Studentul care a păcălit natura: cum un lichid „imposibil” i-a bulversat pe oamenii de știință

Într-o epocă în care cercetarea științifică pare să fi explorat toate ungherele realității, un student a reușit să uimească comunitatea științifică globală cu o descoperire care sfidează, la prima vedere, legile fundamentale ale fizicii. Nu e vorba de o invenție complicată cu lasere și supercomputere, ci de un amestec aparent banal de ulei, apă și particule de nichel. Rezultatul? Un lichid care refuză să se conformeze legilor termodinamicii, adoptând de fiecare dată o formă precisă – aceea a unei urne grecești – oricât de mult ar fi fost agitat.

Sună a magie? Este, de fapt, un exemplu fascinant de știință la granița cu necunoscutul, și vine de la Universitatea din Massachusetts Amherst, unde tânărul Anthony Raykh, student absolvent în știința polimerilor, a fost protagonistul unui accident fericit care i-ar putea schimba cariera.

Totul a început ca un simplu experiment. Anthony Raykh studia interacțiunile dintre ulei, apă și particule de nichel într-o fiolă, cu intenția de a observa formarea unei emulsii — o combinație instabilă între două lichide care nu se amestecă natural. Ce a urmat, însă, a fost complet neașteptat: în loc să revină la separarea clasică în două straturi sau să formeze picături sferice (cum ar fi prezis orice manual de fizică), lichidul a adoptat o formă complexă și elegantă — asemănătoare unei urne antice grecești.

Această formă s-a repetat de fiecare dată când recipientul era agitat. Fenomenul era atât de neobișnuit, încât primul impuls a fost să creadă că e vorba de o eroare. Dar nu era. După zeci de replicări, fenomenul persista. Lichidul avea, într-un mod bizar, o „memorie de formă”.

Horoscop zilnic 15 mai 2025. Taurii iau decizii importante legate de bani, Fecioarele primesc o veste bună la muncă

Alimentul pe care să îl pui pe pervaz în zilele călduroase. Aşa nu vor mai intra muştele în casă

Profesorul Thomas Russell, un expert recunoscut în știința și ingineria polimerilor, a fost rapid implicat în analiză. „Este cu adevărat ciudat”, a declarat el pentru Live Science. „Comportamentul acestui amestec contrazice ceea ce știm despre echilibrul energetic al emulsiei”.

În mod normal, lichide precum uleiul și apa — care sunt nemiscibile — formează două straturi sau, în cazul în care sunt forțate să se combine, dau naștere unor picături sferice. Motivul? Sfera este forma geometrică ce minimizează energia interfacială – adică acea tensiune care se formează între două substanțe ce nu se amestecă.

În schimb, amestecul creat de Raykh a format o structură cu suprafață mult mai mare — ceea ce, teoretic, ar însemna o energie mai mare și deci un sistem instabil. Dar nu era deloc instabil.

Ce face acest lichid atât de special?

După multiple analize, misterul a început să fie elucidat. Secretul stă în particulele de nichel magnetizate care compuneau amestecul. Acestea interacționau între ele prin ceea ce fizicienii numesc dipoli magnetici — adică fiecare particulă acționa ca un mic magnet, creând lanțuri invizibile care se aliniau de-a lungul interfeței dintre apă și ulei.

Într-un fel, aceste forțe magnetice subtile păcăleau comportamentul natural al lichidelor. Aceste interacțiuni între dipolii magnetici erau suficient de puternice pentru a impune o geometrie atipică și pentru a stabiliza o formă complexă, departe de sfera obișnuită.

Russell a subliniat că, deși fenomenul pare să contrazică legile termodinamicii, realitatea e puțin mai nuanțată. Aceste legi se aplică în sisteme macroscopice – adică la scară mare. Dar aici vorbim de o excepție locală, produsă de interacțiuni microscopice între particule. Cu alte cuvinte, termodinamica rămâne valabilă, dar poate fi „ocolită” temporar și local prin forțe specializate, cum sunt cele magnetice.

Acest comportament „anomalii acceptabile” e cunoscut în știință, dar este extrem de rar. De obicei, pentru a modifica forma unei emulsii sau pentru a o stabiliza, cercetătorii apelează la emulgatori chimici sau la temperaturi precise. În acest caz, totul se întâmplă „natural”, dinamic și reversibil, prin simpla agitație și rearanjare a dipolilor.

De la accident la potențială revoluție în știință

Ceea ce a început ca o întâmplare ar putea avea implicații importante în mai multe domenii. În primul rând, descoperirea poate deschide noi căi în domeniul materialelor inteligente, care își pot schimba forma și reveni la o stare prestabilită fără intervenție mecanică sau electronică.

De exemplu, acest principiu ar putea fi aplicat la dezvoltarea de materiale autoregenerabile sau în tehnologia soft robotics — roboți construiți din materiale moi, flexibile, care ar putea „curge” în forme adaptabile.

De asemenea, în chimie sau biotehnologie, capacitatea unui lichid de a-și păstra o formă funcțională ar putea revoluționa metodele de livrare a medicamentelor sau microfluidica — știința controlului lichidelor la scară mică, folosită în laboratoare de analiză.

Un alt domeniu de interes este arhitectura moleculară. Dacă astfel de structuri pot fi stabilizate magnetic, atunci s-ar putea crea materiale noi cu proprietăți dinamice, auto-organizante, care să reacționeze la stimuli externi.

Dar până acolo, descoperirea rămâne un caz-școală de serendipitate științifică. E o lecție despre cât de importante sunt curiozitatea, perseverența și capacitatea de a recunoaște ceva uimitor chiar și în cele mai simple experimente.

Ce urmează? Lichide inteligente și fizică la limită

Deocamdată, cercetătorii se concentrează pe reproducerea controlată a fenomenului și pe înțelegerea completă a tuturor parametrilor care influențează comportamentul acestui lichid „inteligent”.

În plan academic, studiul publicat de echipa de la Massachusetts Amherst deja atrage atenția altor grupuri de cercetare, din Germania, Japonia și Coreea de Sud, interesate de replicarea fenomenului în propriile laboratoare.

Totodată, descoperirea ridică întrebări fundamentale despre limitele aplicabilității legilor fizicii la scară mică, într-un context în care se explorează deja fenomene „interzise” precum energie negativă, materiale cu masă imaginară sau sisteme cuantice neechilibrate.

Pentru Anthony Raykh, este clar că viața i s-a schimbat. De la un simplu experiment cu ulei și apă, a ajuns pe radarul celor mai influenți oameni de știință ai momentului. Și cine știe? Poate tocmai acest lichid cu „memorie de urnă” va sta la baza unor tehnologii viitoare care vor schimba modul în care înțelegem materia, energia și mișcarea.

Poate că unele descoperiri par accidentale, dar atunci când știința le confirmă, devin lecții despre cât de puțin știm, de fapt, despre lumea din jurul nostru. Iar asta e partea cea mai frumoasă.