La Fisica della Materia Soffice: Dal Dentifricio all'Esperimento Decennale della Goccia di Pece

L'azione quotidiana di spremere un tubetto di dentifricio è una manifestazione concreta di principi fisici avanzati, in particolare del modo in cui le sostanze rispondono alle sollecitazioni meccaniche. Il dentifricio, al pari di creme e gel, rientra nella categoria della materia soffice, un insieme di materiali che esibiscono un comportamento duale, comportandosi sia da solido che da liquido. Questa caratteristica deriva dalla loro architettura interna, composta da unità strutturali più grandi, come macromolecole filamentose o goccioline, sospese in un mezzo fluido. Le forze deboli che legano queste strutture le rendono adattabili ma sensibili a stress esterni.

La risposta di questi materiali è critica e dipende dalla scala temporale e dall'intensità della forza applicata. Una compressione rapida, come una spinta improvvisa, consente al dentifricio di fluire perché la rete strutturale interna si riorganizza velocemente. Analogamente, l'agitazione di prodotti come lo shampoo induce l'allineamento delle sue molecole allungate, riducendo la resistenza interna e facilitandone lo scorrimento. La scienza che studia questa dipendenza dal tempo e dalla forza nel comportamento dei materiali è la reologia, che analizza deformazione e flusso sotto sforzo, un concetto che risale all'antico motto greco di Eraclito: "panta rhei", ovvero "tutto scorre".

La manifestazione più emblematica di questi fenomeni reologici è l'Esperimento della Goccia di Pece, avviato presso l'Università del Queensland (UQ) a Brisbane, Australia, nel 1927 dal professor Thomas Parnell. L'obiettivo iniziale di Parnell era dimostrare ai suoi studenti che sostanze apparentemente solide, come la pece, sono in realtà fluidi con una viscosità estremamente elevata. La pece, che a temperatura ambiente appare solida, è considerata un liquido con una viscosità stimata essere circa 230 miliardi di volte quella dell'acqua. Parnell sigillò un campione riscaldato di pece in un imbuto di vetro, lasciandolo sedimentare per tre anni prima di aprire l'estremità sigillata nel 1930, dando inizio a una delle dimostrazioni di laboratorio più lunghe del mondo, che detiene il Guinness World Record.

La gestione dell'esperimento è passata attraverso diverse figure, con John Mainstone che ne divenne custode nel 1975. La caduta di ogni singola goccia è un evento infrequente, con intervalli che possono variare tra i 7 e i 14 anni. La prima goccia cadde nel 1938, otto anni dopo l'apertura, e Parnell non visse abbastanza per vedere la terza nel 1954. Mainstone, ironia della sorte, perse il momento della caduta della settima goccia nel 1988 perché era uscito a prendere un caffè, e la webcam per monitorare l'ottava goccia nel 2000 si guastò poco prima dell'evento. La nona goccia è stata registrata nell'aprile del 2014. L'esperimento è attualmente sotto la supervisione del Professor Andrew White, il terzo custode, che dirige anche il Quantum Technology Laboratory presso UQ, fondato nel 1999. La decima goccia è attesa per la fine del decennio, e la ricerca in questo campo prosegue, come testimoniato da eventi come il seminario 'Future of Rheology' tenutosi nel gennaio 2026.

La materia soffice include una vasta gamma di materiali di uso comune, come vernici, lubrificanti e adesivi, tutti caratterizzati dal fatto che la loro risposta fisica è dominata dalla struttura su scala mesoscopica, tra 1 nm e 1 μm. Questi fluidi complessi manifestano dinamiche lente e sono soggetti a fluttuazioni termiche significative. La reologia, utilizzando modelli composti da molle (per la risposta elastica) e ammortizzatori (per la parte viscosa), quantifica questo comportamento viscoelastico. La ricerca continua in questo settore, con contributi da parte di figure come il Dr. Indresh Yadav, Assistant Professor presso IIT-Bhubaneswar e Research Affiliate al MIT, che rivelano un capitolo fondamentale della fisica moderna nel modo in cui vengono gestiti prodotti semplici come il dentifricio.