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Avez-vous déjà remarqué que les noix du Brésil se retrouvent souvent sur le dessus des mélanges de noix ?
Pourtant, ce sont les plus lourdes… pourquoi ne se ramassent-elles pas au fond du pot ? Une équipe européenne s’est penchée sur ce phénomène contre-intuitif, surnommé l’« effet noix du Brésil ».
S’il intrigue, c’est qu’il ne concerne pas que les noix : l’effet se vérifie aussi lorsqu’on soumet un mélange de grains de diverses tailles à des vibrations. Les plus gros, et souvent les plus lourds, ont tendance à monter à la surface, comme s’ils flottaient sur les autres. La raison ? Lorsqu’on agite un tel mélange, des espaces entre les grains se créent et les plus petits peuvent donc se frayer un chemin jusqu’au fond du contenant, poussant ainsi les plus gros vers le haut.
Or, pour la première fois, des scientifiques des universités d’Utrecht et de Varsovie ont observé cet effet se produire sans secousses, donc sans apport externe d’énergie.
L’expérience a été menée sur un mélange colloïdal, soit des particules extrêmement fines en suspension dans un liquide. Dans ce cas, le mélange était composé d’une huile et de particules d’environ 1,3 et 2,8 microns de diamètre. Les plus grosses jouaient le rôle des noix du Brésil.
« Un micron, c’est 100 fois plus petit que le diamètre d’un cheveu humain, rappelle David Vidal, professeur au Département de génie mécanique de Polytechnique Montréal, qui n’a pas participé à l’étude. Ces particules-là sont tellement minuscules qu’elles sont influencées par l’agitation moléculaire et par les forces électrostatiques. »
En effet, les molécules d’huile vibrent lorsqu’elles sont à l’état liquide, et les particules du mélange sont si petites que cette agitation suffit à les faire bouger elles aussi. Les forces électrostatiques contribuent également à ce mouvement : leur surface étant chargée positivement, les particules se repoussent entre elles. Et les plus grosses, portant une charge plus élevée, se repoussent davantage que les petites, ce qui les entraîne plus facilement vers la surface.
Ainsi, même sans apport externe d’énergie au système, les forces qui se produisent à cette échelle peuvent être suffisantes pour ségréguer des particules selon leur taille.
Cette découverte, publiée dans PNAS, pourrait notamment aider à prolonger la durée de vie des peintures. « Quand on la laisse reposer trop longtemps, la peinture se sépare, indique le professeur Vidal. Mais [en tenant compte du phénomène], on pourrait réussir à former un mélange avec une structure qui reste stable. »
