Süper Bilgisayarlar Birleşen Su Damlacıklarının İçinde Gizli Bir Gizemi Çözüyor

İngiliz fizikçilerden ve matematikçilerden oluşan bir ekip, su damlacıklarının nasıl birleşip birbirine yapıştığının gizli gerçeğini ortaya çıkarmak için bir süper bilgisayar kullandı.

Hiç izlediyseniz su damlacıkları dokunma ve birleştirme yüzeyleri üst üste ve gelinceye kadar bir araya gittikçe yaklaşıyorlar su iki küçük topları hayal olabilir yüzey gerilimi tek bir kaba bütün haline araya farklı topları çekti. Çıplak gözle görülebilen budur. Ancak 13 Mart’ta Physical Review Letters dergisinde yayınlanan süper bilgisayar kullanan yeni bir simülasyon , çok daha karmaşık bir resim çiziyor.

Simülasyon , uzayda eşit büyüklükte iki saf su damlasını tek tek su molekülleri seviyesine kadar modelledi . Damlacıklar birbirine yaklaştıkça, bilim adamları bu damlacıkların yüzeylerinde oluşan küçük, ultra hızlı dalgalar gösterdi. Su moleküllerinin “termal dalgalanmalar” adı verilen rastgele hareketleri, moleküllerin yaklaştıkça birbirlerine doğru zıplamasına ve dans etmesine neden oldu. 

Araştırmacılar, moleküllerin termal dalgalanmalarından kaynaklanan bu yüzey dalgalanma etkisini “termal kılcal dalgalar” olarak adlandırıyor. Dalgalar bu durumda herhangi bir doğal deney için çok küçük ve hızlıdır. Ancak simülasyon, genç dalgaların birbirine uzandığını ve yaklaşan su damlacıklarının ön kenarını oluşturduğunu gösterdi. Damlacıkların yüzey gerilimi (damlacıkları “damlacık” şeklinde tutan kohezif kuvvet) dalgaları bastırır, ancak bunlar hala mevcuttur ve birbirlerine yakın olduklarında damlacıkların ön kenarını oluştururlar.

Sonunda araştırmacılar, dalgaların birbirine değdiğini ve damlacıklar arasında köprüler oluşturduğunu keşfetti. Tek bir köprü oluştuğunda, yüzey gerilimi çalışmaya başlar ve araştırmacıların bir açıklamasında söylediği gibi “ceket üzerindeki fermuar gibi” daha fazla dalgayı birbirine yapıştırır .

Araştırmacılar, yaklaşık 4 milimetre genişliğinde iki damla oluşturan yaklaşık 5 milyon su molekülünü simüle ettiler. Bütün birleştirme bu ölçekte birkaç nanosaniye içinde bitti – herhangi bir insan kamerasının yakalayamayacağı kadar hızlı, diye yazmışlar.

Uzayda yüzen iki damlayı simüle etseler de, iki damlacık düz bir yüzeyde birleştiğinde benzer bir etki muhtemelen işe yarıyor, diye yazdılar. Bu davranışı anlamak önemlidir, çünkü suyun bulutların içindeki ve havadaki suyu yoğunlaştırmak için tasarlanmış makinelerin içindeki davranışını açıklamaya yardımcı olabileceğini yazdılar.