Francuscy fizycy badali mechanizmy odpowiedzialne za formowanie się kwiatów w serze Tête de Moine podczas jego podawania, zdrapując cienką warstwę zewnętrzną. Głównym czynnikiem wpływającym na zmianę metryki przestrzennej był współczynnik tarcia, który charakteryzował się płynną zmianą wzdłuż promienia krążka sera. Co więcej, energia pękania była wystarczająco wysoka, aby zapewnić przejście w ścinanie plastyczne. Autorzy zauważyli, że ich wyniki mogą być przydatne do kontrolowania morfogenezy podczas cięcia metalu. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „Physical Review Letters”.
Tradycyjny sposób podawania sera tête de moine wygląda następująco: ser nabija się na stalowy pręt umieszczony pośrodku drewnianej platformy, a na samym pręcie mocuje się ostrze – ten przyrząd kulinarny nazywa się girolle. Podczas obracania się sera nóż zdrapuje cienką warstwę, zamieniając ją w pomarszczone płatki – rodzaj kwiatu. Taka prezentacja jest nie tylko estetyczna, ale i praktyczna, ponieważ wysoki stosunek powierzchni do objętości wzmacnia smak sera i sprawia, że jego konsystencja jest delikatniejsza.
Z punktu widzenia fizyki, najciekawszym aspektem jest tu przekształcenie płaskiej, gładkiej powierzchni w pomarszczone struktury o charakterystycznej geometrii. Naukowcy wyjaśnili podobny efekt w płatkach róż, twierdząc, że krzywizna obiektu uniemożliwiała płatkom wpasowanie się w trójwymiarową przestrzeń euklidesową. A gdy cienkie folie z tworzywa sztucznego zostały rozerwane, przyczyna okazała się inna: nieodwracalne rozciąganie plastyczne drastycznie wydłużało linie równoległe do granicy w miarę zbliżania się do wolnej krawędzi. Jednak do tej pory nikt nie określił mechanizmu fizycznego odpowiedzialnego za powstawanie kwiatów serowych.
Matteo Ciccotti z Uniwersytetu Sorbona wraz z kolegami z Francji odkrył, że falista struktura płatów sera powstaje w wyniku zmian współczynnika tarcia wzdłuż promienia krążka sera.
Aby to zrobić, fizycy zbudowali tarkę do sera o stałej prędkości obrotowej 1,14 radianów na sekundę i kontrolowali siłę nacisku podczas kontaktu ostrza z ostrzem. Aby zapewnić powtarzalność wyników, naukowcy użyli sera tej samej marki, leżakowanego od trzech do sześciu miesięcy, zakupionego od jednego dostawcy. Najpierw naukowcy zmierzyli, jak zmienia się długość zewnętrznego łuku kwiatu sera w porównaniu z jego długością przed skrobaniem: w tym celu fizycy zaznaczyli na serze dwie proste linie promieniowe, tworzące kąt 15 stopni. Wyznaczyli również moduł Younga, granicę plastyczności, współczynnik tarcia między serem a ostrzem oraz energię pękania jako funkcję odległości od krawędzi.
W rezultacie stosunek długości łuku kwiatu sera do sera przed przecięciem nożem wykazywał nieliniowy spadek w miarę zbliżania się do środka główki: początkowo parametr ten zmieniał się z około 0,8 do 0,4, gdy odległość od krawędzi zmniejszała się od zera do dziesięciu milimetrów, a następnie stał się stały na poziomie około 0,3-0,4 jednostki. Na tej podstawie fizycy wyciągnęli dwa wnioski. Po pierwsze, odległość 10 milimetrów od krawędzi, w której zmierzony stosunek osiągnął plateau, pokrywała się z grubością warstwy granicznej sera, na którą wpływa proces suszenia. Po drugie, krzywizna krawędzi była konsekwencją zmiany metryk przestrzennych, ponieważ w przeciwnym razie (gdyby stosunek długości łuku zmniejszył się na całym promieniu główki) kwiaty sera miałyby zerową krzywiznę Gaussa i pozostałyby płaskie.
Naukowcy powiązali transformację metryki przestrzennej ze współczynnikiem tarcia, który wykazywał płynną zmianę wzdłuż promienia krążka sera: ze względu na zauważalny gradient, ostrze odkształcało wierzchnią warstwę sera w inny sposób. Tymczasem inne właściwości mechaniczne – moduł Younga, granica plastyczności i energia pękania – praktycznie nie miały wpływu na formowanie się kwiatu. Energia pękania stała się jednak ważnym czynnikiem, ale z innego powodu: była wystarczająco wysoka, aby wywołać przejście do ścinania plastycznego, bez którego zmiana metryki przestrzennej nie nastąpiłaby. Autorzy zauważyli również, że ich wyniki będą przydatne w cięciu metali, gdzie kontrolowany współczynnik tarcia między ostrzem a materiałem może być wykorzystany do uzyskania pożądanego kształtu wióra.
To nie pierwszy raz, kiedy fizycy badają pozornie oczywiste właściwości mechaniczne żywności. Pisaliśmy już na przykład o tym, jak eksperymentatorzy poddali ciasteczka Oreo laboratoryjnemu testowi skręcania.
