Descubren nuevo tipo de materia que va contra las leyes de la física
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Científico han llamado “estado de remolino” a un estado de la materia activa que es formada por grupos de cuasipartículas que orbitan su centro de masa común.
La materia activa es una sustancia compuesta por partículas con “capacidad de exhibir movimiento y realizar trabajo mecánico a expensas de la energía metabólica”.
En el estado de remolino, las partículas exhibieron un comportamiento extraño. Por ejemplo, violaron la segunda ley de Newton cuando se les aplicó una fuerza, no aceleraron.
“Los vórtices simplemente se mueven con velocidad constante, lo cual es absolutamente sorprendente”, explica el profesor Nikolai Brilliantov de la Universidad de Leicester.
Los investigadores explicaron que las partículas activas consumen energía del medio ambiente y se alejan del equilibrio.
Ejemplos de materia activa
Estos patrones de remolinos están en diferentes ejemplos de sistemas. En la naturaleza se han observado en animales como peces o insectos.
“La característica más destacada de los sistemas de partículas activas (autopropulsadas) es la formación de estructuras coherentes autoorganizadas”, explican en el estudio publicado en Nature Research.
Bancos de peces arremolinados, bandadas de pájaros que vuelan en círculos, ‘tornados’ de mosquitos con comportamientos grupales.
"Fish school, insects swarm and birds fly in murmurations. Now, new research finds that on the most basic level, this kind of group behavior forms a new kind of active matter, called a swirlonic state.” via @LiveScience https://t.co/lvS0JkXEqP pic.twitter.com/FwscnrfmIu
— RealClearScience (@RCScience) March 2, 2021
Incluso los humanos pueden tener comportamientos de materia activa, porque todas las unidades de vida interactúan con la fuerza liberada por ellos mismos.
Los investigadores consideran que hay una cantidad incontable de ejemplos en áreas como la robótica, la biomedicina y hasta las ciencias sociales.
Para llegar a estas conclusiones, Brilliantov y sus colegas utilizaron una computadora que podía simular partículas autopropulsadas.
Nuevo estado de materia activa
Los científicos observaron la formación de fases convencionales gaseosas, líquidas y sólidas, pero también un nuevo estado de materia activa en forma de remolino.
Este estado novedoso mostró un comportamiento asombroso en el que en lugar de moverse con aceleración, grupos de cuasipartículas se movieron con una velocidad constante, proporcional a la fuerza aplicada.
“Estábamos completamente desconcertados al presenciar cómo estas cuasipartículas se arremolinan dentro de la materia activa, comportándose como superpartículas individuales con propiedades sorprendentes que incluyen no moverse con aceleración cuando se aplica la fuerza y fusionarse al chocar para formar remolinos de una masa más grande”, dijo el profesor Brilliantov. .
El científico concluyó: “El fenómeno del ‘remolino’ es parte de la punta del iceberg del conocimiento oculto. Nos deja con la eterna pregunta: ¿Qué más no sabemos?”.