Aunque esto es correcto en escalas más grandes, la suposición falla en escalas más pequeñas, de acuerdo con varios experimentos y simulaciones por computadora realizadas en las últimas décadas. En un artículo publicado recientemente en Física de la naturaleza , un grupo de matemáticos de la Universidad Carlos III de Madrid UC3M y el Imperial College London han ideado un nuevo enfoque que resuelve este problema.
Cuando los materiales están en estado sólido, sus átomos están dispuestos en patrones muy uniformes, como cuadrículas, láminas y celosías. Esto significa que, conociendo la posición de un átomo, podemos deducir las posiciones de todos sus átomos vecinos. Sin embargo,En los líquidos y gases, la disposición de los átomos es muy diferente, ya que están sujetos a un movimiento desordenado. Como resultado de este movimiento, los átomos pueden estar "localmente" empaquetados muy juntos por un momento, lo que conduce a una mayor densidad instantánea., y luego se separan. Esto solo ocurre a escalas microscópicas; a escalas más grandes, no podemos discernir este comportamiento.
Para explicar estos sistemas, la teoría de las ondas capilares se había utilizado con éxito, lo que encaja con la analogía de "piel del tambor". Sin embargo, a escalas más pequeñas, esta teoría falla. Durante décadas, todos los intentos de "adaptarla"los medios de pequeñas modificaciones no han tenido éxito y no hemos podido reproducir los resultados experimentales y las simulaciones por computadora. Sin embargo, los autores de este estudio han encontrado que una descripción más microscópica y, por lo tanto, más fundamental puede explicar claramente estos escurridizos resultados.
Según los autores del estudio, la clave radica en el hecho de que las funciones que describen la disposición de los átomos exhiben ciertas propiedades matemáticas llamadas "resonancias" que, hasta ahora, habían pasado desapercibidas. Teniendo en cuenta estas resonancias, elLa coherencia matemática del problema en sí mismo significa que la solución tiene que adoptar una forma muy particular ". Es una forma completamente nueva de ver la interfaz líquido-gas que se puede aplicar a otros sistemas; por ejemplo, al poner en contacto dos líquidos diferentes que lo hacenno mezclar ", explica uno de los autores del estudio, el profesor Andrew Parry, del Departamento de Matemáticas del Imperial College de Londres.
"Lo más sorprendente para nosotros fue la simplicidad y pulcritud de las matemáticas de esta teoría y el hecho de que los modelos teóricos que todos habíamos usado durante décadas resultan ser, de forma inesperada, casos especiales sin ningún significado. ¿Quién lo haría?¿Lo sospecha? ", dice Carlos Rascón, coautor del estudio y profesor del Departamento de Matemáticas de la UC3M.
El estudio no solo ha dado lugar a una descripción coherente de las fluctuaciones de líquido-gas, sino que también, de manera indirecta, ha permitido descubrir una familia de modelos teóricos que pueden resolverse analíticamente, sin la necesidad de usarcálculos numéricos por computadora. Los modelos con soluciones analíticas siempre son bienvenidos en física porque permiten una comparación muy útil con modelos más complejos. "En verdad, estos nuevos modelos analíticos implicarán más trabajo para nosotros. Quizás hubiera sido mejor nohaberlos descubierto ", bromea Carlos Rascón.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Carlos III de Madrid . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :