A 2003-ban szerencsétlenül járt Columbia űrsikló egyik megmentett számítógépes merevlemezén tárolt adatok segítségével a tudósoknak sikerült újabb ismereteket szerezniük arról, hogy rázás hatására miért válik egy anyag valami teljesen mássá.

A jelenség egyik legegyszerűbb példája egy teljesen hétköznapi ketchup. Ha egy ideig folyamatosan rázzuk a paradicsomos készítmény üvegét, akkor a félig szilárd pép hamarosan vörös folyadékká alakul. Az élelmiszertudósok ezt a kísérletet természetesen laboratóriumban is elvégezték, a ketchupot és számos más feldolgozott élelmiszert egy reométerbe helyezve, mellyel megmérhették hogyan változik a viszkozitása.

Robert Berg és munkatársai az NIST-n (National Institute of Standards and Technology) többet akartak tenni az ügy érdekében a viszkozitás mérésénél. Szerették volna megtudni miért áll be az atomok vagy molekulák közötti gyenge kötéseket átvágó, úgynevezett nyíróerőnek tulajdonított változás. A jelenség megismerése nem csupán az élelmiszer-, de a festékipar és a különböző polimerekkel foglalkozó cégek számára is fontos lenne. Például egy motorolaj viszkozitása csökken a motor alkatrészeinek mozgásával, illetve egy felületre felvitt festék eloszlásánál is sok múlik az ecsetkezelésen.

A viszkozitás és a nyíróerő közötti mikroszkopikus kapcsolat alaposabb megismerése érdekében az NIST tudósai azt kezdték vizsgálni, hogyan hat a nyíróerő egy szokványosnak egyáltalán nem mondható folyadékban, a nyomás alá helyezett xenon gázban, amit több űrszonda hajtóanyagaként is alkalmaznak. A xenon saját súlya is képes a gázt eléggé összesűríteni ahhoz, hogy elvégezhetővé váljanak a szükséges aprólékos mérések, emellett egyike azon atomoknak, melyek nem szeretnek egyesülni vagy reakcióba lépni más atomokkal. Egy pontos tanulmányhoz azonban a kísérletet a súlytalanság állapotában kellett elvégezni, ezért esett a választás egy űrsikló küldetésre.

A kutatók a Columbia-kísérlettel azt akarták megvizsgálni, hogyan viselkedik a xenon, amikor adott nyomásbeli és hőmérsékleti körülmények között két folyékony állapot között létezik. Az űrsikló fedélzetén a xenont egy finom hálóval óvatosan felkeverték, az erősebb keverés csökkentette a viszkozitást, alátámasztva a nyíróerő és a kavarás közötti kapcsolatról alkotott évtizedes elméletet.

Mint tudjuk, a Columbia repülése a baloldali szárny vezetőélének sérülése miatt katasztrofális véget ért, a gép és vele együtt a hétfős legénység elégett a légkörbe való belépéskor. A xenon-kísérlet adatainak egy részét még a visszatérés előtt lesugározták a Földre, a maradék azonban egy merevlemezen rekedt, ami a Columbia roncsaival együtt a Földre zuhant. A NASA egyik kutatócsapata nem sokkal a katasztrófa után megtalálta a Texas és Louisiana államok területén több száz kilométeres sávban szétszóródott törmelékek között a merevlemezt, melyről egy adatvisszanyerésre szakosodott cég megmentette az adatokat. A NASA emberei még arra a csomagra is rábukkantak, amiben maga a kísérlet zajlott. A csomagot több koncentrikus burkolat védte, ezek közül csak a legkülső szenesedett el, a xenon atomok tárolója sértetlen maradt.

A kísérletre azért volt szükség, mert a xenon egy gáz, míg a ketchup, akárcsak az iparágak által vizsgált anyagok a folyadék mellett sűrűbb, krémszerű halmazállapotot is magukban hordoznak. A kísérlet bebizonyította, hogy a nyíróerő egy különleges kritikus ponton egészen egyszerű folyadékoknál is felléphet, mint a nyomás alá helyezett xenon, ezáltal ugyanez igaz lehet a ketchupra is. A SPACE.com által tudósított eredmények a Physical Review E legutóbbi számában jelentek meg.