A furcsa, hajlított, hosszúkás csepp alakú üvegdarab, Rupert herceg cseppje igazán különleges: vastagabb vége hihetetlenül ellenálló, elvékonyodó részének viszont egy apró ütés is elég, hogy az egész szétrobbanjon.
Négyszáz éven át foglalkoztatta a tudósokat, mire kitalálták, miért viselkedik úgy a Rupert herceg cseppje, ahogy. Igazán különleges üvegdarabról van szó: a megnyúlt, íves cseppformájú képződmény egyik vége roppant ellenálló, a másikat megütve azonban az egész tárgy megsemmisül. Bolognai cseppnek vagy spinglócnak is nevezik – nézzük mit lehet róla tudni, és mitől olyan különleges.
Ha kicsit is megsérül, szétrobban
A csepp úgy készül, hogy olvadt üveget cseppentenek hideg vízbe. Az üveg hirtelen, kívülről befele hűl le és szilárdul meg, amitől jelentős belső feszültség képződik. A külső „héj” ugyanis a hirtelen lehűlés hatására összeszorul, sokat veszít térfogatából; ezzel szemben a belső rész megszilárdulása fokozatosabb, így a térfogatvesztés is kevésbé hirtelen. Ennek hatására a csepp külseje nyomást gyakorol a belső részekre. Tulajdonképpen ezzel magyarázható roppant izgalmas viselkedése: ha a „héj” megsérül,
a belső feszültség robbanásszerűen veti szét a tárgyat, mintegy 7000 kilométeres óránkénti sebességgel.
Négyszáz éven át kutatták
A csepp története is izgalmas, noha bizonyos momentumok nem teljesen tisztázottak vele kapcsolatban. Egyes források szerint ugyanis már az ókori Rómában is ismerték készítésének módját, mások a 16. században született holland mérnöknek, Cornelis Drebbelnek tulajdonítják a feltalálását. Utóbbi miatt holland könnynek is szokták nevezni.
Az észak-német Mecklenburgban mindenesetre 1625-ös feljegyzések biztosan szólnak arról, hogy hogyan készül a csepp, és ekkoriban egész Európában árulták mint játékot vagy mint izgalmas különlegességet. Margaret Cavendisht Constantijn Huygens holland tudós bízta meg azzal, hogy kísérletezzen a cseppel, és derítse föl furcsa viselkedésének magyarázatát.
Az angol filozófus-költő és tudós arra jutott, hogy valamilyen extrémen robbanékony folyadék rejtőzik a belsejében.
Ekkorra datálható, hogy a spinglóc a brit tudóstársadalom látóterébe került. A kutatásnak aztán újabb löketet adott, amikor Rupert pfalzi herceg több cseppet ajándékozott II. Károly angol királynak trónra lépése alkalmából 1660-ban. Az uralkodó az egy évvel korábban létrehozott Királyi Természettudományos Társaságnak adta őket tanulmányozásra és kísérletezésre.
Több beszámoló és leírás is született ebben az időben a bolognai cseppről, amelyek közül kétségtelenül kiemelkedik Robert Hooke írása. A Királyi Természettudományos Társaság kurátora 1665-ben adta ki Micrographia című könyvét, amely mikroszkópos és távcsöves megfigyeléseit összegezte.
Hook leírása ma is megállja a helyét, ám elemzésének határt szabtak a kor technológiai korlátai.
Ezért „törhetetlen” Rupert herceg cseppje
A csepp viselkedésének tökéletes megértéséhez majdnem 400 évet kellett várni: 2016-ban négy tudós a legmodernebb berendezések segítségével teljesen felderítették Rupert herceg cseppjének titkait. Ketten közülük, Srinivasan Chandrasekar és Munawar Chaudhri már 1994-ben jelentős lépéseket tettek a spinglóc megértéséhez vezető úton. Ekkor olyan képrögzítő berendezéseket használtak, amelyek másodpercenként 1 millió képkockát képesek felvenni. A felvételeket elemezve kiderült:
a csepp farkincájánál keletkező repedések lélegzetelállító sebességgel, 4828 kilométer per órával száguldanak a csepp vastagabb része felé, miközben újra és újra elágaznak.
Ez magyarázatot adott arra, hogy miért robban szó szerint porrá az üveg. 2016-ban két másik tudós csatlakozott a pároshoz, Hillar Aben és Koushik Viswanathan. A négyes kiderítette, hogy az egyenetlen lehűlés – a külső hirtelen, a belső fokozatosabban hűl le – miatt felhalmozódó feszültség hatására válik a csepp „feje” olyan hihetetlenül ellenállóvá. Polarizációs mikroszkóp segítségével lényegében követni tudták a fény útját a cseppen belül, feltérképezve az egymás ellen ható és egymást kiegyenlítő belső és külső feszültségzónákat.
A belső nyomófeszültség miatt pár négyzetcentiméterre mintegy 50 tonnányi erő hat – emiatt bírja ki a vastagabb rész a kalapácsütést és áll ellen a pisztolygolyónak.
Rupert herceg cseppjének gyakorlati tudományos haszna is volt az idők során: ez inspirálta például az edzett üveg hirtelen lehűtéssel történő készítésének ötletét a 19. században. A cseppet napjainkban is tanulmányozzák, szétrobbanása ugyanis sokban hasonlít bizonyos, a vulkánokban végbemenő folyamatokhoz, így segíthet megérteni azok működést.
A spinglóc keménységével és robbanékonyságával tűnik ki; egy másik anyag azért különleges, mert egyetlen grammjáért 27 millió dollárt kell fizetni.
