Насыпьте горсть сухого песка — он растечётся ровным конусом. А теперь возьмите пачку макарон-звёздочек: куча будет стоять почти вертикально. Почему? Всё дело в форме частиц.
Физики построили цилиндрические кучи из частиц разной геометрии — от гладких шариков до «полиподов» с несколькими отростками, как у морской звезды. Каждую кучу просветили рентгеновским томографом, чтобы увидеть положение, ориентацию и контакты каждой частицы. Оказалось, что у частиц с выступами соседи переплетаются, как пальцы сложенных рук, и не дают друг другу двигаться. Даже без клея и трения такая куча держит форму.
Учёные вывели простой показатель — он учитывает, сколько контактов у каждой частицы и как они расположены. Этот показатель точно предсказал, устоит куча или рассыплется. Значит, можно заранее рассчитать, какую форму частиц выбрать, чтобы насыпь, таблетка или строительная смесь были максимально прочными.
В природе похожий приём используют песчаные осы: они строят гнёзда из песчинок с острыми краями, и домик держится без всякого цемента.