Egyelőre nem tudni, mitől csúszik a korcsolya

A legmodernebb módszerek alkalmazása sem döntötte el a vitát, mitől csúszik a korcsolya a jégen.

Miért csúszik a korcsolya a jégen? A téli olimpiai napjaiban nyilván sokakban felmerült ez a kérdés. Ha egy régi tankönyvben néztek utána a dolognak, akkor téves magyarázatra leltek. Egyértelmű magyarázatot az új tankönyvek sem adnak: két lehetséges megoldás között egyelőre nem tudnak dönteni a fizikusok.

A régi, már megcáfolt magyarázat a nyomás hatására bekövetkező fagyáspont-csökkenésre hivatkozik. Eszerint a korcsolya éle által a jégre gyakorolt nyomás következtében lecsökken a fagyási hőmérséklet, a jég emiatt megolvad, így a korcsolyázó vékony vízrétegen siklik. Ahogy a korcsolyázó továbbhaladt, a víz újra megfagy. A fagyási-olvadási hőmérséklet valóban lecsökkenthető a jég összenyomásával, de egy 75 kilogrammos korcsolyázó mindössze néhány századfokkal változtatja meg azt. A nyomás szerepét cáfolja az a tény is, hogy lapos talpú cipőben állva is csúszósnak találjuk a jeget, pedig így sokkal kisebb nyomást gyakorolunk a jégre.

A probléma komolyságát mutatja, hogy az amerikai fizikusok tudományos egyesületének folyóirata, a Physics Today (Fizika ma) nemrég hosszú cikket közölt jégről egy kémikus professzor tollából. A szerző két lehetséges magyarázatot elemzett, ám végül egyik mellett sem foglalt állást.

Az egyik alternatíva szerint a súrlódás a főszereplő. A jég a súrlódás miatt felmelegszik, megolvad, csúszós réteg jön létre, ezen siklik a korcsolyázó. A másik magyarázat szerint a jég felszíne eleve és mindig csúszós, a csúszós jelleg kialakításához nem kell korcsolyázni rajta. A jég belsejében lévő molekulák ugyanis minden irányban társaikhoz kötődnek, a felszínen lévő vízmolekulák viszont felfelé nem tudnak újabb molekulákhoz kapcsolódni, kötődésük laza, ezért mélyen a fagyáspont alatt is vízréteg marad a felszínen.

Néhány éve Somorjai Gábor Árpád az amerikai Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratóriumban elektronokkal bombázta a jég felszínét, és a visszaszóródott elektronok jellemzőiből következtetett a felszín tulajdonságaira. A mérések szerint a felszíni réteg legalább részben folyadék maradt, egészen -110 Celsius-fokig. Később német kutatók alfa-részecskék visszaszóródását mérve hasonló eredményre jutottak. (Az 1932-ben született Somorjai Gábor Árpád 1953-tól a budapesti műegyetem hallgatója volt, 1956 óta él az Egyesült Államokban, a legrangosabb egyetemek és kutatók intézetek munkatársa. Tudományos elismerései közül kiemelkedik a Wolf-díj. A Magyar Tudományos Akadémia tiszteletbeli tagja.)

Más szakérők sem vitatják Somorjai eredményét, a vékony felszíni folyadékréteg állandó jelenlétét, de a korcsolyázás szempontjából nem tartják meghatározónak, szerintük a súrlódás a döntő. A legmodernebb atomerő-mikroszkóppal végzett mérések szerint valóban nagy a súrlódás. Ennek ellenére a vitát a mai ismeretek alapján nem lehet eldönteni.

Jéki László