Zacznijmy od tego, że chodzi o zjawisko, za sprawą którego cieplejsza woda może zamarzać szybciej, aniżeli ta od niej chłodniejsza. Na pierwszy rzut oka to fenomen niezgodny z logiką, ale naukowcy prawdopodobnie są w stanie wyjaśnić, dlaczego tak się dzieje. Słowo prawdopodobnie nie zostało tu użyte przypadkowo, ponieważ sądzą, iż efekt Mpemby jest pokłosiem orientacji dipoli połączonych wiązaniami wodorowymi tworzących cząsteczki wody.
Czytaj też: Błąd pomiarowy czy nowa fizyka? Sonda kosmiczna stawia naukę pod znakiem zapytania
Już sam Arystoteles w czasach starożytnych zastanawiał się nad tą samą kwestią. Teraz sytuacja dodatkowo się skomplikowała, ponieważ przedstawiciele Trinity College Dublin spojrzeli na wspomniany efekt z nowej perspektywy. Utwierdziło ich to w przekonaniu, że jest on nie tylko zadziwiający, ale i wyjątkowo powszechny. O szczegółach ostatnich ustaleń badacze piszą na łamach Physical Review Letters.
Na czele zespołu zajmującego się tą sprawą stanął John Goold. Jak wyjaśnia naukowiec, opisywane zjawisko zyskało swoją nazwę dzięki tanzańskiemu uczniowi szkoły podstawowej. To właśnie Erasto Mpemba zaobserwował w 1963 roku, że chcąc doprowadzić do szybszego zamarzania lodów lepiej jest umieścić mieszankę w zamrażarce, gdy jest stosunkowo ciepła. Do jej zamarznięcia dochodziło wtedy szybciej niż w przypadku uprzednio schłodzonych próbek.
Efekt Mpemby sprawia, że cieplejsza woda może zamarzać szybciej niż ta, która została uprzednio schłodzona
I choć początkowo jego obserwacja spotkała się z uśmiechem politowania ze strony dorosłych, to historia pokazała, że chłopiec faktycznie miał rację. Dyskusja, która rozpoczęła się za sprawą jego “eksperymentu” trwa tak naprawdę do dziś i regularnie przynosi nowe informacje. Spoglądając na efekty Mpemby z punktu widzenia kwantowego świata fizycy doszli do wyjątkowo intrygujących wniosków.
Goold wyjaśnia, że jego zespół w zasadzie zidentyfikował przepis na wystąpienie efektu Mpemby w układach kwantowych. Koniecznym do spełnienia warunkiem jest to, że muszą one być zaprojektowane tak, aby zaszła transformacja fizyczna prowadząca do “podgrzewania” układu kwantowego. Paradoksalnie, prowadzi to do szybszego chłodzenia, co na pierwszy rzut oka nie powinno się wydarzyć.
Czytaj też: Chińscy naukowcy stworzyli najpotężniejszy magnes świata. Rewolucja w dziedzinie fizyki?
Poza wymiarem czysto teoretycznym, który w tym przypadku i tak jest bardzo ciekawy, członkowie zespołu badawczego mówią o praktycznych korzyściach wynikających z ostatnich eksperymentów. Chłodzenie układów kwantowych jest przecież bardzo ważne w odniesieniu do technologii kwantowych. Z pewnością wyciągnięte wnioski będą więc mogły zostać wykorzystane w przyszłości. A pomyśleć, że historia badań nad efektem Mpemby trwa od ponad dwóch tysięcy lat!