O echipă de cercetători de la Universitatea din Warwick a reușit să descifreze una dintre cele mai persistente probleme din fizica fluidelor, corectând o formulă veche de 100 de ani care limita precizia modelelor științifice actuale. Studiul, publicat recent în Journal of Fluid Mechanics Rapids, propune prima metodă simplă și universală pentru a prezice cu exactitate modul în care particulele microscopice cu forme neregulate se deplasează prin aer, o descoperire cu implicații majore pentru sănătatea publică și climatologie.
Capcana simplificării excesive
Până în prezent, majoritatea modelelor științifice care analizau comportamentul aerosolilor se bazau pe o simplificare convenabilă, dar inexactă: presupunerea că toate particulele sunt sfere perfecte. Această abordare, deși utilă pentru calcule rapide, eșua în a descrie realitatea complexă a particulelor pe care le inhalăm zilnic. De la funingine și praf, până la polen, microplastice și virusuri, „ingredientele” invizibile din aer au forme neregulate, colțuroase sau alungite, care le influențează drastic aerodinamica și timpul de plutire.
Această limitare istorică a forțat oamenii de știință să lucreze cu marje de eroare semnificative sau să recurgă la simulări computerizate extrem de complexe și costisitoare pentru a înțelege cum se răspândește poluarea sau cum circulă agenții patogeni. Noua metodă dezvoltată la Warwick elimină nevoia acestor compromisuri, oferind un instrument de calcul flexibil care poate fi aplicat particulelor de aproape orice formă.
Autorul articolului, profesorul Duncan Lockerby, de la Facultatea de Inginerie a Universității din Warwick, a declarat:
„Motivația a fost simplă: dacă putem prezice cu precizie modul în care se mișcă particulele de orice formă, putem îmbunătăți semnificativ modelele pentru poluarea aerului, transmiterea bolilor și chiar chimia atmosferei. Această nouă abordare se bazează pe un model foarte vechi, simplu, dar puternic, care îl face aplicabil particulelor complexe și cu forme neregulate.”
O nouă paradigmă pentru calitatea aerului și medicină
Reușita echipei britanice nu este doar un exercițiu teoretic, ci deschide ușa către aplicații practice imediate. Prin înțelegerea corectă a modului în care particulele neregulate sunt purtate de curenții de aer, experții vor putea modela mult mai precis dispersia poluanților atmosferici și a microplasticelor.
Mai mult, descoperirea are un potențial uriaș în industria farmaceutică, în special pentru dezvoltarea inhalatoarelor și a sistemelor de administrare a medicamentelor direct în plămâni, unde forma particulei dictează cât de adânc poate pătrunde tratamentul în sistemul respirator.
Profesorul Duncan Lockerby a adăugat: „Acest articol se referă la recuperarea spiritului original al lucrării lui Cunningham din 1910. Prin generalizarea factorului său de corecție, putem acum face previziuni precise pentru particule de aproape orice formă, fără a fi nevoie de simulări intensive sau ajustări empirice.
„Ea oferă primul cadru pentru a prezice cu precizie modul în care particulele nesferice se deplasează prin aer și, întrucât aceste nanoparticule sunt strâns legate de poluarea aerului și de riscul de cancer, acesta este un pas important înainte atât pentru sănătatea mediului, cât și pentru știința aerosolilor.”
Studiul marchează un moment de cotitură în știința aerosolilor, trecând de la estimări generaliste la predicții de înaltă fidelitate. Într-o lume tot mai preocupată de calitatea aerului și de amenințările virale, capacitatea de a anticipa traiectoria „inamicilor invizibili” devine un avantaj crucial, bazat acum pe o fizică care reflectă, în sfârșit, realitatea neregulată a naturii.
Poluarea naște efecte inedite. Uscatul rufelor în balcon devine istorie!
Publicitate
