Учёные получили «идеальную» пену

Физики из Тринити-колледжа в Дублине, Ирландия, на конец то получили на практике так называемую структуру Уэйра- Фелана. На эту тему была опубликована статья в журнале Philosophical Magazine Letters, и её краткое изложение можно увидеть на сайте Nature News.


В математике классической задачей является задача Кельвина, и формулируется она так: необходимо представить разбиение пространства на многогранники одинакового объёма, что бы площадь поверхности многогранника была минимальной (или, при фиксированной площади найти разбиение с многогранниками максимального объёма, что по сути: одно и тоже). Гипотеза Кельвина заключалась в том, что ответом на задачу будет разбиение пространства на одинаковые урезанные октаэдры.


Но сама структура Кельвина были изложены в 19 веке, и учёные нашего времени предложили своё решение задачи. В 1993 году физик Дэнис Уэйр и его ученик Роберт Фелан предложили разбиение с меньшей площадью, чем предлагал Кельвин. В него входят две разновидности фигур - многогранники с 12 и 14 гранями. Для характеристики подобных разбиений используют отношение объёма ячейки к объёму шара с той же площадью поверхности, которое для структуры Уэйра-Фелана составило всего 0,765. Когда в гипотезе Кельвина для разбиения этот показатель составляет 0,757.


Но до сих пор такую пену не получалось вывести в ходе экспериментов, которые проводились с моющими средствами. Но учёные теперь смогли добиться структуры Уэйра-Фелана, выбрав особым образом форму стенок сосуда (в математике этот термин носит название - граничные условия). Учёные заполнили сосуд пузырьками одинакового размера, после чего обнаружилось, что примерно полторы тысячи из них в шести слоях сформировались в структуру Уэйра-Фелана.


Известно то, что на практике Уэйр и Фелан, так и не смогли получить собственную пену, хотя они и пытались это сделать. Произвести такую «совершенную» пену смог физик Руджеро Габриелли (Ruggero Gabbrielli) из Университета Тренто. Именно он и решил вынудить пену к формированию в структуру Уэйра-Фелана, заключив её в контейнер со стенками соответствующей формы


Сама структура Уэйра-Фелана, была так же использована при строительстве Пекинского национального плавательного комплекса «Water Cube» («Водный Куб»), который использовался на Олимпийских играх в 2008 в Пекине.