Brasiliansk nøttefysikk ødela frokosten min

Hvor ble det av alle nøttene?

Kornblanding med yoghurt på frokostmenyen i dag. Virkelig noe å glede seg til tenkte jeg, for kornblandingen var av en innholdsrik og ubillig variant av den typen vi i den høyt utdannede middelklassen ynder å ha stående i retrohippe norgesglass på kjøkkenbenken.

Men symfonien av knasende nøtter og smakfulle bær uteble. Frokostblandingsglasset var nesten tomt, og det som lå i bunnen var bare finkornet bøss. Sikkert fiberrikt, tarmvennlig og generelt karakterbyggende, men smaks- og konsistensmessig like engasjerende som sagflis.

Så, hvorfor? Hvorfor er nesten alltid frokostblandingen best på toppen og kjipest i bunn? Årsaken finner vi selvfølgelig i fysikken, og den har et navn: Brazil nut effect, eller paranøtteffekten på norsk.

Paranøtter er som kjent store, og de har den notoriske egenskapen at de nesten alltid befinner seg på toppen når du åpner en pose med nøtteblanding. Men paranøtteffekten gjelder ikke bare for nøtter. Den er viktig for alle blandinger av små og store legemer, der effekten vil bidra til å frakte de store legemene til toppen av blandingen, mens de små havner i bunn.

Konveksjonstrømmer, en kjent suppeeffekt, kan også oppstå i kornblandinger.

Den vanligste forklaringen på paranøtteffekten tar utgangspunkt i en kjent suppekokingseffekt: konveksjon. I suppekjelen foregår dette ved at varm suppe fra bunnen av kjelen strømmer opp i midten, mens kaldere suppe fra overflata blir presset ned langs kantene. Men konveksjon kan også oppstå i kornblandingen på kjøkkenbenken, og da skjer det omtrent på denne måten:

1. Når norgesglasset med frokostblanding blir beveget eller ristet på, vil partiklene i midten av glasset presses oppover og etterlate seg tomrom som fylles av partikler som kommer inn fra sidene.
2. Etterhvert vil partiklene i frokostblandingen, store som små, nå toppen av norgesglasset.
3. Når partiklene har kommet til toppen, vil de bli presset ut til sidene av den stadige strømmen av nye korn og nøtter som presser seg oppover.
4. Ved glassveggene på siden vil det oppstå en strøm av partikler nedover etterhvert som det åpner seg små tomrom langs kantene.
5. De store, deilige nøttene er for store til å fylle de små tomrommene og bli med strømmen nedover. De blir derfor liggende igjen på toppen.

Vi har altså en karusell av kornblanding, der de små kornene er med rundt og rundt, mens de store nøttene hopper av karusellen når de befinner seg på toppen.

Konveksjonseffekten beskrevet kan være viktig i en del tilfeller, men paranøtteffekten er et enormt komplisert fenomen. Hva som faktisk skjer avhenger av en rekke faktorer, slik som tettheten og fasongen til partiklene, friksjonen mellom partiklene, friksjonen mellom partikler og vegger, størrelsen på beholderen, størrelsesforhold mellom partiklene, hvordan beholderen beveges, og så videre.

I den triste tilfellet mitt med frokostblandingen har det for eksempel vært en enorm forskjell i størrelsen mellom de største nøttene og de minste bøsskornene. Det blir litt som å blande erter vannmeloner. Ertene vil alltid kunne trille til bunn ved å bevege seg i hulrommene mellom melonene.

På asteroiden 25143 Itokawa ser det ut til at de største steinene ligger på overflata. Dette kan skyldes en paranøtteffekt. (Bilde: JAXA). (les mer)

Paranøtteffekten er altså en kompleks vriompeis som det fortsatt forskes mye på. Viktig er den også, enten du skal spise kornblanding, frakte sekker med kaffebønner på humpete landeveier, eller holde åkeren din fri for stein.

Når det kommer til glass med frokostblanding må tipset være: Hold glasset opp-ned og rist litt hver dag. Bare husk å forsyne deg fra toppen først.