Versez une poignée de sable sec : il s'étale en un cône régulier. Maintenant, prenez un paquet de pâtes en forme d'étoiles : le tas restera presque vertical. Pourquoi ? Tout est une question de forme des particules.
Des physiciens ont construit des tas cylindriques avec des particules de géométries variées — des billes lisses aux « polypodes » à plusieurs excroissances, comme une étoile de mer. Chaque tas a été passé au tomographe à rayons X pour visualiser la position, l'orientation et les contacts de chaque particule. Il s'est avéré que chez les particules à excroissances, les voisins s'entrelacent comme les doigts de mains jointes, s'empêchant mutuellement de bouger. Même sans colle ni frottement, un tel tas garde sa forme.
Les scientifiques ont mis au point un indicateur simple — il tient compte du nombre de contacts de chaque particule et de leur disposition. Cet indicateur a prédit avec précision si un tas tiendrait ou s'effondrerait. On peut donc calculer à l'avance quelle forme de particules choisir pour que le remblai, le comprimé ou le mélange de construction soit le plus résistant possible.
Dans la nature, les guêpes maçonnes utilisent une astuce similaire : elles construisent leurs nids avec des grains de sable aux arêtes vives, et la maison tient sans aucun ciment.