অতিশীতল পানিতে টোকা দিলে বরফ জমে যাওয়ার বৈজ্ঞানিক কারণ

ফ্রিজার থেকে বের করা পানির বোতল স্বচ্ছ ও তরল থাকলেও টেবিলে টোকা দেওয়ার সঙ্গে সঙ্গে তা বরফে পরিণত হতে শুরু করে। অথচ বোতলের গায়ে থাকা পৃষ্ঠ বা পানির ভেতরের কণাগুলো আগেই উপস্থিত ছিল। বিজ্ঞানীরা এক শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে এই রহস্য নিয়ে গবেষণা করছেন। ১৯০৬ সালে বার্নস দেখান যে, প্রবল আলোড়নের ফলে পাতিত পানি প্রায় ২৬৯ থেকে ২৭০ কেলভিন বা মাইনাস ৪ থেকে মাইনাস ৩ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় জমে যেতে পারে।

পরবর্তীতে ১৯১৩ সালে ইয়ং ও ভ্যান সিকলেন পানির ট্যাংকে ডোবানো একটি নেহাইয়ের ওপর হাতুড়ি ফেলে অতিশীতল পানি জমিয়ে দেখান। ১৯৪৮ সালে ডরসি প্রদর্শন করেন যে, অতিশীতল পানি এক নল থেকে অন্য নলে ঢাললেও সবসময় জমে যায় না, তবে প্রবল ঝাঁকুনিতে পানি জমার আগে প্রায় ২ ডিগ্রি পর্যন্ত উষ্ণ হতে পারে। পানি ঝাঁকালে কেন জমে যায়, সে বিষয়ে বিভিন্ন ব্যাখ্যা রয়েছে। একটি ব্যাখ্যা অনুযায়ী, আকস্মিক ধাক্কায় পানির মধ্যে খুব অল্প সময়ের জন্য চাপের পরিবর্তন ঘটে। পানির প্রসারণের ফলে স্থানীয়ভাবে ঋণাত্মক চাপ তৈরি হলে বরফ তৈরির প্রক্রিয়া সহজ হতে পারে।

ক্লডিয়া মারকোলির একটি মডেলে দেখা যায়, প্রায় ২৬২ কেলভিন বা মাইনাস ১১ ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচে নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে বরফ তৈরির প্রক্রিয়া এগিয়ে যায়। 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। এছাড়া পাত্রের দেওয়ালে থাকা ক্ষুদ্র আঁচড়, পানির কণা কিংবা আগে থেকে থাকা বরফের ক্ষুদ্র স্ফটিক এই প্রক্রিয়ায় ভূমিকা রাখে। একবার স্থিতিশীল বরফের স্ফটিক তৈরি হলে তার চারপাশে পানির অণু যুক্ত হয়ে দ্রুত বরফ ছড়িয়ে পড়ে।