Peter Tucker
0 
2814
82
Om du skulle släppa en skuren druva i mikrovågsugnen och värma den, skulle något otroligt hända: Den lilla frukten skulle spottas ut små glödande strålar som råkar vara ett konstigt tillstånd av materia som kallas plasma.
Och nu har forskare upptäckt mysteriet om varför druvor antänds på detta sätt: Mikrovågorna skapar "hotspots" av elektromagnetism, avslöjade en ny studie.
Virala internetvideor har visat detta kökljusshow, som inträffar när en halverad druva (med halvorna fortfarande ansluten av huden) sprängs av strålning i en mikrovågsugn. Små fontäner med lysande plasma - gas laddad med joner - spricker från den plats där druvhalvorna ansluter. Det är en häpnadsväckande syn, men även om filmer som visar detta fenomen har funnits i mer än två decennier, visste forskare inte varför sådana druvpyrotekniker hände. [De 18 största olösta mysterierna i fysik]
För att komma till botten i mekaniken, filmade Pablo Bianucci, docent vid Institutionen för fysik vid Concordia University i Montreal, och kollegor nyligen en mängd druvor, hydrogelpärlor och vattenfylld vaktelägg med höghastighetskameror som skjuter 1 000 bildrutor per sekund. Forskarna använde hushållsmikrovågor med funktionshindrade skivspelare, som arbetade vid 2,4 gigahertz; forskarna modifierade också en mikrovågsugn så att de kunde fånga termisk avbildning genom att använda en speciell dörr som mestadels var transparent för våglängderna som en termisk kamera har sett.
Resultaten visade att en mikrovågad druvs storlek och sammansättning - särskilt mängden vatten den innehåller - avgör fruktens förmåga att tända, berättade Bianucci i ett e-postmeddelande.
Här är anledningen: Storlek och vatteninnehåll påverkar hur druvor - eller andra små sfärer, som pärlor, bär, druvtomater eller oliver - interagerar med mikrovågsstrålning, förklarade Bianucci.
"Det finns ett lyckligt sammanfall i det faktum att druvorna har både rätt sammansättning (mestadels vatten) och storlek" så att en enda våglängd av mikrovågsstrålning nästan helt passar in i druvan, vilket betyder att druvan kan "fälla" mikrovågor, sade han.
När två anslutna halvor av en druva bombarderas med strålning, kan mikrovågor som fångas i vävnaderna i varje hälft använda den anslutande huden som en bro, "hoppar" från en druvs hemisfär till den andra, enligt Bianucci.
"Detta resulterar i en" hotspot "med ett mycket starkare elektromagnetiskt fält mellan druvorna," sade han. "Det är detta starkt förstärkta fält som resulterar i generering av plasma."
Innan forskarnas experiment trodde man allmänt att mikrovågsvin druvor producerade plasma genom ytledningsförmåga, med den jonrika fliken av huden som ansluter druvhalvorna som överförde en elektrisk ström som genererade plasma. Även om detta var en rimlig förklaring hade det aldrig verifierats i en peer-granskad studie, och det fick studiens medförfattare Aaron Slepkov, en lektor vid Institutionen för fysik och astronomi vid Trent University i Ontario, Kanada, att sätta druvor till mikrovågor för vetenskap.
Teamet upptäckte att bestrålade föremål producerade plasma även när föremålen var hela och det inte fanns någon "bro" på huden, så länge det var fysisk kontakt mellan de två halvorna. Till och med hela druvor skulle producera plasma cirka 60 procent av tiden - om de rör vid en annan druva.
Men enstaka, ofördelade druvor skulle inte gnista alls, rapporterade forskarna.
Resultaten publicerades online 18 februari i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences.
- State of Matter: Plasma
- Vetenskapsfakta eller fiktion? Trolighet för 10 Sci-Fi-koncept
- Är det möjligt med en riktig lyssabel? Vetenskap erbjuder ett nytt hopp
Ursprungligen publicerad den .