Chacun peut faire l'expérience : on se verse une brune dans un vrai verre à bière et, contre toute attente, on voit les bulles descendre vers le fond et non remonter. Cette observation intrigue buveurs et chercheurs depuis longtemps, mais elle vient d'être définitivement élucidée par une équipe de physiciens irlandais qui ont posté leur étude dans la base de donnée arXiv.

L'explication est aussi paradoxale que le phénomène qu'elle décrit : en fait, si les bulles descendent, c'est parce qu'elles cherchent à remonter. Mais celles qui remontent créent un courant de liquide qui en oblige d'autres, plus visibles, à redescendre.

Brunes à l'azote contre blondes au carbone

Une partie de la solution avait déjà été suggérée en 2008 dans la revue Elements par Youxue Zhang and Zhengjiu Xu de l’Université du Michigan (Etats-Unis). Ces derniers avaient montré que les bulles de brune - qui sont remplies d’azote gazeux (N2) - ont un volume moyen beaucoup moins important que celui les bulles blondes ou champenoises - qui sont remplies de dioxyde de carbone (CO2). 

La poussée d’Archimède qui s’exerce sur les bulles de brune étant moins forte, celles-ci remontent moins vite le liquide dans lequel elles sont plongées. Restait à expliquer pourquoi les bulles semblent descendre et non remonter dans les pintes de Guinness.

Le contenant aussi important que le contenu

Flux des bulles de bière dans deux types de verres Simulation numérique du flux des bulles de bière brune dans un verre s'élargissant par le haut (à gauche) et dans un verre se rétrécissant par le haut (à droite).Les flèches indiquent la direction du mouvement des bulles. © arXiv

Ce que viennent de mettre en évidence Eugene Benilov, Cathal Cummins and William Lee de l’Université de Limerick (Irlande), c'est que la forme du verre est tout aussi déterminante que la nature de la bière. En effet, en première approximation, les bulles se forment au fond du verre et remontent verticalement, entraînant avec elles un courant ascendant de liquide.

Comme les verres à bière s’évasent par le haut, la zone proche des parois du verre est en déficit de bulles ; à la périphérie, le liquide retombe donc, contrariant le mouvement spontanément ascendant des bulles, voire les entraînant vers le bas quand leur vitesse est trop faible. Ce qui est justement le cas des petites bulles azotées propres à la bière brune.

Ainsi, vues de l’extérieur du verre, les quelques bulles externes descendantes masquent les nombreuses bulles centrales remontantes. Résultat : même à jeun, le buveur a l’illusion que toutes les bulles descendent.

Un modèle pour la géophysique

Ces recherches n’intéressent pas que les barmen désoeuvrés et les brasseurs esthètes car elles décrivent des phénomènes physiques à l’origine d’éruptions volcaniques explosives ou de dégazages aussi catastrophiques que le fut l’accident du Lac Nyos (Cameroun) dont l’émission brutale de plus d’un million de tonnes de CO2 causa la mort de 1700 personnes en 1986.