Implicatii in stiinta si medicina
Nouă descoperire reprezintă subiectul principal al acestui articol. Cercetătorii de la Universitatea din Pittsburgh au descoperit că direcția fluxului de energie în turbulențe poate fi de fapt modificată, potrivit ScienceDaily. Această descoperire, realizată în colaborare cu oamenii de știință de la Universitatea din Torino, Italia, ar putea avea implicații semnificative pentru medicină, managementul costurilor și știința climei. „Încă din 1941, odată cu cercetările lui Andrey Kolmogorov, fluxul de energie a fost prezis. În fluxurile 3D, cum ar fi în corpurile de apă, energia se deplasează de la scări mai mari la scări mai mici. Pentru fluxurile 2D, care apar în straturi subțiri de apă, acest flux este inversat, de la mai mic la mai mare”, a explicat Lei Fang, autorul principal al cercetării.
Abordarea cercetătorului s-a bazat pe tensori, obiecte matematice utilizate frecvent pentru a descrie mărimi precum stresul și deformarea, care joacă un rol major în formarea turbulenței. Fang a descoperit că direcția transferului de energie depinde de modul în care acești tensori interacționează. În anumite condiții, fluxul de energie poate fi redirecționat, în loc să urmeze traiectoria sa tradițională. „Am demonstrat că putem produce fluxuri turbulente care prezintă fie flux de energie direct, fie flux invers”, a spus Fang. „Cadrul nostru se extinde și la scara 3D”, a adăugat el.
Experimentele realizate pentru testarea teoriei au fost efectuate în laborator, folosind un strat subțire de apă acționat de forțe electromagnetice. O serie de tije a fost utilizată pentru a perturba fluxul generat de un câmp magnetic orizontal, iar particulele trasoare suspendate într-un strat subțire de electrolit au permis echipei să vizualizeze și să măsoare mișcarea fluidului. Rezultatele experimentale au corespuns simulărilor pe calculator și au susținut predicțiile oamenilor de știință, conform sursei citate.
Capacitatea de a influența fluxul turbulent de energie ar putea oferi în cele din urmă beneficii practice într-o varietate de domenii. „Prin intermediul acestui cadru teoretic, am descoperit că putem folosi limite fizice mici, de până la zece metri. Astfel, putem perturba barierele de transport oceanic care se întind pe kilometri întregi”, a subliniat Fang. Aceasta poate îmbunătăți modul în care apele uzate sau alți contaminanți de-a lungul unei linii de coastă sunt dispersați.
Descoperirile ar putea fi valoroase și în medicină, mai ales în sistemele microfluidice, unde fluidele se mișcă prin canale mai mici de un milimetru. La această scară, lichidele tind să se amestece prost, iar turbulența este în mare parte absentă. Cercetarea ar putea contribui și la îmbunătățiri viitoare ale simulărilor climatice, având în vedere rolul esențial al curenților oceanici și circulației atmosferice în reglarea temperaturilor globale.
„Deși este o ipoteză în acest moment, cercetarea ar putea îmbunătăți modelarea climatică”, a adăugat Fang. „Pe măsură ce schimbările climatice modifică modelele vântului și fluxurile oceanice, stresul vântului și curenții ar putea schimba direcția fluxului de energie. Înțelegerea forțelor care creează această schimbare poate duce la modele mai precise”.
În ciuda acestor progrese, cercetătorii subliniază că sunt necesare studii suplimentare. Studiul sugerează că una dintre cele mai consacrate ipoteze ale teoriei turbulențelor ar putea fi mai flexibilă decât se credea anterior.
În loc să urmeze pur și simplu căi predeterminate, energia turbulentă ar putea fi ghidată și redirecționată în condițiile potrivite, conform aceleași surse.