Bugün öğrendim ki: - Neredeyse ikiye bölünmüş bir üzümü mikrodalgada ısıtmak plazma ve kıvılcımlar oluşturabilir.
Birkaç üzümünüz ve bir mikrodalganız varsa, evinizin rahatlığında teknik olarak plazma oluşturmak mümkündür. Engel ne? Mikrodalganın da üzümlerin de karşılaşmadan sağ çıkmama ihtimali çok yüksektir.
Ancak, mutfaklarını ateşe vermeye isteksiz olanlar için iyi haber var. Birincisi, merakınızı gidermek YouTube'da pek zor değil; ama daha da önemlisi, onlarca yıllık spekülasyondan sonra, bir grup araştırmacı nihayet bu akıl almaz olgunun arkasındaki fiziği çözdü, böylece sizin çözmenize gerek kalmayacak (lütfen denemeyin). Mutfağınız ve ev sahibiniz size teşekkür edecek.
İşte durum. Çevrimiçi uygulamaların çoğunda, cesur bir vatandaş bilim insanı üzümü ikiye böler, sadece ince, bağlantılı bir deri köprüsü bırakır ve bölünmüş meyveyi yüksek ayarda mikrodalgaya koyar. Birkaç saniye sonra, parçalanmış üzümün ortasından, mikrodalganızda seken ateşli, şekilsiz küçük kıvılcımlar çıkmaya başlar. İşte karşınızda: kendi yaptığınız sıcak plazma bulutları (bu arada, muhtemelen reaksiyonun durdurulması gereken nokta burasıdır).
Bu plazma elbette kan plazması değildir, maddenin hali (katı, sıvı, gaz, plazma gibi) olup gaza benzer, ancak elektronları pozitif yüklü çekirdeklerinden ayrılmış yüklü veya iyonize atomlardan oluşur. Sonuç, genellikle erimiş ateşe benzeyen uğultulu ışık ve ısı kümeleri yayan çarpışan ve çalan atom altı parçacıkların bir sürüdür.
Plazma doğal olarak şimşeklerde, Dünya'nın iyonosferinde ve Güneş'in koronasında bulunur, ancak bir gazı aşırı sıcaklıklara veya elektromanyetik bir alana maruz bırakarak da yapay olarak üretilebilir; temelde, gaza elektronları atomlarından sökebilecek kadar enerji verebilecek bir şeydir.
Peki, mikrodalgada pişmiş üzümlerden plazmanın ne işi var?
Bu soru, Kanada'daki Trent Üniversitesi'nden fizikçi Aaron Slepkov'u yirmi yıl boyunca meşgul etti. Slepkov, fenomeni ilk kez 1995'te "Üzümlerle Eğlence" adlı bir web sitesinde gezinirken gördü. Ancak mikrodalgada pişirilebilen plazma videoları ve blog yazıları bolca bulunmasına rağmen, bu eğlencenin ardındaki fizikle ilgili sağlam, bilimsel açıklamalar yok gibiydi. Bu yüzden yıllar sonra, Slepkov kendi araştırma grubunu kurduğunda, kendisi ve çalışma yazarı Hamza Khattak da dahil olmak üzere öğrencileri bazı teorileri test etmeye karar verdiler. Çalışmalarının yanmış meyveleri bugün PNAS dergisinde yayımlandı.
Bir efsane çabucak çürütüldü: bölünmüş bir üzüm, alevin gerekli bir bileşeni değildi; aslında, fenomen üzüme özgü bile değildi. Yeter ki ikisi olsunlar ve birbirlerine değiyor olsunlar, bütün üzümlerin yanı sıra yaban mersinlerinin, özellikle de iri yaban mersinlerinin ve hatta tuzlu suyun kendi kendine oluşan boncuklarının bile kıvılcımlar saçtığı görüldü.
Anahtar, mikrodalgalardaki enerjiyi çok küçük bir alana, yani söz konusu nesnelerin temas noktasına sıkıştırmak gibi görünüyor. Sıradan bir mikrodalga fırında, mikrodalgaların dalga boyu yaklaşık 12,5 cm'dir. Ancak bitişik üzümler (söz konusu mikrodalgaları emebilen suyla doludur) enerjiyi, iki kürenin temas ettiği ve en fazla birkaç milimetre genişliğindeki bir bölgede yoğunlaştırabilir. Bu, arayüzlerinde çok güçlü, çok yoğun bir elektrik alanı yaratır; örneğin üzümlerde ve diğer meyvelerde doğal olarak bulunan tuzlardaki negatif yüklü elektronları serbest bırakacak kadar güçlü bir mühimmat cebi. Ve sonuçlar patlayıcıdır.
Ancak tek bir üzüm bunu başaramaz. Bu durumlarda, enerji sadece üzümün merkezinde yoğunlaşır. Ancak istekli bir dans partneriyle birleştiğinde, her üzümdeki "sıcak nokta" birbirine doğru çekilir, ta ki ikisi görkemli bir alevle sinerji oluşturana kadar.
Sonuçta, mikrodalgayla plazmaya ulaşmak aslında oldukça esnek bir başarıdır, ancak boyut konusunda dikkatli olmak gerekir diyor çalışmanın yazarlarından, Kanada'daki Concordia Üniversitesi'nden fizikçi Pablo Bianucci. Bu dalga boyundaki mikrodalgalar için tipik üzümler oldukça ideal bir çapa sahiptir. Üzümden daha büyük bir şeye (domates gibi) ölçeklendirmek enerjiyi yeterince dar bir alana yoğunlaştırmayacaktır (bunun için dalga boyunu da ölçeklendirmeniz gerekir). Tersine, boyutu küçültmek, kürelerin başlangıçta yeterli enerjiyi emmesini engeller.
Çalışmaya dahil olmayan Case Western Üniversitesi'nden fizikçi ve nanoscience uzmanı Lydia Kisley, "Bu gerçekten her şeyin bir açıklaması olduğunu gösteriyor," diyor. "Fizik, günlük olaylara uygulanabilir ve uygulanabilir. Kalem ve kağıtla geliştirilen tüm bu teoriler aslında mikrodalganıza attığınız bir şeye uygulanabilir."
Ve gösteri numaralarının arkasındaki fiziği bir araya getirmenin ötesinde, sonuçların plazma ve ışık üzerine daha geniş çalışmalar için etkileri olabilir diyor, çalışmaya dahil olmayan Michigan Üniversitesi'nden biyofizikçi ve kimyager Julie Biteen. Bir örnek, nanophotonics veya ışığın nanometre ölçeğindeki çalışmasıdır; bu da dalga boylarının son derece küçük alanlara yoğunlaştırıldığı başka bir örnektir. Nanophotonics genellikle yalnızca pahalı mikroskoplarla görselleştirilebilir. Ancak üzüm-mikrodalga kombinasyonu, bu fenomenlerle daha büyük ölçekte, uygun fiyatlı günlük cihazlarla deneme yapmanın bir yolunu sunuyor.
Bianucci, bu etkileri görünür ışıkla tekrarlamanın bazı ayarlamalar gerektireceğini söylüyor. Ancak bu mantıklı ve heyecan verici bir sonraki adımdır.
Bu arada, bu özel üzümlerin ateşli gazabının ardındaki gizemlere nihayet cevaplar var gibi görünüyor. Ancak sonuçların kesinlikle kolay gelmediğini belirtmekte fayda var: Yayın yolculuğu, çeşitli boyutlarda meyveler ve bilim adına fedakarlıklarını onurlandırmak için bir isimle anılan bir düzine kadar mikrodalga da dahil olmak üzere kurbanlarla doluydu (ölen mikrodalgalar arasında George I, George II, Jesús, Albert ve Thomas vardı). Bir şey değişmedi: Plazma, hafife alınmaması gereken değişken ve tehlikeli bir canavardır.
Bianucci bile bunu evde denemekten kaçınıyor. "Mikrodalgam gerçekten kullanılamaz hale gelene kadar bekliyorum," diyor.
Khattak, "Plazma işin içine girdiğinde, mikrodalganızın tepesinde bir delik eritmemeye dikkat etmeniz gerekiyor," diyor. "Yani, bunu deneyebilirsiniz, ama ben tavsiye etmem."
Kayıt için, NOVA da tavsiye etmiyor.