本科学霸研究巧克力，发SCI论文 网友：感觉这是最好“吃”的科研项目了
文科生眼中的巧克力是撩妹的必备，吃货眼中的巧克力是美味的象征，而理工科学霸眼中的巧克力却是研究对象，是实验用具，还是发表SCI论文的突破口。
那么，学霸们用巧克力到底研究什么问题呢？
不知道你们在日常生活中有没有发现这样一种情况：在室温（20-25℃）条件下，巧克力是凝固的，升温至37℃左右时，完全融化，但当温度再降到室温条件时，巧克力却不能凝固。只有温度降低到10℃左右时，才能再次凝固。
在物理学中，这种现象叫做巧克力“相变”（phase transition）中的“滞后现象”（hysteresis phenomenon）。这种现象不仅影响巧克力的口感，还会影响保存，不论对个人还是巧克力产业而言都是不小的麻烦。
然而，现在这个难题，已经被电子科技大学的两个男学霸任瑞龙和逯群峰成功破解了！
这两名应用物理专业2016届本科毕业生，在实验成功后，撰写了一篇题为《巧克力相变中的滞后》（Hysteresis in the phase transition of chocolate）的论文，经过了40多次反复修改后，成功入选SCI教学期刊《欧洲物理杂志》（European Journal of Physics）2016年度的Highlights（相当于“年度优秀论文汇总”）。
论文完成于2015年8月，2015年12月9日发表，截至2016年底，被下载次数超过2300次。
看到这里，你是不是觉得有点蒙圈，很想知道那些名词都是什么？他们怎么做的实验？研究到底要解决什么问题？
别急，CD君先来说说他们为什么会研究这个问题。
事情要从3年前说起。当时，成都电子科技大学物电学院的吴喆、李业凤等老师带队，从学校选拔了6名本科生，参加2014年中国大学生物理学术竞赛，2012级的任瑞龙和逯群峰也在其中。
比赛参照第27届国际青年物理学家锦标赛的规则和题目，在力、热、光、电等物理分支下共设17个开放性的题目，比如气泡晶体的产生与特性、旋转马鞍面上小球运动等问题。
按照比赛规则，有些题目是可以放弃的。当时，任瑞龙和逯群峰碰到了一道难题，题目就是“巧克力相变中的滞后”。
绝大多数队伍在遇到这个题目时纷纷选择了放弃。任瑞龙、逯群峰当时虽然选择了做题，但由于比赛的时间和场地限制，没有太多时间研究，而且找不到理论支撑，仅仅只有实验，因此只得了很低的分数。
在哪儿跌倒，就在哪儿爬起来！于是，比赛结束后，他们两人就开始着手研究这个难题。任瑞龙说，“高难度和趣味性激发了我们的斗志。”
总结大赛的情况，两人发现，问题的关键在于如何找到一种合适的理论进行解释。《大学物理》首席教授滕保华老师给了他们一个重要的提示：巧克力相变的图像和“朗道-德冯谢亚唯象理论”（Landau-Devonshire）的图像非常相似。
（滕宝华老师）
2015年3月，循着这条路径，两人开始了研究。
烧脑时间到！听CD君给你们详细解释两人的实验过程！保证科研小白都能听得懂！
咱们先来搞明白“相变”是什么。
通俗来说，“相”就是物体的状态，“相变”自然就是状态发生变化啦。所以“相变”听起来很复杂，但是在日常生活中却能常常见到，比如我们都知道的，纯水在0摄氏度就会结冰，水变成冰，这就是“相变”。
但与水不同，巧克力在相变中，有些“迟缓”，这就是文章开头所谈到的“滞后”现象。
而且，巧克力本身是非常复杂的混合物，有很多种成分，比如可可脂、蛋白质等等。仅仅考虑某一种成分的相变性质是不合理、不科学的，但是一一进行研究，又会发现，一种成分的变化会带动另外一种成分变化，变量实在太多，研究起来太复杂。
于是，他们想到了使用“唯象理论”进行解释。
什么又是唯象理论呢？其实就是跳出微观细节的讨论，着眼宏观层面。也就是说只描述实验现象，不对此进行解释。
于是，他们开始了实验。当时，他们的实验器材非常简单，只有巧克力、乒乓球、恒温水浴箱等常见器具。
他们的实验是这样设计的：
把加热融化后的巧克力放入培养皿里，敷平表面后放在冰箱里凝固，作为样本。
然后，取一个乒乓球，用针管注满水（为了增加乒乓球的重量），作为“测量仪器”。
把凝固的巧克力再次加热，巧克力会变软，这时候放在其中的乒乓球就会凹陷，巧克力越软，乒乓球陷下去的深度就越深。
实验原理是这样的：
陷下去的乒乓球自然会沾到融化的巧克力，兵乓球球体受力均匀，那么沾到巧克力的区域应该是球体的一部分，陷得越深，球体截面的直径越大。
用下沉直径D表示下陷深度，间接地就能用D来衡量巧克力的软硬状态-------也就是之前所说的“相”啦。
一句话来说，就是通过下沉直径D来量化巧克力的状态。
接着，从26℃一度一度升高，直到37℃，并且记录下每升高一度的数据。然后，再从37℃逐渐下降到25℃，画出图像。
结果他们发现，正如滕宝华老师所言，这个图像跟“朗道-德冯谢亚唯象理论”（Landau-Devonshire theory）非常相似。
找到朗道-德冯谢亚唯象理论，意味着他们能够对相变的状态进行量化研究和数据描述了，因为朗道-德冯谢亚唯象理论可以在自由能不变的情况下，给出一个有序参数η（order parameter）和T（温度）的函数，由此可以解释很多与温度有关的相变。
于是，经过拟合，他们最终将D与朗道-德冯谢亚唯象理论中的有序参数η联系起来，建立了平方反比关系。最终把实验变量与理论模型参数紧密联系起来，使实验曲线与理论曲线更好地吻合。
这样，巧克力融化的秘密就真相大白啦，它的规律就能用数据和理论去描述了。
这个实验看似简单，却非常耗时耗力，任瑞龙说，他们有时候半天才能做出一组数据。
为此，一个月内，他们“熬”掉了20多盒巧克力。（吃货表示：巧克力放着我来！）
实验成功后，2015年3月，他们开始着手撰写研究论文。
由于要兼顾日常课业，论文的撰写，他们只能课余挤时间做，每周末从下午1点到晚上8点左右，坐在教研室里推敲修改。
在滕保华老师的指导和帮助下，最终，论文在经历了40多遍修改后出炉。2015年12月9日，在《欧洲物理杂志》上发表。
2016年，原本就是老乡的任瑞龙和逯群峰毕业后都选择留校继续读研。
回想起从实验到论文的过程，逯群峰说，“这是一次有趣的学术探险。这次学术历练，让我们感到本科阶段的大学生活是精彩而无憾的。”
任瑞龙和逯群峰的大学是这样度过的，看到这则消息的小伙伴们都惊呆了：
狼毛榴莲町：同样的巧克力，我吃掉了，人家做了实验……吃货和学霸之间的差距
Chang2Qian：同一个学校不同的脑子 我也很绝望啊。
Harryrobort：知识就是力量，感觉这是最好吃的科研项目了，经费都用来买巧克力了
穹哥威武：哈哈哈哈，这是我哥的同学，听说他本来买了一大堆巧克力想向一个女孩子表白的，结果人家提前有了男朋友，然后就全都拿来熬了，哈哈哈哈哈，这就是所谓的情场失意，考场得意吗？
勇_man：我也拿巧克力做实验，研究表明，吃了20盒巧克力会很饱
球球de日记本：如果是我做这个实验，实验结束我能胖10斤
大王派我来寻山的幸福时光：二十盒巧克力就出论文了，好惭愧。
-小-硕-先-生-：巧克力是好巧克力，大多数人把它变能量，有的人把它变成知识。
南派渣渣：代表广大吃货提问，实验后的巧克力，还能吃吗？如果能吃，我不嫌弃。
告诉你我真的姓成：看到巧克力只想到吃，看到要化了的巧克力就想快点吃的点赞
那么，下次看到巧克力，你首先想到还是吃吗？
来源：成都商报等
编辑：胡雨濛、徐星星（实习）
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