چرا حبه‌های انگور در اجاق مایکروویو به گلوله آتش تبدیل می‌شوند؟

چرا حبه‌های انگور در اجاق مایکروویو به گلوله آتش تبدیل می‌شوند؟

دانشمندان با استفاده از قوانین ریاضی علت جرقه زدن حبه‌های انگوری را که در اجاق مایکروویو کنار هم قرار داده می‌شوند، توضیح دادند.

اینترنت مملو از ویدئوهایی است که در آن افراد متفکر اجسامی را آتش زده‌اند. به‌عنوان مثال یک نمونه از آن‌ها عبارت است از انگورهای آتشین: یک دانه انگور را به دو قسمت تقسیم و مقداری تماس بین پوست دو نیمکره ایجاد کنید. سپس، آن را برای پنج ثانیه در مایکروویو داغ کنید. در یک لحظه‌ی شگفت‌انگیز، نیمه‌های انگور آتشی غیرعادی ایجاد می‌کنند.

استفان بوسی، فیزیکدان از دانشگاه سیدنی این آزمایش را در سال ۲۰۱۱ برای کانالی از یوتیوب انجام داد. دربرابر دوربین، او و مهمانان نمایش با دیدن تابندگی انگور فریاد زدند و البته آن سوی دوربین آن‌ها متوجه شدند که داخل مایکروویو گروه فیزیک دانشگاه را سوزانده‌اند.

اما حتی پس از میلیون‌ها بار تماشای این ویدئو در یوتیوب و احتمالا سوزندان ده‌ها مایکروویو، کسی دقیقا نمی‌دانست که چرا این انفجار اتفاق می‌افتد؟ رایج‌ترین توضیح این بود که برخی می‌گفتند نیمه‌های انگور مانند یک آنتن رفتار می‌کنند و ریزموج‌ها را به‌سوی اتصال کوچک بین حبه‌های انگور هدایت می‌کنند و نخستین جرقه‌ی آتش آغاز می‌شود. اما هیچ‌کس حقیقتا به روش ریاضی به اثبات این موضوع نپرداخته بود.

پس از مدت‌ها تلاش، اکنون سه تن از فیزیکدانان کانادا ظاهرا علت آن را پیدا کرده‌اند. این انفجار صرفا یک حباب داغ از الکترون‌ها و یون‌های سستی است که به‌عنوان پلاسما شناخته می‌شود. آن‌ها می‌گویند جالب‌ترین بخش علم، در مراحل رسیدن به پلاسما وجود دارد. اما سؤال واقعی این بود که چگونه انگور به‌حدی گرم می‌شود که موجب تشکیل پلاسما می‌شود. آن‌ها این کار را به‌طور مکرر با حبه‌های انگور و مهره‌های پلاستیکی خیسانده‌شده در آب انجام دادند. آن‌ها حتی در مایکروویو را با صفحه‌ی مشبک شفافی عوض کردند تا بتوانند با دقت بیشتر از انگورها فیلم‌برداری کنند. نتیجه‌گیری آن‌ها این بود: حبه‌های انگور بیش از اینکه شبیه یک آنتن عمل کنند، شبیه ترومبون (نوعی ساز بادی برنجی) رفتار می‌کنند.

هنگامی که می‌خواهید یک ترومبون را به صدا درآورید، هوای در حال ارتعاش را در آن می‌دمید. ترومبون بسته به محل قرارگیری اسلاید، تنها ارتعاشات دارای طول موج مشخصی را حفظ می‌کند (نت‌های موسیقی که شما می‌شنوید). تنها طول موج‌های خاصی که به‌عنوان «امواج ایستا» شناخته می‌شوند، به‌طور کامل در داخل ترومبون فیت می‌شوند. همان‌طور که هوای در حال ارتعاش با طول موج‌های مختلف وارد ترومبون می‌شود، امواج ایستا به‌طور مؤثر اضافه می‌شوند ولی طول موج‌های دیگر، همدیگر را خنثی می‌کنند. به‌عبارت دیگر، ترومبون امواج ایستا را تقویت و دیگر امواج را خاموش می‌کند.

Grape in a Microwave

انگور به‌طور تصادفی دارای اندازه‌ی کاملا مناسب برای تقویت ریزامواجی است که دستگاه مایکروویو آشپزخانه‌ی شما تولید می‌کند. این دستگاه ریزموج‌ها را به‌سوی دو نیمه‌ی انگور سوق می‌دهد؛ جایی که امواج در حال حرکت موجب تمرکز انرژی روی نقطه‌ای از پوست انگور می‌شوند. در هر دو نیمه‌ی انگور، این انرژی در یک بخش کوچکی از پوست دانه متمرکز می‌شود. این انرژی متراکم و زیاد موجب به حرکت در آمدن اتم‌ها و ملکول‌ها در آن نقطه می‌شود و آن‌ها را به‌حدی داغ می‌کند که دیگر نمی‌توانند الکترون‌های خود را نگه دارند و تبدیل به پلاسما شده و درنهایت انفجاری پدید می‌آورند. پابلو بیانوچی، فیزیکدان دانشگاه کنکوردیا می‌گوید:

یک تصور غلط رایج این است که ریزموج‌ها از خارج، روی حبه‌های انگور عمل می‌کنند، مانند گوشت منجمدی که ذوب می‌شود. ولی باید حبه‌های انگور و ریزموج‌ها را به‌عنوان یک کل تصور کنیم که با هم در تعامل هستند.

پژوهشگران همچنین دریافتند که شکل دو نیمه‌ی انگور و پل کوچک اتصال پوستی آن‌ها اهمیتی ندارد. برای مثال شما می‌توانید این انفجار را با استفاده از دو دانه‌ی انگور کامل هم ایجاد کنید و حتی لازم نیست حتما انگور باشد. درواقع هر چیزی که اندازه‌ی دانه‌ی انگور بوده و به‌حد کافی آبکی باشد، همین نتیجه را خواهد داد. آن‌ها این کار را با استفاده از انگورفرنگی، بلک‌بری و حتی تخم بلدرچین نیز انجام دادند.

بوسی می‌گوید این فقط یک زنگ تفریح برای فیزیکدان‌ها نبوده است. این کار دارای نتایج جدی نیز است. آزمایش‌های او با حبه‌های انگور در آزمایش سال ۲۰۱۱ یوتیوب به پایان رسید اما کنجکاوی او نه. بوسی در ایمیلی نوشت:

من تحت‌تاثیر عمق علمی این مقاله قرار گرفته‌ام. مخصوصا که نویسندگان از قوانین ریاضی برای توضیح نقطه‌ی داغ انگورها استفاده کردند. آن‌ها می‌توانند همین قوانین را در مقیاس کوچک‌تری برای ایجاد نقاط داغ مشابهی در نانوذرات به‌کار ببرند. دانشمندان از نانوذرات حرارت‌داده‌شده برای تولید حسگرهای بسیار دقیق یا برای تسهیل واکنش‌های شیمیایی استفاده می‌کنند.

اما بااین‌حال هنوز پرونده‌ی این حبه‌های انگور کامل بسته نشده است. پژوهشگران در جریان آزمایش‌ها خود متوجه شدند دو دانه‌ی انگور که پهلو‌به‌پهلو گذاشته می‌شوند، بارها به همدیگر ضربه می‌زنند. آن‌ها نمی‌دانند که چرا این اتفاق می‌افتد و قصد دارند که این موضوع را در آینده مورد مطالعه قرار دهند.

منبع wired

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده

بیشتر بخوانید