קורס מבוא לפיזיקה של הפופקורן / רייצ’ל נאוֶור

אל תשכחו להביא חמאה ומלח 

בכל שנה האמריקנים אוכלים יותר מ-17 מיליארד גביעי פופקורן בנפח של ליטר אחד. אבל אל תתנו לפשטותו של החטיף הזה להטעות אתכם: המדע עדיין לא מבין את כל הפרטים הביו-מכניים בתהליך שבו פופקורן נוצר מתירס. רוב פרטי הטריוויה על פופקורן, למשל העובדה ש-96% מגרעיני התירס פוקעים בטמפרטורה של 180 מעלות צלזיוס, מקורם במחקרים של חברות מסחריות. שני חוקרים צרפתים, פיזיקאי ומהנדס אווירונאוטי, החליטו לשנות זאת ונטלו על עצמם לערוך מחקר קפדני של התכונות האקוסטיות והתרמודינמיות של פקיעת הפופקורן.

הפרטים הבסיסיים של הדרך שעוברים גרעיני תירס קשים עד שהם הופכים לפיסות תפוחות, רכות ואכילות מובנים היטב. החום גורם למים שבתוך הגרעינים העמילניים לרתוח, מה שמוביל להיווצרות לחץ בתוך הגרעין עד שהאדים פורצים מתוך הקליפה. אבל בזכות המצלמות המהירות שברשותם גילו שני החוקרים הצרפתים משהו חדש: בשלב ראשון, בוקעת מן העמילן המחומם שבתוך הגרעינים שלוחה דמוית רגל (ראו איור). כפי שתיארו שני המדענים בכתב העת Journal of the Royal Society Interface, לאחר שהרגל הזאת פוגעת במחבת או בשקית, היא נדחסת ואז משתחררת כמו קפיץ. התוצאה היא שהגרעין מנתר כמו קופץ במוט ומבצע היפוך באוויר. “זה דומה למדי לאופן שבו בני אדם קופצים, מפני שגם אנחנו מכווצים את שרירינו ואז משחררים אותם,” אומר אחד מן המחברים, עמנואל וירו, מהנדס אווירונאוטי, שבעת עריכת המחקר עבד ב-École polytechnique.

החוקרים גם השתמשו במיקרופונים בעלי רגישות גבוהה כדי להאזין לחטיף הקלאסי של בתי הקולנוע בעת היווצרו. הם גילו שרעש הפקיעה האופייני של הפופקורן מופק בדרך כלל כ-100 אלפיות השנייה אחרי שקליפת הגרעין כבר התבקעה. המסקנה היא, כמובן, שמקור הרעש אינו בהתבקעות הגרעין. החוקרים חושדים שמקורו הוא דווקא בקיטור הכלוא בכיסים בתוך העמילן ופורץ מהם רק אחרי התבקעות הגרעין. התוצאות הערבות לחך האלה יכולות לעזור לתלמידי פיזיקה בהבנת מושגים קשים. או כפי שמנסח זאת המחבר השני של המאמר, אלכסנדר פונומרנקו, פיזיקאי שכעת מועסק במכון הצרפתי הלאומי למחקר חקלאי: “בעצם, מטרת המחקר הייתה לספק למורים לפיזיקה דרך מהנה להדגים בכיתה את כל המושגים האלה.”

הכתבה התפרסמה באישור סיינטיפיק אמריקן ישראל