Het openklappen van een fles bubbels veroorzaakt schokgolven zoals die in de supersonische uitlaat van een straaljager, volgens een nieuwe studie.
De fractie van een seconde van een champagnekurk wordt gecreëerd door een snelle ontsnapping van hogedrukgas dat lang in de hals van de fles zit. Nu heeft een groep onderzoekers supersnelle fotografie gebruikt om de chemie achter die iconische pop te visualiseren.
Voor het experiment kochten ze zes flessen champagne rosé, waarvan er twee drie dagen bij 30 graden Celsius (86 graden Fahrenheit) en twee bij 20 C (68 F) werden bewaard. Deze flessen waren eerder 42 maanden gerijpt en ondergingen een zogenaamde 'prise de mousse', een vorm van alcoholfermentatie. Tijdens dit proces voedt gist zich met suiker om koolstofdioxide te creëren, waardoor champagne bruist.
De onderzoekers gebruikten vervolgens een hogesnelheidscamera om het moment vast te leggen waarop de kurken opdoken. De high-speed camera was bevestigd aan een microfoon die de knal opnam en de camera ertoe bracht een reeks foto's te maken.
Dit is wat de wetenschappers zagen: toen de kurk uit de fles kwam, werd hij met geweld geduwd door snel uitdijende koolstofdioxide en waterdamp die lang in de hals van de fles waren opgesloten. Deze plotselinge drukverandering zorgde ervoor dat het kooldioxide en de waterdamp afkoelden tot ijskristallen en condenseerden in een mist die met de kurk wegvloeide.
Maar tot hun verbazing ontdekten de onderzoekers dat binnen de eerste milliseconde van de kurkpop deze plotselinge drukval in de fles leidde tot zichtbare schokgolven, de zogenaamde 'Mach-schijven'. Deze Mach-schijven, die ook zijn gemaakt in de uitlaat van straaljagers, vormen zich omdat het ontsnappende gas extreem snel in de lucht uitzet - met meer dan tweemaal de geluidssnelheid. Ze verdwijnen net zo snel als de druk in de fles weer normaal wordt.
De vorming van deze Mach-schijven "was een grote verrassing", zegt hoofdauteur Gérard Liger-Belair, hoogleraar chemische fysica aan de Universiteit van Reims Champagne-Ardenne in Frankrijk. 'De natuurkunde was al bekend in de lucht- en ruimtevaarttechniek, maar niet in de champagnewetenschap.'
Bovendien ontdekten de onderzoekers dat de flessen die bij kamertemperatuur werden bewaard, een heel andere "pop" veroorzaakten dan de flessen die bij hogere temperaturen werden bewaard.
Omdat koolstofdioxide bij hogere temperaturen minder oplosbaar is, zit er meer gas in de hals van de flessen opgeslagen bij hogere temperaturen. Het gas in flessen die bij 30 C zijn opgeslagen, staat dus onder grotere druk dan die bij 20 C.
De warmere fles creëert grote ijskristallen en, dankzij hoe die kristallen licht verspreiden, een grijswitte mist. De fles op kamertemperatuur creëert ondertussen kleinere ijskristallen en vormt een blauwere mist. 'Hopelijk zullen mensen geraakt worden door de prachtige wetenschap die verborgen zit in een simpele fles champagne of mousserende wijn', zei Liger-Belair.
De bevindingen werden op 20 september gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances.
