Un matemático de Leicester ha desarrollado una teoría para explicar el 'calentamiento por enfriamiento', donde la temperatura de un gas granular aumenta mientras la energía total desciende, un fenómeno peculiar que se puede observar tanto en la Tierra como en el espacio.

Los gases granulares son uno de los pocos ejemplos donde se puede observar este misterio científico. Estos sistemas están ampliamente difundidos en la naturaleza en forma de aerosoles y humo en la Tierra. o en forma de polvo interestelar, anillos planetarios y discos protoplanetarios en el espacio.

El impresionante efecto de 'calentamiento por enfriamiento' corresponde, en términos físicos, a una capacidad calorífica negativa. La agregación de gases granulares es el segundo objeto del mundo, después de sistemas de gravitación, que manifiesta esta asombrosa propiedad.

"Desde la escuela secundaria se nos enseña que la temperatura significa energía:cuanto más alta es la temperatura, cuanto mayor sea la energía. Si un sistema pierde energía, su temperatura baja, "dice el profesor Nikolai Brilliantov del Departamento de Matemáticas de la Universidad de Leicester, quien dirigió la investigación. "Asombrosamente, esto no siempre es cierto para los gases granulares ".

El grupo internacional de científicos ha proporcionado una pista vital sobre cómo funcionan los gases granulares y demuestra esta misteriosa cualidad en un artículo publicado en la revista, Comunicaciones de la naturaleza , donde han construido una sólida base matemática del fenómeno.

Han elaborado una nueva herramienta matemática:las ecuaciones de Smoluchowski generalizadas. Mientras que las ecuaciones clásicas de Smoluchowski, que se conocen desde hace más de un siglo, tratar únicamente la evolución de la concentración de aglomerados, las nuevas ecuaciones también describen la evolución de la temperatura de los aglomerados.

El modelado microscópico directo del sistema, mediante extensas simulaciones por ordenador, ha confirmado la existencia de este sorprendente régimen y otras predicciones de la teoría.

También se ha demostrado que, a pesar de su peculiaridad, El "calentamiento por enfriamiento" puede observarse en muchos sistemas en condiciones naturales. Sin embargo, las fuerzas entre partículas deben cumplir con un requisito previo importante:la fuerza de atracción debe aumentar con el tamaño de los aglomerados.

"Comprender los diferentes regímenes de evolución de los gases granulares agregados es importante para comprender los numerosos fenómenos naturales en los que están involucrados estos sistemas, "añade el profesor Brilliantov.