Дмитрий Оноприенко

Гнев винограда: рассказ о 12 мертвых микроволновках и плазмообразующем винограде

Любители всяческих домашних экспериментов знают, что если положить половинки винограда, соединенные кожицей, в микроволновку, это приведет к образованию между ними искр и пламени ионизированного газа, известного как плазма. Но почему это происходит? Ученые только недавно нашли ответ.

Гнев винограда: рассказ о 12 мертвых микроволновках и плазмообразующем винограде
© Hamza K. Khattak

На YouTube можно найти сотни видео, на которых вы увидите этот эффект в действии. Но, согласно новой статье в Proceedings of the National Academy of Sciences, стандартное объяснение того, почему это происходит, не совсем верно. Правда, авторам этого материала потребовалось уничтожить дюжину микроволновых печей, чтобы доказать это.

Исследователи из Университета Трент в Канаде обнаружили, что эффект связан с "горячей точкой". Кстати, плазма возникает не только при использовании винограда, но и при облучении в микроволновке шариков гидрогеля. Соавтор исследования Хамза Хаттак признался, что:

Действительно, многие микроволновки "пострадали" во время экспериментов. В какой-то момент у нас в лаборатории было "микроволновое кладбище".

Соавтор Аарон Слепков впервые заинтересовался этим явлением, когда, будучи студентом в 1995 году, заметил, что не было никакого формального (то есть научно обоснованного и рецензированного) объяснения того, как генерировалась плазма.

После того, как он защитил докторскую диссертацию и создал собственную исследовательскую группу в Университете Трент, он начал проводить собственные эксперименты с одним из студентов. В своих экспериментах они использовали тепловидение и компьютерное моделирование.

Чтобы запечатлеть процесс на камеру, потребовалось провести определенные модификации микроволновых печей. Эти апгрейды включали в себя сверление отверстий и снятие дверцы. Это помогло обеспечить отличный обзор. Для того, чтобы волны не покидали камеру печи, вместо дверцы была установлена специальная сетка.

Конечно, сам эксперимент может быть опасным для оборудования: при работе печи почти в пустоте образуется множество вредного, непоглощенного продуктами излучения. Вот почему в течение исследования группа испортила порядка дюжины микроволновых печей.

Обычное объяснение генерации плазмы заключается в том, что виноград настолько мал, что облучающие микроволны концентрируются в виноградной ткани, разрывая некоторые молекулы на части, образуя заряженные ионы (добавляя их к электролитам, уже присутствующим в винограде).

Образующееся электромагнитное поле заставляет ионы течь от одной половины винограда к другой через соединительную оболочку. Вот тогда вы видите начальные искры. В конце концов, ионы начинают проходить и через окружающий воздух, ионизируя его, создавая этот горячий поток плазмы. Соавтор работы, Пабло Бьянуччи из Университета Конкордия в Монреале, заявил:

Предыдущие объяснения основывались на идее о том, что виноград действует как антенна и что электрический ток генерируется через "мостик из кожуры", удерживающий две половинки винограда вместе.

Именно Бьянуччи делал компьютерные модели для исследования.

Эти новые эксперименты показывают, что это не совсем верно. "Мостик из кожуры" отнюдь не обязателен для возникновения эффекта. Бьануччи так объясняет причину возникновения плазмы:

Новая интерпретация заключается в том, что плазма генерируется электромагнитной "горячей точкой", которая является чисто микроволновым объемным эффектом. Виноград обладает правильным показателем преломления и размером, чтобы "улавливать" микроволны, и слияние двух волн, расположенных близко друг к другу, приводит к образованию между ними этой "горячей точки".

Как только эта "горячая точка" создана, сильные электромагнитные поля в ней передают энергию ионам в винограде. Вуаля! Огненная плазма готова.

Ученые из университета Трент обнаружили, что эффект также возникает при помещении в микроволновую печь крыжовника, крупной ежевики и перепелиных яиц, а также гидрогелевых шариков. Практически все, что размером с виноград, подойдет, потому что это идеальный размер для наилучшего усиления микроволн и создания этой сильно сфокусированной "горячей точки".

Горящие шарики гидрогеля © Hamza K. Khattak
Горящие шарики гидрогеля © Hamza K. Khattak

А вы видели подобные эксперименты на YouTube или, возможно, читали об этом эффекте? Теперь мы знаем, как он возникает.

По материалам Ars Technica