قدیمیترین تست آزمایشگاهی جهان پس از نزدیک به یک قرن همچنان ادامه دارد
دانشمندان دانشگاه کوئینزلند نشان دادند قیر با گرانروی ۱۰۰ میلیارد برابری نسبت به آب، نوعی مایع شکننده با قابلیت خرد شدن با چکش است.
دانشگاه کوئینزلند در استرالیا میزبان آزمایشی موسوم به «آزمایش قطره قیر» است؛ نمایشی علمی در محیط آزمایشگاهی که از سال ۱۹۲۷ میلادی تا به امروز بدون توقف در جریان بوده است. این پژوهش نشان میدهد که چگونه یک ماده با وجود داشتن ظاهر و حس فیزیکی کاملاً جامد، میتواند مانند یک مایع رفتار کند. کتاب رکوردهای جهانی گینس این پروژه را رسماً بهعنوان طولانیترین تست آزمایشگاهی در جهان به رسمیت شناخته است.
در این آزمایش، از قیر سیاه که مادهای مشتقشده از قطران (Tar) است، درون یک قیف شیشهای استفاده میشود. قیف درون یک محفظه قرار دارد و در یک ویترین شیشهای به نمایش گذاشته شده است. قیر مادهای بسیار غلیظ است که با سرعت فوقالعاده پایینی جریان پیدا میکند. از این ماده در گذشته برای عایقبندی و ضدآبکردن قایقها استفاده میشد. همچنین این ماده دارای گرانروی (Viscosity) بسیار بالایی است؛ ویژگی فیزیکی خاصی که بیانگر مقاومت شدید یک ماده در برابر جاری شدن است. میزان گرانروی قیر تقریباً ۱۰۰ میلیارد برابر بیشتر از آب تخمین زده میشود.
در دمای معمولی اتاق، قیر به ظاهر جامد، سخت و شکننده به نظر میرسد و حتی میتوان آن را با یک ضربه چکش خرد کرد. بااینحال، از نظر اصول فیزیک این ماده از لحاظ فنی یک سیال (Fluid) است؛ یعنی مادهای که با اعمال نیرو تغییر شکل میدهد و به جریان میافتد. به دلیل گرانروی فوقالعاده بالا، حرکت ذرات این ماده به قدری کند است که در شرایط مشاهده روزمره و معمولی کاملاً جامد به چشم میآید.
آغاز آزمایش قطره قیر و روند ثبت قطرهها
«توماس پارنل»، نخستین استاد فیزیک در دانشگاه کوئینزلند، این آزمایش را آغاز کرد تا ثابت کند مواد پیرامون ما میتوانند ویژگیهایی داشته باشند که با ظاهر یا حس لمس آنها سازگار نیست. او در سال ۱۹۲۷ میلادی قیر را حرارت داد و آن را داخل یک قیف شیشهای با لوله بسته ریخت. سپس سه سال زمان صرف کرد تا قیر کاملاً خنک شود و در جای خود تثبیت گردد.
در سال ۱۹۳۰ میلادی، پارنل انتهای بسته قیف را برید تا حرکت رو به پایین قیر آغاز شود. این فرایند جریان طبیعی یک سیال است که در این مورد خاص، به آرامی و صرفاً تحت تأثیر نیروی گرانش به وجود میآید، درحالیکه مقاومت بالای ناشی از گرانروی مانع از حرکت سریع آن میشود.
ریزش نخستین قطره هشت سال پس از بریدن دهانه قیف به طول انجامید. پس از آن روند آزمایش دههها بدون وقفه ادامه پیدا کرد؛ قطره هشتم در اواخر سال ۲۰۰۰ میلادی سقوط کرد و به دنبال آن قطره نهم در آوریل سال ۲۰۱۴ به پایین افتاد.
دمای محیط نقش مستقیمی بر سرعت جابهجایی قیر دارد. طبق قوانین فیزیک، با افزایش دما گرانروی مایعات کاهش مییابد و روانتر حرکت میکنند. از آنجایی که این آزمایش در شرایط محیطی کنترلشده و ویژه نگهداری نمیشود و درون یک ویترین عادی قرار دارد، تغییرات فصلی دما میتواند سرعت خروج و افتادن قطرهها را تغییر دهد.
پروفسور «جان مینستون» در سال ۱۹۶۱ میلادی مسئولیت دومین ناظر و نگهدارنده این آزمایش را برعهده گرفت و به مدت ۵۲ سال از آن مراقبت کرد. او در سال ۲۰۱۳ میلادی درگذشت، بدون آنکه هرگز با چشمان خود لحظه جدا شدن حتی یک قطره را از قیف تماشا کرده باشد. توماس پارنل نیز پیش از آنکه بتواند چکیدن قطرهای را ببیند، جان باخته بود. در واقع، علیرغم گذشت نزدیک به یک قرن از آغاز فعالیت این آزمایش، هنوز هیچ انسانی به صورت مستقیم لحظه سقوط قطره را مشاهده نکرده است. بروز اختلالات تصویری، قطعیها و مشکلات فنی مختلف همواره مانع از این شده که لحظه دقیق جدا شدن قطره از دهانه قیف ضبط شود.
درنهایت، حجم قیر باقیمانده در قیف شیشهای به اندازهای است که این آزمایش علمی بتواند برای صد سال دیگر نیز به فعالیت خود ادامه دهد.
برای گفتگو با کاربران ثبت نام کنید یا وارد حساب کاربری خود شوید.