كيف يمكن لقطرة زجاجية صغيرة أن تتحمل ضربة مطرقة قوية، ثم تتحول إلى آلاف الشظايا بمجرد كسر طرفها الرفيع؟، هذا اللغز المحير يقف وراء ظاهرة علمية تعرف باسم «قطرات الأمير روبرت»، التي أثارت فضول العلماء منذ القرن السابع عشر، ولا تزال تكشف أسراراً جديدة عن قوة المواد الهشة وآليات تحطمها.
تتشكل هذه القطيرات عندما يسقط الزجاج المنصهر في ماء بارد، فيتصلب سطحه بسرعة، بينما يظل داخله ساخناً لفترة أطول. ومع تبريد القلب الداخلي ومحاولته الانكماش، تمنعه الطبقة الخارجية الصلبة من ذلك، فتتولد ضغوط هائلة، إذ يصبح السطح تحت ضغط شديد، فيما يظل القلب الداخلي في حالة شد.
ويمنح هذا التوزيع غير المتوازن القطرة مقاومة استثنائية للصدمات، لكنه يجعلها شديدة الحساسية لأي شق يصل إلى داخلها. فعندما يخترق الكسر الطبقة الخارجية، تدفع الطاقة المرنة المخزنة الشق إلى الانتشار والتفرع بسرعة كبيرة، ما يؤدي إلى تحطم القطرة بالكامل خلال أجزاء من الثانية.
وفي تجربة أجريت عام 1994، استخدم الباحثان سرينيفاسان شاندراسيكار ومنور شودري كاميرات فائقة السرعة، ورصدا انتقال الشقوق بسرعة تراوحت بين 1450 و1900 متر في الثانية، أي ما يصل إلى 6840 كيلومتراً في الساعة. وكشفت دراسة عام 2021، باستخدام التصوير المقطعي بالأشعة السينية، أن إحدى القطرات تحطمت إلى ما لا يقل عن 21847 قطعة، بعضها لا يتجاوز عرضه 50 ميكرومتراً.
ولم يتوقف البحث عند ذلك، ففي يونيو 2026، رصد العلماء اختلافات كيميائية داخل القطيرات، تمثلت في ارتفاع نسبة البوتاسيوم إلى الصوديوم من 0.21 في الداخل إلى 0.32 قرب السطح، وهو تغير يسهم في زيادة الضغط، لكنه لا يلغي دور التبريد السريع في تفسير الظاهرة.
وتكمن أهمية هذه القطيرات في أنها تقدم نموذجاً لفهم الزجاج المقسّى المستخدم في الأبواب والنوافذ، وتوضح كيف يمكن للضغوط الداخلية نفسها أن تمنح المادة قوة استثنائية، ثم تجعل تحطمها مفاجئاً وعنيفاً.
