Gocce di sabbia

La sabbia in caduta libera si comporta come fosse acqua e si aggrega in granuli simili a gocce. Lo hanno letteralmente osservato i ricercatori dell’Università di Chicago, fotografando i granelli  che precipitano da diversi metri, con una speciale videocamera in movimento del valore di 80mila dollari.

Il video e lo studio sono oggi su Nature, dove John Royer, fisico a capo della ricerca, dà una spiegazione del fenomeno: molecole d’acqua e i granelli di sabbia sono soggetti alle stesse forze di coesione.

Le gocce che si formano quando un liquido fluisce liberamente sono prodotte dalla tensione superficiale, una forza di natura elettrostatica che agisce sulla superficie libera di un liquido plasmandone la forma. Stranamente, anche un flusso di particelle solide in caduta libera si comporta come un liquido, scomponendosi in tanti piccoli aggregati. Fino ad oggi si credeva che ciò fosse dovuto non alla tensione superficiale, bensì all’effetto di forze di natura non elettrostatica. Royer ha invece dimostrato che anche nei solidi agisce una debole tensione superficiale responsabile della coesione tra particelle. Per farlo si è servito, oltre che della telecamera, di un microscopio a forza atomica con cui ha misurato le forze di interazione tra i grani sabbiosi. L’intensità delle forze di coesione rilevata con il microscopio era ben 100 mila volte inferiore rispetto a quella caratteristica dei liquidi, ma, nonostante questo, sufficiente a tenere uniti i grani di sabbia come fossero piccole gocce.

Modificando le caratteristiche della superficie dei granelli, il grado di umidità o la natura dei materiali utilizzati, i fisici sono riusciti a controllare l’intensità delle forze di coesione e quindi i processi di formazione delle gocce. Per John Royer, la scoperta è un punto di partenza molto importante per approfondire le conoscenze sui sistemi granulari e sulla natura delle forze che governano il loro comportamento. (m.s.)

Riferimento: doi:10.1038/nature08115 Letter