Nootspanning

Na de laatste cursus `leadership in the laboratory' gelijk met de jongste trainee van het AW-labo naar de Amsterdamse Hortus Botanicus geweest om haar de geheimen van de natuur te onthullen. Permanent vertoon van de voorsprong in kennis en kunde is een voorwaarde voor het behoud van de superioriteit. Maar het bleek dat men de wetenschappelijke plantencollectie stilletjes had afgevoerd. De Hortus is veranderd in een lieve-mevrouwen-tuin, met veel bloeiende planten, goedbedoelde kunstuitingen op onverhoedse plaatsen en een nieuwe plantenkas waarin een architect vooral een monument voor zichzelf heeft opgericht.

De Kaapse kas is niet meer en de oude Oranjerie, waar vroeger tegen het vallen van de winter de potten met palmen en reuzenagaven naar binnen werden gereden, is veranderd in een soort theeschenkerij. Daar werd nu etenswaar verkocht waar juist de trainee veel verstand van had.

Ook verderop in de tuin ging het opeens mis. Onder een okkernootachtige boom waar okkernootachtige vruchten aan groeiden lagen de twee helften van een gespleten en leeggerotte walnoot die zóveel associatie met kleine scheepjes opriepen dat besloten werd ze maar eens in een van de vijvers te water te laten. Homo ludens!, en daarna compleet verrast door de kracht en snelheid waarmee de twee walnoothelften naar elkaar toe voeren. De trainee wou weten hoe het zat en er kwam veel improvisatie aan te pas om het natuurlijk gezag te behouden.

Terug in het labo nog eens opnieuw onder goed gecontroleerde omstandigheden okkernoothelften te water gelaten: in een teil koud leidingwater. Opnieuw werden de noothelften als magnetisch naar elkaar toe getrokken zodra hun onderlinge afstand minder was dan een duimbreed, een inch dus. Een miraculeus verschijnsel en kennelijk een effect dat min of meer typisch is voor de walnoot. Twee pingpongballen wilden niet of nauwelijks in elkaars richting. Alleen de laatste millimeters werden spontaan overbrugd.

`Casimir-effect', roept de belendende fysicus vantussen zijn galvanometers. `Of liever gezegd: juist géén Casimir-effect. Het wordt altijd met het Casimir-effect verward.'.

Het Casimir-effect is in deze bijlage op 20 juni 1996 op begrijpelijke wijze ter sprake gebracht door Rob van den Berg in een artikel waarvan vandaag alleen het tweede deel er toe doet. De Delftse fysicus Sipko Boersma onderzocht op verzoek van het Amsterdamse Scheepvaartmuseum een verschijnsel dat in een negentiende-eeuws boek over zeilvaart werd besproken. De Franse auteur P.C. Caussée beschrijft in 1836 hoe twee zeilschepen die op een volmaakt windstille dag bij elkaar in de buurt dobberden door een geheimzinnige `force attractive' van lieverlee tegen elkaar werden gedreven. Hij zag er een wetmatigheid in en raadt aan in voorkomende gevallen de schepen met behulp van sloepen uit elkaars buurt te trekken. Boersma werd gevraagd uit te zoeken wat de aantrekkende kracht kon hebben teweeggebracht.

In een techische analyse die hier niet valt te reproduceren komt hij tot de slotsom dat het de golven zijn die dat doen. Direct voor de hand ligt dat niet omdat de schepen in eerste instantie de energie van de golven die de scheepshuid treffen lichtelijk absorberen. Het is daardoor dat het lukt een in het water gevallen bal weer terug naar de kant te krijgen door er stenen achter te gooien. Van belang is dat een door golven `getroffen' schip zelf secundaire golven gaat uitzenden en deze zijn het die de `force attractive' tot stand brengen. Voorwaarde is dat het goed windstil is want de windgevulde zeilen zouden de oscillaties dempen en het effect teniet doen.

Nu, windstil was het genoeg in de Amsterdamse Hortus en in de afwasteil, maar van enige golfslag was geen sprake. Het was ook waterstil om het zo eens te zeggen. Dus geen Casimir-effect.

Bij nader inzien treedt de `force attractive' die de twee walnoothelften zo krachtig bij elkaar drijft ook in werking als zo'n noothelft bij de rand van de afwasteil komt. Ook daar worden de noten als magnetisch naar toe getrokken en dit verschijnsel is eigenlijk veel beter bekend, al blijkt het sommigen ook nog als volstrekt nieuw en onverwacht te kunnen treffen. Dat wordt aangetoond door een brief van een lezer die zich afvroeg hoe het komt dat voetballen die in een zwembad worden geschopt vroeg of laat tegen de kant tot rust komen. Dat is omdat ze er tegenaan kleven!

Zorgvuldige inspectie en een klein proefje leren dat het grensvlakspanningen, samenhangend met cohesie en adhesie, zijn die het nootfenomeen kunnen verklaren. De noothelften gaan pas in elkaars richting als ze de waterzones binnenglijden die niet langer meer horizontaal staan maar door adhesie van het water aan de notenschil geleidelijk schuin omhoog lopen. Dezelfde adhesie tussen water en glas is in staat water in een capillair tot grote hoogte op te trekken. Hoe in het onderhavige geval de krachten precies gericht zijn valt niet eentweedrie te achterhalen. Frappant is dat een druppel Dreft in het leidingwater de `force attractive' tussen de noothelften flink vermindert. Of dat logisch is, of juist niet, daar wordt in AW-verband nog over nagedacht. In ieder geval bewijst het dat grensvlakspanningen een rol spelen.

Zo leek deze korte beschouwing in de gewenste gemoedsrust te kunnen eindigen toen opeens te binnen schoot dat de bekende schaatsenrijdertjes, de kleine wantsen die zo moeiteloos over het water lopen, op het water steunen met zes pootuiteinden die au fond te vergelijken zijn met de notendoppen. Pootuiteinden die gevaarlijk dicht bij elkaar op het water rusten. Hoe verhinderen de dieren in hemelsnaam dat alle poten in één keer tegen elkaar zuigen?

Simpel: de poten zijn voorzien van een hydrofobe, een waterafstotende, laag. De adhesie tussen water en poot is zo gering dat de dieren in de praktijk waarschijnlijk alle zeilen moeten bijzetten om niet in een machteloze spagaat te zakken.

    • Karel Knip