గాజు బిందువు ఇంద్రజాలం

ఎప్పుడైనా గాజు కన్నీటి చుక్కల గురించి విన్నారా? అవి స్టీలు కన్నా దృఢంగా ఉంటే? బుల్లెట్‌ దెబ్బనైనా తట్టుకుంటే? సైన్స్‌ సూత్రాలనూ ధిక్కరిస్తే? అంత విచిత్రమైన గాజు బిందువు లేంటని అనుకుంటున్నారా? అవే ప్రిన్స్‌ రూపర్ట్స్‌ డ్రాప్స్‌.  వీటికి ఇంత దృఢత్వం ఎలా సాధ్యమైంది? చాలాకాలం వరకూ శాస్త్రవేత్తలకే అంతు చిక్కని వీటి రహస్యమేంటి?

ఒకసారి కరిగిన గాజు బిందువును ఊహించుకోండి. ప్రిన్స్‌ రూపర్ట్స్‌ డ్రాప్‌ ఇలాగే ఉంటుంది. కన్నీటి చుక్కలాంటి ఆకారంతో, పొడవైన తోకలాంటి బుడగలా కనిపిస్తుంది. ప్రిన్స్‌ రూపర్ట్స్‌ డ్రాప్స్‌ను డచ్‌ టియర్స్‌, బెటావియన్‌ టియర్స్‌ అనీ పిలుచుకుంటారు. కరిగిన గాజును చల్లటి నీటిలో ముంచినప్పుడు పొడవైన తోకతో కూడిన బిందువులా ఇవి ఏర్పడతాయి. సాధారణంగా గాజు 2,552 నుంచి 2,912 డిగ్రీల ఫారన్‌హీట్‌ ఉష్ణోగ్రతలో కరుగుతుంది. గాజు తయారు చేసేవారు కరిగిన గాజు పూసను నీటి తొట్టిలో ముంచినప్పుడు దాని ఉపరితలం చాలా వేగంగా చల్లబడుతుంది. గాజు బయటి నుంచి లోపలి వైపునకు అతి వేగంగా గట్టిపడుతూ వస్తుంది. ఈ క్రమంలో లోపలి ద్రవం చుట్టూ వేగంగా గట్టి పొర ఒకటి ఏర్పడుతుంది. దీన్ని ఒకరకంగా గుడ్డులో పచ్చసొన కన్నా తెల్లసొన త్వరగా గట్టిపడినట్టుగా పోల్చుకోవచ్చు. ద్రవ స్థితి నుంచి ఘన స్థితిలోకి మారినా అత్యధిక పీడన బలాలు అలాగే కొనసాగుతూ ఉంటాయి. లోపల కరిగిన గాజు చల్లబడుతూ, వెనక్కి పోతుంటుంది. వీలైనంతవరకు బయటి పొరను లోపలికి లాగటానికి ప్రయత్నిస్తుంది. అంతర్భాగం బిగుతుగా కుంచించుకుపోయి, బిందువులో పెద్దమొత్తంలో తన్యత పుట్టుకొస్తుంది. ఈ సంపీడన బలం పొరలను గట్టిగా పట్టి ఉంచుతుంది. ఇదే ప్రిన్స్‌ రూపర్ట్స్‌ డ్రాప్స్‌కు దృఢత్వాన్ని తెచ్చిపెడుతోంది. ప్రకృతిలో సహజసిద్ధంగానూ.. అగ్ని పర్వతాల లావాలో ప్రత్యేకమైన పరిస్థితుల్లో ఇలాంటి ఆకారాలు పుట్టుకొస్తుంటాయి. వీటిని పీలేస్‌ టియర్స్‌
అంటారు.

తల దృఢం, తోక సున్నితం 

శాస్త్రరంగంలో సుమారు 400 ఏళ్లుగా ప్రిన్స్‌ రూపర్ట్స్‌ డ్రాప్స్‌ ఆసక్తిని రేపుతూ వస్తున్నాయి. దీనికి కారణం వీటి ప్రత్యేక గుణాలే. వీటి తల భాగాన్ని సుత్తితో కొట్టినా పగలవు. ఆ మాటకొస్తే బుల్లెట్‌ కూడా ఛేదించలేదు. ఇది 6,64,300 న్యూటాన్ల బలాలనూ తట్టుకొంటుంది. కానీ దీని తోక భాగం కొద్దిగా దెబ్బతిన్నా హఠాత్తుగా వేలాది ముక్కలుగా విచ్ఛిన్నమైపోవటం ఆశ్చర్యకరం. తోక తెగినప్పుడు లెక్కలేనన్ని పగుళ్లు ఏర్పడటం మూలంగా ఇది పేలి, పగిలిపోతుంది. అతి చిన్న పగులు కూడా తోక మధ్యలోని అవశేష బలాల క్షేత్రం తన్యత వేగాన్ని పెంచుతుంది. ఈ వేగం సెకనుకు 1,450 నుంచి 1,900 మీటర్లకు చేరుకోగానే బద్దలైపోతుంది.

మన శాస్త్రవేత్తలు కూడా..

మనదేశ శాస్త్రవేత్తలూ ఈ గాజు బిందువుల గుట్టును తెలుసుకోవటానికి ప్రయత్నించారు. పర్డ్యూ యూనివర్సిటీ ఇంజినీరింగ్‌ ప్రొఫెసర్‌ శ్రీనివాసన్‌ చంద్రశేఖర్‌, యూనివర్సిటీ ఆఫ్‌ కేంబ్రిడ్జిలో పనిచేసిన మునావర్‌ చౌదరి 1994లో వీటిపై అధ్యయనం చేశారు. హై-స్పీడ్‌ ఫ్రేమింగ్‌ ఫొటోగ్రఫీ సాయంతో బిందువు ముక్కలు కావటాన్ని పరిశీలించారు. బిందువు ఉపరితలాన అత్యధిక సంపీడన బలాలు, లోపల తన్యత బలాలు ఉంటున్నట్టు గుర్తించారు. దీంతో అసమతౌల్యం ఏర్పడుతోందని, ఇది తోక తెగినప్పుడు తేలికగా విస్తరిస్తోందని కనుగొన్నారు. అయితే గాజు బిందువు అంతటా ఈ బలాలు ఎలా విస్తరిస్తున్నాయనేది ప్రశ్నగానే మిగిలిపోయింది. అనంతరం ఇస్తోనియా పరిశోధకులు హిల్లర్‌ అబెన్‌ అధ్యయనం చేసి గాజు బిందువు తల భాగాన అత్యధిక సంపీడన బలం ఉంటున్నట్టు గుర్తించారు. కానీ ఉపరితల పొర పలుచగా ఉంటున్నట్టు కనుగొన్నారు. లోపలి పీడన ప్రాంతంలోకి పగులు ప్రవేశించినప్పుడు బిందువు తల పేలిపోతున్నట్టు గుర్తించారు. ఒక చిన్న గాజు బిందువుకు ఇంత పెద్ద కథ ఉందన్నమాట.

ఏంటీ ప్రయోజనం?

ప్రిన్స్‌ రూపర్ట్స్‌ డ్రాప్స్‌ను పగల గొట్టటం వినోదం కలిగి స్తుండొచ్చు గానీ ఇవి మనకు ఉపయోగపడే వస్తువుల గట్టిదనానికీ తోడ్పడతాయి. మొబైల్‌ ఫోన్ల మీది గొరిల్లా గ్లాసు దీనికి ఒక ఉదాహరణ. ఇది పలుచగా ఉన్నప్పటికీ చాలా గట్టిగా ఉంటుంది. ప్రిన్స్‌ రూపర్ట్స్‌ డ్రాప్‌ తయారీ విధానంతోనే దీన్ని రూపొందించారు. గొరిల్లా గ్లాసును అయాన్‌ మార్పిడి ప్రక్రియతో తయారుచేస్తారు. వీటిని తయారు చేసేటప్పుడు ఉపరితలం మీద చిన్న అయాన్‌ రేణువులుంటాయి. ఇవి సోడియం అయాన్ల విద్యుదావేశం కలిగుంటాయి. దీన్ని గట్టి పరచటానికి ఉప్పు ద్రావణంలో ముంచుతారు. అప్పుడు చిన్న అయాన్ల స్థానంలోకి పెద్ద పొటాషియం అయాన్లు వచ్చి చేరతాయి. ఈ పెద్ద రేణువులు గాజు ఫలకం లోపలి భాగాల మీద ఒత్తిడి కలగజేయటం వల్ల బిగుతుగా కుంచించుకుపోతాయి. బస్సులు, లారీలు, కార్ల వంటి వాహనాల ముందు, కిటికీ భాగాల్లో అమర్చే టఫెన్డ్‌ గాజుకూ ఇదే స్ఫూర్తి. అగ్ని పర్వతాల లావాలోనూ కొన్ని ప్రత్యేక పరిస్థితుల్లో ఇలాంటి బిందువు ఆకారాలు ఏర్పడుతున్నట్టు 19వ శతాబ్దంలో గుర్తించారు. ఇటీవల యూనివర్సిటీ ఆఫ్‌ బ్రిస్టల్‌, యూనివర్సిటీ ఆఫ్‌ ఐస్‌లాండ్‌ పరిశోధకులు ఈ గాజు బిందువుల మీద అధ్యయనం చేసి అగ్ని పర్వతాల గుట్టును తెలుసుకోవటానికి ప్రయత్నించారు. అగ్ని పర్వతాల్లో మాగ్మా, బూడిద ఎలా ఏర్పడుతున్నాయో అర్థం చేసుకోవటానికి ప్రయోగశాలలో ప్రిన్స్‌ రూపర్ట్స్‌ డ్రాప్స్‌ను పేల్చి పరిశీలించారు. చివరికి అగ్ని పర్వతాల్లో నిల్వ ఉన్న ఉష్ణ బలాలు మాగ్మా, బూడిదకు కారణమని తేల్చారు.

ఎందుకీ పేరు?

సాధారణంగా దేనికైనా ఆవిష్కరించినవారి పేరు పెడతారు. కానీ ఈ గాజు బిందువులను ప్రిన్స్‌ రూపర్ట్‌ కనుగొనలేదు. వీటిని తయారుచేసే పద్ధతులు రోమన్‌ సామ్రాజ్య కాలం నుంచే ఉన్నాయని చెబుతారు. డచ్‌ శాస్త్రవేత్త కార్నెలిస్‌ డ్రెబెల్‌ వీటిని ఆవిష్కరించారని భావిస్తారు. అప్పట్లో వీటిని ప్రషియన్‌ టియర్స్‌, డచ్‌ టియర్స్‌ అని పిలుచుకునేవారు. ఉత్తర జర్మనీలోని మెక్లెన్‌బర్గ్‌లో 1625 నుంచే ఇవి ఉండేవని అనుకుంటారు. అప్పట్లో వీటిని తయారుచేయటం అక్కడి వారికే తెలిసేది. క్రమంగా యూరప్‌ అంతటా విస్తరించింది. గాజు బిందువులను బొమ్మలుగా అమ్మేవారు. లోపల కొద్దిమొత్తంలో ఆవిరి రూపంలో ద్రవం చిక్కుకొని ఉన్నట్టు ఆనాటి పరిశోధకులు అనుకునేవారు. ఇంతకీ వీటికి ప్రిన్స్‌ రూపర్ట్‌ పేరు ఎలా వచ్చింది? ఆయన ఈ గాజు బిందువులను ఆవిష్కరించ లేకపోవచ్చు గానీ అవి ప్రాచుర్యం పొందటానికి కారణమవటం వల్లనే. ఆయన 1660లో వాటిని బ్రిటన్‌కు తెచ్చి, రెండో కింగ్‌ ఛార్లెస్‌కు బహూకరించారు. రాజుగారేమో శాస్త్రీయ అధ్యయనం కోసం రాయల్‌ సొసైటీకి ఇచ్చారు. అప్పటి నుంచీ శాస్త్రవేత్తలు అధ్యయనాలు మొదలెట్టారు. చివరికి ఎ.ఎ.గ్రిఫిత్‌ 1926లో పగుళ్ల తీరును పూర్తిగా అర్థం చేసుకోగలిగారు.