No es necesario estar perfectamente organizado para llevar a cabo una ola, según científicos de la Universidad de Chicago.

Usando un conjunto de giroscopios conectados entre sí, Los físicos exploraron el comportamiento de un material cuya estructura está dispuesta al azar, en lugar de una celosía ordenada. Descubrieron que podían desencadenar ondas unidireccionales alrededor de los bordes, como los espectadores en un estadio deportivo:una "ola topológica, "característica de un estado de la materia particularmente inusual.

Publicado el 15 de enero en Física de la naturaleza , El descubrimiento ofrece una nueva perspectiva de la física del movimiento colectivo y algún día podría tener implicaciones para la electrónica. óptica u otras tecnologías.

El equipo, dirigido por Assoc. Prof. William Irvine, utilizó giroscopios, los juguetes con forma de peonza con los que jugaba cuando era niño, como un sistema modelo para explorar la física. Debido a que los giroscopios se mueven en tres dimensiones, si los conecta con resortes y los hace girar con motores, puedes observar todo tipo de cosas sobre las reglas que gobiernan cómo los objetos se mueven juntos.

Hace dos años, el equipo observó un comportamiento extraño en sus giroscopios:a ciertas frecuencias, podrían desencadenar una ola que viajara alrededor de los bordes del material en una sola dirección. Esto fue extraño pero tuvo algunas contrapartes en otras ramas de la física. Es un comportamiento característico de un estado de la materia recientemente descubierto llamado aislante topológico.

Pero a continuación, tratando de encontrar qué condiciones eran realmente esenciales, modificaron el patrón de los giroscopios. Donde antes los giroscopios se habían alineado pulcramente en filas igualmente espaciadas, como el patrón de celosía en un cristal, Irvine y su equipo repartieron los puntos al azar.

Encendieron los giroscopios y aún veía las olas.

Esto es sumamente extraño. Tradicionalmente, el orden de la red es muy importante en las propiedades físicas. Es un poco como si cada vez que arrojaras un puñado de piezas de rompecabezas sobre la mesa, todavía tenía una imagen reconocible.

"Todo hasta este punto fue diseñado. Pensamos que tenías que construir una celosía en particular, y eso determina a donde va la ola, ", dijo Irvine." Pero cuando preguntamos qué pasaba si eliminaba el orden espacial, sin avión de cristal, no hay una estructura clara ... la respuesta es sí. Simplemente funciona ".

"Un comportamiento colectivo con raíces locales también es realmente interesante porque es una forma mucho más fácil de fabricar un material, "dijo el estudiante de posgrado Noah Mitchell, el primer autor del artículo. "Se pensaba que el orden espacial tenía que coordinarse globalmente, pero el hecho de que las propiedades locales sean suficientes podría abrir muchas posibilidades ".

Hay muchos materiales en el mundo cotidiano que no tienen una estructura cristalina, incluyendo espuma de poliestireno, vidrio, espuma, plástico y caucho. La física detrás de estos sistemas es menos conocida que sus contrapartes cristalinas, pero a medida que crece la capacidad de los científicos para diseñarlos, incluso como sistemas cuánticos y metamateriales, son cada vez más interesantes. Si estos materiales amorfos pudieran mostrar algunas de las propiedades de los cristales, podría sentar las bases de nuevas tecnologías.