Σε ένα γυάλινο χωνί στο Πανεπιστήμιο του Κουίνσλαντ, μια μαύρη μάζα μοιάζει σχεδόν ακίνητη. Κι όμως, ρέει τόσο αργά ώστε ο σχηματισμός και η αποκόλληση μιας σταγόνας μπορούν να απέχουν χρόνια από την προηγούμενη.
Το Πείραμα της Σταγόνας Πίσσας, γνωστό ως Pitch Drop Experiment, ξεκίνησε το 1927 ως εκπαιδευτική επίδειξη. Ο στόχος του ήταν απλός: να δείξει ότι ένα υλικό που φαίνεται στερεό μπορεί να συμπεριφέρεται σαν εξαιρετικά παχύρρευστο υγρό.
Το χωνί έμεινε κλειστό για τρία χρόνια
Ο δημιουργός του πειράματος ήταν ο Τόμας Πάρνελ, ο πρώτος καθηγητής Φυσικής του πανεπιστημίου. Θέρμανε ένα δείγμα του υλικού που στα αγγλικά ονομάζεται pitch και το έριξε σε γυάλινο χωνί με σφραγισμένο στόμιο.
Το άφησε να κρυώσει και να κατασταλάξει για τρία χρόνια. Τον Οκτώβριο του 1930 έκοψε το κάτω άκρο του σωλήνα, επιτρέποντας στο υλικό να αρχίσει να ρέει προς το δοχείο που βρισκόταν από κάτω.
Η πρώτη σταγόνα χρειάστηκε περίπου οκτώ χρόνια για να πέσει, το 1938. Οι επόμενες πτώσεις έδειξαν ότι η διαδικασία συνεχιζόταν, αλλά όχι με τη σταθερότητα ενός ρολογιού. Το «μία σταγόνα κάθε δέκα χρόνια» είναι μια πρόχειρη περιγραφή του ρυθμού, όχι κανόνας του πειράματος.
Γιατί η πίσσα σπάει με σφυρί αλλά μπορεί να ρέει;
Σε θερμοκρασία δωματίου, το συγκεκριμένο υλικό φαίνεται σκληρό και μπορεί να θρυμματιστεί αν δεχτεί ένα απότομο χτύπημα. Αν όμως το παρατηρήσουμε σε πολύ μεγαλύτερη χρονική κλίμακα, διαπιστώνουμε ότι παραμορφώνεται και ρέει.
Η αντίστασή του στη ροή περιγράφεται από το ιξώδες. Όσο μεγαλύτερο είναι το ιξώδες ενός υγρού, τόσο δυσκολότερα ρέει υπό αντίστοιχες συνθήκες. Η διαφορά ανάμεσα στο νερό και στο μέλι δίνει μια καθημερινή εικόνα αυτής της ιδιότητας, αν και η πίσσα του πειράματος βρίσκεται σε εντελώς διαφορετική κλίμακα.
Η δημοσιευμένη μελέτη του 1984 εκτίμησε το ιξώδες του δείγματος περίπου στα 230 εκατομμύρια πασκάλ επί δευτερόλεπτο. Συγκρινόμενο με εκείνο του νερού σε συνηθισμένες θερμοκρασίες, αντιστοιχεί σε διαφορά της τάξης εκατοντάδων δισεκατομμυρίων φορών.
Αυτός ο αριθμός δεν είναι μια αμετάβλητη ιδιότητα κάθε είδους πίσσας. Η θερμοκρασία, η σύσταση του υλικού και οι παραδοχές του υπολογισμού επηρεάζουν την εκτίμηση. Το ουσιαστικό εύρημα είναι ότι η φαινομενική ακινησία δεν σημαίνει απουσία ροής.
Οι άνθρωποι που περίμεναν χωρίς να δουν την πτώση
Ο Πάρνελ πέθανε το 1948. Ως τότε είχαν καταγραφεί δύο πτώσεις, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι είχε παρακολουθήσει προσωπικά τη στιγμή της αποκόλλησης.
Το 1961, τη φροντίδα του πειράματος ανέλαβε ο Τζον Μέινστοουν. Το επέβλεπε για 52 χρόνια, μέχρι τον θάνατό του το 2013, χωρίς να δει ζωντανά μια σταγόνα να πέφτει.
Το πρόβλημα δεν ήταν μόνο η πολυετής αναμονή. Η στιγμή της αποκόλλησης μπορούσε να χαθεί ακόμη κι αν η σταγόνα παρακολουθούνταν συστηματικά. Το 2000, όταν έπεσε η όγδοη σταγόνα, μια διακοπή ρεύματος εμπόδισε την καταγραφή της από το σύστημα κάμερας και υπολογιστή.
Η ένατη σταγόνα είχε μια διαφορετική κατάληξη
Η ένατη σταγόνα δεν βρήκε ελεύθερο χώρο για να πέσει όπως θα περίμενε κανείς. Καθώς μεγάλωνε, έφτασε στην προηγούμενη σταγόνα και άρχισε να στηρίζεται πάνω της.
Ανάλυση των εικόνων από το πανεπιστήμιο τοποθέτησε την επαφή στις 12 Απριλίου 2014. Η αλλαγή ήταν τόσο αργή και το σημείο επαφής τόσο δύσκολο να διακριθεί, ώστε η ημερομηνία προέκυψε από τη μελέτη της κίνησης και όχι από μια θεαματική καταγραφή ελεύθερης πτώσης.
Στις 24 Απριλίου 2014, ο καθηγητής Άντριου Γουάιτ επιχείρησε να αντικαταστήσει το δοχείο για να δημιουργηθεί χώρος για τις επόμενες σταγόνες. Κατά την αφαίρεση του γυάλινου καλύμματος, η βάση κουνήθηκε και η ένατη σταγόνα αποκολλήθηκε από το χωνί.
Αυτή η λεπτομέρεια εξηγεί γιατί η φράση «η ένατη σταγόνα έπεσε το 2014» δεν περιγράφει ολόκληρο το περιστατικό. Η επαφή με την προηγούμενη σταγόνα και η τελική αποκόλληση ήταν δύο διαφορετικά γεγονότα.
Γιατί δεν μπορούμε να ορίσουμε ημερομηνία για την επόμενη
Το πείραμα δημιουργήθηκε ως επίδειξη και δεν διατηρείται σε ειδικό περιβάλλον απόλυτα σταθερής θερμοκρασίας. Η ροή του υλικού επηρεάζεται από τις θερμοκρασιακές μεταβολές, ενώ αλλαγές στον κλιματισμό ή στον φωτισμό της προθήκης έχουν απασχολήσει τους ερευνητές.
Σημασία έχει επίσης η ποσότητα πίσσας που απομένει στο χωνί και η μορφή της σταγόνας που σχηματίζεται. Γι’ αυτό δεν είναι ασφαλές να προβλέπουμε μια συγκεκριμένη χρονιά ή δεκαετία μόνο από το διάστημα ανάμεσα σε προηγούμενες πτώσεις.
Το Guinness έχει καταγράψει τη διάταξη στην κατηγορία του μακροβιότερου εργαστηριακού πειράματος. Η συγκεκριμένη διατύπωση έχει σημασία, καθώς υπάρχουν άλλες μακροχρόνιες επιστημονικές έρευνες με διαφορετικό χαρακτήρα.
Πληροφορίες για τη διάταξη και την παρακολούθησή της παρέχει η επίσημη σελίδα του Πανεπιστημίου του Κουίνσλαντ. Το ενδιαφέρον της ιστορίας παραμένει απλό: μερικές κινήσεις γίνονται ορατές μόνο όταν δώσουμε στην παρατήρηση αρκετό χρόνο.
Πηγές:
- Πανεπιστήμιο του Κουίνσλαντ: Παρουσίαση του πειράματος
- European Journal of Physics, 1984: Η δημοσιευμένη μελέτη του πειράματος
- Πανεπιστήμιο του Κουίνσλαντ: Ανάλυση της ένατης σταγόνας και των συνθηκών ροής
- Πανεπιστήμιο του Κουίνσλαντ: Η αποκόλληση στις 24 Απριλίου 2014
- Guinness World Records: Η κατηγορία του εργαστηριακού ρεκόρ
