Első hallásra inkább internetes őrültségnek, mint komoly fizikai kísérletnek tűnik: ha egy savanyú uborka két végébe elektródát helyeznek, majd megfelelő elektromos áramot vezetnek át rajta, az uborka egyik vége különös, narancssárga fénnyel kezd világítani. A látványos kísérlet évtizedek óta ismert, a jelenség pontos fizikai magyarázata azonban meglepően sokáig kérdéses maradt. A Portland State University kutatói most több mint száz „feláldozott” savanyú uborka után közelebb kerültek a megfejtéshez.
A kutatást Joshua Méndez Harper villamosmérnök vezette, akinek érdeklődését az keltette fel, hogy egy ilyen egyszerűnek tűnő demonstráció mögött még mindig nem teljesen tisztázott folyamatok állnak. A savanyú uborka azért képes vezetni az elektromos áramot, mert sós lében ázik. A folyadékban lévő ionok elektromos töltést hordoznak, így amikor áramot vezetnek az uborkán keresztül, különböző fizikai és kémiai folyamatok indulnak el.
A világítás okára korábban két fő magyarázat létezett. Az első szerint az elektromos áram felmelegíti az uborkában lévő folyadékot, amely forrni kezd. Ennek következtében apró gázbuborékok, illetve gőzzel telt üregek keletkeznek az elektróda körül. Ezek egy időre megszakítják az elektromos kapcsolatot. Amikor a terület lehűl, az üregek összezsugorodnak, a sós folyadék ismét megközelíti az elektródát, és egy apró elektromos ív, vagyis szikra keletkezik.
Ez azonban önmagában nem adott választ mindenre. Különösen arra nem, hogy az uborka miért jellemzően csak az egyik végén világít.
A másik magyarázat az elektrolízisre épült. Az elektromos áram hatására az uborkában lévő víz összetevőire bomolhat, és többek között hidrogéngáz keletkezik. Mivel a hidrogén rendkívül gyúlékony, felmerült, hogy az uborka belsejében valójában apró hidrogénrobbanások hozzák létre a látványos fényt.
A kutatók vizsgálatai alapján úgy tűnik, hogy mindkét elképzelésben volt igazság. A jelenséghez valóban hidrogén szükséges, de nem egyszerűen az elektróda magas hőmérséklete gyújtja be. A döntő szerepet az elektromos szikra játssza: ez gyújtja meg a keletkező hidrogént.
A kutatók nagy sebességű kamerákkal és hidrogénérzékelőkkel is vizsgálták a folyamatot. Kísérleteikben váltóáramot és egyenáramot egyaránt használtak. Hidrogén mindkét esetben keletkezett, a látványos fény azonban csak váltóáram használatakor jelent meg. Ez arra utal, hogy önmagában a hidrogén jelenléte nem elegendő: szükség van arra a szikrára is, amely begyújtja.
De mitől lesz a fény ilyen feltűnően narancssárga? Erre már a kémia adja meg a választ. A savanyúság levében található nátriumionok gerjesztett állapotba kerülnek, majd olyan hullámhosszúságú fényt bocsátanak ki, amelyet az emberi szem sárgás-narancssárgának érzékel. Hasonló jelenség figyelhető meg a tűzijátékoknál is, ahol különböző kémiai elemek segítségével állítják elő az eltérő színeket.
Elméletileg tehát másfajta só használatával az uborka fénye is más színű lehetne. A kutatók szerint az alkalmazott elemtől függően eltérő szín jelenhetne meg.
Arra is találtak magyarázatot, miért csak az uborka egyik oldala világít. A kísérletek szerint ebben a sós lé eloszlása játszhat szerepet. Amikor az uborkát függőlegesen helyezték el, mindig az alsó része kezdett világítani, vagyis az az oldal, ahol több folyadék gyűlt össze.
A különös kísérlet mögött tehát nagyon is valós fizikai és kémiai folyamatok állnak: elektromos vezetés, forrás, gázképződés, elektrolízis, elektromos kisülések és apró hidrogénrobbanások együttesen hozzák létre a látványt.
Bár a világító savanyú uborka egyszerű és szórakoztató kísérletnek látszik, otthon semmiképpen sem érdemes kipróbálni. A hálózati feszültség életveszélyes lehet, a folyamat során pedig forró folyadék, elektromos ív és gyúlékony hidrogén is keletkezhet. A kutatók ellenőrzött körülmények között végezték a vizsgálatokat.
Joshua Méndez Harper és munkatársai eredményei így egy meglehetősen furcsa, mégis érdekes tudományos kérdéshez visznek közelebb: amikor egy áram alá helyezett savanyú uborka narancssárgán felvillan, valójában parányi elektromos szikrák és hidrogén begyulladása zajlik benne. Ehhez pedig több mint száz megégett uborka kellett, hogy a fizikusok végre közelebb kerüljenek a teljes magyarázathoz – írta a Science Alert.
