Heinrich M. Jaeger und seine Kollegen von der University of Chicago glauben eine weitere Erklärung für den so genannten Paranuss-Effekt gefunden zu haben. Dieser Effekt führt dazu, dass die grossen Paranüsse in einer Müslipackung häufig oben liegen, obwohl sie viel schwerer sind als die Flakes. In der neuesten Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature beschreiben die Forscher, dass nicht nur die Dichte der Teilchen, sondern auch der in den Zwischenräumen herrschende Luftdruck die Teilchenbewegung beeinflusst.
Im vergangenen April hatten Daniel Hong von der Lehigh University in Pennsylvania und seine Kollegen gezeigt, dass die Dichte der einzelnen Teilchen einer Mischung für die Trennung der Teilchen entscheidend ist. Sind die großen Teilchen zu schwer, wandern sie durch das Schütteln nicht mehr nach oben, sondern sinken nach unten. Jaeger und seine Kollegen stellten jetzt durch Versuche bei unterschiedlichen Luftdrücken fest, dass auch der Luftdruck in den Zwischenräumen zwischen den Teilchen ihre Trennung beeinflusst. Je geringer der Luftdruck, desto schneller wandern die Teilchen nach oben.
Unterschiedlich große Teilchen in einer Mischung trennen sich, wenn die Mischung geschüttelt wird. Schon lange versuchen Wissenschaftler, diesen Effekt zu erklären. Einige Wissenschaftler zeigten, dass die kleinen Teilchen wie in einem Sieb durch die Zwischenräume zwischen den großen Teilchen langsam nach unten wandern können. Andere Wissenschaftler stellten fest, dass beim Schütteln unter den großen Teilchen Hohlräume entstehen, die durch die kleinen Teilchen aufgefüllt werden, wodurch dann die großen Teilchen nach oben gedrängt werden.
Auch eine Teilchenkonvektion könnte zur Entmischung beitragen. Dabei wandern die Teilchen in der Mitte des Gefäses nach oben und an den Gefäßseiten wieder nach unten. Die großen Teilchen bleiben aber oben liegen, da sie zu groß sind und nicht in den absteigenden Teilchenstrom passen. Anscheinend tragen alle diese Phänomene dazu bei, dass in der Müslipackung die dicksten Nüsse oben liegen.
Diese Versuche haben auch praktische Bedeutung, denn die Trennung und Mischung von unterschiedlichen Teilchen ist für die Industrie sehr wichtig. Das Mischen ist beispielsweise für die Herstellung von Beton bedeutend. Nahrungsmittel wie Reis können durch Vibrationen getrennt werden.
Ralf Möller
