Los físicos de la Universidad de Emory han demostrado cómo un sistema de partículas sin vida puede volverse "parecido a la vida" al alternar colectivamente entre estados cristalinos y fluidos, incluso cuando el entorno permanece estable.

Cartas de revisión física publicó recientemente los hallazgos, la primera realización experimental de tal dinámica.

"Hemos descubierto quizás el sistema físico más simple que puede seguir cambiando constantemente el comportamiento a lo largo del tiempo en un entorno fijo, "dice Justin Burton, Profesor adjunto de física Emory. "De hecho, el sistema es tan simple que nunca esperábamos que surgiera una propiedad tan compleja ".

Muchos sistemas vivos, desde luciérnagas hasta neuronas, cambian comportamientos colectivamente, encender y luego apagar. El documento actual, sin embargo, involucró un sistema no vivo:partículas de plástico, diminuto como motas de polvo, que no tienen interruptores de "encendido" o "apagado".

"Las partículas individuales no pueden cambiar entre estados cristalinos y fluidos, "Dice Burton." El cambio surge cuando hay colecciones de estas partículas; de hecho, tan solo 40. Nuestros hallazgos sugieren que la capacidad de un sistema para cambiar comportamientos en cualquier escala de tiempo es más universal de lo que se pensaba ".

El laboratorio de Burton estudia lo diminuto, partículas de plástico como modelo para sistemas más complejos. Pueden imitar las propiedades de fenómenos reales, como la fusión de un sólido, y revelar cómo cambia un sistema cuando es impulsado por fuerzas.

Las partículas se suspenden en una cámara de vacío llena de gas argón ionizado por plasma. Al alterar la presión del gas dentro de la cámara, los miembros del laboratorio pueden estudiar cómo se comportan las partículas cuando se mueven entre un estado de flujo libre en un atascado, posición estable.

El descubrimiento actual ocurrió después de que el estudiante graduado de Emory, Guram "Guga" Gogia, tocó un agitador y lentamente "sacó" las partículas en la cámara de vacío llena con el plasma. creando una sola capa de partículas levitando sobre un electrodo cargado. "Solo tenía curiosidad por saber cómo se comportarían las partículas con el tiempo si establecía los parámetros de la cámara a una presión de gas baja, permitiéndoles moverse libremente, "Dice Gogia." Después de unos minutos pude ver a simple vista que estaban actuando de manera extraña ".

Desde cualquier lugar entre decenas de segundos a minutos, las partículas dejarían de moverse al unísono, o una estructura rígida, a estar en un estado similar a un gas derretido. Fue sorprendente porque las partículas no solo se estaban derritiendo y recristalizando, sino que iban y venían entre los dos estados.

"Imagínese si deja una bandeja de hielo en la encimera a temperatura ambiente, "Dice Gogia." No te sorprendería si te derritieras. Pero si dejaste el hielo en la encimera, se sorprendería si se volviera a convertir en hielo y se derritiera de nuevo ".

Gogia realizó experimentos para confirmar y cuantificar el fenómeno. Los hallazgos podrían servir como un modelo simple para el estudio de propiedades emergentes en sistemas no equilibrium.

"El cambio es una parte omnipresente de nuestro mundo físico, "Dice Burton." Nada permanece en un estado estable durante mucho tiempo, desde el clima de la Tierra hasta las neuronas del cerebro humano. Comprender cómo cambian los sistemas es una cuestión fundamental en física. Nuestro modelo elimina la complejidad de este comportamiento, proporcionando los ingredientes mínimos necesarios. Eso proporciona una base, un punto de partida, para ayudar a comprender sistemas más complejos ".