Физик из Шампани раскрывает секреты пузырьков
Автор: Ричард Ингам для phys.org
Жерар Лигер-Белэр живёт в пузыре, и ему всё равно, кто и что об этом думает. Пузырьки — его страсть. И они подарили 41-летнему французскому учёному, пожалуй, лучшую работу во всей физике. В лаборатории с первоклассным шампанским, Жерар углубляется в секреты шипучего, которое дарит блеск в глазах и покалывание на языке?
«Бутылка шампанского без всех 10 миллионов пузырьков была бы действительно скучной». — признаёт Лигер-Белэр. «Оно без них было бы не самым лучшим вином», — считает учёный, находясь в лаборатории Реймского университета. «Сердце шампанского лежит в пузырьках».
Шампанское производится по двухступенчатому, строго регламентированному процессу. Сначала из него делают вино из винограда, произрастающего исключительно в регионе Шампань к востоку от Парижа. Затем добавляют в нее небольшое количество дрожжей с сахаром для подкормки. Бутылку хранят вверх дном и ежедневно переворачивают, чтобы дрожжевой осадок соскальзывал на горлышко, которое затем замораживается, образуя пробку. В самом конце её удалят, а бутылку закрывают пробкой и проволочной клеткой и оставляют для созревания.
Наливая шампанское в бокал, вы наливаете жидкость с двумя миллионами пузырьков, и здесь начинается забавная наука. «Мы сделали открытия, которые действительно относятся только к шампанскому, то что раньше никогда в истории не наблюдалось», — говорит Лигер-Белэр.
То, как пузырьки образуются, поднимаются и собираются в бокале, определяет визуальную привлекательность шампанского. А поднося бокал ближе ко рту, лопающиеся пузырьки на поверхности выбрасывают крошечные капельки прямо в лицо и ароматические молекулы в нос, добавляя ещё одно измерение ощущений. Когда человек делает глоток, эти пузырьки формируют «ощущение» вина. Если их слишком много то это неприятно, а слишком мало — разочаровывает. Они активируют рецепторы углекислого газа на языке, посылая крошечные возбуждающие сигналы прямо в мозг.
«Вот последовательность высокоскоростных снимков пузыря, который вот-вот лопнет на поверхности вина», — говорит Лигер-Белэр, указывая на явление, называемое струёй Уортингтона, снятое камерой с частотой 5000 кадров в секунду.
«Он взрывается, оставляя на поверхности крошечный кра́тер. Кратер закрывается, а затем выбрасывается струя жидкости вверх, которая затем распадается на капли, которые могут подлетать до 10 сантиметров вверх».
Используя масс-спектрометр сверхвысокого разрешения из Германии для анализа химической структуры образцов, команда Лигер-Белэр обнаружила, что эти пузырьки наполнены «тензио-активными» молекулами, сотни из которых являются ароматическими.
Лигер-Белэр также выяснил, почему в определённых местах бокала поднимаются нити пузырьков. Это происходит, когда микроскопические волокна, оставленные кухонным полотенцем или часто просто пылью, прилипают к стенке, позволяя молекулам растворенного углекислого газа сливаться и образовывать воздушные карманы.
Это открытие важно для любителей шампанского и предприятий общественного питания. Стаканы, извлечённые из посудомоечной машины, где они были вымыты и высушены в перевёрнутом виде, могут быть настолько чистыми, что, о ужас, образуется мало пузырьков.
Крупнейшие производители стекла теперь используют лазеры для гравировки крошечной короны точек на дне бокала, создавая дефекты, чтобы пузырьки образовывались и поднимались красивым кольцом. Поклонники шампанского могут сделать несколько небольших царапин самостоятельно — «не больше, иначе у вас будет огромная дегазация», — говорит Жерар — с помощью специального инструмента с маленькими шипами.
Разрешился древний спор
В том же 2012 году Лигер-Белэр и его коллеги вынесли сокрушительный приговор спору, бушевавшему сотни лет. Стоит ли пить шампанское из высокого бокала с длинной ножкой, «флейты»? Или же «купе», неглубокой чаши, которая, согласно легенде, отлита в форме груди Марии-Антуанетты?
Газовая хроматография показала, что «купе» теряет СО2 как минимум на треть быстрее, чем «флейта». Поэтому, если вы пьёте недостаточно быстро, то теряете драгоценное шипение.
Точно так же пить шампанское из пластикового стаканчика может быть скучно, потому что его стенки отталкивают жидкость. Пузырьки прилипают к стенкам за счет капиллярного эффекта и раздуваются до размера крошечных шариков.
Труды Лигер-Белэр были опубликованы в рецензируемых журналах о физике жидкостей и специалистов по напиткам, которые имеют дело с другими игристыми винами, пивом и газированными напитками.
В регионе Шампань он помог виноделам точно настроить вторую стадию ферментации. Традиционно виноделы добавляли 24 грамма сахара на литр шампанского, но сейчас тенденция составляет 18 г, что является минимально допустимым по правилам, объясняет он.
«Люди предпочитают более мелкие пузырьки, возможно, потому, что это качество ассоциируется с винтажным шампанским», — говорит учёный.
«Самый простой способ получить более мелкие пузырьки — это уменьшить количество CO2, растворенного в шампанском, а это связано с количеством сахара».
Лигер-Белэр говорит, что время от времени он спорил с традиционалистами, которые говорят — «Слишком много физики разрушит миф о шампанском».
Шампанское позиционирует себя как лимитированный продукт, вино древних знаний и вино «терруара» — слова, благоухающего землёй. Филипп Джеймс, шеф-сомелье в пятизвёздочном поместье Реймса Les Crayeres, говорит, что наука и вино могут идти рука об руку.
«Когда вы видите работы Жерара, то понимаете, почему «купе» полностью устарели», — говорит он. — «У нас здесь их нет».
Так что же ученый делает со всей выпивкой? Когда эксперимент закончится, он его пьёт?
«К сожалению, нет.» — констатировал Лигер-Белэр. «К тому времени оно становится теплым и непригодным для питья. Думаю, я вылил в раковину больше шампанского, чем кто-либо другой на этой планете».
