За десять лет в этой стеклянной воронке формируется всего одна капля смолянистой жидкости. С момента открытия горлышка в 1930 году упало девять. Десятую каплю ждут совсем скоро.
Источник: «Mail.ru Hi-Tech».
Автор Hi-Tech Mail
В 1927 году физик Томас Парнелл из Квинслендского университета в Брисбене поставил перед студентами простой вопрос: может ли вещество, которое раскалывается молотком как стекло, на самом деле оказаться жидкостью? Ответом стал эксперимент, который продолжается по сей день и попал в Книгу рекордов Гиннесса как самый длительный лабораторный опыт в истории науки.
Самое вязкое вещество
Объект эксперимента — пек, смолистый остаток от перегонки каменноугольного дегтя. При ударе он раскалывается и крошится. Но если дать ему время, пек медленно приобретает форму сосуда и течет вниз под действием силы тяжести — как любая другая жидкость. Просто очень-очень медленно.
По расчетам ученых Квинслендского университета, пек примерно в 100 миллиардов раз вязче воды. Мед вязче воды примерно в 10 000 раз — разрыв между медом и пеком еще в 10 миллионов раз. Пек относится к классу ньютоновских жидкостей с аномально высокой вязкостью: его поведение не зависит от приложенного усилия, в отличие от кетчупа или зубной пасты. Просто скорость течения настолько мала, что вещество кажется твердым.
Парнелл нагрел образец, залил его в стеклянную воронку и заткнул горлышко пробкой. Три года смола оседала и уплотнялась. В 1930 году пробку сняли — и отсчет начался.
Капля за восемь лет
Первая капля упала в декабре 1938 года — через восемь лет после открытия горлышка. Вторая — в феврале 1947-го, еще через восемь. Третья, четвертая, пятая, шестая — с той же методичной точностью: раз в семь-девять лет. К июлю 1988 года упало семь капель.
Ритм определяла температура в помещении. В брисбенском климате без искусственного регулирования среднегодовой показатель оставался относительно постоянным, и смола работала как часы: за восемь лет в горлышке воронки накапливался достаточный объем, чтобы капля вытянулась и оторвалась.
Парнелл застал лишь первые два падения — он скончался в 1948 году. Эксперимент продолжился без него.
Кондиционер замедлил все
После седьмой капли в 1988 году в здании установили систему климат-контроля. Температура в помещении снизилась и в целом стала ровнее, чем раньше. Для смолы это означало одно: она начала течь медленнее.
Результат проявился в следующем цикле. Восьмая капля упала в ноябре 2000 года — через двенадцать лет после седьмой, а не через восемь. Девятая — в апреле 2014-го, через тринадцать. Несколько градусов разницы растянули интервал на треть.
Именно здесь проявляется ключевое свойство таких веществ: вязкость экспоненциально зависит от температуры. Снизь ее на несколько градусов — и молекулярные связи удерживают материал в разы крепче. На противоположном конце этой шкалы находятся сверхтекучие жидкости, у которых вязкость при охлаждении не растет, а исчезает вовсе.
Без свидетелей
За почти сто лет ни один человек не видел падение капли воочию. Все девять раз исследователи оказывались не в том месте и не в то время.
Профессор Джон Мейнстон наблюдал за воронкой с 1961 по 2013 год — пятьдесят два года подряд. Седьмую каплю в 1988 году он пропустил: вышел выпить чаю. За те несколько минут его отсутствия капля и упала.
В 2000 году лаборатория специально установила веб-камеру, чтобы зафиксировать восьмую каплю. Но как назло камера перестала работать в нужный момент. Падение снова никто не увидел.
Шнобелевскую нобелевскую премию за этот эксперимент вручили в 2005 году: Мейнстону — лично, Парнеллу — посмертно. Формулировка премии звучала как «терпеливое и упорное наблюдение за опытом».
Мейнстон скончался в августе 2013 года в возрасте 78 лет, так и не увидев, как это выглядит.
Первая запись — из Дублина
Первое в истории видео с падением капли пека сняли не в Австралии. В Тринити-колледже в Дублине с 1944 года шел аналогичный эксперимент, о котором десятилетиями мало кто вспоминал. В 2013 году физики заметили, что новая капля вот-вот оторвется, установили камеру — и 11 июля 2013 года впервые зафиксировали этот момент на видео.
Вязкость дублинского образца по подсчетам примерно в 20 миллиардов раз выше воды, — в пять раз ниже, чем у австралийского пека. Разные партии смолы ведут себя по-разному: состав, температура заливки и время выдержки влияют на итоговую густоту.
Девятая австралийская капля упала в апреле 2014 года. К тому времени в Брисбене уже работала веб-камера, велась круглосуточная трансляция. За падением в режиме реального времени следили 483 человека, а почти 25 000 зрителей из 158 стран зарегистрировались на специальном сайте, чтобы не пропустить это событие.
Однако и на этот раз обошлось без триумфа: капля не оторвалась, а медленно «въехала» в восьмую каплю, которая с 2000 года ждала ее на дне стакана. Ученые назвали это «скрытным столкновением».
Десятая — вот-вот
Сейчас за воронкой следит третий хранитель эксперимента — профессор Эндрю Уайт из Квинслендского университета. Круглосуточная трансляция доступна в интернете, больше 35 000 человек из 160 стран зарегистрировались, чтобы не пропустить падение десятой капли.
После падения девятой прошло двенадцать лет. При нынешнем ритме — двенадцать-тринадцать лет между каплями — десятая должна сорваться в 2026—2027 году. С каждым днем этот момент все ближе.
Точный момент предсказать невозможно: скорость течения зависит от микроколебаний температуры, влажности и даже вибраций в здании. Тысячи людей смотрят прямой эфир — и все понимают, что пропустить этот момент намного легче, чем застать.
Ранее мы рассказывали о другом столетнем научном вопросе: физикам наконец удалось разрешить квантовый спор, который Эйнштейн начал еще в 1920-х.
