Her evin vazgeçilmezi olan Scotch bant, yaklaşık bir asırdır hayatımızda olsa da hala bilimsel sürprizler barındırıyor. Araştırmacılar, Scotch bandın hızla çekildiğinde ortaya çıkan ve adeta duvara tırmanan tırnak sesiyle benzerlik gösteren o uğultulu sesin, bant üzerindeki mikro çatlakların süpersonik hızlarda ilerlemesiyle oluşan şok dalgalarından kaynaklandığını keşfetti.
Scotch bant olarak bilinen şeffaf yapışkan bandın ilk mucidi, 1930 yılında bir 3M mühendisiydi. Otomotiv sektöründeki iki renkli tasarımlarda kullanılan yapıştırıcıların, boyayı söktüğü için tamir gerektirmesi, bu icadı tetiklemişti. Daha sonra, doğru oranda yapışkanlığa sahip zımpara taşı yapışkanının selofan banda uygulanmasıyla bu popüler bant ortaya çıktı. Hatta bu mucit ve meslektaşı, bandın sümüklüböcek şeklindeki dağıtıcısını da icat etmişti. Bant, özellikle Büyük Buhran döneminde eşyaların yenisiyle değiştirilmek yerine tamir edilmesinde kullanılarak büyük ilgi gördü ve popülerliği hiç azalmadı.
Scotch bant, fizikçiler için de her zaman ilgi çekici bir konu olmuştur. 1939 yılında bilim insanları, bandı çekerken ışık yayıldığını, özellikle bandın rulo sonundan ayrıldığı yerde bir ışık çizgisi oluştuğunu fark etmişlerdi. Bu olgu, 17. yüzyıldan beri bilinen ve bir malzemenin ezilmesi, yırtılması, ovulması veya çizilmesiyle ışık üretilmesi olarak tanımlanan tribolüminesans olarak adlandırılır. Örneğin, elmaslar kesilirken bazen mavi veya kırmızı renkte parlar, seramikler ise aşındırıcı su jetleriyle kesildiğinde sarı-turuncu bir ışık yayar.
En bilinen örneklerden biri, Wint-O-Green Life Savers şekerleridir. Karanlık bir yerde bu şekerleri ezdiğinizde oluşan kıvılcımları görebilirsiniz. Bu etkiyi şeker kristalleri yaratır: Ezme hareketi, moleküllerden elektronları koparır ve bu elektronlar daha pozitif yüklü tarafa doğru atlar. Bu zıplayan elektronlar, havadaki azot atomlarıyla çarpışır, enerjiyi kısa süreliğine emer ve ardından ultraviyole (UV) ışık yayar. Bu etkinin görünür olmasını sağlayan şey ise, lezzet verici olarak kullanılan ve UV ışığını emip mavi ışığa dönüştüren floresan metil salisilat içeren kış yeşili yağıdır.
1953 yılında, vakum ortamında Scotch bant çeken Rus bilim insanları, X-ışınları yayacak kadar enerjik elektronlar tespit ettiklerini bildirmişlerdi. Diğer bilim insanları bu iddiaya şüpheyle yaklaşsa da, bu olgu 2008 yılında UCLA'lı fizikçilerin bir vakum odasında Scotch bant rulosunu çözerken X-ışınları üretmesiyle nihayet doğrulandı. Amaç, tribolüminesansı X-ışını görüntülemede kullanmaktı ve ekip, bir laboratuvar üyesinin parmağının düşük kaliteli bir X-ışını görüntüsünü elde etti. Neyse ki, bu sadece mükemmel vakum ortamında çalışıyor, bu yüzden günlük Scotch bant kullanıcıları güvende.
Sisteme Bir Şok
Scotch bandı çekmek, ışık gibi ses de üretir. Bu ses genellikle bant çekme işlemi sırasındaki kayma-durma (slip-stick) mekanizmasına bağlanır. 2010 yılında King Abdullah Üniversitesi'nden Sigurdur Thoroddsen ve meslektaşları, ultra hızlı görüntüleme kullanarak kayma mekanizmasındaki kritik bir mikro-kırılma olgusunu belirlediler: Yapışkanın genişliği boyunca süpersonik hızlarda ilerleyen enine çatlakların bir dizisi. 2024 yılında yapılan takip bir çalışma, uğultulu ses ile bu enine çatlaklar arasında doğrudan bir ilişki buldu, ancak bir mekanizma tanımlamadı.
İşte bu son çalışmanın amacı da buydu. Thoroddsen ve arkadaşları, sesin, bant çekilirken ortaya çıkan belirgin ve ayrı ses dalgası darbelerini de üreten bir çatlağın hızla hareket eden ucundan doğrudan kaynaklanıp kaynaklanmadığını merak ediyorlardı. Yazarlar, hipotezlerini, ilerleyen kırıkların yüksek hızlı görüntülemesini ve havadaki ses dalgalarının yayılmasını eş zamanlı olarak gerçekleştirerek deneysel olarak test ettiler. Metal bir çubuk kullanarak Scotch bandı manuel olarak çektiler, çatlakları iki video kamera ile, sesi ise video kameralarla senkronize edilmiş iki mikrofonla kaydettiler. Bu sayede basınç darbelerinin kaynağını daha net belirleyebildiler.
Sonuçlar, uğultulu sesin, enine çatlaklar bandın kenarına ulaştığında doruğa ulaşan zayıf şokların bir dizisinden kaynaklandığını gösterdi. Çatlakların etraflarındaki havaya göre seyahat ettiği süpersonik hız, bu şok dalgalarının üretilmesinde kritik öneme sahip. Yazarlar, "Çatlak açıldığında bant ile katı yüzey arasında kısmi bir vakum oluşur. Hava, çatlağın dik olduğu yönden içeri çekilmesine rağmen, bu boşluğun anında dolması için çatlak çok hızlı hareket eder. Bu nedenle boşluk, banda kadar çatlakla birlikte hareket eder ve dışarıdaki hareketsiz havaya çöker." açıklamasını yaptı. Her bir kırık ucu bandın kenarına ulaştığında, ses darbesi üretir - bu da o tanıdık uğultulu sesin nedenidir.
