Un nuevo conjunto de leyes de conservación (leyes fundamentales que describen los procesos naturales) desarrollado por investigadores de la Universidad de Rochester es exclusivo de los flujos turbulentos dentro de los campos magnéticos. y podría ayudar a explicar la evolución de estrellas y galaxias. Crédito:Ilustración de la Universidad de Rochester / Michael Osadciw
La turbulencia se puede encontrar en lugares grandes y pequeños, de la explosión de supernovas y corrientes oceánicas en expansión, a los plasmas inestables que se forman dentro de diminutas células de combustible de fusión bombardeadas con láseres.
Y todavía, a medida que la turbulencia aparentemente caótica se desarrolla en una cascada de remolinos y remolinos más pequeños, y luego remolinos y remolinos aún más pequeños dentro de esos remolinos y remolinos, sucede algo inesperado, Los investigadores de la Universidad de Rochester dicen.
Esos remolinos y remolinos más pequeños comienzan a comportarse de manera notablemente parecida.
"A medida que se desarrolla este proceso, creando estas estructuras cada vez más pequeñas, pierde la memoria de lo primero que provocó el flujo a un estado turbulento, "dice Hussein Aluie, profesor asistente de ingeniería mecánica y coautor de un artículo publicado en Cartas de revisión física . "Esta pérdida de memoria hace que esas estructuras a pequeña escala se comporten de manera universal".
Como resultado, Aluie y el autor principal Xin Bian, un doctorado estudiante en su laboratorio, han descrito un nuevo conjunto de leyes de conservación, leyes fundamentales que describen los procesos naturales, que son exclusivas de los flujos turbulentos dentro de los campos magnéticos.
Esto ha llevado a un conjunto de ecuaciones simplificadas que se pueden aplicar potencialmente en múltiples áreas de investigación, incluso:
En el curso de este estudio, Bian y Aluie usaron más de 16, 000 núcleos de computación y aproximadamente 6 millones de horas de CPU en la supercomputadora del Centro Nacional de Computación Científica de Investigación Energética (NERSC) en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
"Las simulaciones son de las más grandes de su tipo, "Dice Aluie.
Los investigadores también idearon un nuevo método analítico para desentrañar cómo los cuerpos de turbulencia se "comunican" entre sí a diferentes escalas.
"Puedes usarlo teóricamente, puedes usarlo con simulaciones numéricas, y aplicarlo en observaciones de experimentos o incluso de satélites, "Dice Aluie." Es muy versátil ".
El laboratorio de Aluie ya está aplicando el método para estudiar cómo los remolinos y los remolinos afectan los patrones de circulación general en el océano. y también cómo la interacción entre el viento y el agua afecta la evolución de esos remolinos.
"Estamos aplicando esto para cuantificar cuánta energía del viento se pone en el océano, "Dice Aluie." La herramienta que hemos desarrollado es muy buena para desenredar sistemas caóticos y complejos ".
