L’histoire des sciences retiendra que c’est en France qu’un chercheur chinois a résolu l’énigme d’un fromage suisse. Jishen Zhang, en postdoctorat à l’ESPCI Paris, physicien, a voulu comprendre comment la rotation d’une lame sur le célèbre fromage en forme de cylindre, la tête de moine, découpe de fines tranches plissées s’enroulant en forme de fleurs aux bords dentelés. « Jishen, qui travaillait dans un laboratoire voisin, est venu nous voir car nous avions étudié des formes analogues en déchirant du plastique », se souvient Benoît Roman, chercheur CNRS, coauteur avec son collègue et deux autres membres de l’ESPCI de l’article dans Physical Review Letters du 21 mai qui révèle les secrets de la tête de moine.
En déchirant un sac plastique, l’étirement des extrémités est plus grand qu’au niveau du point de rupture. Cette différence contraint le bord à se courber en vagues multiples. Idem pour les feuilles de salade ou d’orchidée dans lesquelles des croissances plus actives dans des directions différentes engendrent des contraintes géométriques obligeant la feuille plate à se gondoler. Ce principe dit de « frustration géométrique » est analogue à ce qui empêche de recouvrir un ballon avec une grande feuille plate.
La croûte et le cœur
Pour le fromage au lait de vache, cette frustration a été mise en évidence par les chercheurs, qui se sont équipés de la fameuse girolle, l’appareil qui racle circulairement le fromage depuis son centre. Ils ont marqué un secteur triangulaire de 15 degrés d’angle et constaté que la découpe n’était pas uniforme entre le bord et le cœur. Au lieu d’obtenir une forme triangulaire, comme l’aurait fait un menuisier au ciseau à bois, ils obtiennent une forme de trompette, pincée au centre et évasée vers la périphérie. Cette différence est l’origine de la frustration géométrique. Elle oblige la surface découpée à se plisser et explique l’apparition de la forme conique si particulière, qui a également l’avantage d’offrir plus de fromage en bouche que si elle était plate.
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