W XVII wieku Książę Rupert z Niemiec przyniósł niektóre z tych szklanych kropli królowi Anglii Karolowi II, który był zaintrygowany ich niezwykłymi właściwościami. Podczas gdy główka kropli jest tak silna, że może wytrzymać uderzenie młota, ogon jest tak delikatny, że zginanie go palcami nie tylko łamie ogon, ale powoduje, że cała kropla natychmiast rozpada się w drobny proszek.Krople księcia Ruperta są łatwe do wykonania przez upuszczenie gorących kropel stopionego szkła do wody. Chociaż naukowcy próbowali zrozumieć, co powoduje niezwykłe właściwości tych kropel od wielu lat, dopiero niedawno nowoczesna technologia umożliwiła badaczom dokładne ich zbadanie.W tym celu Chandrasekar i Chaudhri rozpoczęli współpracę z Hillar Aben, profesorem na Politechnice w Tallinie w Estonii. Aben specjalizuje się w określaniu naprężeń szczątkowych w przezroczystych trójwymiarowych obiektach, takich jak krople księcia Ruperta. W nowym badaniu opublikowanym w Applied Physics Letters Aben, Chandrasekar, Chaudhri i ich współautorzy zbadali rozkład naprężeń w kroplach księcia Ruperta za pomocą polariskopu transmisyjnego, który jest rodzajem mikroskopu mierzącego dwójłomność w osiowo-symetrycznym przezroczystym obiekcie , na przykład upuszczenie księcia Ruperta. W swoich eksperymentach naukowcy zawiesili kroplę księcia Ruperta w przejrzystej cieczy, a następnie podświetlili ją czerwoną diodą LED. Korzystając z polariscopa, badacze zmierzyli opóźnienie optyczne światła przechodzącego przez kroplę szkła, a następnie wykorzystali dane do skonstruowania rozkładu naprężeń w całej kropli.
Wyniki pokazały, że główki kropel mają znacznie większe naprężenie ściskające na powierzchni niż wcześniej sądzono – do 700 megapaskali, co stanowi prawie 7 000 razy ciśnienie atmosferyczne. Ta powierzchniowa warstwa ściskająca jest również cienka, około 10% średnicy główki kropli.
Jak wyjaśniają naukowcy, wartości te nadają głowom kropelki bardzo wysoką wytrzymałość na pękanie. Aby złamać kroplę, konieczne jest utworzenie pęknięcia, które wchodzi do wewnętrznej strefy napięcia w kropli. Ponieważ pęknięcia na powierzchni zwykle rosną równolegle do powierzchni, nie mogą one wejść w strefę napięcia. Zamiast tego najłatwiejszym sposobem złamania kropli jest zaburzenie ogona, ponieważ zaburzenie w tym miejscu pozwala pęknięciom wejść w strefę napięcia.
Ogólnie rzecz biorąc, naukowcy uważają, że wyniki ostatecznie wyjaśniają wielką siłę spadków księcia Ruperta.
„Praca w pełni wyjaśniła, dlaczego głowa kropli jest tak silna”, powiedział Chaudhri dla Phys.org. „Uważam, że rozwiązaliśmy większość głównych aspektów tego obszaru. Jednak nowe pytania mogą pojawić się nieoczekiwanie”.