Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο Journal of Fluid Mechanics και βασίζεται σε υλικό του Πανεπιστημίου του Γουόρικ
Μια επιστημονική εκκρεμότητα που απασχολούσε για δεκαετίες την έρευνα γύρω από την ατμοσφαιρική ρύπανση φαίνεται πως βρίσκει λύση από επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Γουόρικ στη Βρετανία. Η νέα μελέτη δίνει απάντηση στο πώς μπορούν να υπολογιστούν με ακρίβεια οι κινήσεις νανοσωματιδίων ακανόνιστου σχήματος, τα οποία αιωρούνται στον αέρα που αναπνέουμε.
Από αιθάλη και μικροπλαστικά έως ιούς και τεχνητά νανοϋλικά, τα αιωρούμενα σωματίδια συνδέονται με σοβαρές επιπτώσεις στην υγεία, καθώς ορισμένα είναι τόσο μικρά που διεισδύουν βαθιά στους πνεύμονες και περνούν στην κυκλοφορία του αίματος. Η έκθεση σε αυτά έχει συσχετιστεί με καρδιαγγειακά νοσήματα, εγκεφαλικά επεισόδια και καρκίνο.
Παρά τη σημασία τους, τα περισσότερα έως σήμερα μαθηματικά μοντέλα τα προσέγγιζαν ως τέλειες σφαίρες, προκειμένου να διευκολύνονται οι υπολογισμοί. Ωστόσο, στην πραγματικότητα τα σωματίδια σπάνια έχουν συμμετρικό ή λείο σχήμα, γεγονός που περιορίζει την ακρίβεια των προβλέψεων.
Η ερευνητική ομάδα επανεξέτασε έναν μαθηματικό τύπο που διατυπώθηκε πριν από περισσότερο από έναν αιώνα και τον προσαρμόσε ώστε να εφαρμόζεται σε σωματίδια σχεδόν οποιασδήποτε γεωμετρίας. Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο Journal of Fluid Mechanics, επαναφέρει στο προσκήνιο τον λεγόμενο διορθωτικό παράγοντα Cunningham, ο οποίος εισήχθη το 1910 για να περιγράψει τη διαφορετική συμπεριφορά των πολύ μικρών σωματιδίων σε σχέση με όσα προβλέπει η κλασική μηχανική ρευστών.
Στη δεκαετία του 1920 ο Ρόμπερτ Μίλικαν είχε βελτιώσει τον τύπο, όμως η εκδοχή που επικράτησε περιορίστηκε σε σφαιρικά σωματίδια. Η νέα εργασία, υπό τον καθηγητή Duncan Lockerby από τη Σχολή Μηχανικών του Γουόρικ, αναδομεί το αρχικό μοντέλο και εισάγει έναν «διορθωτικό τανυστή», ένα εργαλείο που λαμβάνει υπόψη την αντίσταση και τις δυνάμεις που ασκούνται σε σωματίδια διαφορετικών σχημάτων χωρίς να απαιτούνται πολύπλοκες προσομοιώσεις.
Όπως επισημαίνει ο ίδιος, η δυνατότητα ακριβούς πρόβλεψης της κίνησης σωματιδίων οποιασδήποτε μορφής μπορεί να ενισχύσει σημαντικά τα μοντέλα για την ατμοσφαιρική ρύπανση, τη μετάδοση ασθενειών και τη χημεία της ατμόσφαιρας.
Οι εφαρμογές εκτείνονται από την παρακολούθηση της ποιότητας του αέρα και τα κλιματικά μοντέλα έως τη νανοτεχνολογία και την ιατρική. Το νέο πλαίσιο θα μπορούσε να βελτιώσει την κατανόηση της διασποράς καπνού από πυρκαγιές, της ηφαιστειακής τέφρας ή της συμπεριφοράς βιομηχανικών νανοσωματιδίων.
Για την περαιτέρω διερεύνηση του φαινομένου, το Πανεπιστήμιο του Γουόρικ επένδυσε σε σύγχρονο σύστημα παραγωγής αερολυμάτων, το οποίο θα επιτρέπει τη μελέτη μη σφαιρικών σωματιδίων υπό ελεγχόμενες συνθήκες, γεφυρώνοντας τη θεωρητική πρόοδο με πρακτικές εφαρμογές στο περιβάλλον και τη δημόσια υγεία.
