Thí nghiệm kéo dài nhất thế giới

9 giọt trong 87 năm

Thí nghiệm Pitch Drop (Giọt hắc ín) bắt đầu vào năm 1927, khi Giáo sư Thomas Parnell của Đại học Queensland ở Brisbane (Australia), muốn cho các sinh viên của mình hiểu rằng một số chất có vẻ rắn thực chất là chất lỏng có độ sệt rất cao.

Ông đã sử dụng hắc ín, hay nhựa rải đường bitum, một dẫn xuất của than đá từng được dùng để chống thấm tàu ​​thuyền, trong một thí nghiệm để chứng minh quan điểm của mình. Ở nhiệt độ phòng, hắc ín dường như rắn và thậm chí có thể vỡ nếu bị búa đập vào, nhưng bất chấp hình dáng và sự chịu đựng của nó, hắc ín cũng có thể chảy, mặc dù cực kỳ chậm.

Trong thí nghiệm của mình, Parnell đã nấu chảy một ít hắc ín cho vào một cái phễu thủy tinh có thân kín và để nguội trong ba năm. Năm 1930, ông cắt phần đầu thân bịt kín, treo cái phễu lên chiếc cốc và… chờ đợi.

Phải mất 8 năm trước khi giọt đầu tiên rơi xuống cốc và 9 năm nữa mới tới giọt thứ hai rơi xuống. Đáng tiếc là Parnell không còn sống để nhìn thấy giọt thứ ba rơi vào năm 1954, vì ông qua đời vào tháng 9/1948. Sau đó, thí nghiệm được cất giữ trong một cái tủ của Khoa Vật lý.

Thí nghiệm giọt hắc ín có thể đã rơi vào sự quên lãng, nếu không có John Mainstone, người nhận việc tại Khoa Vật lý, Đại học Queensland vào năm 1961.

Ngày nọ, một đồng nghiệp của ông nói: “Tôi có thứ gì đó kỳ lạ trong tủ này đây” và chỉ cho Mainstone thấy phễu, cốc và bình đựng, tất cả đều được đặt trong một bình hình chuông.

Cảm thấy thú vị, Mainstone đề nghị trưởng khoa trưng bày nó cho SV khoa học và kỹ thuật của trường xem, nhưng bị từ chối. Cuối cùng, vào khoảng năm 1975, Mainstone thuyết phục khoa trưng bày công khai thí nghiệm trên tại tiền sảnh tòa nhà của khoa.

Hiện nay, thí nghiệm được phát trực tiếp qua một webcam. Thật không thể tin được, không ai thực sự chứng kiến ​​giọt hắc ín rơi trong hơn 87 năm, cho đến tháng 4/2014, khi giọt thứ chín rơi xuống.

Nhờ theo dõi suốt ngày đêm qua webcam, một giọt đã được nhìn thấy sa xuống vào khoảng thời gian từ ngày 9 - 14/4, phạm vi thời gian rộng là do hắc ín chảy cực kỳ chậm và thời điểm chạm đáy chính xác là không chắc chắn.

Mặc dù, webcam đã có mặt khi giọt thứ 8 rơi vào tháng 11/2000, nhưng người ta không thể ghi lại được do máy ảnh bị trục trặc vào thời điểm quan trọng.  Giọt thứ mười được dự đoán sẽ rơi vào đầu năm nay.

Thí nghiệm ban đầu được thực hiện dưới bất kỳ điều kiện khí quyển nào, có nghĩa là độ sền sệt của hắc ín có thể thay đổi quanh năm với sự dao động của nhiệt độ. Tuy nhiên, vào khoảng thời gian sau lần rơi thứ bảy vào năm 1988, máy điều hòa không khí đã được lắp nơi thí nghiệm diễn ra. Sự ổn định nhiệt độ đã kéo dài khoảng thời gian giữa mỗi lần hắc ín rơi.

Một số thí nghiệm khác

Thí nghiệm giọt hắc ín của Giáo sư Thomas Parnell được ghi vào Sách Kỷ lục Guinness là thí nghiệm trong phòng hoạt động liên tục lâu nhất thế giới, nhưng nó không phải là thí nghiệm giọt hắc ín duy nhất trên thế giới.

Một thí nghiệm như vậy gần đây đã được phát hiện tại Đại học Aberystwyth ở xứ Wales, nó thực sự có trước thí nghiệm nổi tiếng của ĐH Queensland 13 năm. Nhưng hắc ín được sử dụng rắn hơn và chưa từng có một giọt nào rơi xuống.

Năm 1944, một giáo sư vô danh đã tiến hành thí nghiệm tương tự tại ĐH Trinity ở Dublin (Ireland). Thí nghiệm vật lý này nằm trên kệ trong giảng đường mà không được giám sát trong nhiều thập niên. Khi nó nhỏ giọt nhiều lần từ phễu xuống bình tiếp nhận bên dưới, đồng thời kết tụ nhiều lớp bụi cũng không ai hay.

Vào tháng 4/2013, các nhà vật lý tại ĐH Trinity nhận thấy một giọt khác đang hình thành, họ liền chuyển thí nghiệm sang một chiếc bàn và thiết lập một webcam để ghi lại sự rơi xuống. Hắc ín nhỏ giọt vào ngày 11/7/2013, đánh dấu lần đầu tiên một giọt hắc ín rơi được ghi lại thành công qua camera.

Trong Bảo tàng Hunterian tại Đại học Glasgow (Vương quốc Anh), có hai thí nghiệm khác nhau chứng minh độ sệt đáng kinh ngạc của hắc ín do Lord Kelvin lắp đặt vào thế kỷ 19. Kelvin đặt một số viên đạn lên trên một cái đĩa hắc ín và những nút bần ở dưới cùng.

Theo thời gian, những viên đạn chìm xuống và những nút bần nổi lên. Lord Kelvin cũng chứng minh, hắc ín chảy như sông băng, với một đoạn đường dốc bằng gỗ gụ cho phép nó trượt từ từ xuống và tạo thành các hình dạng và mô hình tương tự như các dòng sông băng trên dãy Alps.

Có một vật liệu khác thể hiện các đặc tính giống như chất lỏng, dù có vẻ như rắn - Đó là thủy tinh. Mặc dù thủy tinh có tất cả các tính chất cơ học của một chất rắn, nhưng cấu trúc phân tử của nó lại lộn xộn, giống như cấu trúc của chất lỏng. Các thí nghiệm trong phòng đã xác định ngay cả ở nhiệt độ phòng, thủy tinh có xu hướng chảy, nhưng độ sệt của thủy tinh cao hơn vài độ so với hắc ín. 

TS Kostya Trachenko  thuộc Đại học Queen Mary ở London (Anh) - người đã thực hiện các thí nghiệm giọt hắc ín của riêng mình, giải thích, để nhìn thấy dòng chảy của thủy tinh phải mất một thời gian dài gần như không thể tưởng tượng được. “Nếu bạn đợi lâu hơn tuổi của vũ trụ, bạn sẽ thấy đây là một chất lỏng. Nó sẽ chảy. Và đó sẽ là sự kết thúc của nó”, ông nói.