Una murmuración de estorninos. La frase se lee como algo de la literatura o el título de una película de arte. De hecho, tiene la intención de describir el fenómeno que resulta cuando cientos, a veces miles, de estas aves vuelan en patrones intrincadamente coordinados.a través del cielo
O en términos más técnicos, flocado.
Pero las aves no son las únicas criaturas que se juntan. Tal comportamiento también tiene lugar a escala microscópica, como cuando las bacterias deambulan por los pliegues del intestino. Sin embargo, las aves o las bacterias, todas las manadas tienen un requisito previo: la forma de la entidad debealargarse con una "cabeza" y una "cola" para alinearse y moverse con los vecinos en un estado ordenado.
Los físicos estudian la congregación para comprender mejor la organización dinámica en varias escalas, a menudo como una forma de expandir su conocimiento del campo de rápido desarrollo de la materia activa. El caso es un nuevo análisis realizado por un grupo de físicos teóricos, incluido Mark Bowick, diputadodirector del Instituto Kavli de Física Teórica de la UC Santa Bárbara KITP.
Generalizando el modelo estándar de movimiento de flocado a la superficie curva de una esfera en lugar del plano lineal habitual o el espacio tridimensional plano, el equipo de Bowick descubrió que, en lugar de extenderse uniformemente por toda la esfera, los agentes en forma de flecha se ordenan espontáneamente en bandas circularescentrado en el ecuador. Los hallazgos del equipo aparecen en la revista Revisión física X .
"Ya sea que se trate de un enjambre de bacterias, células en movimiento o" flechas "que consumen energía, estos sistemas comparten características universales independientes del tamaño preciso y la estructura de los agentes, así como sus interacciones detalladas", dijo el autor correspondiente Bowick, quien está enparte de la Universidad de Syracuse en su papel en KITP. "Los estados ordenados de estos sistemas nunca son perfectamente uniformes, por lo que las fluctuaciones en la densidad generan sonido, de la misma manera que los instrumentos de viento crean música".
En superficies curvas, el equipo, que incluye a la miembro general de KITP Cristina Marchetti y su compañero graduado de KITP, Suraj Shankar, encontró modos de sonido "especiales" que no se disipan y fluyen alrededor de los obstáculos. Según Bowick, estos modos especiales corresponden a armónicos especialeso tonos que no se mezclan con todos los demás armónicos.
También señaló que estos modos son especiales precisamente porque la geometría de la banda del ecuador es muy diferente de la geometría plana de una superficie plana. Por ejemplo, una partícula que se mueve en un anillo vuelve a su punto de partida a pesar de que se mueve a lo largoun camino "recto". Esto no sucede en un plano, donde las entidades continúan para siempre en línea recta, nunca regresan, a menos que encuentren un borde. Esta característica es una consecuencia directa de la topología muy diferente de la esfera y elavión.
"A pesar de que una esfera en sí misma no tiene borde, los patrones de enjambre tienen un borde: el borde de la banda", dijo Bowick. "Así que simplemente consumiendo energía localmente, los agentes activos en la esfera pululan y crean un borde espontáneamente."
Los autores también analizaron otra forma curva, una figura con forma de reloj de arena llamada catenoide. A diferencia de una esfera en la que convergen las líneas paralelas, la curvatura cóncava del catenoide hace que los paralelos diverjan. Esta curvatura opuesta empuja las entidades de flocado y las ondas de sonido asociadas a labordes superior e inferior del reloj de arena, dejando el centro desnudo, lo opuesto a lo que sucede en una esfera.
"El hecho de que estos sistemas se agrupen es bastante notable porque generan dinámicamente movimiento", dijo Shankar, un estudiante de doctorado en el programa de materia blanda en el departamento de física de la Universidad de Syracuse. "Pero son sistemas mucho más ricos de lo que esperábamos porque tambiéngenerar estos modos de sonido 'protegidos topológicamente' "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Santa Bárbara . Original escrito por Julie Cohen. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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