成都兩本科男生破解巧克力的秘密 登上歐洲頂尖物理雜志
時間:2017-05-14 09:34 來源:成都商報 責(zé)任編輯:毛青青
原標(biāo)題:成都兩本科男生破解巧克力的秘密 登上歐洲頂尖物理雜志
24℃的巧克力是固態(tài),升溫至37℃時完全融化。然而,融化后的巧克力再降溫至24℃時卻不能凝固,這是為什么?日前,電子科技大學(xué)兩名學(xué)生,用巧克力和乒乓球設(shè)計了一個簡單的實驗,破解了巧克力“相變”中的“滯后現(xiàn)象”。而這一現(xiàn)象,對于巧克力行業(yè)的生產(chǎn)來說影響不小,不僅會影響巧克力的保存,還會影響其口感。
為了揭開秘密,兩位男生先后“熬”掉20盒巧克力,成功實驗后,又修改了40多遍論文,最終以《巧克力相變中的滯后》這篇論文,成功入選SCI教學(xué)期刊《歐洲物理雜志》2016年度Highlights(相當(dāng)于年度 論文匯總)。據(jù)了解,每年在該期刊上發(fā)表的來自中國的論文不超過10篇,本科生論文更是鳳毛麟角。
▲左:任瑞龍 右:逯群峰
巧克力的秘密
巧克力在24℃時是固態(tài),但將巧克力升溫至37℃時,它完全融化。然而,當(dāng)完全融化的巧克力從37℃降溫到24℃時卻沒有凝固,要繼續(xù)降溫到10℃左右才凝固。這一現(xiàn)象到底是什么原理?
其實,這是一個日,F(xiàn)象,大家已經(jīng)司空見慣了。但是,這些年,卻沒人用科學(xué)的方法將這一現(xiàn)象還原并給以合理的解釋。但是,電子科技大學(xué)兩名男生(現(xiàn)在已經(jīng)研一),就因為在大二時,設(shè)計了一個簡單又巧妙的實驗,就解開了巧克力“相變”中的“滯后現(xiàn)象”秘密。
事情要從2014年說起,當(dāng)時,該校應(yīng)用物理專業(yè)的任瑞龍和逯群峰共同參加2014年中國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽,在競賽中放棄了一道題,內(nèi)容是“巧克力相變中的滯后”。“當(dāng)時我們解這道題沒有理論支持,僅僅只有實驗,因此只得了很低的分?jǐn)?shù)。”任瑞龍回憶,由于比賽的時間和場地限制,沒有太多時間研究,而且找不到理論支撐。比賽結(jié)束后,他和逯群峰就開始著手研究這一難題,“高難度和趣味性激發(fā)了我們的斗志”。
一個月“熬”掉20盒巧克力 破解巧克力“相變”中“滯后現(xiàn)象”
為了尋找“巧克力相變中的滯后”的理論依據(jù),任瑞龍和逯群峰花了大量的時間和精力在實驗上。任瑞龍說:“一個月內(nèi),我們‘熬’掉了20多盒巧克力。這個實驗看似簡單,卻很耗時,幾乎半天的時間才能出一組數(shù)據(jù)。”
而他們的實驗器材也異常簡單,僅用了巧克力、乒乓球、恒溫水浴箱等常見器具。他們設(shè)計了一個簡單的實驗裝置:把加熱融化后的巧克力放入培養(yǎng)皿里,敷平表面后放入冰箱里凝固,作為樣本。然后,取一個乒乓球,用針管注滿水,作為“測量儀器”。
通過觀察乒乓球逐漸融化在巧克力上壓出的凹槽和變化時的溫度,測量乒乓球沾到巧克力圓形區(qū)域的直徑。經(jīng)過反復(fù)的實驗對比后,他們最終選用唯象理論進行解釋,即跳出對微觀細節(jié)的討論。從宏觀層面進行研究,通過建立平方反比關(guān)系,把實驗變量與理論模型參數(shù)緊密聯(lián)系起來,使實驗曲線與理論曲線更好的吻合,從而得到巧克力滯后現(xiàn)象的唯象解釋。
任瑞龍說:“簡單來說,我們通過設(shè)計的一個巧妙的實驗,破解了巧克力‘相變’中的‘滯后現(xiàn)象’。而這一現(xiàn)象,對于巧克力行業(yè)來說,不僅會影響巧克力的保存,還會影響其口感。”
論文前后修改40個版本 本科小伙的論文登上《歐洲物理雜志》
2015年3月,在指導(dǎo)老師滕保華的鼓勵和幫助下,他們開始著手撰寫研究論文。由于要兼顧日常課業(yè),論文的撰寫,他們只能課余擠時間做,每周末從下午1點到晚上8點左右,坐在教研室里推敲修改。最終,論文在經(jīng)歷了40多遍修改后出爐。2015年12月9日,論文在《歐洲物理雜志》上發(fā)表。
666!電子科大2本科男破解巧克力秘密 登上歐洲頂尖物理雜志
“我還記得論文發(fā)表當(dāng)天,我和任瑞龍買了啤酒和小吃,在寢室小小慶祝了一番”。逯群峰認為,多虧老師滕保華無數(shù)次的鼓勵,才會有他們今天的成績,“在實驗過程中,我們想過無數(shù)次放棄。但最終還是因為對學(xué)術(shù)研究的態(tài)度,我們才堅持下來。”本科畢業(yè)后,任瑞龍和逯群峰都留在學(xué)校繼續(xù)讀研,回想起那段經(jīng)歷,他們說:“有這樣一段經(jīng)歷,本科,不遺憾了。”
記者從川內(nèi)高校了解到,《歐洲物理雜志》是國際公認的物理教學(xué)研究高水平期刊之一,也是為數(shù)不多的被SCI收錄的教學(xué)研究高水平期刊之一。據(jù)了解,每年在該期刊上發(fā)表的來自中國的論文不超過10篇。而Highlights文章(類似報紙的亮點文章),需經(jīng)《歐洲物理雜志》刊登后被所有的《歐洲物理雜志》討論組和外界所有同行審核并得到相當(dāng)?shù)恼J可后,才能進入榜單,是一種非常難得的極高榮譽。
成都商報客戶端記者 趙雨欣 圖片由受訪者提供
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