ახალი მათემატიკური მეთოდი, რომელიც განიხილეს უორვიკის უნივერსიტეტში, პირველად იძლევა მარტივ და პროგნოზირებად გზას, რათა გავიგოთ, როგორ მოძრაობენ არასრულყოფილად ფორმირებული ნანო ნაწილაკები ჰაერში.

მიუხედავად იმისა, რომ ჰაერში არსებული ნაწილაკების უმეტესობას არარეგულარული ფორმა აქვთ, მეცნიერები წლების განმავლობაში იყენებდნენ მათემატიკურ მოდელებს, რომლებიც მათ სრულყოფილ სფეროებად წარმოგვიდგენდნენ. ეს გამარტივება ართულებდა განტოლებების გადაწყვეტას და ნაკლებად ასახავდა რეალურ პირობებს.

პროფესორ დანკან ლოკერბაის ხელმძღვანელობით, უორვიკის ინჟინერიის სკოლაში შეიქმნა პირველი ზოგადი და პრაქტიკული მეთოდი, რომელიც  ნაწილაკების მოძრაობის პროგნოზს ახდენს ჰაერში. კვლევა გამოქვეყნდა ჟურნალში (Journal of Fluid Mechanics Rapids) და იგი განაახლებს და ზოგადად, ზრდის 100 წლის წინ შექმნილ განტოლებას, ასწორებს მნიშვნელოვან ხარვეზს აიროზოლთა მეცნიერებაში.

პროფესორ ლოკერბაის თქმით: „მოტივაცია მარტივი იყო. თუ შეგვიძლია ზუსტად გავიგოთ, როგორ მოძრაობენ ნებისმიერი ფორმის ნაწილაკები, შეგვიძლია მნიშვნელოვანი გაუმჯობესება შევიტანოთ ჰაერის დაბინძურების, დაავადებების გადაცემისა და ატმოსფეროს ქიმიის მოდელირებაში.

„ეს ახალი მიდგომა ეფუძნება ძალიან ძველ მოდელს – მარტივს, მაგრამ ძლიერს, რაც საშუალებას იძლევა გამოვიყენოთ იგი კომპლექსურ და არასრულყოფილად ფორმირებულ ნაწილაკებზე“.

წარმატება ეფუძნება აიროზოლთა მეცნიერების ერთ-ერთ ფუნდამენტურ პრინციპზე დაბრუნებას (კუნინგემის კორექციული ფაქტორი, რომელიც პირველად 1910 წელს შეიქმნა).  ნობელის პრიზის მფლობელმა რობერტ მილისკანმა განკარგულება 1920-იან წლებში დახვეწა, თუმცა გამარტივების გზით, შემთხვევით შეზღუდა მისი გამოყენება მხოლოდ სფეროიდულ ნაწილაკებზე.

პროფესორ ლოკერბაის სამუშაო აღადგენს კუნინგემის ფართო ხედვას. მისი ახალი მოდელი წარმოგვიდგენს „კორექციულ ტენსორს“, მათემატიკურ ჩარჩოს, რომელიც აღწერს კომპლექსურ საპირისპირო და წინააღმდეგობის ძალებს ნებისმიერი ფორმის ნაწილაკზე – კომპაქტური სფეროიდიდან თხელ დისკებამდე – ექსპერიმენტული მონაცემების გარეშე.

პროფესორი აღნიშნავს: „ეს სტატია ეხება კუნინგემის 1910 წლის ნამუშევრის ორიგინალური სულის აღდგენას. მისი კორექციული ფაქტორის განზოგადებით, ახლა შეგვიძლია ზუსტი პროგნოზირება თითქმის ნებისმიერი ფორმის ნაწილაკებზე – ინტენსიური სიმულაციების ან ექსპერიმენტული მორგების გარეშე“.

ახალმა მოდელმა შესაძლოა შეცვალოს გაგება, როგორ ვრცელდება დაბინძურება ქალაქებში, როგორ გადაადგილდება ტყის ხანძრის კვამლი და ვულკანური ფერფლი, და როგორ მოიქცევიან ინჟინერული ნანო ნაწილაკები ინდუსტრიულ და სამედიცინო კონტექსტში.

ამ სამუშაოს გასაგრძელებლად, უორვიკის ინჟინერიის სკოლამ ახალი, უახლესი ტექნოლოგიებით აღჭურვილი აეროზოლის გენერაციის ლაბორატორია გახსნა, რომელიც შექმნილია რეალური, არასფეროიდული ნაწილაკების წარმოებისა და შესწავლისთვის.

პროფესორი ჯულიან გარდნერი, ასევე ინჟინერიის სკოლიდან, პროექტზე თანამშრომლობს და ამბობს: „ეს ახალი ლაბორატორია საშუალებას მოგვცემს შევისწავლოთ, როგორ იქცევიან რეალურ პირობებში ჰაერში მყოფი ნაწილაკები, რაც დაეხმარება თეორიულ პროგრესს მოქმედ ინსტრუმენტებად გადაკეთებაში“.

სტატიაზე მუშაობდა : თამარ გაბრიჩიძე

წყარო: 100 year-old formula reworked to track airborne pollutants