I ricercatori hanno riflettuto a lungo sull'origine dei delicati motivi sfaccettati incrociati che si trovano comunemente sulle superfici del materiale rotto. Le velocità tipiche delle crepe nel vetro superano facilmente il chilometro al secondo, e le caratteristiche della superficie rotta possono essere ben più piccole di un millimetro. Poiché la formazione della struttura superficiale dura una piccola frazione di secondo, i processi che generano questi modelli sono stati in gran parte un mistero.

Ora c'è un modo per aggirare questo problema. La sostituzione del vetro duro con gel morbidi ma fragili consente di rallentare le crepe che provocano la frattura a pochi metri al secondo. Questa nuova tecnica ha permesso ai ricercatori Itamar Kolvin, Gil Cohen e il prof. Jay Fineberg, presso il Racah Institute of Physics dell'Università Ebraica di Gerusalemme, per svelare i complessi processi fisici che avvengono durante la frattura nei dettagli microscopici e in tempo reale.

Il loro lavoro getta nuova luce su come si formano i modelli di superficie spezzata. Le sfaccettature superficiali delimitate da gradini si formano a causa di una speciale disposizione "topologica" della fessura che non può essere facilmente annullata, proprio come un nodo lungo una corda non può essere sciolto senza tirare l'intera lunghezza della corda attraverso di essa.

Questi "nodi di fessura" aumentano la superficie formata da una fessura, creando così un nuovo luogo per dissipare l'energia necessaria per il guasto materiale, e quindi rendendo i materiali più difficili da rompere.

"Le superfici complesse che si formano comunemente su qualsiasi oggetto fratturato non sono mai state completamente comprese, " ha detto il prof. Jay Fineberg. "Mentre una crepa potrebbe formarsi perfettamente piatta, superfici di frattura a specchio (e talvolta lo fa), le superfici sfaccettate generalmente complesse sono la regola, anche se richiedono molta più energia per formarsi. Questo studio illumina sia come modelli così belli e intricati emergano nel processo di frattura, e perché la crepa non può liberarsene una volta che si sono formate."

Questo processo fisicamente importante fornisce un esempio estetico di come fisica e matematica si intrecciano per creare una bellezza intricata e spesso inaspettata. La ricerca appare in Materiali della natura .