برگ‌های سرگردان چای، به فیزیکدانان اجازه داده است تا پدیده‌‌ی غیرمنتظره‌ای را کشف کنند: ذرات می‌توانند خلاف جهت جریان آب حرکت کنند.

 هنگام ریختن آب تمیز به درون فنجان پر از برگ‌های چای، تعدادی از آن‌ها به لطف تفاوت کشش سطحی آب، به آرامی در خلاف جهت جریان به سمت کتری حرکت می‌کنند.

ایوا کنزو (Eva Kanso) فیزیکدانی از دانشگاه کالیفرنیای جنوبی می‌گوید: «این بسیار جالب و جذاب است. می‌خواهم دانشجویانم آزمایشی مانند آن را انجام دهند.»

هر کایاک‌ران، لوله‌کش یا فیزیکدانی احتمالاً خواهد گفت که همه‌چیز همواره در جهت حرکت آب جریان می‌یابد. اما این دانش مرسوم برای سباستین بیانچینی (Sebastian Bianchini)، دانشجوی مقطع کارشناسی در دانشگاه هاوانای کوبا، شروع به رنگ باختن کرد؛ زمانی که شبی در سال 2008 با ریختن آب داغ روی فنجانی از برگ‌های چای میت (که در آمریکای جنوبی کشت می‌شود) مشغول آماده کردن مقداری چای بود. او متوجه شد که هنگام پر کردن فنجان، تعداد انگشت‌شماری از برگ‌های چای به سمت آب تازه‌ی درون کتری هجوم می‌برند.

بیانچینی این مشاهده‌ی عجیب خود را برای فیزیکدانی به نام ارنستو آلشولر (Ernesto Altshuler) در دانشکده توضیح داد و آن‌ها آزمایشاتی در این مورد انجام دادند. اگرچه تصور می‌کردند فهمیده‌اند که چه اتفاقی می‌افتد، اما آلشولر معتقد بود که ممکن است از جانب سایر فیزیکدانان مورد تردید قرار گیرد و بنابراین هرگز یافته‌های خود را منتشر نکردند.

سال گذشته آلشولر فیزیکدانی از دانشگاه روتگرز (Rutgers University) به نام تروی شینبرات (Troy Shinbrot) را ملاقات کرد. او موافقت کرد تا آزمایش را دوباره تکرار کنند. شینبرات دو مخزن را کنار یکدیگر قرار داد و یکی از آن‌ها را بالا برد، به گونه‌ای که آب از مخزن بالایی از طریق کانالی به سمت پایین جریان می‌یافت و جریان آب فاصله‌ی یک‌سانتی‌متری بین آن‌ها را از طریق پل زدن پر می‌کرد (مطابق شکل). همان‌گونه که انتظار می‌رفت در عرض چندین ثانیه با اضافه کردن چای میت و گچ به مخزن پایینی، ذرات شروع به بالا رفتن از کانال و آلوده کردن مخزن بالایی کردند.

آزمایشات او نیز به همان نتایج گروه آلشولر منجر شد: ذرات بر گرانش غلبه می‌کنند و این جریان به لطف ویژگی از آب به نام کشش سطحی است. پیوندگاه اتم‌های هیدروژن در بین مولکول‌های آب تمایل به ایجاد سطح کشسان دارند، مانند توری که در آکروبات از آن استفاده می‌شود. اما ذرات کوچی مانند برگ‌های چای این شبکه را مختل می‌کنند. آن‌ها موجب می‌شوند که پیوندهای هیدروژنی شکسته شوند و به ذرات به سمت آب خالص‌تر، جایی که کشش سطحی بیشتر است، نیرو وارد می‌کنند. شینبرات می‌گوید که فیزیکدانان از مدت‌ها پیش می‌دانستند که ذرات از طریق این فرایند می‌توانند نیرو دریافت کنند اما هرگز تصور نمی‌کردند که قدرت این نیرو به‌اندازه‌ای باشد که ذرات را در خلاف جهت جریان آب حرکت دهد.

این پژوهش‌گران نظریه‌ی کشش سطحی و آزمایشات خود را در سوم جولای در مجله‌ی Proceedings of the Royal Society A گزارش کردند.

شینبرات و آلشولر تصدیق می‌کنند که نمی‌دانند این کشف به جز هنگام آماده کردن چای، اتفاق می‌افتد یا خیر. اما شینبرات می‌گوید که ممکن است آلاینده‌ها در رودخانه‌ای با جریان آرام بتوانند در خلاف جهت جریان آب حرکت کنند. او همچنین شرح می‌دهد که این ذرات می‌توانند دزدکی به سمت نوک پیپت حرکت کنند و  در صورتی که پیپت دوباره مورد استفاده قرار گیرد، به طور بالقوه باعث آلودگی نمونه‌های آزمایشگاهی شوند.

منبع: http://www.sciencenews.org/view/generic/id/351383/description/Particles_defy_gravity_float_upstream

مرجع:http://rspa.royalsocietypublishing.org/content/469/2157/20130067