Co dokładnie się wydarzyło? Dowiadujemy się tego dzięki lekturze artykułu zamieszczonego w Soft Matter. Jego autorzy opisują, że kulka umieszczona na idealnie pionowej powierzchni toczyła się po niej pionowo w dół. Do tej pory takie zjawisko uznawano za niemożliwe – przynajmniej bez przyłożenia zewnętrznego momentu obrotowego.
Czytaj też: Zaskakujące zniekształcenia w kryształach. Japońscy fizycy dokonali intrygującego odkrycia
Fizyka i doświadczenie życiowe wydają się w tym kontekście dość jasne: jeśli nachylenie jest niższe od 90 stopni, to powierzchnia, po której puścimy piłkę, będzie zapewniała jej choćby minimalne tarcie przy udziale siły grawitacji. Jeśli jednak wykorzystamy idealnie gładką i pionową powierzchnię, to siła normalna w punkcie styku piłki z tą powierzchnią wyniesie zero. Będzie to oznaczało brak możliwości toczenia, zamiast którego kulka po prostu spadnie bez kontaktu z powierzchnią.
Oczywiście moglibyśmy wykorzystać inne powierzchnie bądź klejące się piłki, lecz w takich sytuacjach albo pozostaną one w bezruchu albo będą się ślizgać, a nie toczyć. Ale czy na pewno? Sushanta Mitra i jego współpracownicy przeprowadzili serię teoretycznych obliczeń, po których przyszła pora na praktyczne próby. Tym sposobem zidentyfikowali złoty środek między elastycznością i miękkością kulki oraz powierzchni, po której miała się ona toczyć.
Rzeczywistość zaskoczyła, ponieważ teoretyczne przewidywania się potwierdziły i kulka faktycznie toczyła się po idealnie pionowej powierzchni. Przy niewłaściwych parametrach przychodziło oczywiście fiasko: zbyt sztywna spadała, a nadmiernie klejąca po prostu przyklejała się do ściany.
Na powyższym materiale możemy zobaczyć kulkę toczącą się po idealnie pionowej powierzchni, co wydawało się dotychczas niemożliwe
Kiedy doszło do przełomu w eksperymentach, wprawiona w ruch piłka toczyła się w tempie około pół milimetra na sekundę (a dokładniej: milimetr co dwie sekundy). Jak to w ogóle możliwe? Zdaniem członków zespołu badawczego źródłem opisanego fenomenu jest zdolność kulki do delikatnej zmiany kształtu w punkcie styku z powierzchnią ściany.
Czytaj też: Nowy materiał kwantowy zachowuje się wbrew prawom fizyki. Naukowcy są w szoku
Można to porównać do zasady działania zamka błyskawicznego, w którym jedna strona działa na rzecz otwierania, podczas gdy druga – zamykania. Dzięki tej asymetrii, jak wyjaśnia Mitra, powstaje moment obrotowy wystarczający do wprowadzenia kulki w ruch toczący, a nie przyklejenie bądź swobodne opadanie. I choć brzmi to fascynująco, to niestety nie wydaje się, by miało praktyczne zastosowania, które mogłyby się nam przydać już teraz w codziennym życiu. Być może w przyszłości pojawi się jednak szereg nowych opcji, takich jak technologie wykorzystywane na potrzeby eksploracji jaskiń bądź w czasie misji na Marsie.