Effetto della noce del Brasile: un nuovo studio tenta di fare luce

Se aprissimo un barattolo di noci miste, è molto probabile che troveremmo una manciata di noci del Brasile sulla parte superiore del mucchio. È una cosa positiva o negativa? Dipende da quanto amiamo o detestiamo le noci brasiliane! Si tratta di un fenomeno molto comune noto come “effetto della noce del Brasile” o, in termini scientifici, convezione granulare. Ora, secondo un nuovo studio apparso , un team di scienziati della University of Manchester ha registrato le complicate dinamiche che causano l’effetto della noce del Brasile.

Il curioso “effetto della noce del Brasile” sembra vicino ad avere una spiegazione

Da un punto di vista fisico, quelle noci miste sono un esempio di materiale granulare, nello stesso modo in cui lo è un mucchio di sabbia. I principali meccanismi che guidano l’effetto della noce del Brasile sono la percolazione e la convezione. La percolazione fa sì che i granelli più piccoli si spostino attraverso i granelli più grandi verso il fondo del mucchio, mentre la convezione spinge i granelli più grandi verso la cima.

A complicare le cose intervengono la gravità, che spinge verso il basso ogni granello, e il fatto che ogni singolo granello si scontra con tutti gli altri all’interno del contenitore, producendo attrito ed energia meccanica (dispersa in forma di calore). Gli scienziati sanno che la dimensione e la forma delle noci determinano la quantità di attrito prodotto, e che anche la loro densità gioca un ruolo nel processo. Le particelle più grandi, che sono meno dense delle altre che le circondano, salgono in superficie e vi rimangono, così come le particelle più dense di quelle che le circondano. Se la differenza di densità tra le particelle è minima, le particelle rimangono mescolate.

Il fenomeno appare piuttosto complesso, ma gli scienziati si avvicinano a una spiegazione

Anche la pressione dell’aria gioca un ruolo in questo processo, poiché la dipendenza dalla densità non esiste se le particelle (o le noci) si trovano sotto vuoto, così come accade per la forma del contenitore. Il team di Manchester ha posto una miscela di arachidi e noci brasiliane all’interno di una scatola di taglio, con le noci brasiliane che inizialmente si trovavano sul fondo. Hanno quindi sottoposto la scatola a una tomografia computerizzata, conducendo 181 scansioni. Nel frattempo, la scatola scuoteva le noci, con un ciclo di taglio tra ogni scansione, per creare il video time-lapse.

Come previsto, nel corso del tempo, le arachidi presenti nella miscela sono scese, mentre diverse noci brasiliane più grandi sono salite gradualmente. Il team di ricercatori ha scoperto che ci sono voluti circa 70 cicli di taglio affinché la prima noce del Brasile raggiungesse la parte superiore del mucchio di noci miste. Altre due noci hanno raggiunto lo stesso punto dopo 150 cicli di taglio, mentre le restanti sono rimaste intrappolate sul fondo.