一颗葡萄碰到一个水凝胶珠,火花四溅。
一颗葡萄碰到一个水凝胶珠,火花四溅。所有图片由哈姆扎·哈塔克提供

这是一个普遍的真理承认一对葡萄半球暴露在强烈的微波辐射下会产生火花,点燃等离子体。”

有文学倾向的人会注意到,上面这句话是对简·奥斯汀著名的第一句的重复《傲慢与偏见》虽然伊丽莎白·班尼特和达西先生之间可能会擦出火花,但这与在微波炉里旋转的两半葡萄靠得足够近时产生的火焰相比,根本不算什么。事实上,以上引用是另一篇伟大文学作品的第一行,昨天由美国国家科学院院刊

两颗葡萄相遇,火花四溅。
两颗葡萄相遇,火花四溅。

在《葡萄等离子体形成与水相二聚体微波共振的联系》一文中,”物理学家Hamza K. Khattak, Pablo Bianucci和Aaron D. Slepkova以科学的名义部署了许多葡萄和几个微波。用微波炉加热一颗几乎切成两半的葡萄,观察中间的部分点燃是一种流行的、有很多记录的消遣方式。几十年来,这种燃烧的客厅把戏一直被拍摄下来,并在互联网上分享,让观察者感到困惑。研究人员着手解开这个谜团。

主要的理论是,当葡萄的两半被微波加热时,连接它们的表皮桥就像天线一样。通过天线的电流被加热,直到形成等离子体。(顺便说一下,等离子体是一种电离气体,当原子被加热到释放电子的程度时就会产生。闪电是等离子体,就像太阳.)

不要在家里尝试。
不要在家里尝试。

研究作者巴勃罗·比安努奇说,事实并非如此。作为一名康考迪亚大学的物理学家,他整天都在接听对他们的火热发现感兴趣的记者的电话。他的同事Slepkova于1995年首次在互联网上了解到葡萄现象,并于2015年开始将其作为一个副业项目进行研究。但比安努奇说,直到2017年本科生哈塔克加入这个团队,这项研究才“非常迅速地推进”。斯普科娃和哈塔克利用改装过的微波炉拍照,开始用微波炉加热葡萄。根据这篇论文,研究小组使用了“热成像技术和计算机模拟”来研究发生了什么。

熔化的等离子体从葡萄中点燃。
熔化的等离子体从葡萄中点燃。

事实证明,切葡萄是没有必要的,皮桥也没有必要。即使是两个剥了皮的葡萄并排放在一起也会引起烟火。事实上,任何像葡萄一样的物体,包括蓝莓、圣女果、鹌鹑蛋和水凝胶水珠,都有同样的效果——研究人员通过轮流微波来努力证明这一点。

这一见解使该团队得出了一个新理论。在比安努奇所说的“一个非常幸运的巧合”中,葡萄主要是由水构成的,而这恰好会大大减少微波的波长。它们在空气中大约12厘米,在水中大约1到2厘米:比普通的葡萄小一点。“微波会被困在葡萄内部,”比安努奇说。如果一颗葡萄被自己微波,它的中心就会从被困的微波中形成一个热点。但当两颗葡萄距离足够近时,波可以从一颗“跳”到另一颗。他说:“这种跳跃会在葡萄之间产生非常强的电磁场。”当电场强大到足以电离葡萄中的钠离子和钾离子时,就会产生一个小小的火球。

为了拍出更好的照片,研究人员甚至拆掉了微波门。
为了拍出更好的照片,研究人员甚至拆掉了微波门。

该团队花了几年时间才发现,并导致12个微波炉死亡。(即使是经过大量改造的微波炉“也不喜欢空着”,除了两颗葡萄。)这似乎是一项轻松愉快的研究,论文承认“观察一块水果在微波炉中起火是令人兴奋和难忘的。”但也有现实世界的影响。正如比安努奇解释的那样物理世界中,这些发现可能在纳米光子学领域派上用场光的研究非常小的规模)。与此同时,任何对免费灯光秀感兴趣的人都可以(小心地)微波离开,因为我们对那里发生的事情有更好的了解。

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