Egészen mostanáig a tudósok nem tudták megmagyarázni, miért olvad el a jég. Ez némileg meglepő lehet, hiszen egy rendkívül szokványos jelenségről van szó, mégis a folyamat több jelentős részlete hiányzott ismereteinkből.

Egy új tanulmány alátámasztja azt a vezető elméletet, mely szerint az olvadás akkor indul el, amikor az anyag alapvető szerkezete elkezd széttöredezni. Az olvadás a fizika egyik alapvető jelensége, ezért is különösen fontos a folyamat minél részletesebb megismerése. Az alapelv az, hogy amint például egy jégkocka felmelegszik, a benne levő molekulák egyre több energiához jutnak és egyre mozgékonyabbak lesznek, a szilárdat folyékonnyá alakítva. A teljes folyamat azonban ennél jóval bonyolultabb.

A probléma abból adódott, hogy az olvadás legelső szakaszát még soha nem sikerült megfigyelni, mivel az abban közrejátszó atomok nagyon kicsik és egy szilárd anyag szerkezetében rejtőznek. Éppen ezért a Pennsylvaniai Egyetem kutatói elkészítettek néhány nagyobb "atomot", azaz olyan parányi gyöngyökre emlékeztető átlátszó kristályokat, melyeket optikai mikroszkóppal is tanulmányozhatnak. A gömbök kis hőmérsékletváltozásokra megduzzadnak vagy összeesnek, illetve olyan egyéb hasznos tulajdonságúak, ami lehetővé teszi számukra, hogy szimulálják az atomok viselkedését, magyarázta a Science magazinban megjelent tanulmány szerzője, Ahmed Alsayed, az Arjun Yodh által vezetett csapat tagja.

Foltokban előolvadás következik be ott, ahol a szilárd kristályban az atomok nem tökéletesen sorakoznak fel, ami a széttöredezéshez vezető mozgást eredményezi. A megfigyelt változás melegítés hatására következett be, a mozgás ezután fokozatosan átterjedt a kristály rendezettebb részeire is. A kutatók megállapították, hogy az előolvadás a kristály hibájának típusától, és a hibától való távolságtól függ.

Az előolvadás léte a szilárd anyagok belsejében arra utal, hogy a folyadékok kristályokban léteznek, amíg el nem érik olvadási hőmérsékletüket, összegzett Yodh. Ennek a folyamatnak a megismerése segítséget nyújthat olyan erős anyagok megtervezéséhez, melyek jobban ellenállnak a hőingadozásoknak, és felhasználhatók lehetnek a környezetünkben előforduló természetes anyagok, mint a víz kialakulásról alkotott elméleteinkben is.