière qui rebondit.

EPFL

Ils ont confirmé les suggestions des calculs antérieurs, selon lesquels, la bulle serait entourée d’une couche extrêmement mince de liquide, touchant les côtés du tube et créant une résistance au mouvement de la bulle lorsqu’elle essaie de s’élever.

Cette couche a, effectivement, été observée et mesurée, par les scientifiques, à environ un nanomètre d’épaisseur. On pense que c’est bien ce qui stoppe le mouvement de la bulle, comme l’avaient prédit les travaux théoriques. Cependant, on a pu constater que celle-ci ne disparaît pas et se stabilise à une épaisseur constante.

Grâce à ces mesures, on a déterminé que la bulle de gaz était bel et bien en situation de mouvement ; c’est juste qu’elle se déplace à une vitesse tellement lente, qu’elle ne peut  être observée à l’œil nu.

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Les chercheurs sont arrivés à faire disparaître la couche mince, en chauffant le liquide et la bulle. Ce qui constitue un pas positif pour les recherches futures, d’après Kolinski.

Bien entendu, les résultats de ces expériences, publiés le 2 décembre, dans la revue Physical Review Fluids, seront utiles pour la physique, mais aussi pour les sciences de la terre. Dans ce sens, d’ailleurs, Kolinski cite l’exemple d’un gaz confiné dans un milieu poreux ou des bulles de gaz qui se forment, si l’on tente de piéger le dioxyde de carbone à l’intérieur de la roche.

Selon lui, toute personne est susceptible, à un moment ou à un autre, de sa carrière, d’apporter un plus à ce domaine. Il affirme que Dhaouadi a contribué positivement à l’avancée du projet.

Ces données vont certainement servir à d’autres études à venir et pourront éclairer les scientifiques dans leur quête de nouvelles découvertes.


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