Una stratificazione di densità instabile tra due fluidi si mescola spontaneamente sotto l'effetto della gravità, un fenomeno noto come turbolenza di Rayleigh-Taylor (RT). Se i due fluidi sono immiscibili, ad esempio petrolio e acqua, la tensione superficiale impedisce la miscelazione a livello molecolare. Tuttavia, la turbolenza frammenta un fluido nell'altro, generando un'emulsione in cui la dimensione tipica delle gocce diminuisce nel tempo a causa della competizione tra l'energia cinetica crescente e la densità di energia superficiale.

 I batteri marini che "mangiano" il petrolio non possono penetrare all'interno delle gocce, in quanto necessitano di ossigeno e quindi colonizzano la superficie della goccia. Pertanto l'efficienza del processo dipende dall'interfaccia petrolio-acqua disponibile. Gli esperimenti e le simulazioni della collaborazione hanno mostrato in modo coerente che la dinamica turbolenta produce gocce sempre più piccole e quindi, aumentando la superficie di interfaccia, favorisce l'efficienza dei processi di biodegradazione delle oil spills da parte dei batteri.

 “Anche se la prima teoria fenomenologica che descrive questo processo di miscelamento è stata derivata molti anni fa, è rimasta sfuggente alla verifica numerica e sperimentale, ostacolando la nostra capacità di prevedere in modo preciso la dinamica in applicazioni come gli sversamenti in acque profonde. Qui forniamo la prima verifica sperimentale e numerica della teoria della turbolenza immiscibile RT, svelando le proprietà dello stato turbolento che si origina all'interfaccia olio-acqua” - dichiara il Prof. Boffetta.

 La ricerca è stata condotta grazie a una collaborazione tra le Università di Torino e Genova, l'OIST di Okinawa per le simulazioni numeriche e l'ETH di Zurigo per quanto riguarda gli esperimenti di laboratorio. I risultati hanno implicazioni di ampio respiro per la comprensione generale della miscelazione di fluidi immiscibili, che vede applicazioni in molti campi della fisica e dell’ingegneria.