近日，一個(gè)家庭物理實(shí)驗(yàn)引發(fā)了人們的極大興趣和關(guān)注，即將一顆葡萄一刀切為兩半，并排放置并放入微波爐中加熱，十余秒后，耀眼的火花從葡萄內(nèi)部噴薄而出，形成等離子體（電漿），甚至產(chǎn)生了爆炸將容器炸碎。這種神秘的現(xiàn)象一直困擾著科學(xué)家，但最近來(lái)自美國(guó)的研究人員給出了較為準(zhǔn)確的答案。

幾年來(lái)，微波爐加熱葡萄的視頻流傳甚廣，各行各業(yè)的專(zhuān)家和網(wǎng)友們都給出了自己的觀點(diǎn)和看法，但卻沒(méi)有一個(gè)正式的研究結(jié)果。最近，來(lái)自伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的三名物理學(xué)家將他們的研究成果發(fā)表在了PNAS上，并認(rèn)為已經(jīng)解開(kāi)了“微波爐加熱葡萄產(chǎn)生等離子體”的謎團(tuán)。這也是迄今唯一一篇通過(guò)了同行評(píng)審的相關(guān)主題研究。

曾有人提出，葡萄之所以會(huì)產(chǎn)生等離子體，是因?yàn)槲⒉t產(chǎn)生的能量會(huì)將葡萄內(nèi)部水分中的電解質(zhì)電位提高，并引發(fā)兩瓣葡萄間的能量流動(dòng)。這種能量的流動(dòng)就像是穿透介質(zhì)的高壓電一樣，當(dāng)電解質(zhì)獲得足夠的能量時(shí)，兩瓣葡萄皮間就會(huì)在瞬間形成高溫、高亮的等離子體。

但是在新的研究中，科學(xué)家們推翻了上述解釋。事實(shí)證明，葡萄“橋梁”的構(gòu)成是理論上關(guān)鍵組成部分之一，但不是必需的，只要兩瓣或兩顆完整的葡萄相距不超過(guò)3毫米，置于微波爐中加熱都會(huì)形成類(lèi)似的等離子體噴發(fā)。

這種現(xiàn)象的發(fā)生甚至都不需要葡萄皮的存在，僅用兩個(gè)無(wú)皮水凝膠珠也可以完成。在兩瓣葡萄接觸的地方會(huì)有一個(gè)黏連點(diǎn)，成為微波能量的聚集點(diǎn)（“熱點(diǎn)”），研究人員利用熱成像技術(shù)記錄了該點(diǎn)產(chǎn)生的極高溫度。以這個(gè)黏連點(diǎn)為中心，強(qiáng)大的能量在此處產(chǎn)生了巨大的電磁場(chǎng)，引導(dǎo)葡萄內(nèi)部電解質(zhì)遷移，進(jìn)而在高溫作用下形成等離子體噴射到空中。

實(shí)驗(yàn)證明，只要是內(nèi)部含有足夠的水分和電解質(zhì)即可，研究人員用醋栗、黑莓甚至鵪鶉蛋都達(dá)到了同樣的效果！

研究人員表示，“在微波爐中觀察到葡萄迸發(fā)出明艷的光輝，令人興奮、難忘。此前已有的解釋主要集中在等離子體本身，而不是來(lái)源。這項(xiàng)將熱成像與計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)相結(jié)合，為我們找到了肉眼無(wú)法看到的真相。

但是，在這項(xiàng)研究過(guò)程中科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)無(wú)法解釋的現(xiàn)象，即在噴射等離子體時(shí)兩瓣葡萄莫名其妙地發(fā)生連續(xù)碰撞。希望未來(lái)能夠進(jìn)一步理清光波在納米層面的影響規(guī)律。

作者/朱張航宇

參考文獻(xiàn)：Hamza K. Khattak, Pablo Bianucci, and Aaron D. Slepkov, Linking plasma formation in grapes to microwave resonances of aqueous dimers, PNAS, published ahead of print February 19, 2019