Als je een gesneden druif in de magnetron zou laten vallen en het zou verhitten, zou er iets ongelooflijks gebeuren: het kleine fruit spuwde kleine gloeiende stralen uit die toevallig een vreemde materie zijn, plasma genaamd.
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 laten zien, die optreedt wanneer een gehalveerde druif (met de helften nog steeds verbonden door de huid) wordt gestraald met straling in een magnetron. Kleine fonteinen van schitterend plasma - gas geladen met ionen - knetteren vanaf de plek waar de druivenhelften aansluiten. Het is een verbazingwekkend gezicht, maar hoewel video's die dit fenomeen tonen al meer dan twee decennia bestaan, wisten wetenschappers niet waarom dergelijke druivenpyrotechniek plaatsvond.
Om tot op de bodem van de mechanica te komen, filmden Pablo Bianucci, universitair hoofddocent aan de afdeling Fysica aan de Concordia University in Montreal, en collega's onlangs een verscheidenheid aan druiven, hydrogelkralen en met water gevulde kwarteleitjes met behulp van high-speed camera's die 1.000 opnamen maakten beelden per seconde. De onderzoekers gebruikten microgolven voor huishoudelijk gebruik met uitgeschakelde draaitafels, werkend op 2,4 gigahertz; de onderzoekers pasten ook een magnetron aan, zodat ze warmtebeeldtechnologie konden vastleggen, met behulp van een speciale deur die grotendeels transparant was voor de golflengten van een thermische camera.
De resultaten toonden aan dat de grootte en samenstelling van een in de magnetron gedroogde druif - met name de hoeveelheid water die deze bevat - het vermogen van de vrucht om op te lichten bepaalt, vertelde Bianucci WordsSideKick.com 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.
"Het toeval is dat de druiven zowel de juiste samenstelling (meestal water) als de 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 met elkaar verbonden helften van een druif worden bestookt met straling, kunnen microgolven die vast komen te zitten in de weefsels van elke helft de verbindingshuid als een brug gebruiken, "hoppen" van de ene druivenhelft naar de andere, volgens 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 de vorming van het plasma.'
Voorafgaand aan de experimenten van de onderzoekers werd algemeen aangenomen dat druiven in de magnetron plasma produceerden door oppervlaktegeleiding, waarbij de ionenrijke huidflap de druivenhelften verbond die een elektrische stroom doorgaven die het plasma opwekte. Hoewel dit een plausibele verklaring was, was het nooit geverifieerd in een peer-reviewed onderzoek, en dat was aanleiding voor co-auteur Aaron Slepkov, universitair hoofddocent bij de afdeling Fysica en Astronomie aan de Trent University in Ontario, Canada, om 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 'huidbrug' 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, rapporteerden de onderzoekers.
De bevindingen werden online op 18 februari gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences.
