Véletlenül alkotta meg a diák a „formáját visszanyerő folyadékot”, ami látszólag szembemegy a termodinamika törvényeivel
Egy amerikai egyetemi hallgató véletlen felfedezése felkavarta a tudományos világot: olyan folyadékkeveréket hozott létre, amely újra és újra egy szokatlan, görög vázára emlékeztető formát vesz fel – annak ellenére, hogy ez ellentmondani látszik a termodinamika alaptörvényeinek.
A Massachusettsi Egyetem (UMass Amherst) végzős hallgatója, Anthony Raykh épp az olaj, víz és nikkelrészecskék keveredését vizsgálta. A keveréket alaposan felrázta egy kis fiolában, hogy emulziót hozzon létre – olyan keveréket, amelyben a normálisan nem elegyedő folyadékok ideiglenesen összekeverednek. Ám ahelyett, hogy a keverék az elvárt módon különvált volna (tiszta olajréteg felül, víz alul), egy egészen különös, antik görög vázához hasonló formát öltött.
És ami igazán furcsa: bármennyiszer is rázta fel újra, a keverék mindig visszatért ehhez a formához.
„Ez nagyon furcsa” – mondta Thomas Russell, a tanulmány társszerzője és a Massachusettsi Egyetem polimerkutató professzora a Live Science-nek. Mint elmagyarázta, az ilyen folyadékkeverékek normális esetben arra törekszenek, hogy minimalizálják az érintkezési felületet (vagyis az olaj és a víz határfelületét), ez ugyanis a termodinamika törvényeinek megfelelően csökkenti az energiát a rendszerben.
Olaj és víz emulziók általában gömb alakú cseppeket képeznek, hiszen ezeknek van a legkisebb felülete – a görög váza formájú keverék viszont jóval nagyobb határfelülettel rendelkezik, ami teljesen szokatlan.
A jelenséget tovább vizsgálva a kutatók rájöttek, hogy a mágneses nikkelrészecskék egymással való kölcsönhatása „felülírta” a megszokott fizikai viselkedést. Ezek a részecskék úgynevezett mágneses dipólusokat hoztak létre: apró mágneses pólusokként viselkedtek, amelyek vonzották egymást, és láncokat képeztek a folyadék felszínén. Ez a mágneses „láncrendszer” megzavarta a folyadék hagyományos szétválási folyamatait.
„Korábban is vizsgálták már a részecskék elválását olaj-víz keverékekben, ahogy Anthony is tette, de senki más nem végzett még pontosan ilyen típusú kísérletet – így nem is találkoztak még ilyen szokatlan formával és viselkedéssel” – tette hozzá Russell.
Elsőre úgy tűnhet, hogy a keverék megsérti a termodinamika törvényeit, de a kutatók hangsúlyozzák: valójában csak egy furcsa és ritka példáról van szó. Az egyes részecskék mágneses kölcsönhatásai lokálisan magasabb energiát és így nagyobb felületet eredményeztek – de ez nem jelenti a fizikai törvények cáfolatát, hiszen azok nem egyedi részecskékre, hanem egész rendszerekre vonatkoznak.
A kutatók tanulmányukat április 4-én publikálták a Nature Physics folyóiratban. A felfedezés új utakat nyithat az önszerveződő anyagok, intelligens folyadékok vagy akár érzékeny szenzorok fejlesztésében – de mindenképp példája annak, hogyan születnek nagy felfedezések akár egyetlen, véletlen mozdulattal is.
