研究者らは、Scotchテープを剥がす際に生じる耳障りな金切り声が、超音速で移動する微細な亀裂によって発生する衝撃波によるものであることを突き止めた。新たな研究で詳述されたこの発見は、長年観察されてきたが十分に理解されていなかった現象を説明するものである。この研究は、テープの異常な特性に対する数十年にわたる科学的関心に基づいている。
Scotchテープは、1930年に3Mのエンジニア、リチャード・ドリューによって発明されて以来、家庭の必需品として科学者たちを驚かせ続けている。ドリューは、2色デザイン中に塗装を傷つけないよう、セルロファン巻にサンドペーパー状の接着剤を塗布した透明粘着テープを自動車製造用に開発した。このテープは、大恐慌期に物品の修理に人気を博した。ドリューは同僚のジョン・ボーデンとともにカタツムリ式ディスペンサーも共同発明した。 nn物理学者たちは長年、このテープの奇妙な性質を研究してきた。1939年、科学者たちはテープを剥がすと分離線に沿って光が発生することを観察し、これは17世紀に初めて記録されたトライボルミネセンスの一形態である。この効果は、材料が粉砕・引き裂き・引っ掻かれる際に電子が移動して光を発生させるものである。例として、ダイヤモンドの切断時に青や赤く輝くもの、研磨水ジェットから黄橙色の光を発するセラミックス、暗闇でWint-O-Green Life Saversを砕く際の火花などがある。お菓子の糖結晶が電子を放出し、空気中の窒素原子と衝突してUV光を生成し、ウィンタグリーン風味の蛍光性メチルサリチル酸によって青色に変換される。 nn1953年、ロシアの科学者たちは真空下でテープを剥がすとX線が発生することを検知し、2008年にUCLAの研究者らがX線を生成し、低品質ながら指の画像を得てこの主張を確認した。これは完全真空でのみ発生し、日常使用者にはリスクがない。 nn黒板を爪で引っ掻くような金切り声は、以前スリップ・スティック機構と関連付けられていた。2010年のサウジアラビアのキング・アブドゥッラー大学シグズル・ソロッセンらの研究では、超高速撮影により接着剤を横断する超音速の横亀裂を特定した。2024年のフォローアップ研究ではこれらの亀裂を音と関連付けたが、機構は不明だった。 nn最新の研究は2026年にPhysical Review Eに掲載され、亀裂先端が直接音パルスを発生させるかを検証した。高速度ビデオカメラとマイクを同期させ、金属棒でテープを剥がしたところ、金切り声は亀裂がテープ端に達する際の弱い衝撃波によることが判明した。「亀裂が開くとテープと固体間に部分真空が生じる」と著者らは説明する。「亀裂が速すぎて、この空洞は即座に充填されず、亀裂に垂直方向から空気が吸い込まれても、空洞は亀裂とともに移動し、テープ端で外部の静止空気に崩壊する。」各崩壊がパルスを生成し、特徴的な金切り声を形成する。 nnDOI: 10.1103/PhysRevE.109.024401