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Física
Asombrosa Similitud Entre la Conducta de Granos de
Arena y la de Partículas Subatómicas
10
de
Diciembre de 2007.
 Los
chorros de partículas granulares que rebotan sobre un blanco en un
simple experimento realizable con equipamiento que cabe encima de una
mesa, muestran un comportamiento semejante al de los líquidos, también
observado en partículas subatómicas durante experimentos en gigantescas
máquinas, en los que se simula el nacimiento del universo.
 Menéame
Este sorprendente hallazgo ha sido hecho por un equipo dirigido por
Sidney Nagel y Heinrich Jaeger de la Universidad de Chicago. En el
estudio también colaboraron Xiang Cheng y Daniel Citron (de la
Universidad de Chicago), y Germán Varas (de la Universidad de Chile).
Los científicos han logrado conocer bastante bien los fenómenos de
equilibrio gobernados fundamentalmente por la temperatura o la presión.
¿Pero qué sucede con los fenómenos que han sido llevados mucho más allá
de su estado de equilibrio, como un chorro de arena? ¿Qué pasa con el
plasma de quarks-gluones, la mezcla de partículas subatómicas que
existieron quizás durante unas millonésimas de segundo después del Big
Bang?
Diseñando su experimento, el equipo de investigación se planteó una
pregunta fundamental sobre el equilibrio: ¿Bajo qué condiciones un
conjunto de moléculas, granos de arena u otras partículas se comportan
como un líquido? Las partículas macroscópicas y las subatómicas a veces
se comportan de forma similar. Las partículas en el nuevo experimento
son lo bastante grandes para permitir a los científicos rastrearlas bajo
condiciones controladas con precisión, opción no disponible en la escala
subatómica.
En el experimento para averiguarlo, se hizo pasar a través de un tubo
trocitos de vidrio y cuentas de cobre que impactaban contra un blanco
plano. Los investigadores han encontrado que las rápidas colisiones
producto de las partículas densamente agrupadas producen el estado
"líquido".
Los científicos han observado estructuras similares en los experimentos
con plasma de quarks-gluones llevados a cabo con el acelerador de
partículas RHIC del Laboratorio Nacional de Brookhaven. El RHIC hace
chocar entre sí átomos de oro a casi la velocidad de la luz. El
equipamiento empleado en el nuevo experimento lanza chorros de
materiales granulares sobre un blanco plano a no más de 20 kilómetros
por hora.
Los investigadores repitieron el experimento bajo una amplia gama de
condiciones distintas para asegurarse de que las interacciones entre las
partículas granulares y el aire no afectara al resultado del
experimento. Verificaron que el ingrediente más importante es la alta
densidad de las colisiones rápidas.
La similitud entre el chorro granular y los experimentos del RHIC es
sorprendente porque los científicos esperaban que la física cuántica
dominara los resultados obtenidos con el RHIC. Las leyes de la física
cuántica normalmente rigen el mundo atómico y subatómico. La física
clásica, a su vez, se aplica a los objetos mayores, los propios de
nuestra vida cotidiana.
"Esto es lo asombroso de la física", destaca Nagel. "Las leyes que
regulan un nivel realmente son las mismas que regulan los otros niveles,
o por lo menos influyen en lo que sucede en los otros niveles. Ciertos
principios son sencillamente invariables. La conservación de la energía
y el momento no pueden eludirse en ninguna escala".
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