A 17. század óta Rupert herceg cseppjei zavarba ejtik a tudósokat. A cseppek olvadt szóda-mész vagy kő üveggyöngy hideg vízbe merítésével készülnek, amely ezután botrány alakú üvegdarabot képez. Míg a csepp feje hihetetlenül erős és mindent képes ellenállni a kalapács ütéseitől a gyorshajtó golyókig, a kristály farkának csak a rázkódása okozhatja, hogy az egész por felszívódjon. Most, ahogyan David Szondy a New Atlas-ban beszámol, a kutatók végre kitalálták a cseppek mögött rejlő titkokat.
Lisa Zyga jelentése a Phys.org számára 1994-ben a kutatók nagysebességű fényképezéssel rögzítették és elemezték a cseppek összetörését. Megállapították, hogy a csepp felületén nagy a nyomóerő, míg a cseppek belseje nagy feszültség alatt van. Noha ez a kombó nagyon erősnek tartja a fejét, ez nem egyensúlyban van, ami azt jelenti, hogy még a faroknál is enyhe törés okozza az egész destabilizálódását és szétesését. Valójában a repedések óránként 4000 mérföldön mozognak, ami az üveget porlasztja.
A kutatók azonban csak a közelmúltbeli technológiai fejlődés során tudták részletesen megvizsgálni a stressz eloszlását. Egy üveg mikroszkópot, transzmissziós polariszkópot használtak, hogy megvizsgálják az üvegen belüli feszültségeket. A piros LED-es fény átadásával a cseppön át, miközben átlátszó folyadékba merítették, meg tudták mérni, hogy a csepp feszültsége hogyan lassítja a fényt. Az összhatás a szivárványszínű optikai térkép a cseppen belüli erőkről. A matematikai modellek segítségével a kutatók ezután kiszámították a különféle belső és külső erőket. A tavalyi eredményeket az Applied Physics Letters folyóiratban részletezték .
A Rupert herceg cseppje alatt fellépő feszültségek (Aben et al./Amerikai Fizikai Intézet) A cseppfej körül levő nyomóterhelést 29-50 tonna / hüvelyk közötti értékre számítottuk, és az üveg ugyanolyan erős, mint egyes acélfajták. De ez az erő csak egy vékony rétegben létezik, amelynek a fej átmérője mindössze tíz százalék.
Egy csepp töréséhez egy repedésnek át kell jutnia ezen a rétegen, és el kell érnie a belső feszültség zónát. De a külső réteg olyan erős, hogy a legtöbb repedés csak egy pókhálót képez a felület mentén. A farok azonban egy másik történet. Ez az üveg vékony üvegdarab könnyen eltörhető, közvetlen kapcsolatot biztosítva ezzel az érzékeny belső feszültség-zónával. Tehát amikor eltörik, az üveg többi része összetört.
Az erősség és gyengeség zónáinak kialakulása annak függvénye, hogy a cseppek hogyan alakulnak ki. "A cseppek felülete gyorsabban lehűl, mint a belső tér, ezáltal a felületen lévő nyomófeszültségek kombinációját állítják elő, és a cseppek belsejében kompenzálják a szakító- vagy húzófeszültségeket" - mondta a sajtóközlemény.
"A szakítófeszültség okozza általában az anyagok törését, hasonlóan ahhoz, hogy egy papírlapot felére szakítsák" - mondja Koushik Viswanathan a Purdue Egyetemen, a cikk szerzője a sajtóközleményben. "De ha meg tudod változtatni a szakítófeszültséget nyomófeszültséggé, akkor nehezebb lesz a repedések növekedése, és ez történik Rupert herceg cseppjeinek fejrészében."
A kutatók körülbelül 400 éve zavarba ejtik ezeket a cseppeket. Ezeket a német Rupert hercegnek nevezték el, aki öt furcsa cseppet adott II. Anglia Károlynak. Azóta a tudósok megpróbálták kitalálni, mi teszi a cseppeket olyan erősvé. Az emberek mindent megpróbáltak megtörni ezeket az őrült üvegpofákat, a cseppek lövöldözésétől kezdve a hidraulikus présekben való összetörésig. De ezek a kísérletek nemcsak a szerkezetek elpusztításának szórakozásánál említhetők meg (bár ezt nagyon szórakoztató nézni).
Amint Andrew Liszewski a Gizmodo-ban beszámol, a cseppek megismerése új típusú rozsdamentes üveghez vezethet, és ami a legfontosabb: nem repedhető mobiltelefon-képernyők.
