A lapok állandóan tele vannak jótanácsokkal. Minden elképzelhető és elképzelhetetlen helyzetre kínálnak megoldást. Tekintsük a következő, egyáltalán nem ritka esetet: az étteremben ketchuppal akarja ízesíteni ételét. Az üvegből nagyon nehezen jön ki a mártás, ezért alaposan megrázza, mire egyszerre híg szósz ömlik mindenre, a tányérra, az abroszra és szép világos nyári ruhájára. Figyelmes újságolvasók és tévénézők pontosan tudják, melyek azok a mosóporok, melyekkel olcsón, gyorsan és természetesen nyom nélkül el lehet tüntetni a foltokat. Okos ember azonban tanulni is szeretne a kárából. Az üveg rázása, ütögetése fizikai munka, fizikai hatásokat vált ki, ezért jó ötletnek tűnik, hogy kérdezze meg kedvenc fizikusát arról, vajon hogyan lehetne legközelebb elkerülni a ketchup fogyasztás mellékhatásait, vagyis a balesetet. Az ötlet valóban jónak tűnik, de még azoknak sem ajánljuk, akiknek tényleg van kedvenc fizikusuk. Nem ajánljuk, ugyanis a fizikusok sem tudják (még) a választ. A ketchup túl sok, eltérő tulajdonságú alapanyag elegye, ezért laboratóriumi kísérletekkel nem tudjuk feltárni a rendkívüli viselkedés okait, az elméleti fizika szép tiszta egyenletei pedig még távolabb vannak a paradicsomos mártás ragacsos valóságától. A vizsgálandó jelenség, a nyíróhatásra való hígulás, szerencsére máshonnan is ismerős.
A folyadékok többségének nem változik a viszkozitása nyíróhatásra, de egyesek, például a tejszínhab, a vér vagy a körömlakk, a ketchuphoz hasonlóan nyíróhatásra hígulnak. Normál állapotban mézsűrűek, de keverés vagy rázás hatására felhígulnak. Más folyadékoknál a hatás éppen ellentétes, a nedves beton nyíróhatásra sűrűsödik. Nyírásnak vagy csúsztatásnak, némi pontatlansággal, azt az alakváltozást nevezik, melynek során az erő hatására a folyadék részei elcsúsznak egymáson. A hétköznapi jelenség megértésétől még messze vagyunk, mert nem ismerjük eléggé a folyadékban molekuláris szinten zajló kölcsönhatásokat. Bonyolítja a helyzetet az is, hogy egyes folyadékok minden külső beavatkozás nélkül, az idő múlásával változtatják sűrűségüket, a mindennapi gyakorlatban nem könnyű a nyíróhatásra és az idő hatására beálló változásokat megkülönböztetni, szétválasztani egymástól.
A feladatot tehát le kell egyszerűsíteni. A bonyolult összetételű ketchup helyett válasszunk valami tiszta anyagot, például egy nemesgázt, a xenont. Egyszerűsítsük tovább a feladatot és küszöböljük ki a gravitációt is, hisz amiatt csorgott az üvegből lefelé a lé. Nulla, pontosabban csaknem nulla gravitációban vizsgálódhatunk például egy földkörüli pályán mozgó űreszközben. Idén nyár végén az egyik amerikai űrrepülőgép fedélzetén éppen ezt a kísérletet fogják elvégezni. A színtelen, szagtalan, íztelen xenonnal végzendő vizsgálatok megismerése előtt azonban ízlelgessük még egy kicsit a ketchupot.
A mai ketchup lényegét tekintve paradicsomsűrítmény, amelyet fűszerekkel és egyéb anyagokkal ízesítenek. Hosszú utat tett meg térben és időben, míg ezzé vált. A ketchup ugyanis eredetileg ecetes halmártás volt Kínában ke-tsiap néven. A britek a malájok földjén ismerték meg, ott a ketjap szó már egyszerűen csak mártás jelentéssel bírt. Nálunk, éppúgy, mint a világon mindenütt, az angol szó honosodott meg. A tudós lexikonok szerint a brit ketchup ma is gombákból és/vagy zöld dióból, esetleg osztrigából készült ízesítő, melyet belefőznek az ételekbe. A gombák persze nem akármilyenek, hanem egyenesen kelet-indiaiak. A Pallas Nagylexikon szerint a ketchup ecettel vegyített, fűszerezett gombakivonat, melyet Angliában mártásokhoz, pecsenyék mellékleteként használnak. Régen ilyen volt az amerikai ketchup is. A mai amerikai püré összetétele viszont teljesen más, paradicsom, hagyma, zöldpaprika, fűszerek alkotják, marhahúshoz, sült krumplihoz, hot doghoz és a gyorséttermek más termékeihez fogyasztják. Mi egy még egyszerűbb változathoz vagyunk szokva, a sűrített paradicsom alaphoz némi cukrot, sót, ecetsavat, citromsavat és persze fűszereket adnak. A húsokon kívül az olasz tésztáknak is elengedhetetlen kísérője.
A konyhából menjünk át az űrlaboratóriumba. Nem könnyű belátni, hogy a nemesgáz xenon és a ragacsos paradicsompüré valamiben is hasonlít egymásra. A xenon gáz egyatomos molekulákból áll, a ketchupban a vízben oldott mikroszkopikus sóionok nagy paradicsompüré csomókkal keverednek. A xenon neve görög eredetű (xenosz = idegen), ebbol ered a xenofóbia – idegengyűlölet szó. A xenont elég későn, 1898-ban fedezték fel, a Föld egyik legritkább eleme, különleges lámpák töltésére használják. (Figyelmeztetés idősebbeknek: már régen, 1962 óta nem igaz az az iskolában tanult tétel, miszerint a nemesgázok nem alkotnak vegyületeket! A xenonnak ma már fluor-, oxigén- és nitrogéntartalmú vegyületei ismeretesek.) A xenon normál nyomáson -108 Celsius-fokon cseppfolyósodik folyadékká. A kísérletben nagyobb nyomást és magasabb hőmérsékletet állítanak be. Úgy választják meg a paramétereket, hogy a xenon egyszerre legyen jelen gáz- és folyadékfázisban, tehát egyik része folyadék, a többi gáz. Olyan mint az őszi köd, abban is parányi folyadék- és gáztartományok váltakoznak. Ebben a különleges állapotban az egyszerű folyadékok is képesek nyíróhatásra hígulni. Földfelszíni körülmények között azonban nem maradna fenn ez a gáz és folyadék elegy a teljes térfogatban, a tömegvonzás hatására a nagyobb cseppek lefelé mozognak, alul jóval nagyobb lesz a sűrűség, mint fent. Ha nem erre a mechanizmusra vagyunk kíváncsiak, akkor jobb az egészet kiküszöbölni, ezért viszik fel a kísérletet a Columbia űrrepülőgép mikrogravitációs körülményei közé.
Az űrállomás fedélzetén beállítják a kritikus állapothoz tartozó nyomás- és hőmérséklet-viszonyokat, majd egy kis robotgép kevergetni kezdi a xenon mintát. A paramétereket lépésről lépésre változtatják. Például megvizsgálják, hogyan hat a hőmérséklet változtatása a nyíróhatások miatt fellépő hígulásra. Magasabb vagy alacsonyabb hőmérsékleten gyorsabb-e a hígulás? Természetesen változtatják majd a mintára kifejtett hatásokat, a keverés sebességét, a keverés mennyiségét. Ügyes megoldással maga a keverőlapát fogja mérni az eredményt, a hígulás mértékét is. Ahogy a xenon folyadék hígul, úgy lesz a keverőlapátnak egyre könnyebb a dolga, egyre kisebb ellenállásba ütközik, ez pedig pontosan mérhető.
Ma még az sem biztos, hogy valóban modellezhető a xenonnal az űrben a nyíróhatásra beálló hígulás. Ha sikerül, akkor más anyagokat is vizsgálni fognak. Olyan modell megalkotása a távlati cél, mellyel kiszámíthatóvá, előre jelezhetővé válik a folyadékok viselkedése, sűrűsödése, hígulása. A ketchup megfelelő, balesetmentes kezelésére azonban a jövőben sem lesz egyszerű képlettel leírható megoldás, marad az óvatosság és a ruhatisztítás.
Szóljon hozzá!