„Tai tiesiogine prasme lėčiau nei žiūrėti į šiaurę slenkančią Australiją“: laboratorinis eksperimentas, kuris išgyvens mus visus | Tyrimas


O1979 m. balandžio mėn., penktadienio popietę, Johnas Mainstone’as, fizikos profesorius iš universiteto Kvinslandas, paskambino žmonai į namus. Tą vakarą jis negrįš, pasakė jai. Per pastaruosius 18 metų Mainstone rūpinosi pikio kritimo eksperimentu, ilgą laiką demonstruojančiu didžiausią pikio klampumą. Pirmą kartą nuo 1970 m. rugpjūčio mėn., Pikis turėjo nuvarvėti iš piltuvo, ir Mainstone nenorėjo jo praleisti.

Pikis yra derva – iš naftos arba akmens anglių deguto gaunama viskoelastinga medžiaga, naudojama bitume ir hidroizoliacijai. Ironiška, nes, kad ir kaip kietai atrodytų, pikis yra skystas: bent jau įdėjus jį į piltuvą, kurio nuožulnios pusės sukuria slėgio gradientą.

Meinstonas išbuvo visą tą penktadienio vakarą. Šeštadienį jis ir toliau budėjo, galiausiai paskambino žmonai ir pasakė, kad tą naktį jo taip pat nebus namuose. Vis dėlto (tiesiogine prasme) pikio juodo skysčio rutulys kabojo už sriegio nuo piltuvo dugno. Sekmadienio vakarą, išvargintas budrumo, jis parėjo namo. Kai jis grįžo į darbą kietą pirmadienio rytą, pikis įkrito į stiklinę.

Profesorius Johnas Mainstone'as su aštuntuoju lašu, susiformavusiu 1990 m
Profesorius Johnas Mainstone’as su aštuntuoju lašu, susiformavusiu 1990 m. Nuotrauka: Kvinslando universitetas

Pikio kritimo eksperimentą pirmą kartą sukūrė Mainstone pirmtakas Thomas Parnell 1927 m. Parnell šiek tiek pikio pakaitino ir suskystino, supylė į sandarų piltuvą ir padėjo virš stiklinės dideliame indelyje. 1930 metais nupjovė piltuvo kotą – ir laukė.

Beveik po šimtmečio pradinis eksperimentas, kuris tapo ilgiausiai trunkančiu laboratoriniu eksperimentu pasaulyje, stovi fizikos pastato fojė Didžiajame teisme. Stiklainis įdėtas į apsauginį plastikinį kubą, o analoginis Casio stalo laikrodis stebi kiekvieną studentų ir darbuotojų klajojimo akimirką. Piltuvą aukštyn laiko žalvarinis trikojis; apačioje virš tuščios stiklinės tvyro blizgantis juodas pikio balionas.

Būtent Mainstone’as, ėmęsis eksperimento 1961 m., atkreipė visuomenės dėmesį į žingsnio kritimą. Jis taip pat vadovavo trečiajam ir dabartiniam jos saugotojui, profesoriui Andrew White’ui, kuris jį prižiūrėjo nuo Mainstone mirties 2013 m.. Kaip ir Parnell, Mainstone mirė nematęs nė lašo. „Aš jokiu būdu nepildau Džono batų“, – tvirtina White’as. „Jis buvo to širdis ir siela“.

Mainstone’o atsidavimas buvo legendinis. 2005 m. jis ir (po mirties) Parnell buvo apdovanoti Ig Nobelio premija – satyrinis apdovanojimas, pažymintis paslaptingus ir nereikšmingus mokslo tyrimų pasiekimus. Ig Nobelio premija siekiama pagerbti darbą, kuris verčia juoktis, bet ir susimąstyti.

Pikio kritimo eksperimentas vyksta Kvinslando universiteto fizikos pastate
Pikio kritimo eksperimentas vyksta Kvinslando universiteto fizikos pastate, pavadintame Thomaso Parnello vardu. Nuotrauka: David Kelly / „The Guardian“.

Autorius Nickas Earlsas pirmą kartą susidūrė su eksperimentu būdamas medicinos studentas UQ devintojo dešimtmečio pradžioje, vėliau parašė apie tai savo romane „Tobula oda“. „Tai buvo demonstravimas, kad nebūtinai viskas yra taip, kaip atrodo“, – sako jis. „Yra aikštelės – kažkas, kas reikalinga tiesiant kelius, kažkas, ką mes manome kaip visiškai tvirtą – ir pasirodo, kad taip nėra. Jis tik 230 milijardų kartų klampesnis už vandenį ir teka, nors ir labai lėtai.

Kaip lėtai? „Daug lėčiau nei žolė auga, daug lėčiau nei dažų džiūvimas“, – sako White’as, pasipiktinęs dėl tokių banalių palyginimų (ir teiginio, kad tai gali būti gana nuobodus eksperimentas). „Mes kalbame daugiau nei 10 kartų lėčiau nei žemynų dreifas!

“,”caption”:”Sign up to receive the top stories from Guardian Australia every morning”,”isTracking”:false,”isMainMedia”:false,”source”:”The Guardian”,”sourceDomain”:”theguardian.com”}”>

Prisiregistruokite, kad kiekvieną rytą gautumėte populiariausias „Guardian Australia“ istorijas

Jis nukreipia mano dėmesį į keturių plytelių sujungimą ant grindų. „Tos plytelės juda į šiaurę 68 milimetrais per metus, nes Australija juda į šiaurę 68 milimetrais per metus. Kalbant apie žemynų dreifą, tai vienas greičiausių žemynų. Pikio kritimas juda bent jau 10 kartų lėčiau nei tai! Taigi tai tiesiogine prasme lėčiau, nei žiūrėti, kaip Australija dreifuoja į šiaurę, o žmonės prisijungia tiesiogiai internetu, kad galėtų tai žiūrėti. Kas man atrodo tikrai žavinga.

Tai tiesa. Daugiau nei 35 000 žmonių 160 šalių lieja prakaitą 10 lašas pikio. Jie dar šiek tiek palauks. Nuo tada, kai 1930 m. Parnell nupjovė piltuvo kotą, nukrito tik devyni lašai: 1938 m. gruodį, 1947 m. vasarį, 1954 m. balandį, 1962 m. gegužę, 1970 m. rugpjūtį, 1979 m. balandį, 1988 m. liepą (kai ji tapo populiari Brisbeno kartos paroda). Expo 1988), 2000 m. lapkritį ir 2014 m. balandį.

Po šeštojo žingsnio kritimo 1979 m
Po šeštojo žingsnio kritimo 1979 m. Nuotrauka: Kvinslando universitetas

White’as mieliau vadina pikio kritimą demonstravimu, o ne eksperimentu, nes jis niekada nebuvo kontroliuojamas ir todėl buvo veikiamas aplinkos svyravimų. Pirmus 30 metų jis sėdėjo vėsioje tamsioje spintelėje. Meinstone pastatė jį į ekspoziciją, o aikštelės vidurkis išliko po vieną kritimą kas aštuonerius metus, kol devintajame dešimtmetyje fizikos pastate (kuris pavadintas Parnell vardu) buvo įrengtas oro kondicionierius, kuris buvo išpūstas maždaug kas 13 metų.

Kartais būdavo pamirštamas aikštelės jautrumas aplinkos sąlygoms. „Viename etape kažkas pakeitė fluorescencines lemputes virš ekrano, kurios buvo labai šaltos, į halogenines, kurios yra labai karštos“, – sako White’as, purtydamas galvą. „Niekas neprašė jo pakeisti, tiesiog tai buvo padaryta, o aš supratau, kad aikštelėje – kuri paprastai būna kambario temperatūros – stovi 60 laipsnių. Halogenų yra apie 120, todėl tekėjo kaip iš čiaupo.

Ir vis dėlto iki šios dienos niekas nematė nė lašo kritimo. Ne Expo (White: „Žiūrėjo keturi ar penki žmonės, buvo karšta diena, manau, jie išėjo penkioms minutėms pasilinksminti“), net tada, kai pirmą kartą buvo sukurta tiesioginė transliacija tūkstantmečiui. įvykis 2000. Tuo metu Mainstone žiūrėjo iš Londono. Ta proga klasika Brisbenas perkūnija sutrikdė elektros tiekimą, nutraukė šviesas ir kameros tiekimą.

Nuo eksperimento pradžios 1930 m. nukrito devyni žingsniai
Nuo eksperimento pradžios 1930 m. nukrito devyni žingsniai. Nuotrauka: David Kelly / „The Guardian“.

Mainstone mirė nuo insulto 2013 m. Paskutinis lašas nukrito 2014 m. balandį, praėjus keliems mėnesiams po jo mirties. Išskyrus tai, kad jis techniškai nesumažėjo. Jis tarsi išsiliejo į aštuonis lašus, kurie jau buvo nukritę ir sustingo mažoje stiklinėje, sėdinčioje po piltuvu varpelio indelyje, nenutrūkdami. Nenoromis White’as sukeitė stiklinę ir sugebėjo gauti seną imperatoriško dydžio modelį, kuris atitiktų originalą.

Nuo to laiko stiklinė stovi vietoje – švari, tuščia, dar nepajuodusi nuo vieno lašelio. Šviestuvai buvo pakeisti LED. „Mes pradėjome labai naują pradžią“, – sako White’as. „Taigi, kai manęs kas klausia, kada jis sumažės, galiu nuoširdžiai pasakyti, kad neįsivaizduoju. Nes pasikeitė sąlygos, kaip ir per pastaruosius 95 metus. Jis niekada nebuvo pastovus“.

Vos keli metrai žemiau žingsnio kritimo eksperimento yra rūsys, skirtas kvantinėms technologijoms. Baltas sako, kad ten laboratorija sukuria šimto milijonų milijardųjų sekundės dalių ilgio šviesos impulsus. Ir čia, prieš mus, jis išdidžiai sako: „Turime kažką, kas vyksta kas 10–20 metų! Tai tikrai užfiksuoja skirtingus mus supančio fizinio pasaulio laikotarpius.

Jis žiūri į piltuvą. Ten dar yra nemažai aikštelės. Eksperimentas, anot jo, ilgai išgyvens mus visus. „Kvantinė mechanika yra tiek, kiek įmanoma nuo anglies gabalėlių, kurie buvo įkaitinti ir lėtai liejasi per stiklinį vamzdelį“, – sako jis. „Džiaugiuosi, kad ten gavome naują stiklinę, kuri tiks dar apie 100 metų. Nuo šiol du, trys sargai bus jų problema, ką daryti toliau.