新理论解释泡沫的物理学

轻盈蓬松的泡沫实际上是一项严肃的业务。例如，为了确保罐装生啤酒具有可预测、持久的泡沫，吉尼斯开发了 Widget，这是一种塑料环，在啤酒打开时会向其中释放氮气；它在 1991 年获得了女王技术进步奖。另一方面，可口可乐一直在寻求从苏打喷泉中创造更短暂泡沫的方法。与此同时，物理学家一直在追寻一种理论来解释泡沫的行为。现在他们可能找到了一个，霍华德·斯通及其哈佛大学的同事在本周的《物理评论快报》上报告了这一理论。

理解泡沫的真正诀窍在于弄清楚它们如何随时间变化。研究人员知道发生了两个不同的过程。首先，泡沫粗化——简单来说就是它的气泡变大——其次，泡沫中的液体会排出。他们不知道的是这两个事件如何相互影响。为了找出答案，斯通和他的团队开发了计算机模拟，然后将它们与两种泡沫中的实际事件进行了比较。在一种混合物中，研究人员使用了 CO₂ 气体，在另一种混合物中，使用了 C₂F₆，后者的气泡间扩散性较差。

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正如预期的那样，他们发现后一种泡沫的排水速度比前一种慢 10 倍，因为 C₂F₆ 气体消除了粗化。但是，虽然向 C₂F₆ 泡沫中添加更多液体会使其排水更快，但对于 CO₂ 泡沫来说却并非如此。回到他们的模型，该团队得出结论，额外的液体实际上抑制了 CO₂ 泡沫中的粗化，因为它使气体更难扩散。然而，在扩散速率较慢的泡沫中，较小的气泡继续排出，使气泡壁变薄，并加速粗化和进一步排水。最终，科学家们将模型与数据进行协调，从而首次论证了粗化如何影响排水。