Dos investigadores españoles han descifrado las trayectorias de las partículas de un líquido en reposo, que están sometidas a movimientos muy complejos y enmarañados a pesar de la estabilidad del medio, al contrario de lo que ocurre con los sólidos. El hallazgo, publicado en la revista Annals of Mathematics, resuelve una conjetura abierta hace cincuenta años, y se enmarca dentro de la principal línea de investigación para la comprensión de los fenómenos de turbulencia y la estabilidad en mecánica de fluidos.
En un plano más cercano, las trayectorias de las partículas demostradas por ambos investigadores del centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) también son seguidas por las moléculas atmosféricas.
"Este resultado subyace a la turbulencia que explica los problemas asociados para predecir la evolución de los fenómenos atmosféricos y determinados sucesos meteorológicos", ha explicado uno de los responsables del descubrimiento, Alberto Enciso, del Instituto de Ciencias Matemáticas. Este joven matemático ha resuelto junto su compañero, el también investigador del CSIC Daniel Peralta -de 30 años y 33 años respectivamente-, “un problema que llevaba abierto desde la década de los 60”, asegura. Asimismo, estas trayectorias son aplicables a los fenómenos de fusión nuclear que se producen en el Sol y en los campos magnéticos asociados al plasma.
Se sospechaba que las trayectorias de las moléculas son muy complicadas, pero hasta ahora no se había demostrado matemáticamente qué sucedía en los líquidos, un interrogante abierto desde hace cincuenta años. Las moléculas describen líneas de corriente "extremadamente complejas", ha afirmado Enciso. El problema, cuyas bases se remontan a hace 250 años, cuando el físico y matemático suizo Leonhard Euler postuló la ecuación de los fluidos estacionarios bautizada con su apellido.
El trabajo de Euler trataba de analizar qué leyes de movimiento rigen el comportamiento de las partículas de un fluido en estado estacionario. Por tanto, sus investigaciones serían aplicables a las moléculas que conforman el contenido de un vaso de agua; aunque el líquido esté aparentemente estable, sus partículas están sometidas a movimientos continuos dentro de su medio. Sin embargo, a pesar de que ya se sospechaba que las trayectorias de las moléculas “no son en absoluto sencillas, este hecho no había logrado demostrarse matemáticamente hasta ahora”, afirma el investigador del CSIC.
En la década de los sesenta, el matemático ruso Vladimir Arnold avanzó con la ecuación de Euler, lo que animó a la comunidad científica a buscar soluciones matemáticas para explicar algo probado a simple vista, con la disolución de gotas de tinta en agua. Pero ha sido ahora, casi medio siglo después, cuando los dos investigadores del CSIC han logrado la expresión matemática de esta observación. “Estas trayectorias pueden estar enmarañadas y anudadas, y pueden presentar el aspecto de una burbuja anular”,
A pesar de que las ciencias matemáticas suelen desarrollarse mayoritariamente sobre el papel, los avances científicos en este campo pueden tener importantes aplicaciones prácticas. La conjetura resuelta por los investigadores del CSIC “está directamente relacionada con la física y la ingeniería”, aseguran. Su hallazgo está dentro de la “principal línea de investigación actual hacia la comprensión de los fenómenos de turbulencia y estabilidad en mecánica de fluidos”, añaden.
En un plano más cercano, las trayectorias de las partículas demostradas por Enciso y Peralta también son seguidas por las moléculas atmosféricas, por lo que puede ser útil para predecir la evolución de los fenómenos atmosféricos y determinados sucesos meteorológicos. misma manera, estas trayectorias también son aplicables a los fenómenos de fusión nuclear que tienen lugar en el Sol y en los campos magnéticos asociados al plasma.
