অতিশীতল পানিতে টোকা দিলেই বরফ জমে যায় কেন

এবার ফিরে আসা যাক সেই বোতলের ঘটনায়। ফ্রিজার থেকে বের করা পানির বোতলটি স্বচ্ছ ও তরল। কিন্তু টেবিলে টোকা দিতেই বরফ জমতে শুরু করে। অথচ বোতলের গায়ে থাকা পৃষ্ঠ বা পানির ভেতরে থাকা কণাগুলো তো আগেও ছিল। তাহলে একটি টোকা কীভাবে এত বড় পরিবর্তন ঘটায়? বিজ্ঞানীরা এক শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে এ নিয়ে পরীক্ষা-নিরীক্ষা করছেন। ১৯০৬ সালে বার্নস দেখান, প্রবল আলোড়নের ফলে পাতিত পানি তুলনামূলক বেশি তাপমাত্রায় জমে যেতে পারে। তাঁর পরীক্ষায় পানির তাপমাত্রা ছিল প্রায় ২৬৯ থেকে ২৭০ কেলভিন, অর্থাৎ মাইনাস ৪ থেকে মাইনাস ৩ ডিগ্রি সেলসিয়াস।

১৯১৩ সালে ইয়ং ও ভ্যান সিকলেন পানির ট্যাংকে ডোবানো একটি নেহাইয়ের ওপর হাতুড়ি ফেলে অতিশীতল পানিকে জমিয়ে দেন। 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। পানি ঝাঁকালে কেন জমে যায়, তার ব্যাখ্যা নিয়ে বিভিন্ন গবেষণা হয়েছে। একটি ব্যাখ্যা অনুযায়ী, 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।

ক্লডিয়া মারকোলির একটি মডেলে দেখানো হয়েছে, প্রায় ২৬২ কেলভিন বা মাইনাস ১১ ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচে কিছু 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। ধাক্কা বা আলোড়ন বরফ তৈরির সূচনা ঘটাতে পারে অন্যভাবেও। 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।

সূত্র: সায়েন্স এবিসি