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News: Luft im Müsli

Der Paranusseffekt sorgt dafür, dass sich in einem Gemenge unterschiedlich großer Bestandteile die größeren durch Schütteln nach oben bewegen. Die Erklärung dieses Effekts ist jedoch sehr schwierig, sogar schwieriger als bislang vermutet. Denn die Geschwindigkeit des Entmischens hängt nicht nur von der Größe und Dichte der einzelnen Teile ab, sondern auch von der Dichte der zwischen ihnen liegenden Luft.
Viele Müsli- oder Cornflakes-Packungen enthalten Spielzeuge oder Figuren, die in kleinen Plastiktüten verpackt zwischen dem essbaren Inhalt liegen. Meist befinden sie sich obenauf, manchmal jedoch unter den Cerealien verborgen. Gleichmäßiges Schütteln der Packung befördert auch diese widerspenstigen Tütchen nach oben, sodass man sie ohne großes Wühlen entnehmen kann. Der Grund liegt im so genannten Paranusseffekt: In einem Gemenge unterschiedlich großer Bestandteile bewegen sich beim Schütteln die größeren nach oben, während die kleineren nach unten wandern – wie beim Müsli, bei dem nach dem Transport die großen Paranüsse oben und die kleinen Haferflocken unten liegen.

An der Erklärung des Paranusseffekts beißen sich die Physiker jedoch die Zähne aus. So gibt es keine Theorie, welche das Problem vollständig löst und zudem Vorhersagen über das Mischen von verschieden großen Bestandteilen erlaubt. Hinzu kommt nun, dass das Problem komplizierter ist, als bislang angenommen. Denn Matthias Möbius von der University of Chicago konnte zusammen mit seinen Kollegen zeigen, dass der Effekt nicht allein – wie lange vermutet – von der Größe und der Dichte der Teilchen abhängt.

In ihren Versuchen benutzten die Wissenschaftler eine hohle Plastikkugel, deren Dichte sie mit einem Gemisch aus Bleischrot und Schaum ändern konnten. Diese legten sie in ein mit winzigen Glaskugeln gefülltes Becken, schütteten noch eine ungefähr vier Zentimeter dicke Schicht Kügelchen darüber und fingen an, gleichmäßig am Becken zu rütteln. Wenig später gelangte die große Kugel, wie erwartet, zur Oberfläche. In mehreren Versuchen veränderten die Forscher nun die Dichte der großen Kugel. Sie war dann am langsamsten, als ihre Dichte etwa halb so groß wie die der Glaskugeln war. Bei allen anderen Dichteverhältnissen entmischten sich die Kugeln schneller.

Nun reduzierten die Wissenschaftler den Druck im Versuchsbecken. Und das wirkte sich auch auf die Geschwindigkeit der Plastikkugel aus. Denn nun war sie bei einem anderen Dichteverhältnis am langsamsten, und zwar bei einem niedrigeren als zuvor. Ihre Geschwindigkeit hing also nicht nur von der Größe und der Dichte aller beteiligten Kugeln ab, sondern auch von dem Druck der zwischen ihnen befindlichen Luft.

Dieses Ergebnis könnte nach Möbius zu einer neuen Sichtweise des Paranusseffekts führen. Die große Kugel bewegt sich in zwei "Fluiden": den kleinen Teilchen und der zwischen ihnen befindlichen Luft.

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