Durchbruch in der Spaghettibrechforschung

    Video16. August 2018, 07:00
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    Schon Richard Feynman rätselte, warum die langen Nudeln praktisch nie in nur zwei Teile brechen. Seit 2005 weiß man, warum – und nun endlich, was sich dagegen tun lässt

    Cambridge – Mit Essen spielt beziehungsweise forscht man nicht. Aber in diesem Fall wollen wir eine Ausnahme machen – so wie Nobelpreisträger Richard Feynman. Man nehme einen ungekochten Spaghetto und biege ihn, auf dass er in der Mitte entzweibrechen möge. Doch das gelingt so gut wie nie: Bei praktisch allen Bruchversuchen entstehen mehr als zwei Teile. Der US-amerikanische Physiker war von dem Problem so fasziniert, dass er einige Zeit und einiges Hirnschmalz darauf verwendete, eine Lösung dafür zu finden.

    Offensichtlich beziehungsweise spürbar ist, dass es beim Brechen zu Schwingungen kommt, die Feynman dadurch unterbinden wollte, dass es die langen Stäbe unter Wasser bog, bis sie brachen. Doch auch in nasser Umgebung blieb das Ergebnis meist dasselbe.

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    Ig-Nobelpreis

    Einen Durchbruch in der Spaghettibruchforschung gab es im Jahr 2005 durch zwei französische Physiker, die für ihre bahnbrechenden Erkenntnisse mit dem Ig-Nobelpreis 2006 gewürdigt wurden. Wie Basile Audoly und Sébastien Neukirch damals im Fachblatt Physical Review Letters berichteten, brechen die langen Nudelstäbe zwar tatsächlich meist in der Mitte, wo die Spannung am größten ist.

    Doch wie schon Feynman vermutete, führt das in Bruchteilen einer Hundertstelsekunde zu heftigen Schwingungen in der Fadennudel – dem sogenannten Snap-Back-Effekt. Dieses Rückschnalzen hat zur Folge, dass der Spaghetto praktisch gleichzeitig an zumindest einer weiteren Stelle bricht.

    MIT-Forscher suchen nach einer Lösung

    Bleibt die große Frage, ob man den Snap-Back-Effekt irgendwie überlisten kann. Dieses Problem führt weit über die Spaghettiforschung hinaus und betrifft mit entsprechenden Abänderungen so gut wie alle langen Stäbe. Ein internationales Forscherteam um Ronald Heissler (Massachusetts Institute of Technology) ging der Sache – wie es sich für das MIT gehört – sehr gründlich nach und baute sich ein spezielles Gerät, um Spaghettibruchversuche durchzuführen:

    Dabei gingen die Forscher von einer Vermutung aus: Womöglich hilft es, die Nudel zu verdrehen, was dank der eigens entwickelten Maschine getestet werden konnte. Das im Fachblatt PNAS veröffentlichte Ergebnis war eindeutig: Verdrehten sie die Enden des Spaghetto um fast 360 Grad gegeneinander, brach er beim Verbiegen über die kritische Schwelle nur in zwei Stücke. Die Tests zeigten außerdem, dass die kritische Schwelle bei einer Dreivierteldrehung bei einer 25 Zentimeter langen Fadennudel liegt.

    Konkurrierende Schwingungen

    Die Forscher wären nicht Physiker beim MIT, wenn sie nicht auch noch eine Erklärung für den alltagsphysikalischen Tipp nachgereicht hätten: Laut ihren Berechnungen und den Ultrazeitlupenaufnahmen erzeugt das Verdrehen eine weitere Spannung, die sich auf den Snap-Back-Effekt auswirkt: Die Nudel durchläuft eine Serie von schraubenzieherartigen Verwindungen, bis sie schließlich wieder zur Ruhe kommt. Und da diese Verwindungen schneller als die Schwingungen des Snap-Back-Effekts sind, wird ein Teil von dessen Energie freigesetzt, bevor sogenannte Bruchkaskaden auftreten können.

    Diese neue Erkenntnis hilft nicht nur Nudelköchen weiter, sondern auch noch bei vielen anderen langen Stäben, die unter Spannung stehen. Und sie sollte den Forschern zumindest eine Nominierung wenn schon nicht für den Nobel-, so doch für den Ig-Nobelpreis einbringen. (tasch, 16.8.2018)

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