水でさえ固体のように「パキッ」となる可能性がみえてきた
さらに研究チームは破断が起きる瞬間にかかっていた力の大きさを精密に測定しました。
すると粘り気を揃えた液体どうしなら、化学的な中身が違っていても、どれもおおむね「1cm²あたり20kg(20気圧程度)」の引っ張り力がかかった瞬間に、固体のように「パキッ」と折れることがわかりました。
これはつまり、液体の破断は化学の問題ではなく、主に物理的な性質――とりわけ液体の「粘り気」の問題で決まっている可能性が高いことを意味しています。
さらに研究チームは温度を変えながら実験を重ね、興味深いもう一つの事実を突き止めました。
液体を温めると粘り気は下がり、サラサラに近づいていきます。
そのため同じ液体を折る現象を起こすには、さらに速く引っ張る必要がありました。
ところがここで不思議なことが起きます。
粘り気を下げた液体を、必要なだけ速く引っ張って無理やり折ってみると、破断が起きた瞬間にかかっていた力の大きさは、やはり先ほどと同じ「1cm²あたり20kg」前後だったのです。
温めて粘性が低下すると、引っ張られたときにかかる力は、なかなか上昇しにくくなりますが、それでも速度を上げて「1cm²あたり20kg」を実現すると粘性が低下していても「パキッ」と折れてしまったのです。
つまり、液体を折るのに必要な”引っ張る速さ”は粘り気に応じて変わる一方で、実際に破断が起きるときの”力の強さ”そのものは、どうやら液体が共通してもっている一種の「壊れる目安」のような値に近づいていくらしいのです。
この発見は、研究チームにさらに大きな期待を抱かせました。
もし十分に速く引っ張れる装置さえ用意できれば、水や油のようなサラサラした身近な液体も、同じ”折れる”性質を見せてくれるかもしれないからです。
この発見は、決して実験室の中だけにとどまる話ではありません。
インクジェットプリンターが紙にインクを打ち出す瞬間、3Dプリンターが樹脂を押し出す瞬間、工業用の繊維が細く引き伸ばされる瞬間、あるいは血管の中を血液が高速で流れるとき――液体が「速く動かされる」あらゆる場面で、今回の”液体の破断”が密かに関わっている可能性があります。
今日も液体たちは高速で引っ張られ続けており、もしかするとそのどこかで、誰にも気づかれない”液体の破断”がひっそり起きているのかもしれません。
今回の研究は、私たちが液体に抱く印象を大きく変えるものになるでしょう。
液体は、いつでも流れるわけではない。
流れるはずのものにも、折れる瞬間がある。
しかもその瞬間は、私たちが学校で受け取ってきた「固体と液体の違い」を、想像以上に細い一本線へと変えてしまうからです。
もしかしたら未来の教科書の片隅に「液体も折れるって本当?」という小さなコラムが載る日が来るかもしれません。
次ページでは今回の研究を、子供の頃に遊んだ「スライム」に当てはめてみます。
そういえば子供の頃に遊んだ「スライム」もブチッとなった
「液体を速く引っ張ると固体のように割れる」と聞いて、なんとなく既視感を覚えた方もいるかもしれません。
そこでここからは少し論文の話を離れて懐かしの「スライム」について考えています。
子供の頃に遊んだあのスライム玩具や、水に片栗粉を溶いたものをゆっくり指でつまんで引き上げると、だらーんと長く伸びていきます。
ところが同じスライムを思い切り叩いたり、勢いよく引っ張ったりすると、どうなるでしょうか。
急に硬くなって跳ね返したり、「ブチッ」と音を立てて切れたりします。実はこれ、理屈の上では今回の発見の「親戚」にあたる現象です。
科学の世界ではこうした性質を持つ液体を「ダイラタント流体」と呼びます。
ゆっくり力を加えると液体のように流れ、素早く力を加えると固体のように振る舞う――まさに今回の”折れる液体”と同じ方向を向いた現象です。
そして時間とともにスライムの水分が抜けていくと、この「ブチッ」はどんどん起きやすくなります。
遊び始めた頃は何度引っ張ってもだらりと伸びていたスライムが、翌日には触っただけで千切れるようになる、あの経験を覚えている人も多いはずです。
水分が減ると中身の分子が身動きを取りにくくなり、流れて逃げる余裕を失うので、ちょっとした引っ張りでも簡単に”折れて”しまうわけです。
またスライムで熱心に遊びすぎて、ほこりや砂粒、手の汚れなどが混じった場合もブチッとなりやすくなった経験もあるでしょう。
こちらは水分に加えて異物が折れやすさの原因になります。
これらの異物は、スライム本体の分子とは全く結びつかない「よそ者」です。
スライムから見ると、異物が混じった場所は分子同士の手のつなぎが途切れた空白地帯のようなものになります。
材料工学の言葉で言えば、異物の周りには「応力が集中する点」ができてしまうのです。
ではスライムと今回の発見は同じものなのか、というとそうではありません。
スライムはもともと分子同士の結びつきがとても強く、誰が触っても明らかに”変な液体”だとわかる特別な物質（複雑流体：complex fluid）です。
これに対して今回ドレクセル大学のチームが示したのは、そうしたスライムのような複雑流体(complex fluid)ではない普通の液体（simple liquid ）であっても、十分な速さで引っ張れば同じように”折れる”瞬間がやってくる、という事実でした。
つまりこれまで「スライムのような奇妙な液体だけの特技」だと思われていた現象が、実はすべての液体に眠っているかもしれないという可能性を開いたのです。
子供の頃にスライムを引きちぎって遊んだあの感触は、もしかすると「液体の折れ」という物質の最も深い秘密への入り口だったのかもしれません。
参考文献
Drexel Researchers Discover Liquids Have a Breaking Point
https://drexel.edu/news/archive/2026/March/liquid-breaking-point
元論文
Unexpected Solidlike Fracture in Simple Liquids
https://doi.org/10.1103/t2vy-32wr
ライター
川勝康弘: ナゾロジー副編集長。 大学で研究生活を送ること10年と少し。 小説家としての活動履歴あり。 専門は生物学ですが、量子力学・社会学・医学・薬学なども担当します。 日々の記事作成は可能な限り、一次資料たる論文を元にするよう心がけています。 夢は最新科学をまとめて小学生用に本にすること。
編集者
ナゾロジー 編集部
