Un tipo único de helio que puede fluir sin verse afectado por la fricción ha ayudado al equipo de KAUST a comprender mejor la transformación de líquidos que se mueven rápidamente en pequeñas gotas.

Sucesos cotidianos, como tomar una ducha o abrir el grifo de la cocina, implican un fenómeno físico intrigante conocido como ruptura del jet. Cuando un líquido sale de una boquilla y se encuentra con algo con lo que no se puede mezclar inmediatamente:un gas, por ejemplo, forma un cilindro. Rápidamente, pequeñas perturbaciones en la superficie y diversas fuerzas hacen que el tubo de líquido se rompa en gotitas. Todo el cilindro se pellizca en gotas una a la vez en la punta, adquiere una estructura ondulada o en forma de sacacorchos, o atomiza en una fina pulverización.

Desde finales del siglo XIX, Los investigadores han intentado comprender y predecir el comportamiento de las rupturas de los jets utilizando teorías clásicas de la viscosidad, aerodinámica y tensión superficial. Sin embargo, muchos estudios anteriores presentan evidencia contradictoria sobre dónde trazar la línea entre los diferentes modos de ruptura, un problema que podría afectar a los fabricantes que buscan optimizar las tecnologías de aspersión.

"Los ingenieros están interesados ​​en conocer el tamaño y la dirección de las gotas que se forman y a qué distancia de la boquilla permanece intacto el chorro, "señala Nathan Speirs, investigador del laboratorio de Sigurdur Thoroddsen en KAUST. "Hay mucha variedad en las formas en que se rompen los chorros de líquido".

Para actualizar este campo para el siglo XXI, el grupo Thoroddsen colaboró ​​con investigadores de la Universidad de California, Irvine, para construir un dispositivo capaz de alcanzar temperaturas cercanas al cero absoluto con ventanas para ver con cámaras de alta velocidad. En estas gélidas profundidades El helio líquido puede adoptar una variedad de comportamientos diferentes, incluso como superfluido sin fricción.

Es complicado trabajar con la configuración experimental porque "cuando el helio líquido se vuelve superfluido, la ausencia de viscosidad le permite escapar de las imperfecciones más pequeñas, que llamamos superfugas, "dice Kenneth Langley, otro miembro del equipo de Thoroddsen. "Tenemos que tener mucho cuidado al cerrar la celda, y una vez que se cierra, no hay forma de ajustar lo que hay adentro ".

Las imágenes detalladas producidas con el nuevo dispositivo de baja temperatura permitieron al equipo de KAUST cuantificar con precisión los regímenes de ruptura del jet e identificar los factores físicos pasados ​​por alto en estudios anteriores.

"Nuestros resultados muestran que los flujos de gas y líquido son igualmente importantes en la región de la interfaz, una idea descuidada por la mayoría de los otros estudios, ", dice Speirs." Las formas irregulares de las gotas formadas también son bastante interesantes, y esperamos analizarlos con más detalle, "agrega Langley.