El orden y el desorden pueden parecer condiciones dicotómicas de un sistema en funcionamiento, pero ambos estados pueden, de hecho, existir de manera simultánea y duradera dentro de un sistema de osciladores, en lo que se llama un estado de quimera. Tomando su nombre de una criatura compuesta en la mitología griega,este exótico estado todavía tiene mucho misterio, pero su naturaleza fundamental ofrece potencial para comprender la dinámica que gobierna en muchos campos científicos. Un equipo de investigación de la Universidad de Nuevo México ha avanzado recientemente en este conocimiento con un trabajo que se publicará esta semana en la revista Caos , de AIP Publishing.
"Un sistema de osciladores" puede parecer oscuro, pero en realidad describe, de una manera muy general pero fundamental, todo tipo de sistemas físicos.
"Se puede pensar en muchos sistemas biológicos como poblaciones de osciladores. El latido del corazón es solo células cardíacas oscilantes sobre las que se propaga una onda. Y las neuronas en el cerebro también son osciladores, y se han tratado con estos métodos", dijo Karen.Blaha, un investigador postdoctoral de la Universidad de Nuevo México que trabaja en el proyecto. "Pero hacer experimentos en esos sistemas es muy, muy difícil. Las células pueden morir, y si puedes manipularlas de una manera que puedas medir eldatos, es posible que no se estén comportando como lo hacen de forma natural ".
Por esta razón, el equipo, dirigido por Francesco Sorrentino, profesor de ingeniería mecánica en la Universidad de Nuevo México, se basó en trabajos previos realizados para comprender los estados de quimera con osciladores mecánicos, en este caso una colección de metrónomos, descansando sobre plataformas acopladas.
"El objetivo final es que estos sistemas se comporten mejor que los sistemas biológicos para los que esperamos que eventualmente puedan ser buenos sustitutos", dijo Blaha.
El equipo construyó un sistema de tres plataformas acopladas, cada una de las cuales admite hasta 15 metrónomos de tictac cuyos movimientos se rastrearon individualmente. Un estado de quimera en este sistema consistía en un movimiento en fase, o sincrónico, de un subconjunto de los metrónomos, y unmovimiento de los demás. Variando las características del sistema, como la fuerza de acoplamiento entre las plataformas o el número de metrónomos, pudieron deducir qué factores condujeron a estados de quimera más perfectos.
De particular interés en este experimento fue el efecto que las simetrías del sistema tuvieron sobre la aparición de estados de quimera. Sorrentino y su equipo observaron, por ejemplo, el efecto de tener las mismas fuerzas de acoplamiento frente a diferentes de las plataformas exteriores al centroplataforma.
"Reúne un nuevo ingrediente que hace que todo sea más complejo. Básicamente, nos preguntamos cómo puede ocurrir este tipo de comportamiento mixto en sistemas que tienen simetrías. Y nuestro trabajo es experimental, por lo que vemos este estado de quimera en sistemascon simetrías ", dijo Sorrentino.
Además de desarrollar un método para comprender mejor estos importantes y complejos sistemas, Sorrentino ve el esfuerzo como una poderosa herramienta educativa. La escala de la mesa y la naturaleza visual de las medidas y efectos ofrecen a los estudiantes una participación más directa con los conceptos que se están investigando.
"Es una experiencia completa para el estudiante [y] tenemos una autoría amplia", dijo Sorrentino, destacando la colaboración entre estudiantes universitarios, graduados e investigadores senior. "Es realmente un esfuerzo de equipo".
El trabajo futuro del diverso equipo investigará otras simetrías, así como diversos factores como el método de acoplamiento. También planean agregar métodos para controlar el sistema y la sincronía. "Estamos trabajando en varias direcciones. Definitivamente las simetrías son algo queLo tendré en cuenta y tratará de generalizar a situaciones más complejas ", dijo Sorrentino.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física AIP . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :