MIT-onderzoekers lossen raadsel meervoudige breuk droge spaghetti op door draaien

Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) hebben een definitieve oplossing gevonden voor het klassieke natuurkundige vraagstuk waarom droge spaghetti bij het buigen doorgaans in meerdere stukken versplintert in plaats van netjes in tweeën te breken. Dit probleem, dat al decennia wetenschappers bezighield, inclusief natuurkundige Richard Feynman die vóór 1988 een theoretische verklaring zocht, is nu onderbouwd met precieze experimentele data. De bevindingen, gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences, transformeren een alledaagse observatie naar een rigoureuze wetenschappelijke analyse met mogelijke implicaties voor toegepaste fysica.

Een eerdere wetenschappelijke verklaring uit 2005, ingediend door Franse natuurkundigen, stelde dat de initiële breuk een 'snap-back'-effect en een buiggolf veroorzaakte die leidden tot secundaire breuken; dit werk leverde hen de Ig Nobelprijs in 2006 op. Het MIT-team, waaronder Jörn Dunkel, Ronald Heisser en Vishal Patil, wilde echter onderzoeken of een zuivere tweeledige breuk onder specifieke omstandigheden mogelijk was. Zij ontwierpen een gespecialiseerd apparaat om honderden stukken Barilla No. 5 en No. 7 spaghetti gecontroleerd te buigen en te draaien, waarbij de actie werd vastgelegd met opnamesnelheden tot een miljoen beelden per seconde.

De cruciale ontdekking van het team is dat het draaien van de noedel met een torsie van ongeveer 270 tot 360 graden vóór het langzaam buigen, de trillingen neutraliseert die tot meervoudige breuken leiden. Deze specifieke torsie genereert een snellere 'twist wave' dan de buiggolf, waardoor de energie wordt gedissipeerd voordat extra spanningsaccumulaties, die leiden tot meer breuken, de kans krijgen zich te ontwikkelen. De conclusie is dat deze specifieke draaiing de 'snap-back'-werking verzwakt, wat resulteert in een breuk die exact in tweeën splitst.

Hoewel de praktische toepassing in de dagelijkse keuken als uitdagend wordt beschouwd vanwege de vereiste precisie van de draaiing en de buigsnelheid van ongeveer 3 millimeter per seconde, bieden de bevindingen een substantieel raamwerk voor het beheersen van breukcascades in andere staafvormige materialen. Het onderzoek kan bijdragen aan het begrip van scheurvorming in materialen zoals meerlaagse structuren of zelfs microtubuli in biologische cellen. De studie onderstreept de waarde van het toepassen van geavanceerde wetenschappelijke methodologie op ogenschijnlijk eenvoudige fenomenen.