לקבלת מוזרות מידית: הוסיפו מים! / נייתן קולינס

חיכוך בין חלקיקים זעירים הוא ההסבר לתכונות המוזרות של עמילן תירס בנוזל

עמילן תירס, או קורנפלור, שמוסיפים לו מעט מים הוא חומר יוצא דופן. במבט ראשון הוא נראה כמו כל נוזל אחר: אפשר למזוג אותו מכלי לכלי ולטבול בו את הידיים. אבל אם תנסו למעוך אותו או להכות בכוח בפני השטח, העיסה תתקשח מיד: תוכלו לגלגל אותו ככדור, ללכת עליו ואפילו לנתר עליו.

גם בחישה נמרצת של התערובת תעשה אותה קשה כמעט כאבן. הפיזיקאי אריק בראון מאוניברסיטת ייל אוהב מאוד להדגים את המוזרות של קמח תירס במים: הוא בוחש את התערובת באמצעות מוט מתכת. אם תבחשו חזק די הצורך, הוא אומר, תוכלו ממש לשבור את המוט. והדבר המוזר אף יותר הוא שהמעבר הפיך: אם תרפו מן הבחישה, הגוש המוצק למראה יחזור ויעשה נוזלי.

פיזיקאים מנסים כבר זמן רב לתת הסבר מלא למעבר המהיר מנוזל למוצק הקרוי עיבוי גזירה (shear thickening). בסופו של דבר, צוות של עורכי ניסויים צרפתים מצא ב-2003 רמזים לכך שעיבוי הגזירה הוא תוצא לוואי של חיכוך בין החלקיקים.

לא מזמן הצליחו חוקרים לאשש את הגישה הזאת באמצעות הדמיות מחשב מפורטות של האינטראקציות בין החלקיקים. בריכוזים נמוכים של עמילן, הנוזל משמש חומר סיכה בין החלקיקים ומאפשר להם לנוע בחופשיות פחות או יותר, אומר ג’פרי מוריס, פרופסור להנדסה כימית באוניברסיטת העיר ניו יורק (CUNY), אחד מכותבי המאמר בנושא בכתב העת פיזיקל רוויו לטרס. אפילו אם מוסיפים חלקיקים, המים עדיין ממלאים “תפקיד של חומר סיכה כמעט מושלם,” עד שמישהו מתחיל לבחוש קצת יותר מדי חזק. הכוח הנוסף מטיח את חלקיקי התרחיף זה בזה ומצמיד אותם. במצב הזה, פני השטח המחוספסים שלהם מונעים מהם להחליק זה על פני זה. במקום זאת הם יוצרים שרשרות ארוכות ונוקשות המוחזקות יחדיו בכוח החיכוך. זאת הסיבה שנוזלי עיבוי גזירה “מרגישים” כמעט כמו מוצקים, אומר החוקר הראשי במחקר ריוֹהי סֶטוֹ, אף הוא מ-CUNY.

“עיבוי גזירה הוא דבר מדהים,” אומר מוריס ומוסיף שכדי לענות על “שאלה בסיסית” בפיזיקה נדרשו אין-ספור ניסויים ומחקרים תיאורטיים. אבל שאלות רבות עדיין נותרו, אומר בראון. עדיין לא ברור, למשל, אם האינטראקציות המיקרוסקופיות האלה בעיסת הקורנפלור הגורמות לעיבוי הגזירה, מסבירות גם את ההתנגדות של העיסה למהלומה.

הכתבה התפרסמה באישור סיינטיפיק אמריקן ישראל