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Comment éclatent les bulles ?

Une actualité de l'Institut de Physique du CNRS. De savon, de soda ou d’eau de mer, quand une bulle éclate, elle ne disparaît pas simplement mais se divise en un anneau constitué de bulles plus petites, entraînant une cascade d’éclatements de bulles. Ce phénomène universel vient d’être découvert et modélisé par des physiciens du CNRS de l’Institut de physique de Rennes (CNRS/Université Rennes 1) et des Universités de Harvard et de Princeton aux Etats-Unis. Ces travaux publiés dans la revue Nature, pourraient trouver des applications en industrie et en océanographie.

A l’Université de Harvard, alors qu’ils étudiaient comment s’étalent des bulles sur différentes surfaces, James C. Bird et son collègue français Laurent Courbin, ont observé les « anneaux » résultant de l’éclatement de ces bulles. Ils ont ensuite réalisé que ces anneaux étaient visibles un peu partout : dans une flaque d’eau un jour de pluie, dans l’évier quand on lave sa vaisselle, sur l’écume à la surface de l’océan… Et si ce phénomène avait déjà été observé, on ne connaissait pas son origine. Après avoir fait part de leur découverte au responsable d’équipe et co-auteur Howard A. Stone, les chercheurs ont décidé d’étudier en détail l’éclatement de bulles interfaciales, c’est à dire de bulles en contact avec une interface liquide/gaz ou solide/gaz. Ils montrent que quand elles éclatent, ces bulles se multiplient au lieu de simplement disparaître. Ce processus, qui conduit à une plus grande population de bulles de plus petite taille, est itératif et donne lieu à une cascade d’éclatements de bulles.

Les scientifiques français et américains ont élucidé et modélisé le mécanisme en deux temps à l’origine de ce résultat étonnant. Les expériences montrent que, lorsqu’une bulle éclate, le film liquide qui se rétracte entraîne tout d’abord la formation d’un tube courbé refermé sur lui-même (comparable à un « donut », le fameux beignet américain). Une telle structure cylindrique de fluide est instable et par la suite, elle se déstabilise en un anneau constitué de bulles environ dix fois plus petites que la bulle initiale. Ce processus d’éclatement est trop rapide pour être visible à l’œil nu. Les chercheurs l’ont filmé à l’aide d’une caméra rapide. En étudiant attentivement les différentes étapes survenant lors de l’éclatement que dévoilent ces vidéos, l’équipe de recherche a développé des simulations numériques qui reproduisent le mécanisme de repliement observé expérimentalement.

Lire la suite de l'article sur le site de l'Institut de Physique du CNRS (avec un film montrant l’éclatement des bulles et la formation des anneaux de petites gouttes).