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Le mystère des demi-raisins qui flambent élucidé par des physiciens
Leur article permet de discuter sur la base de données expérimentales, pas seulement d’affirmer…
Jump-to-science : pour comprendre et pas seulement répéter les conclusions
Pour un scientifique, cela change agréablement des médias sociaux où tout est déclaré « scientifiquement prouvé » sans fournir la justification ou permettre de vérifier.
Et vous donne peut-être envie d’aller voir … )
Fig 1: Un plasma est produit lorsqu’un micro-ondes chauffe deux perles, reproduisant l’effet de la cuisson d’un raisin au micro-ondes. [img]. Source :Hamza K. Khattak
Un plasma produit par la focalisation des ondes ?
La physique de la diffusion de la lumière sur des sphères explique en partie pourquoi un raisin chauffé dans un four à micro-ondes peut générer un gaz brillant et très chargé.
Dans des dizaines de vidéos YouTube de raisins au micro-ondes, un plasma – un gaz brillant de particules chargées – s’échappe du «pont» cutané qui maintient ensemble les deux moitiés d’un raisin coupé. Selon de nombreuses explications en ligne, les moitiés de raisin agissent comme une antenne adaptée aux micro-ondes énergétiques. La peau humide étant hautement conductrice, un courant traverserait cette antenne et longerait la surface du pont.
Aaron Slepkov de l’Université Trent à Peterborough, au Canada, et ses collègues ont estimé que cette explication était incorrecte. En combinant les données de vidéo rapide, d’imagerie thermique, de simulations informatiques, et de brulure de papier thermique, ils ont montré que les moitiés de raisin forment une cavité qui absorbe et focalise le rayonnement micro-ondes en un point chaud là où les moitiés se touchent. Ce rayonnement ionise les atomes de potassium et de sodium dans la peau du raisin.
Fig 2: Les chercheurs montrent comment un four à micro-ondes produit un plasma avec un raisin coupé en deux. [img]. Source :Hamza K. Khattak
Deux sphères que l’équipe à composé avec de l’eau presque pure (hydrogel) et sans peau, mises en contact les unes avec les autres on pu reproduire le phénomène (cf. Fig 1) : le point chaud résultant au point de contact des billes s’est aussi avéré capable de générer du plasma.
Mais comment ?
Ils ont fait plusieurs expériences et simulations pour identifier la cause du phénomène (conduction ? Focalisation des ondes ? …) :
Fig 4: Les marques sur le papier thermique entre les demi-raisins révèlent que gradient de température (la densité de champ) est maximal à mi-chemin et non à la surface des raisins. [img]. Source :Hamza K. Khattak
Les chercheurs résument leurs expériences
Because water has a larger index of refraction, at 2.4 GHz, than any known dielectric at visible frequencies, it is possible to explore unique resonance geometries in the microwave regime that are currently inaccessible at visible wavelengths. Thus, this work is likely to open experimental opportunities for modeling nanophotonic resonance phenomena with scaled-up objects illuminated at microwave frequencies. More direct applications may include the design of passive omnidirectional wireless antennas, superresolution microwave excitation and imaging, and the invention of microwave-pumped dielectric spaser analogues. »
Jump-to-science ne vulgarise pas pour vous…
mais vous aide à accéder à la science … et à la transposer pour vos élèves
Et les fournir ou les regarder avec ces élèves à la curiosité insatiable ?
Références:
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Why microwaving a grape sparks a fiery glow. (2019). Nature, 566, 429. https://doi.org/10.1038/d41586-019-00633-9
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Khattak, H. K., Bianucci, P., & Slepkov, A. D. (2019). Linking plasma formation in grapes to microwave resonances of aqueous dimers. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201818350. https://doi.org/10.1073/pnas.1818350116