¿Alguna vez ha intentado darle la vuelta a la cuchara después de mezclar la mermelada en un arroz con leche? Nunca devuelve la mermelada a la cuchara. Este desorden cada vez mayor está vinculado a una noción llamada entropía. La entropía es de interés para los físicos que estudian la evolución de sistemas compuestos por múltiples elementos idénticos, como el gas. Todavía, cómo se deben contar los estados en tales sistemas es una manzana de la discordia. La visión tradicional desarrollada por uno de los padres de la mecánica estadística, Ludwig Boltzmann, que trabajó en una gran cantidad de elementos, se opone a la perspectiva teórica aparentemente inconexa de otro científico fundador de la disciplina, Willard Gibbs, que describe sistemas con un número muy reducido de elementos.

En un nuevo estudio publicado en EPJ Plus , Loris Ferrari de la Universidad de Bolonia, Italia, desmitifica este choque entre teorías analizando las consecuencias prácticas de la definición de Gibbs en dos sistemas de un tamaño bien definido. Ferrari especula sobre la posibilidad de que, para determinadas cantidades, las diferencias resultantes del enfoque de Boltzmann y Gibbs se pueden medir experimentalmente.

Este debate se centra en la noción de temperatura absoluta negativa (NAT), visto como una consecuencia engañosa de la definición de entropía de Boltzmann. A diferencia de, La teoría de Gibbs prohíbe NAT y hace que la equipartición de energía sea rigurosa en sistemas de tamaño arbitrario. Los dos enfoques, sin embargo, convergen cuando los sistemas tienen una gran cantidad de elementos. Entonces, el problema aquí es definir el sistema de tamaño mínimo para el que ambas teorías coinciden.

Para probar los dos enfoques uno contra el otro, el autor examina dos modelos; a saber, un gas de átomos de N que no interactúan químicamente y otro sistema con N espines que interactúan. Sus simulaciones numéricas muestran que es posible evaluar cuál de los dos modelos es el más preciso mediante la prueba experimental.