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StartseiteForschung aktuellDas Geheimnis einer Explosion 16.02.2015

PopcornDas Geheimnis einer Explosion

Was steckt hinter den Maiskörnern, die wir in die Mikrowelle stecken, um uns mit dem Ergebnis den Filmgenuss zu versüßen? Ein französisches Forscherduo, dem diese Frage bereits seit Jahren unter den Nägeln brennt, hat sich mit dem Mysterium Popcorn beschäftigt. Die Explosion der Körner hat es den beiden besonders angetan.

Von Veronika Köberlein

Blick in eine Popcorn-Maschine (picture-alliance/ dpa - Horst Ossinger)
Bei seiner Verwandlung führt das Maiskorn einen kleinen Salto durch. Doch was bewegt das Getreide zu solch gymnastischen Höchstleistungen? (picture-alliance/ dpa - Horst Ossinger)

Seit ihrer Jugend verbindet die beiden Freunde Emmanuel Virot und Alexandre Ponomarenko das Interesse an extremen Vorgängen in Pflanzen. Die geheimnisvolle Explosion von Maiskörnern hat es ihnen besonders angetan.

"Emmanuel hatte die Idee schon zu Schulzeiten. Sechs Jahre später kam er zu mir ins Labor, um die kritische Windgeschwindigkeit zu bestimmen, bei der Bäume brechen. Zur selben Zeit haben andere Forscher in unserem Labor sich mit Flüssigkeiten beschäftigt, zum Beispiel Tropfen, die auf eine Oberfläche treffen. Solche Vorgänge dauern oft nur Millisekunden. Um das zu erforschen, brauchen sie Highspeed-Kameras."

Ponomarenko und Virot kombinierten also Idee und Equipment, um dem Geheimnis des Popcorns auf die Schliche zu kommen. Zunächst wollten sie die kritische Temperatur für die Maisexplosion bestimmen. Berechnung und Versuch im Labor-Ofen lieferten dasselbe Resultat: Bei 180 Grad Celsius haben sich alle Körner, mit Ausnahme von wenigen Sonderfällen, zu weißen Schaumbällchen transformiert. Das machen sie aber nicht im Stillen. Bei seiner Verwandlung führt das Maiskorn einen kleinen Salto durch. Doch was bewegt das Getreide zu solch gymnastischen Höchstleistungen?

"Was das Besondere an Popcorn ist: Wenn man es erwärmt, fängt das Wasser im Korn an zu kochen. In allen anderen Pflanzensamen kann der Wasserdampf durch die äußere Hülle entkommen, aber Maiskörner sind nicht wasserdurchlässig. Wenn man es also erwärmt, erhöht sich der Druck. Wenn ein kritischer Druck erreicht ist, muss die Hülle brechen, und ein Riss entsteht, durch den sich das Popcorn ausdehnen kann."

Bild und Ton bei der Explosion synchronisiert

Ein Teil der Energie, die das Popcorn durch das Erhitzen gewinnt, wird durch das Platzen der Hülle freigeben. Doch nicht die gesamte: Um weitere Energie loszuwerden, streckt das expandierende Popcorn ein kleines Beinchen an der Unterseite hervor, mit dem es dann einen artistisch anmutenden Sprung durchführt. Diese Bewegung konnten die Forscher mit einer Highspeedkamera in hoher Auflösung beobachten. Um auch die Ursache für das charakteristische Pop-Geräusch zu erklären, stecken die Wissenschaftler noch ein drittes Mal Popcorn in den Ofen.

"Wir haben eine Highspeed Kamera und ein Mikrofon benutzt und damit Bilder und Töne bei der Explosion synchronisiert."

"Wir haben festgestellt, dass das Pop-Geräusch nicht dann zu hören ist, wenn der erste Riss entsteht. Wenn man sich den Film genau anschaut, kann man sehen, dass der Ton erst dann zu hören ist, wenn ein großer Riss entsteht und viel Gas entweicht. Ähnlich wie bei einer Champagner-Flasche, bei der man den Korken knallen lässt. Wir sind der Meinung, dass das Entweichen des Gases die Ursache für das charakteristische Geräusch ist."

Wer meint, hiermit sei dem Popcorn auch das letzte Geheimnis entlockt, liegt jedoch falsch. Den Forschern gibt das Getreide noch weitere Fragen auf:

"Wir wollen uns jetzt auf die Geometrie des Popcorns bei der Explosion konzentrieren. Wir wollen mit Kugeln arbeiten, die wir unter Druck setzen und dann sehen, welche speziellen Formen dabei entstehen. Wir haben entdeckt, dass es in manchen Höhlen Stalagmiten gibt, die kugelförmig sind. Das wollen wir erklären. Und sehen, was da für ein Zusammenhang dabei mit der Geometrie von Popcorn besteht."

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