Mahasiswa Pecahkan Misteri Fisika yang Bingungkan Ahli 100 Tahun

John Kolinski dan Wassim Dhaouadi. Credit: EPFL

TEMPO.CO, Jakarta -  Mahasiswa Politeknik Lausanne (EPFL) di Swiss, Wassim Dhaouadi dan pembimbingnya John M. Kolinski berhasil memecahkan misteri fisika yang membingungkan para ilmuwan selama 100 tahun. Dia menemukan mengapa gelembung-gelembung gas dalam cairan di pipa vertikal yang sempit tetap tersangkut dan tidak naik ke atas.

“Saya senang mendapat proyek penelitian di awal kurikulum saya. Ini adalah cara berpikir dan belajar yang baru, sangat berbeda dari rangkaian Pekerjaan Rumah di mana Anda tahu ada solusinya, meskipun sulit ditemukan. Awalnya, kami tidak tahu apakah akan ada solusi untuk masalah ini," ujar Dhaouadi, dikutip Scitech Daily, Selasa, 3 Desember 2019.

Menurut penelitian dan pengamatannya, sebuah lapisan atau selaput ultra-tipis berbentuk cair di sekitar gelembung, mencegah balon udara itu naik secara bebas. Dan dia menemukan bahwa, kenyataannya, gelembung-gelembung itu tidak macet sama sekali, meski hanya bergerak sangat lambat.

Gelembung udara dalam segelas air melayang bebas ke permukaan, dan mekanisme di baliknya mudah dijelaskan oleh hukum dasar fisika. Namun, hukum sains yang sama tidak dapat menjelaskan mengapa gelembung udara dalam tabung berdiameter  beberapa milimeter tidak naik dengan cara yang sama.

Fisikawan pertama kali mengamati fenomena ini hampir seabad lalu, tapi tidak dapat memberikan penjelasan. Dalam teori, gelembung-gelembung itu seharusnya tidak menemui perlawanan apa pun kecuali fluida bergerak, dengan demikian gelembung yang macet tidak akan menemui hambatan.

"Dhaouadi pada dasarnya berpartisipasi karena minatnya dalam penelitian, dan akhirnya menerbitkan kertas dari karyanya yang memecahkan teka-teki berabad-abad," kata Kolinski. "Dhaouadi membuat penemuan luar biasa di lab kami. Kami senang dia bekerja bersama kami."

Kembali pada 1960-an, seorang ilmuwan bernama Bretherton mengembangkan formula berdasarkan bentuk gelembung untuk menjelaskan fenomena ini. Peneliti lain sejak itu mendalilkan bahwa gelembung tidak naik karena lapisan tipis cairan yang terbentuk antara gelembung dan dinding tabung.

Namun teori-teori ini tidak dapat sepenuhnya menjelaskan mengapa gelembung tidak naik ke atas. Dhaouadi tidak hanya bisa melihat lapisan tipis cairan, tapi juga mengukur dan menggambarkan sifat-sifatnya, sesuatu yang belum pernah dilakukan sebelumnya.

Temuannya menunjukkan bahwa gelembung-gelembung itu tidak macet, seperti yang dipikirkan para ilmuwan sebelumnya, tapi sebenarnya bergerak ke atas dengan sangat lambat. Penelitian Dhaouadi, diterbitkan baru-baru ini dalam Physical Review Fluids, menandai pertama kalinya bahwa bukti eksperimental diberikan untuk menguji teori sebelumnya.

Dhaouadi dan Kolinski menggunakan metode gangguan optik untuk mengukur lapisan, yang mereka temukan hanya beberapa lusin nanometer (1x10-9 meter) tebalnya. Metode ini melibatkan mengarahkan cahaya ke gelembung udara di dalam tabung sempit dan menganalisis intensitas cahaya yang dipantulkan.

Menggunakan gangguan cahaya yang dipantulkan dari dinding bagian dalam tabung dan permukaan gelembung, mereka secara tepat mengukur ketebalan selaput.

Dhaouadi juga menemukan bahwa film berubah bentuk jika panas diterapkan ke gelembung dan kembali ke bentuk aslinya setelah panas dihilangkan. "Penemuan ini menyangkal teori-teori terbaru bahwa selaput akan mengalir ke ketebalan nol," kata Kolinski.

Pengukuran ini juga menunjukkan bahwa gelembung sebenarnya bergerak, meskipun terlalu lambat untuk dilihat oleh mata manusia. "Karena lapisan selaput antara gelembung dan tabung sangat tipis, itu menciptakan resistensi kuat untuk mengalir, secara drastis memperlambat kenaikan gelembung," kata Kolinski.

Temuan ini berkaitan dengan penelitian mendasar, tapi dapat digunakan untuk mempelajari mekanika fluida pada skala nanometrik, terutama untuk sistem biologi.

SCITECH DAILY | PHYSICAL REVIEW FLUID







7 Penelitian Konyol yang Meraih Penghargaan Ig Nobel 2022

4 hari lalu

7 Penelitian Konyol yang Meraih Penghargaan Ig Nobel 2022

Ig Nobel merupakan parodi Nobel yang mengkhususkan pada penelitian yang awalnya membuat masyarakat tertawa, namun akhirnya berpikir dan kritis.


Hati-hati, Masih Mudah Juga Bisa Alami Kebotakan

5 hari lalu

Hati-hati, Masih Mudah Juga Bisa Alami Kebotakan

Ada beberapa penyebab kebotakan pada pria dan bukan hanya terjadi pada yang sudah berusia lanjut.


Ig Nobel Bidang Fisika 2022: Penelitian Kenapa Bebek Berenang Berbaris

5 hari lalu

Ig Nobel Bidang Fisika 2022: Penelitian Kenapa Bebek Berenang Berbaris

Ig Nobel diberikan kepada penelitian-penelitian yang dianggap paling aneh, konyol dan unik yang membuat 'tertawa namun kemudian berpikir'.


Benarkah Pewarna Makanan Bisa Meningkatkan Risiko Penyakit?

9 hari lalu

Benarkah Pewarna Makanan Bisa Meningkatkan Risiko Penyakit?

Tidak semua pewarna makanan diciptakan sama dan disetujui semua negara.


Penelitian UI Sebut 25 Persen Pendapatan Anak Jalanan Jakarta Buat Beli Rokok, Ironi

11 hari lalu

Penelitian UI Sebut 25 Persen Pendapatan Anak Jalanan Jakarta Buat Beli Rokok, Ironi

Pusat Kajian Jaminan Sosial Universitas Indonesia membeberkan 25 persen dari total pendapatan harian yang diperoleh anak jalanan untuk beli rokok.


Ragam Pemicu Orang Bunuh Diri Menurut Penelitian

17 hari lalu

Ragam Pemicu Orang Bunuh Diri Menurut Penelitian

Banyak pemicu orang memutuskan atau berpikir untuk bunuh diri. Berikut hasil penemuan sebuah penelitian.


Mengenal Sindrom Marie Antoinette, Rambut Seseorang Memutih Dalam Semalam

19 hari lalu

Mengenal Sindrom Marie Antoinette, Rambut Seseorang Memutih Dalam Semalam

Sindrom Marie Antoinette mengacu pada situasi di mana rambut seseorang berubah menjadi putih dalam kurun waktu yang terbilang singkat.


Gletser Swiss Susut Setengah Sejak 1930-an, Mencair Makin Cepat

21 hari lalu

Gletser Swiss Susut Setengah Sejak 1930-an, Mencair Makin Cepat

Volume es di gletser Swiss telah menyusut 62 kilometer kubik atau sebanyak 51,1 persen selama 85 tahun.


Fakultas Geografi UGM Buka Kelas Internasional Prodi Enviromental Geography

23 hari lalu

Fakultas Geografi UGM Buka Kelas Internasional Prodi Enviromental Geography

Fakultas Geografi UGM siap membuka kelas internasional untuk program sarjana atau International Undergraduated Program (IUP) Enviromental Geography.


Inilah Daftar 25 Ikan Teratas yang Dilarang Dipelihara di Indonesia

26 hari lalu

Inilah Daftar 25 Ikan Teratas yang Dilarang Dipelihara di Indonesia

Tidak semua jenis ikan bisa dibudidayakan di Indonesia. Setidaknya terdapat 152 daftar ikan yang dilarang dipelihara di Indonesia. Sebagian besar ikan yang dilarang merupakan jenis ikan yang tergolong berbahaya.