Volt valami fegyverzeti verseny a kávézóban. Nitrogén-befecskendezett kávé, hideg főzés, átalakított kávé variációi, valamint a Starbucks 1, 9 millió espresso és tej permutációja szinte minden évben folyamatosan növeli az előszót. A legújabb trend azonban a réteges lattes, amelyben a normál formában egységes csokoládé színű italokat különálló és szép barna árnyalatokkal elválasztva szolgálják fel.
Az egyik nem túl nehéz. De kideríteni, hogy miért képez rétegeket, sokkal nagyobb kihívást jelent. Amint Joanna Klein a The New York Times-ban beszámol, a fizikusok kitalálták a trükköt, és a válasz más olyan területeken is segíthet, mint például a gyártás és az óceánföldrajz.
Amint Klein beszámol, a latte előállításának megfelelő módja az, ha egy vagy két eszpresszót az üvegbe dob el, mielőtt párolt, forró tejet öntenek a kávéba. De ha másképp csináljuk - a kávét lassan beleöntjük egy pohárba a párolt tejbe -, gyakran rétegek alakulnak ki. Bob Fankhauser nyugdíjas mérnök véletlenül hátra készített egy latte-ot otthoni Portlandjében, Oregonban, és érdekelte a rétegek kialakulása.
Kép küldött csíkos társalgásáról Howard Stone, a Princeton folyadékdinamikai kutatója magyarázatért. Stone is a trükköt flummoxálta, és végzős hallgatójának, Nan Xue-nak megbízta a réteges latte fizikájának vizsgálatát. Felfedezéseiket a Nature Communications folyóiratban részletezték. "Nagyon érdekes jelenség" - mondja Fankhauser Klein-nek. "Nincs nyilvánvaló ok, hogy a folyadék különböző sűrűségű rétegekbe szerveződjön."
Egy sajtóközlemény szerint Xue megkezdte a jelenség tanulmányozását azáltal, hogy laboratóriumában lattákat készített. A hőmérsékletek és a kiöntési sebesség elemzése arra késztette Xue-t, hogy az italban zajló fizika leírható. Tehát a csapat kevésbé étvágyos helyettesítőre váltott, fűtött festett vízzel, nyomjelző részecskékkel oltva, hogy utánozza az eszpresszót és a meleg, viszonylag sűrű sós vizet a tejhez. Ezután Xue megvilágította a modellt LED-ekkel, és lézerrel nyomja meg ezt a beállítást, fényképezve a festett víz és a sós víz keverésének folyamatát.
Amit a csapat talált, egy kettős diffúziós konvekciónak nevezett folyamatot - ugyanaz a jelenség, amely rétegeket hoz létre az óceánban - számol be Klein. Ebben a folyamatban, amikor eltérő hőmérsékletű és sűrűségű folyadékokat, például forró eszpresszót és meleg tejet öntünk össze, nem forognak teljes mértékben együtt. Ehelyett csak ezeknek a rétegeknek a határa keveredik: a forróbb folyadék felmelegíti a hűvösebb, sűrűbb folyadék (például a tej) egy részét, enyhén emelkedik, és a hűvösebb sűrűbb réteg lehűti a kevésbé sűrű réteg (kávé) egy részét. ami enyhén elsüllyed. Ez a folyamat „konvekciós cellákat” hoz létre, amelyek vízszintesen, nem függőlegesen áramolnak (és amelyek a rétegeket elpusztítják), és színes sávok sorozatát eredményezik. Amint Klein beszámolja, a keverék meglepően stabil, és legalább a kávéban órákat vagy akár napokig is eltarthat, amennyiben a keverék melegebb, mint a környező levegő.
De ez nem olyan egyszerű, mint a kávé tejbe öntése. A sajtóközlemény szerint a kávé öntésének sebessége is fontos. Adja hozzá túl lassan, és a kávé egyenletesen keveredik a tejjel, megakadályozva a rétegek képződését.
Noha ez egy nagyon jó tudományos kísérlet az unatkozó baristák számára, a gyártókra is kihatással lehet. Stone a sajtóközleményben kijelenti, hogy a rétegek egyetlen öntéssel történő elkészítésének kitalálása segíthet azokban a folyamatokban, amelyekben jelenleg egy réteg rétegből felépítésre szorul.
Detlef Lohse, a hollandiai Twente Egyetemen, amely nem vesz részt a vizsgálatban, azt is állítja, hogy a tanulmány segíthet a kutatóknak megérteni a természeti világot. "A legmegdöbbentőbb megállapítás az, hogy tökéletes analógia van a cafeteria latte rétegezése és az óceán különböző hőmérsékletű és sókoncentrációjú vízének ismert és rendkívül releváns rétegezése között" - mondja a közleményben.
Ami egy másik lehetséges kávéváltozatot idéz elő: az óceánvíz-latte. Jobban kell lennie, mint a pamut cukorka Frappuccino-nak.
