Két évszázadnyi tudományos meggyőződés omlott össze: kiderült, hogy a jég elmozdulásának oka nem az, amire eddig gondoltunk.
Német tudósok számítógépes szimulációk segítségével megcáfolták William Thomson elméletét, amely a jég csúszásának okait próbálta megmagyarázni, amikor az ember rálép.
A diákok több mint egy évszázada tanulják a fizikaórákon, hogy a jég csúszós voltát a rá nehezedő nyomás és súrlódás okozza, ami miatt a jég felszíne megolvad. Például a fagyos járda csúszósága a cipő talpának hőmérséklete és a testsúly nyomása révén magyarázható. Azonban a Saar-vidéki Egyetem kutatói úgy vélik, hogy ez a megközelítés nem teljesen helytálló. Kiderült, hogy a jég csúszóssága valójában a jégben és a cipőtalpon lévő molekuláris dipólusok közötti kölcsönhatásokból származik. Ez a felfedezés új megvilágításba helyezi a jég csúszásának megértését, és rávilágít arra, hogy a molekuláris szintű interakciók jelentős szerepet játszanak a jelenségben.
A német tudósok legújabb kutatásai új megvilágításba helyezik William Thomson, a 19. század kiemelkedő fizikusának több mint kétszáz évvel ezelőtt megfogalmazott elméletét. Thomson volt az első, aki felvetette, hogy a jég olvadása a hőmérséklet, a nyomás és a súrlódás kombinált hatásának következménye. Martin Müser, a kutatás vezetője azonban most azt állítja, hogy ezek a tényezők valójában nem játszanak jelentős szerepet abban, hogy a jég felszínén csúszós réteg keletkezik. A kutatócsapata által végzett számítógépes szimulációk eredményei a neves Physical Review Letters tudományos folyóiratban kerültek publikálásra.
A molekuláris dipólus kialakulásának hátterében az áll, hogy egy molekula különböző részein részlegesen pozitív és részlegesen negatív töltések jelennek meg. Ez a töltéselrendeződés a molekula általános polaritását határozza meg, irányítva ezzel a fizikai és kémiai tulajdonságait. Például, amikor a hőmérséklet nulla Celsius-fok alá süllyed, a vízmolekulák (H₂O) egy rendezett kristályrácsot alkotnak. Ebben a struktúrában a molekulák szorosan összekapcsolódnak, így szilárd, kristályos formát öltve.
Amikor valaki rálép erre a rendezett szerkezetre, nem a cipő nyomása vagy súrlódása az, ami megzavarja a molekulák felső rétegét, hanem a cipőtalpban lévő dipólusok orientációja, amelyek kölcsönhatásba lépnek a jégben lévő dipólusokkal. A korábban rendezett szerkezet így hirtelen rendezetlenné, így pedig folyékonnyá válik.
A csapat kutatása nem csupán közel 200 évnyi tudományos konszenzust kérdőjelez meg, hanem egy másik elterjedt tévhitet is lerombol – számolt be róla a SciTech Daily. "Korábban úgy gondolták, hogy -40 Celsius-fok alatt lehetetlen síelni, mivel a hőmérséklet annyira alacsony, hogy nem alakulhat ki a síléc alatt a szükséges vékony filmréteg. Most azonban kiderült, hogy ez is téves elképzelés" – nyilatkozta Müser.
A szakember szerint a szimulációk azt mutatják, hogy ezek a dipólusos kölcsönhatások még rendkívül alacsony hőmérsékleten, még az abszolút nulla fok közelében is fennmaradnak. Ugyanakkor a kutatók szerint ilyen hőmérsékleten a víz inkább a mézhez hasonló halmazállapotú lenne, így lehetetlen lenne rajta síelni.
Hogy a mostani felfedezés pontosan mit jelent a tudomány számára, azt még csak most vizsgálják a kutatók.
