Pero según un nuevo estudio, pueden surgir patrones regulares a partir del movimiento turbulento de los fluidos. Lo que se necesita es una propiedad intrigante llamada "viscosidad impar" que surge bajo ciertas condiciones, como cuando todas las partículas en el fluido giran en la misma dirección. Aunque es una circunstancia especializada, hay muchos contextos en la naturaleza donde puede existir una versión de este efecto, como en la corona del sol y el viento solar.

"Este efecto sorprendente puede sumarse a la creciente caja de herramientas para controlar y dar forma a la turbulencia", dijo Michel Fruchart, ex investigador postdoctoral en UChicago, ahora profesor del Centro Nacional de la Investigación Científica francesa (CNRS) y coautor del artículo. describiendo los hallazgos.

El estudio, una colaboración entre la Universidad de Chicago, la Universidad Tecnológica de Eindhoven en los Países Bajos y el CNRS, se publica en Nature.

Una naturaleza caótica

A pesar de lo mucho que hemos aprendido sobre la física clásica en los últimos siglos, hay un problema que aún se resiste a una explicación completa:el fenómeno conocido como turbulencia. Aunque la turbulencia aparece todos los días a nuestro alrededor, desde las nubes que se agitan en la atmósfera hasta la misma sangre que fluye a través de nuestros vasos, todavía no se comprende tan bien como otros fenómenos físicos comunes.

"La turbulencia puede ser algo común en la naturaleza, pero todavía sólo se comprende parcialmente", afirmó Xander de Wit, coprimer autor de la publicación y estudiante de doctorado en la Universidad Tecnológica de Eindhoven.

Esto a pesar de que si pudiéramos comprender y controlar las turbulencias, podríamos lograr muchos avances; tal vez podríamos diseñar alas de avión, motores y turbinas eólicas más eficientes, por ejemplo.

Sin embargo, hay cosas que los científicos sí saben sobre las turbulencias. Si agitas una botella de agua, verás que se forman remolinos. Comienzan con aproximadamente el tamaño de la longitud de la botella; luego los remolinos se dividen en remolinos más pequeños, y luego nuevamente en remolinos más pequeños, y así sucesivamente hasta que los remolinos se disipan. Esto se conoce como cascada. Pero si se hace lo mismo pero se limita el agua a una capa delgada, los remolinos se fusionarán para formar un gran vórtice; la Gran Mancha Roja en la superficie de Júpiter es un ejemplo de este fenómeno, dijo Fruchart.

El grupo de científicos se preguntó si era posible crear y retener remolinos de tamaño mediano:ni uno grande, ni otros cada vez más pequeños.

La respuesta es sí, si su fluido muestra una propiedad conocida con el término "viscosidad impar".

La viscosidad generalmente significa una medida de qué tan difícil es revolver; por ejemplo, es más difícil revolver un frasco de miel que uno de agua. En viscosidad normal, el movimiento disipa la energía que le has inyectado revolviendo con la cuchara. Pero la "viscosidad extraña" cambia la forma en que se mueven los objetos pero no disipa energía. Se ha observado en ciertas condiciones raras en el laboratorio.

Los investigadores construyeron una simulación en la que las partículas mostraban una viscosidad extraña, en este caso, haciendo que todas las partículas del fluido giraran como peonzas. Luego, al ajustar los parámetros, como la velocidad a la que girarían las partículas, los investigadores encontraron una sorpresa. En un momento determinado, empezaron a ver patrones en lugar de remolinos aleatorios.

"Descubrimos que el truco consiste en crear una cascada mixta, donde los remolinos grandes tienden a dividirse y los remolinos pequeños tienden a fusionarse", dijo Fruchart. "Si consigues el equilibrio adecuado, verás cómo se forman patrones".

"Cuando vimos estos efectos por primera vez, no entendíamos completamente lo que estábamos viendo, pero se podía decir que había algo diferente incluso a simple vista", dijo el coautor del estudio y estudiante de doctorado de la UChicago, Tali Khain. "Tuvimos que desarrollar una teoría para explicarlo, y eso fue realmente emocionante".

Aunque no todas las partículas de los fluidos giran como peonzas, hay ejemplos en la naturaleza. Por ejemplo, los electrones o los gases poliatómicos en un campo magnético se comportan de esta manera.

"Además del sol y el viento solar, existen diversos contextos donde puede existir una versión de este efecto, incluidos los flujos atmosféricos, los plasmas y la materia activa", dijo el profesor Vincenzo Vitelli de la Universidad de Chicago, uno de los autores principales del artículo. /P>

Mientras los científicos trabajan para desarrollar una comprensión más completa de sus hallazgos, esperan que conduzcan a una mejor comprensión de la interacción entre los remolinos y las olas en los flujos turbulentos.

"Estamos sólo en el comienzo", dijo Vitelli, "pero estoy fascinado por la idea de que se puede tomar un estado turbulento que es el epítome del caos y usarlo para crear patrones; eso es un cambio profundo logrado con sólo una giro en la escala más pequeña."