Nghiên cứu MIT Giải Mã Cơ Chế Gãy Đứt Của Mì Spaghetti Khô

Các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã đưa ra lời giải chính xác cho câu hỏi vật lý tồn tại dai dẳng về lý do tại sao sợi mì spaghetti khô lại vỡ thành nhiều mảnh thay vì chỉ đứt làm đôi khi bị uốn cong. Vấn đề này đã thu hút sự quan tâm của giới nghiên cứu trong nhiều thập kỷ, thậm chí từng là chủ đề khiến nhà vật lý đoạt giải Nobel Richard Feynman trăn trở trước năm 1988.

Các nhà nghiên cứu Jörn Dunkel, Ronald Heisser và Vishal Patil thuộc MIT đã công bố công trình của mình trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences, mô tả một phương pháp có thể kiểm soát quá trình gãy, buộc sợi mì chỉ đứt thành đúng hai đoạn. Giải thích khoa học ban đầu cho hiện tượng gãy thành nhiều mảnh được đề xuất vào năm 2005 bởi một nhóm các nhà vật lý người Pháp, những người sau đó đã nhận Giải Ig Nobel Vật lý năm 2006 cho công trình này. Họ giả thuyết rằng vết nứt ban đầu tạo ra hiệu ứng bật ngược cùng với sóng uốn, dẫn đến sự hình thành các vết nứt thứ cấp.

Nghiên cứu của MIT đã xây dựng trên nền tảng đó, sử dụng một thiết bị được chế tạo riêng để uốn và xoắn hàng trăm sợi mì Barilla số 5 và số 7, đồng thời ghi lại quá trình bằng máy quay tốc độ cao lên đến một triệu khung hình mỗi giây. Theo phân tích chi tiết của nhóm MIT, chìa khóa để đạt được sự đứt gãy chỉ thành hai mảnh nằm ở thao tác xoắn sợi mì trước khi uốn. Cụ thể, việc xoắn sợi mì khoảng 270 đến 360 độ trước khi uốn cong từ từ sẽ vô hiệu hóa các dao động gây ra nhiều vết nứt, buộc sợi mì phải gãy thành chính xác hai phần do hành động xoắn làm suy yếu hiệu ứng bật ngược.

Các đồng tác giả khác trong nghiên cứu này bao gồm Norbert Stoop, giảng viên toán học tại MIT, và Emmanuel Villermaux từ Université Aix Marseille. Phát hiện này không chỉ giải quyết một câu đố kinh điển trong bếp núc mà còn mang ý nghĩa sâu sắc đối với lĩnh vực vật lý ứng dụng và khoa học vật liệu. Các kết quả thực nghiệm và lý thuyết đã chứng minh rằng việc xoắn giúp kiểm soát đáng kể sự gãy vỡ bằng cách khai thác sự khác biệt về tốc độ lan truyền của sóng xoắn và sóng uốn trong vật liệu.

Mặc dù độ chính xác cần thiết để thực hiện kỹ thuật này trong nấu ăn hàng ngày được đánh giá là khó khăn, khuôn khổ nghiên cứu cung cấp một nền tảng quan trọng để kiểm soát các chuỗi gãy trong các vật liệu dạng thanh, giòn khác, chẳng hạn như các cấu trúc đa sợi hoặc ống nano được thiết kế. Việc các sinh viên Ronald Heisser và Vishal Patil thực hiện thành công thí nghiệm này, được ghi nhận vào khoảng tháng 8 năm 2018 khi công bố, đã chính thức khép lại bí ẩn vật lý này, chứng tỏ rằng ngay cả những câu hỏi tưởng chừng đơn giản nhất cũng có thể là cánh cửa dẫn đến những hiểu biết sâu sắc hơn về cơ chế gãy giòn của vật liệu, một khái niệm then chốt trong kỹ thuật vật liệu học.