Fysikk i et glass bobler. Tenk på sist gang du hadde noe å feire. Dersom du utbrakte en skål for anledningen, var det sannsynligvis alkohol i glasset – og bobler. Har du noen gang lurt på hvorfor det er så tilfredsstillende å innta noe som utløser en rekke mikroskopiske eksplosjoner i munnen din?

Et glass med bobler er fullt av fysikk, historie og kultur. Vårt første møte med bobler fant trolig sted parallelt med oppdagelsen av alkohol, ettersom både etanol og karbondioksid (CO₂) er biprodukter av gjæring. Det å drikke kullsyreholdige drikker for nytelsens skyld – og ikke bare for å unngå dehydrering – ser ut til å være noe bare mennesker gjør.

Det var i Frankrike på 1600-tallet at den benediktinske munken Dom Pérignon perfeksjonerte det vi nå kjenner som champagne.

Det tok ham flere år å utvikle en flaske og et korkdesign som tålte det høye trykket prosessen krevde. I musserende vin skjer gjæringen delvis etter at vinen er forseglet i flasken. Store mengder gass blir deretter oppløst i væsken, i samsvar med Henrys lov – en regel som sier at mengden gass som kan bli oppløst i en væske, er proporsjonal med trykket.

Blant annet forklarer Henrys lov hvorfor dykkere kan få trykkfallssyke hvis de svømmer for raskt opp til overflaten: I dypt vann blir kroppen utsatt for høyt trykk, og store mengder gasser oppløses i blodet og vevet. Når dykkeren stiger opp mot overflaten, går trykket tilbake til omgivelsenes nivå, slik at gassene «slippes ut» i form av smertefulle og livsfarlige bobler i kroppen. Det samme skjer når vi åpner en flaske champagne: trykket faller plutselig til den atmosfæriske verdien, væsken blir mettet med karbondioksid – og voilà, det sprudler!

I takt med at væsken fortsetter å slippe ut gass over tid, vokser boblene og får større oppdrift. Når de blir store nok, slipper de tak i de mikroskopiske sprekkene i glasset, og stiger opp til overflaten. Deretter formes nye bobler, og prosessen gjentar seg. Det er derfor du ser små kjeder av bobler forme seg langs et champagneglass – og det er også grunnen til at sprudlende drikker blir tamme etter en stund.

Professor Gérard Liger-Belair. Foto: UNIVERSITÉ DE REIMS CHAMPAGNE-ARDENNE

Gérard Liger-Belair, professor i kjemisk fysikk ved Université de Reims Champagne-Ardenne i Frankrike, oppdaget noe interessant:

Mesteparten av gassen som ble sluppet ut i atmosfæren fra musserende vin, unnslapp ikke i form av bobler, men fra væskens overflate. Denne prosessen er imidlertid intensivert på grunn av måten boblene får champagnen til å flyte i glasset. Faktisk hadde det tatt flere uker for væsken å miste karbondioksidet, hadde det ikke vært for boblene.

Kunstig sprudling. Den deilige sprudlingen kan bli funnet i andre drikker også. Boblene i øl og kullsyre-holdig vann kommer imidlertid ikke fra gjæring: De blir skapt kunstig, ved å forsegle væsken i flasker under svært høyt trykk med en sjenerøs mengde karbon-dioksid. Det er den samme prosessen: Flasken åpnes, gassen kan ikke forbli oppløst, og boblene dukker opp.

Kunstig kullsyre, eller karbonsyre, ble oppdaget av den engelske kjemikeren Joseph Priestly på 1700-tallet. Han er bedre kjent for å ha oppdaget oksygenet, men kom over karbonsyre mens han forsket på hvordan man best kunne lagre drikkevann på skip. Kullsyreholdig vann forekommer også naturlig: I Vergèze – en by i Sør-Frankrike hvor flaskevannet Perrier blir produsert – finnes en undervannskilde som blir eksponert for karbon-dioksid ved høyt trykk, og dermed spruter opp av bakken som naturlig kullsyreholdig vann.  

Når en kullsyreholdig drikk er rik på urenheter som fester seg til overflaten, kan det hende at boblene, i stedet for å sprekke, samler seg og blir til skum. Det skjer for eksempel med øl. Skummet påvirker både konsistensen og smaken på drikken. Dessuten isolerer skummet væsken og holder den kald lenger, i tillegg til at det fungerer som en barriere som stopper utslippet av karbondioksid.

Denne bivirkningen er så viktig at øl som serveres på for eksempel Dodger Stadium i Los Angeles, ofte blir tilsatt kunstig skum. Forskere har oppdaget enda en interessant konsekvens av skummet: Det forhindrer at ølet skvulper ut av glasset når glasset er i bevegelse.

Stimulerer smertereseptorene og smaken. På tross av vår omfattende forståelse av boblestrukturer i drikke, gjenstår spørsmålet: Hvorfor er vi så glade i å drikke sprudlevann?

Svaret er flyktig, men i nylige studier ble det gjort noen interessante funn. Interaksjonen mellom karbondioksid og enkelte enzymer funnet i spytt, forårsaker en kjemisk reaksjon som produserer karbonsyre. Vi tror at karbonsyre stimulerer smertereseptorer i hjernen, litt på samme måte som når vi spiser sterk mat – og mennesker ser merkelig nok ut til å like det.

Forekomsten av og størrelsen på boblene kan til og med påvirke vår oppfatning av smaken. I en studie fant forskere at mennesker kunne få den samme opplevelsen av karbonsyre uten bobler, men boblene forandret likevel smaksopplevelsen. Vi vet fortsatt ikke nøyaktig hvordan bobler påvirker smak, selv om brusprodusenter på forskjellige måter tilpasser kullsyren etter for eksempel søthet i brusen.

Bobler påvirker også hvordan alkoholen blir tatt opp i kroppen, noe som forklarer følelsen av at et glass musserende går rett til hodet.

Bobler og alkohol er en fin unnskyldning for å snakke om fysikk. Vi nyter så klart et glass musserende fra tid til annen, vi også – men det er spesielt gøy å kunne tilføre fysikk og vitenskap til noe som så mange kan relatere til.

Ikke bare det: Sprudlende væsker har utallige praktiske bruksområder. For eksempel er de instrumentelle for enkelte teknikker som brukes for å ekstrahere olje. De er avgjørende for å forklare dødelige undervannseksplosjoner kjent som limniske utbrudd, i tillegg til en rekke andre geo-logiske fenomener som vulkaner og geysirer, som er sterkt påvirket av dannelsen og veksten av gassbobler i utbruddene.

Neste gang du feirer med et glass musserende i hånden, husk på fysikkens bidrag til summen av menneskelig lykke. Salud!

Publisert på aeon.co 17. april 2019.

Om artikkelforfatterne: Roberto Zenit er forsker og professor ved National Autonomous University of Mexico, og bidragsyter i American Physical Society. Hans arbeid er blant annet publisert i Journal of Fluid Mechanics og Physical Review Fluids. Javier Rodríguez Rodríguez er professor ved Fluid Mechanics Group of Carlos III University of Madrid. Hans arbeid er blant annet publisert i Journal of Fluid Mechanics.