Los lectores que alguna vez se hayan dedicado a contemplar el fondo de una copa de vino, seguramente estarán familiarizados con uno de los mayores misterios del universo. Se trata de una observación centenaria de que el vino a veces puede bajar por la superficie de una copa y formar una especie de "lágrima" mientras regresa a su sitio. ¿Cómo y por qué ocurre eso?

El enigma está por fin resuelto, al menos en parte, gracias al trabajo del investigador de la Universidad de California en Los Ángeles (EE. UU.) Yonatan Dukler y sus colegas. El equipo ha investigado desinteresadamente este fenómeno y afirma haber encontrado la respuesta.

Comencemos llenando nuestras copas: echamos una pequeña cantidad de vino con alto contenido de alcohol en una copa de Martini. Es fácil ver cómo una fina capa se crea sobre la superficie de la copa por encima del cuerpo del líquido. Este efecto se entiende bien, ya que es comprensible que haya atraído a algunas de las mejores mentes de la física. El científico estadounidense Willard Gibbs publicó un completo tratado teórico sobre el tema en 1875. Su trabajo se basó, al menos en parte, en el estudio realizado 20 años antes, por el hermano de Lord Kelvin, James Thomson. Thomson descubrió que ese efecto se producía porque el vino era una mezcla de agua y etanol, y que el agua tenía la mayor tensión superficial.

Primero, el vino hace ese dibujo en la superficie de la copa por la acción capilar. Esto ocurre cuando la tensión superficial fuerza la superficie de un líquido hacia las paredes verticales de un recipiente de vidrio. En una copa de vino, esta fina capa comienza a evaporarse inmediatamente, y el alcohol se evapora más rápido que el agua. El resultado es que la capa se vuelve menos alcohólica y la mayor concentración de agua conduce a una tensión superficial más alta que la del cuerpo principal del vino en la copa.

Esta diferencia en la tensión superficial es importante porque crea una fuerza que impulsa más vino por las paredes de la copa. Y esto conduce a un flujo constante de líquido por la copa, impulsado por la evaporación del alcohol. Todo esto se entiende bien: se conoce como efecto Marangoni, por el físico italiano que lo estudió en la década de 1860.

No obstante, hay otra fuerza involucrada: la gravedad, que empuja el líquido hacia abajo. Cuando esto sucede, el vino forma las famosas lágrimas que se deslizan por el interior de la copa. El gran enigma consiste en por qué el vino forma estas lágrimas que fluyen hacia abajo en lugar de cualquier otro tipo de flujo. Este es el problema que Dukler y su equipo han abordado mediante un modelo teórico integral y una gran cantidad de trabajo experimental. Han analizado la formación de estas lágrimas de una manera que nunca antes se había pensado.

El nuevo trabajo se basa en la teoría de las ondas de choque. Una onda de choque es una perturbación que provoca un límite agudo en las propiedades del líquido. Las ondas de choque generalmente son impulsadas por perturbaciones que viajan más rápido que el sonido en el fluido, como un chorro supersónico. La ola continúa mientras la perturbación sigue siendo supersónica.

Pero las ondas de choque también pueden formarse cuando las perturbaciones no son supersónicas, por ejemplo, cuando la evaporación causa el flujo de fluido. Estas ondas se conocen como ondas de choque de subcompresión. Dukler y sus compañeros se han centrado en este tipo de ondas.

Los investigadores señalan que las teorías basadas en el trabajo de Gibbs sugieren que, mientras se mueve por la copa, el vino debe crear formas similares a los dedos. Su investigación detalla: "Argumentamos que las lágrimas reales del vino, que se deslizan por la copa, en contraste con la conocida inestabilidad de digitación de los frentes accionados, que se mueven en la misma dirección del frente, surgen de la inestabilidad de un choque inverso de baja compresión".

Y sus experimentos parecen respaldar esta teoría. Para demostrarlo, pusieron un poco de oporto con un contenido alcohólico del 18 % en una copa de Martini con un ángulo del 65 % en sus paredes. Para facilitar las observaciones, movieron el vino para recubrir la copa con líquido. Las lágrimas se formaron fácilmente.

Estas lágrimas demuestran claramente las propiedades de las olas que predice el modelo del equipo. Su investigación continúa: "Ilustramos la existencia de choques subcompresivos no convencionales por primera vez en el contexto de las lágrimas de vino. Argumentamos que, en el caso de una copa recubierta de vino, las famosas 'lágrimas de vino' emergen de un choque inverso de baja compresión que se origina en el menisco".

Se trata de un trabajo interesante que muchos lectores querrán celebrar con su propia "investigación". Sin embargo, aún deja varias preguntas sin respuesta. La forma en la que Dukler y sus colegas recubren la copa es importante, porque crea una capa sobre la cual puede fluir otra capa de líquido. El efecto Marangoni es fácil de producir en estas circunstancias.

Pero deja abierta la pregunta de cómo surgen las lágrimas en una copa que no haya sido recubierta. Lo que significa que hay mucho más trabajo por hacer. Vamos allá, ¡salud!

Ref: arxiv.org/abs/1909.09898: A Theory for Undercompressive Shocks in Tears of Wine