在一项有趣的实验中，德国哥廷根大学研究员、自酿啤酒爱好者马克斯·科赫使用高速摄像机捕捉了打开自酿啤酒旋盖瓶时发生的情况。当该大学第三物理研究所（生物物理）超声波和空化小组负责人罗伯特·梅廷 (Robert Mettin) 建议将研究结果提交给美国物理联合会出版社出版的《流体物理学》“厨房流动”特刊时，科赫和他的同事决定扩大家庭实验，并探索其中涉及的新奇声学和物理学。

研究小组发现，打开带有旋转盖的加压瓶时发出的声音不是单一的冲击波，而是非常快速的“嘣”一声。他们的高速录像捕捉到了瓶颈内的冷凝物在驻波中上下振动。这些录像，以及高保真录音和计算流体动力学模拟，证实了这波是“嘣”声的起源。

这张照片是该组合在打开一瓶自酿啤酒后高速拍摄的画面。图片来源：Max Koch

科赫说：“爆裂声的频率比你像吹口哨一样吹满瓶时产生的共振声要低得多。这是由于瓶内二氧化碳和空气混合物突然膨胀，以及强烈的冷却效应（约零下 50 摄氏度）导致的，这降低了声速。它发出的分贝很高——瓶颈内的声音与 1 米范围内飞机涡轮机的声音一样大，甚至更大，但持续时间不长。”

打开瓶子后，溶解的二氧化碳开始在啤酒中形成，并导致液位上升。瓶子的运动也会导致液体晃动，该团队的高速记录捕捉到了瓶颈内的这种波动。

此外，他们还注意到，盖子打开后，其锋利的边缘撞击玻璃杯的动量传递也可能因气泡形成增强而引发喷涌。

“解释开口处发出的‘啊’声的低频并找到一个简单的模型来解释这些值是一个挑战，”科赫说。“我们没有解决的一件事是，我们的数值模拟显示，在短暂的‘嘣’共振之前，声发射中有一个初始的强峰值，但在实验中没有这个峰值。”

除了模拟之外，科赫开玩笑说，另一个巨大的挑战是在喝自酿饮料的同时还要在实验过程中保持头脑清醒。

编译自/ScitechDaily