Während die meisten Einwohner der glorreichen Stadt Dublin wahrscheinlich glauben, dass der ideale Schaum derjenige ist, der an einem heißen Tag einen Krug eisk altes Bier bedeckt, sind lokale Wissenschaftler anderer Meinung zu diesem Thema.
Ware-Phelan Perfect Foam
Laut einer Gruppe von Forschern am Trinity College unter der Leitung von Denis Weaire ist der ideale Schaum derjenige, bei dem die Blasen in die niedrigste Energiekonfiguration „gepackt“sind.
Bereits im 19. Jahrhundert berechnete der belgische Wissenschaftler Joseph Plateau, dass drei Blasen, deren Wände sich in einem Winkel von 120° treffen, ein mechanisch stabiles System bilden. Wenn sie verbunden sind, bilden die sie trennenden Filme eine dreiflächige Flüssigkeitssäule, den so genannten Plateau-Gibbs-Kanal. Da die Wände aller Blasen gleich sein müssen, laufen vier Plateau-Gibbs-Kanäle an einem Punkt zusammen und bilden zwischen sich Winkel von 109°28'. Unter Verwendung der Plateau-Regeln kann man die wahrscheinlichste Form einer Schaumzelle vorhersagen - ein fünfeckiges Dodekaeder.
Um jedoch dem "Ideal" zu entsprechen, sollte die Struktur derselben Schaumblasen eine minimale Oberfläche haben. Das Problem, den Raum in Bereiche gleichen Volumens mit minimaler Oberfläche zu unterteilen, wurde als "Kelvin-Problem" bezeichnet, da William Thomson (Lord Kelvin) seiner Lösung eines seiner Werke widmete. Er berechnete, dass die "ideale" Struktur eine periodische Struktur aus abgeschnittenen Oktaedern mit acht sechseckigen und sechs quadratischen Flächen wäre. Außerdem sollten die Gesichter dieser Figuren leicht gekrümmt sein, um die Plateau-Regeln besser zu erfüllen.
Kelvins Lösung g alt lange Zeit als optimal, obwohl es dafür keinen formellen Beweis gab. 1994 entwickelten Ware und sein Kollege Robert Phelan eine Struktur, deren Oberfläche um 0,3 % kleiner war, als wenn ein Raum mit demselben Volumen in Kelvin-Zahlen unterteilt würde. Doch trotz der Tatsache, dass das resultierende Computermodell sehr überzeugend aussah, erlaubten Versuche mit echtem Waschmittel kein "ideales" Aufschäumen.
Unterdessen haben chinesische Baumeister unter strenger Anleitung des australischen Architekten Tristram Carfrae den Weir-Phelan-Schaum von Hand zusammengebaut. Das Ergebnis ihrer Arbeit – der Beijing National Swimming Complex „Water Cube“– war Austragungsort der Olympischen Sommerspiele 2008.
Doch der Wunsch, im Labor den „perfekten Schaum“zu bekommen, ließ die Wissenschaftler nicht los. Ruggero Gabbrielli von der Universität Trient beschloss, den Schaum zur Bildung von Weir-Phelan-Strukturen zu zwingen, indem er ihn in einen Behälter mit entsprechend geformten Wänden einschloss. Gemeinsam gelang es den Forschern, nicht nur einen Kunststoffbehälter der gewünschten Konfiguration herzustellen, sondern ihn auch mit identischen Blasen geeigneter Größe zu füllen. Als Ergebnis reihen sich ungefähr anderthalbtausend Blasen in sechs Schichten "idealen Schaums" aneinander. Die Ergebnisse des Experiments werden zur Veröffentlichung in den Philosophical Magazine Letters vorbereitet.
