Druiven uit de magnetron spugen plasma, en wetenschappers weten eindelijk waarom

Als je een gesneden druif in de magnetron laat vallen en verhit, gebeurt er iets ongelooflijks: de kleine vrucht spuugt minuscule gloeiende stralen uit die toevallig een vreemde toestand zijn die plasma wordt genoemd..

En nu hebben wetenschappers het mysterie ontrafeld waarom druiven op deze manier ontbranden: de microgolven creëren 'hotspots' van elektromagnetisme, onthulde een nieuwe studie.

Virale internetvideo's hebben deze keukenlichtshow getoond, die optreedt wanneer een gehalveerde druif (waarvan de helften nog steeds verbonden zijn door de huid) wordt bestraald met straling in een magnetron. Kleine fonteinen van schitterend plasma - gas geladen met ionen - knetteren vanaf de plek waar de druivenhelften met elkaar in verbinding staan. Het is een verbazingwekkend gezicht, maar hoewel video's die dit fenomeen laten zien al meer dan twintig jaar bestaan, wisten wetenschappers niet waarom dergelijke pyrotechniek van druiven plaatsvond. [De 18 grootste onopgeloste mysteries in de natuurkunde]

Om de mechanica tot op de bodem uit te zoeken, filmden Pablo Bianucci, universitair hoofddocent bij de afdeling natuurkunde aan de Concordia University in Montreal, en collega's onlangs een verscheidenheid aan druiven, hydrogelparels en met water gevulde kwarteleitjes met behulp van hogesnelheidscamera's die 1.000 beelden per seconde. De onderzoekers gebruikten huishoudelijke magnetrons met uitgeschakelde draaitafels, werkend op 2,4 gigahertz; de onderzoekers hebben ook een magnetron aangepast zodat ze warmtebeelden konden vastleggen, met behulp van een speciale deur die grotendeels transparant was voor de golflengten die door een thermische camera werden waargenomen.

De resultaten toonden aan dat de grootte en samenstelling van een druif in de magnetron - met name de hoeveelheid water die het bevat - bepalend zijn voor het vermogen van de vrucht om op te lichten, vertelde Bianucci in een e-mail..

Dit is waarom: grootte en watergehalte beïnvloeden hoe druiven - of andere kleine bollen, zoals kralen, bessen, druiventomaten of olijven - interageren met microgolfstraling, legde Bianucci uit..

"Er is een gelukkig toeval in het feit dat de druiven zowel de juiste samenstelling (meestal water) als grootte hebben" zodat een enkele golflengte van microgolfstraling bijna volledig in de druif past, wat betekent dat de druif microgolven kan "vangen", zei hij..

Wanneer twee verbonden helften van een druif worden gebombardeerd met straling, kunnen microgolven die vast komen te zitten in de weefsels van elke helft de verbindende huid als een brug gebruiken en van het ene druivenhelft naar het andere "hoppen", aldus Bianucci..

"Dit resulteert in een 'hotspot' met een veel sterker elektromagnetisch veld tussen de druiven," zei hij. "Het is dit sterk versterkte veld dat resulteert in het genereren van het plasma."

Voorafgaand aan de experimenten van de onderzoekers werd algemeen aangenomen dat druiven die in de magnetron waren bereid plasma produceerden door middel van oppervlaktegeleiding, waarbij de ionenrijke huidflap de druivenhelften met elkaar verbindt en een elektrische stroom doorlaat die het plasma genereerde. Hoewel dit een plausibele verklaring was, was het nooit geverifieerd in een collegiaal getoetste studie, en dat bracht studie-co-auteur Aaron Slepkov, een universitair hoofddocent bij de afdeling Fysica en Astronomie aan de Trent University in Ontario, Canada, ertoe aan druiven te zetten. in microgolven voor de wetenschap.

Het team ontdekte dat bestraalde objecten plasma produceerden, zelfs als de objecten heel waren en er geen huid "brug" was, zolang er fysiek contact was tussen de twee helften. Zelfs hele druiven zouden ongeveer 60 procent van de tijd plasma produceren - als ze een andere druif zouden aanraken.

Enkele, onverdeelde druiven zouden echter helemaal niet vonken, meldden de onderzoekers.

De bevindingen werden online gepubliceerd op 18 februari in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.

• States of Matter: Plasma
• Wetenschappelijk feit of fictie? De plausibiliteit van 10 Sci-Fi-concepten
• Is een echte lichtzwaard mogelijk? Wetenschap biedt nieuwe hoop

Oorspronkelijk gepubliceerd op .