Hay una avalancha estructural esperando dentro de esa caja de Rice Krispies en el estante del supermercado. Los investigadores de Cornell están ahora más cerca de comprender cómo se comportan esas estructuras y, en algunos casos, comportarse de manera inusual.

Los investigadores, dirigido por James Sethna, profesor de física en la Facultad de Artes y Ciencias, han renderizado por primera vez un modelo de ruido crepitante en dos dimensiones. Su papel "Escalado inusual para avalanchas bidimensionales:curar el facetado y el escalado en la dimensión crítica inferior, "fue publicado el 30 de octubre en Investigación de revisión física . El autor principal del artículo fue Lorien X. Hayden, SRA. '15, Doctor. '19, y el coautor fue Archishman Raju, SRA. 'dieciséis, Doctor. '18.

La leche ingresa a Rice Krispies a través de un proceso conocido como "invasión de fluidos, "que es similar al método de la industria petrolera de bombear agua a presión en arenisca porosa para expulsar el aceite. El ruido resultante, el famoso" chasquido, crujir y estallar ":es un tipo de" avalancha "diminuta que indica un estallido de leche que invade los poros del arroz inflado. Cada avalancha se compone esencialmente de versiones a menor escala de sí misma, una proporcionalidad moldeada por la distribución de la "ley de potencia". El ruido crepitante también describe terremotos, imanes y muchos otros sistemas.

"Sabemos cómo lidiar con la escala de la ley de potencia, "dijo Sethna, el autor principal del artículo, "pero hemos reconocido que hay muchos problemas de física interesantes en los que la escala de la ley de potencias no funciona. Pero todavía parece fractal en el sentido de que cuando magnificas las cosas, ves algo que se ve igual ".

Los investigadores han modelado previamente el ruido crepitante en tres, cuatro y cinco dimensiones a través de un proceso llamado escala de Widom, una forma de contabilizar las anomalías de puntos críticos que fue desarrollada por Benjamin Widom, profesor emérito de química y biología química. El punto crítico es el momento en que un sistema o forma de materia pasa a una nueva fase.

Estos momentos suelen estar marcados por comportamientos inusuales, donde las leyes de poder no parecen aplicarse.

"Pasé 20 años desconcertado sobre cómo analizar este modelo tan simple en dos dimensiones, "Dijo Sethna." Puedo simularlo, pero no pude hacer la escala de Widom. No pude entender las cosas que reemplazaron a la ley de potencia. Y me irritó. Entonces comencé a buscar otros problemas, Problemas de 50 años, y nadie las había hecho, cualquiera."

La solución de Sethna fue recurrir al trabajo de otro innovador cornelliano, el fallecido físico Kenneth G. Wilson, cuyo trabajo en campos cuánticos con un esquema matemático llamado grupo de renormalización amplió la investigación de Widom y ganó a Wilson el Premio Nobel de Física en 1982.

"Ken Wilson estaba interesado en comprender el comportamiento de los materiales a medida que pasaban por puntos críticos, a medida que cambian su comportamiento de forma cualitativa, ", Dijo Sethna." Descubrimos cómo hacer el escalado de Widom para sistemas para los que el método de Widom no funciona, mediante el uso de un análisis más elegante de las predicciones del grupo de renormalización de Ken Wilson ".

Al unir varias hebras de métodos matemáticos desarrollados por Cornell, los investigadores resolvieron un problema de décadas con un nuevo enfoque teórico y métodos de simulación, dando un paso importante hacia una comprensión más completa de cómo se comportan las avalanchas y el ruido crepitante cerca de los puntos críticos.

Rice Krispies puede que nunca mire, o sonido, lo mismo otra vez.

"Hemos sido lisiados, Creo, por el hecho de que realmente no entendimos, para muchos casos, la naturaleza exacta de cómo están sucediendo las transiciones, "Dijo Sethna." Y por primera vez, realmente lo hemos solucionado. Al menos gran parte ".