টোকা দিলেই বরফ জমে যায়! অতিশীতল পানির এই অদ্ভুত বৈজ্ঞানিক রহস্য কী?

বিজ্ঞানীরা শতাব্দী ধরে অনুসন্ধান করছেন কেন অতিশীতল অবস্থায় থাকা পানিকে হালকা টোকা দিলেই তা দ্রুত বরফে পরিণত হয়। ফ্রিজ থেকে বের করা স্বচ্ছ পানির বোতল টেবিলে টোকা দিলেই বরফ জমে যাওয়ার পিছনে কী বিজ্ঞান রয়েছে? বিজ্ঞানীরা এই ঘটনার ব্যাখ্যা দিতে এক শতাব্দী ধরে পরীক্ষা-নিরীক্ষা চালিয়ে আসছেন।

🔴 মূল পয়েন্ট

• 📌 ১৯০৬ সালে বিজ্ঞানী বার্নস দেখান, প্রবল আলোড়নের ফলে অতিশীতল পানি ২৬৯ থেকে ২৭০ কেলভিন (মাইনাস ৪ থেকে মাইনাস ৩ ডিগ্রি সেলসিয়াস) তাপমাত্রায় জমে যেতে পারে।
• 📌 ১৯১৩ সালে ইয়ং ও ভ্যান সিকলেন হাতুড়ি মারার মাধ্যমে অতিশীতল পানিকে জমিয়ে দেন, যা প্রমাণ করে ঝাঁকুনি বরফ গঠনে ভূমিকা রাখে।
• 📌 অতিশীতল পানিকে প্রবল ঝাঁকুনি দিলে জমার আগে তাপমাত্রা প্রায় ২ ডিগ্রি পর্যন্ত বৃদ্ধি পেতে পারে।
• 📌 ১৮৯ মেগাপ্যাসকেল (বায়ুমণ্ডলীয় চাপের প্রায় ১ হাজার ৯০০ গুণ) ঋণাত্মক চাপ তৈরি হলে বরফ গঠনের প্রক্রিয়া দ্রুত হয়।
• 📌 পাত্রের ক্ষুদ্র আঁচড়, পানির মধ্যে থাকা কণা বা আগে থেকেই থাকা ক্ষুদ্র বরফের স্ফটিক বরফ জমার সূচনা করতে পারে।

📰 বিস্তারিত

ফ্রিজ থেকে বের করা পানির বোতলটি স্বচ্ছ ও তরল অবস্থায় থাকে। কিন্তু টেবিলে হালকা টোকা দিলেই তা দ্রুত বরফে পরিণত হয়। বিজ্ঞানীরা এই ঘটনার ব্যাখ্যা দিতে এক শতাব্দী ধরে গবেষণা চালিয়ে আসছেন। ১৯০৬ সালে বিজ্ঞানী বার্নসের পরীক্ষায় দেখা যায়, প্রবল আলোড়নের ফলে পানি তুলনামূলক বেশি তাপমাত্রায় জমে যেতে পারে। তাঁর পরীক্ষায় পানির তাপমাত্রা ছিল প্রায় ২৬৯ থেকে ২৭০ কেলভিন, যা মাইনাস ৪ থেকে মাইনাস ৩ ডিগ্রি সেলসিয়াস।

১৯১৩ সালে ইয়ং ও ভ্যান সিকলেন একটি নেহাইয়ের ওপর হাতুড়ি মারার মাধ্যমে অতিশীতল পানিকে জমিয়ে দেন। এতে প্রমাণিত হয় যে, ঝাঁকুনি বা প্রবল আলোড়ন বরফ গঠনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখে। ১৯৪৮ সালে ডরসি দেখান, অতিশীতল পানি একটি নলের এক প্রান্ত থেকে অন্য প্রান্তে ঢাললেও সব সময় জমে যায় না। তবে প্রবল ঝাঁকুনিতে পানি জমার আগে প্রায় ২ ডিগ্রি পর্যন্ত উষ্ণ হতে পারে।

বিজ্ঞানীরা আরও জানিয়েছেন, পানির মধ্যে ঋণাত্মক চাপ তৈরি হলে বরফ গঠনের প্রক্রিয়া সহজতর হয়। ক্লডিয়া মারকোলির মডেলে দেখা যায়, প্রায় ২৬২ কেলভিন বা মাইনাস ১১ ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচে নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে বরফ তৈরির প্রক্রিয়া প্রতিযোগিতায় এগিয়ে যেতে পারে। এ ক্ষেত্রে প্রয়োজনীয় ঋণাত্মক চাপ প্রায় ১৮৯ মেগাপ্যাসকেল, যা বায়ুমণ্ডলীয় চাপের প্রায় ১ হাজার ৯০০ গুণ। বোতলে টোকা দিলে এমন চাপ তৈরি হওয়ার বিষয়টি ক্ষণস্থায়ী ও স্থানীয় হতে পারে।

তবে ঝাঁকালে পানি জমে যাওয়ার সব ঘটনাকে শুধু এই ব্যাখ্যা দিয়ে বোঝানো যায় না। পাত্রের দেওয়ালে থাকা ক্ষুদ্র আঁচড়, পানির মধ্যে থাকা কণা কিংবা আগে থেকেই থাকা ক্ষুদ্র বরফের স্ফটিক এ ক্ষেত্রে ভূমিকা রাখতে পারে। একবার স্থিতিশীল বরফের স্ফটিক তৈরি হয়ে গেলে তার চারপাশে আরও পানির অণু যুক্ত হতে থাকে। ফলে বরফ দ্রুত ছড়িয়ে পড়ে।

"আকস্মিক ধাক্কায় পানির মধ্যে খুব অল্প সময়ের জন্য চাপের পরিবর্তন ঘটতে পারে। কোনো তরলকে শুধু চাপ দিলেই হয় না, বিশেষ পরিস্থিতিতে তাকে টানার মতো অবস্থাও তৈরি হতে পারে। পানির প্রসারণের ফলে স্থানীয়ভাবে ঋণাত্মক চাপ তৈরি হলে বরফ তৈরির প্রক্রিয়া সহজ হতে পারে।"

📊 তথ্যের সারসংক্ষেপ

• 📍 স্থান: ফ্রিজার (পানির উৎস)
• 👥 খবরের মুখ্য ব্যক্তি: বিজ্ঞানীরা (বার্নস, ইয়ং, ভ্যান সিকলেন, ডরসি, ক্লডিয়া মারকোলি)
• 🔢 গুরুত্বপূর্ণ সংখ্যা: ২৬৯-২৭০ কেলভিন, ১৮৯ মেগাপ্যাসকেল, ১ হাজার ৯০০ গুণ, ২ ডিগ্রি সেলসিয়াস