Lesezeit: 2 Minuten – Entdeckt auf Live Science

Was haben ein Teller, der zu Boden fällt, ein Würfel Zucker, den man zwischen den Fingern zerdrückt, und eine Seifenblase, die platzt, gemeinsam? Auf den ersten Blick nicht viel. Eine aktuelle wissenschaftliche Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Physical Review Letters, zeigt jedoch, dass sie alle der gleichen Logik der Fragmentierung folgen. Laut Live Science könnte diese Erkenntnis unser Verständnis der materiellen Welt neu gestalten. Sie wäre auf verschiedene Materialien anwendbar, einschließlich Feststoffe, Flüssigkeiten und Gasblasen.

Wenn ein Material bricht, hinterlässt es ein überraschend vertrauliches Muster von Fragmenten. Unabhängig vom Objekt und der Skala bleibt das Verhältnis zwischen großen und kleinen Splittern im Wesentlichen gleich. Ein zehn Kilogramm schwerer Stein und ein einfaches Stück Brot produzieren zwar nicht die gleiche Anzahl an Fragmenten, aber die relative Verteilung ihrer Größen ist ähnlich.

Chaos mit Regeln

Forscher vermuten seit langem, dass diese Konstanz auf das Vorhandensein eines universellen Gesetzes des Fragmentierungsprozesses hinweist. In seiner Studie ging Emmanuel Villermaux, Physiker an der Universität Aix-Marseille, davon aus, dass die Fragmentierung von Objekten dem Prinzip des „maximalen Chaos“ folgt. Mit anderen Worten: Das wahrscheinlichste Ergebnis einer Objektzerstörung wird das chaotischste und unregelmäßigste sein. Dies stellt eine Herausforderung für denjenigen dar, der aufräumt.

Der Forscher erklärt außerdem, dass diese Unvorhersehbarkeit gewisse Grenzen hat. An diesem Punkt führte er das Gesetz der Erhaltung ein, das sicherstellt, dass die Größe der Fragmente konstant bleibt und sich nicht zufällig ändert.

Durch die Kombination dieser beiden Prinzipien konnte Emmanuel Villermaux eine mathematische Gleichung aufstellen, die die granulometrische Verteilung (die Verteilung der Größen) der Fragmente eines zerbrochenen Objekts beschreibt. Der Wissenschaftler überprüfte dann diese Formel, indem er zahlreiche zerbrochene Objekte verglich, von Spaghetti bis hin zu Flüssigkeitströpfchen. „Alle granulometrischen Verteilungen stimmten mit den Vorhersagen überein“, betont Live Science.

Die Bedeutung der Entdeckung

Mit anderen Worten, unabhängig davon, welches Objekt zerbricht, wird es immer die gleiche Verteilung unter den Fragmentgrößen geben. Obwohl das neu entdeckte Gesetz nicht immer zutrifft – etwa wenn ein gleichmäßiger Flüssigkeitsstrahl in gleich große Tropfen zerfällt oder wenn die Fragmente miteinander interagieren – könnte es den Wissenschaftlern helfen, zu bestimmen, wie Energie verteilt wird, um Gestein im industriellen Bergbau zu brechen oder wie man sich auf Steinschläge vorbereiten kann.