بررسی علمی یک پدیده عجیب؛ چرا اتصال خیارشور به برق شهری نور زرد تولید می‌کند؟

اگر دو الکترود را داخل یک خیارشور فرو کنید و آن را به جریان برق شهری وصل کنید، ممکن است یکی از دو سر آن با نوری زرد و نارنجی بدرخشد. این آزمایش از سال‌ها پیش در نمایش‌های علمی دیده می‌شود، اما سازوکار دقیقش آن‌قدرها هم ساده نیست.

پژوهشگران اکنون می‌گویند ترکیبی از قوس الکتریکی، تولید هیدروژن و برانگیخته‌شدن اتم‌های سدیم، این نمایش نوری عجیب را در خیارشور به وجود می‌آورد.البته این آزمایش به‌دلیل استفاده از برق شهری بسیار خطرناک است و نباید در خانه انجام شود.

جاشوا مندز هارپر، مهندس برق دانشگاه ایالتی پورتلند، در نشست سالانه انجمن الکترواستاتیک آمریکا در سال ۲۰۲۶ سازوکار خیارشور درخشان را بررسی کرد. نتیجه‌ی مطالعه‌ی او نشان می‌دهد که دو توضیحی که پیش‌تر برای این پدیده مطرح شده بودند، در واقع مکمل یکدیگرند.

خیارشور رسانای نسبتاً خوبی برای جریان برق است؛ زیرا بافت آن مقدار زیادی آب‌نمک دارد. نمک در آب به یون‌های باردار تبدیل می‌شود و همین یون‌ها به عبور جریان الکتریکی کمک می‌کنند.

وقتی جریان برق از خیارشور عبور می‌کند، بخشی از انرژی الکتریکی به گرما تبدیل می‌شود. آب موجود در اطراف الکترودها می‌تواند به‌شدت گرم شود و حتی جوش بیاید. در نتیجه، حباب‌ها و حفره‌های گازی کوچکی در اطراف الکترود شکل می‌گیرند.

جرقه فقط بخشی از ماجرا است. جریان برق درون آب‌نمک همچنین می‌تواند باعث الکترولیز شود. در این فرایند، مولکول‌های آب در واکنش‌های الکتروشیمیایی به محصولاتی ازجمله هیدروژن و اکسیژن تبدیل می‌شوند.

هیدروژن تولیدشده می‌تواند در اطراف یکی از الکترودها جمع شود. به گفته مندز هارپر، این گاز نه صرفاً بر اثر گرما، بلکه در اثر همان جرقه‌ها و قوس‌های الکتریکی مشتعل می‌شود. نتیجه، انفجارهای بسیار کوچک و سریع هیدروژن در داخل یا اطراف بافت خیارشور است. او این سازوکار را به دلیل ممنوعیت ایجاد جرقه در پمپ‌بنزین تشبیه می‌کند: وجود گاز قابل‌اشتعال به‌تنهایی کافی نیست؛ یک جرقه می‌تواند انرژی لازم برای آغاز واکنش را فراهم کند.

بااین‌حال، انفجار هیدروژن توضیح نمی‌دهد که چرا نور خیارشور معمولاً زرد یا نارنجی است. به نوشتهساینس آلرتمنشأ این رنگ، سدیم موجود در نمک خوراکی است. وقتی اتم‌ها یا یون‌های سدیم در اثر انرژی الکتریکی برانگیخته می‌شوند، الکترون‌های آن‌ها به حالت‌های انرژی بالاتر می‌روند. با بازگشت الکترون‌ها به حالت کم‌انرژی‌تر، انرژی اضافه به شکل نور آزاد می‌شود.

سدیم بخش بزرگی از این نور را در طول‌موج‌هایی منتشر می‌کند که چشم انسان آن‌ها را زرد مایل به نارنجی می‌بیند. به همین دلیل شعله‌ای که ترکیبات سدیم در آن حضور دارند نیز معمولاً همین رنگ مشخص را دارد.

همین اصل در آتش‌بازی‌ها نیز استفاده می‌شود. نمک‌ها و ترکیبات عناصر مختلف هنگام گرم‌شدن یا برانگیخته‌شدن، رنگ‌های متفاوتی تولید می‌کنند. سدیم نور زرد، برخی ترکیبات مس نور سبز یا آبی و ترکیبات استرانسیم معمولاً رنگ قرمز ایجاد می‌کنند.

مندز هارپر می‌گوید اگر ماده‌ای به‌جای نمک معمولی با نمک حاوی عنصر دیگری تهیه شود، ممکن است هنگام عبور جریان رنگ متفاوتی از خود نشان دهد.

یک سؤال دیگر باقی می‌ماند: چرا معمولاً فقط یک طرف خیارشور می‌درخشد؟ پاسخ قطعی هنوز مشخص نیست، اما یکی از توضیح‌های مطرح‌شده به توزیع نامتقارن آب‌نمک و واکنش‌های الکتروشیمیایی در دو الکترود مربوط می‌شود. اگر در اطراف یکی از الکترودها محلول رساناتری جمع شود یا شرایط مناسب‌تری برای تشکیل حباب و قوس الکتریکی وجود داشته باشد، درخشش می‌تواند عمدتاً در همان سمت دیده شود.

بنابراین نور عجیب خیارشور برق‌دار حاصل پدیده‌ای واحد نیست. گرم‌شدن آب‌نمک، تشکیل حباب، ایجاد قوس الکتریکی، الکترولیز آب، تولید و اشتعال هیدروژن و در نهایت برانگیخته‌شدن سدیم، همگی در این نمایش کوچک فیزیک و شیمی نقش دارند.