Het bestuderen of simuleren van natuurverschijnselen vanuit een laboratorium kan moeilijk zijn. "We hebben geen ruimte voor een dam van 100 meter in onze laboratoria", zegt dr. Einav, een professor in de geomechanica. In plaats daarvan gebruiken de onderzoekers gepofte rijstgraangewas als vervangend materiaal voor natuurlijk voorkomende droge sneeuw en gesteenten - die allemaal vallen onder de categorie broze, poreuze media.
"Dat is de wetenschappelijke naam," zegt Dr. Einav, "maar ik noem het knapperig materiaal." Gepofte rijst is een goede inloop, omdat, zoals sneeuw en steen, graan onder druk breekt en in vloeistof degradeert.
Dit is niet de eerste rodeo van wetenschappers met Rice Krispies, die, als je het niet wist, Rice Bubbles worden genoemd in Australië. (Tijdens een eerdere studie, vertelde Dr. Einav mij, verwees hij naar zijn Amerikaanse collega als Mr. Rice Krispies, die beantwoordde door hem Mr. Rice Bubbles te noemen.) Maar tot nu toe hadden de onderzoekers voornamelijk gewerkt met droge granen, die is handig als het gaat om het modelleren van droge sneeuw of rotsafbraak onder druk. Sommige instortingsgebeurtenissen hebben echter betrekking op water, zoals water dat voorkomt in ijsplaten, sinkholes en dammen wanneer ze worden blootgesteld aan grote hoeveelheden vloeistof en hoge druk. Het bestuderen van deze is een uitdaging, omdat ze ongelooflijk langzaam en op zo'n grote schaal gebeuren.
Dat is waar de melk binnenkomt. Als we het toevoegen aan graanproducten, vonden de onderzoekers, konden deze instortingen op een versnelde, verkleinde manier worden gesimuleerd.
Om de ineenstorting te creëren, goten de onderzoekers het graan in een verticale buis die boven op een korrelig filter zat. Ze brachten een constante hoeveelheid druk aan de bovenkant van de buis en voegden melk toe aan de bodem. Wat er vervolgens gebeurde, was een reeks kiekjes, knetterpartijen en instortingen, die de onderzoekers op charmante wijze "rijstbevingen" noemden.
Tijdens elke door melk en druk veroorzaakte reactie, waren de onderzoekers getuige van verschillende aardbevingen, met de vertraging voordat ze elk in de loop van de tijd langer werden. Ze merkten ook op dat elke kleine aardbeving gepaard ging met een hoorbaar knallend geluid, dat volgens dr. Einav auditief lijkt op "een vertragende metronoom".
Volgens Dr. Einav is wat er gebeurt eenvoudig te verklaren. Hij vergelijkt het Krispies-apparaat met een trein die verticaal ligt en die in contact komt met vloeistof onderaan. De eerste auto die de vloeistof raakt degradeert snel en crasht. Zodra dat het geval is, stijgt de vloeistof naar boven en verzwakt de volgende treinwagon of graanlaag, waardoor deze uiteindelijk bezwijkt onder de druk aan de bovenkant (zij het langzamer dan de eerste). Uiteindelijk, zegt Dr. Einav, zullen veel treinen die boven de vloeistofbasis zitten crashen - waarbij elke instorting steeds langer duurt.
Van deze simulatie hebben de wetenschappers een wiskundige vergelijking kunnen maken die kan uitleggen wanneer en waarom de rijstbevingen plaatsvinden. Hoewel Dr. Einav snel zegt dat het gebruik van modellen om real-world voorspellingen te doen riskant is, speculeert hij dat het (op zijn minst gedeeltelijk) enkele natuurlijke verschijnselen kan verklaren, zoals de terugkerende getijde-ijsbevingen van Antarctica. "Er zijn er dagelijks ongeveer twee, elk met een magnitude van 7,0, maar ze zijn in de loop der jaren langzamer geworden," zegt hij. "Mensen hebben dit op veel andere manieren uitgelegd, velen van hen hebben waarschijnlijk gelijk, maar ze lijken veel op het fenomeen rijstrook."
"Zoals ik het zie, begrijpen we nu de fysica. Nu kunnen andere mensen het gebruiken. "
Voor een deel zullen die andere mensen geologen of ingenieurs zijn, die technologieën kunnen ontwikkelen die bijvoorbeeld instorten van dammen kunnen voorspellen. Maar de andere mensen die dit onderzoek kunnen gebruiken, benadrukt Dr. Einav, kunnen iedereen zijn. Deze ongelooflijk complexe wiskundige modellering werd in kaart gebracht door een vijf-dollar-experiment (exclusief de kosten van de optische microscoop, die volgens Dr. Einav een van de duurste microscopen ter wereld is). "We moeten dit aan kinderen geven om thuis te repliceren", zegt hij.
Natuurlijk kan de natuurkunde soms duister zijn. Maar Dr. Einav en Dr. Guillard herinneren ons eraan dat het ook uiterst toegankelijk kan zijn. Misschien is alles wat je nodig hebt goed, knapperig materiaal om iets te maken als de fysica achter ijsbrekers - en rijstbevingen - een beetje makkelijker te verteren.
Gastro Obscura bestrijkt 's werelds meest wonderbaarlijke eten en drinken.
Meld je aan voor onze e-mail, twee keer per week afgeleverd.