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Un nuevo estado de la materia podría resolver el misterio del vidrio de hace 30 años


La nueva investigación sobre vidrio está rompiendo un misterio bien establecido sobre el material y creando noticias interesantes sobre los estados de la materia.

[Fuente de imagen: Pixabay]

Misterio resuelto

El misterio comienza por comprender qué sucede cuando se acerca un cristal. A través del microscopio, verá una disposición ordenada de átomos. Incluso espaciado y comprensible. Por el contrario, amplíe un trozo de vidrio y verá algo más caótico. La imagen se parecerá más a un montón de arena, desordenada. Aquí es donde las cosas se ponen interesantes.

Los cristales altamente ordenados los hacen fáciles de entender matemáticamente. Los físicos de todo el mundo han desarrollado teorías que nos ayudan a comprender las propiedades de los cristales y su valor en ingeniería. Cosas como cómo actúan bajo cambios de temperatura y otras tensiones.

Pero el cristal desordenado es básicamente inexplicable. No se puede acordar un enfoque para explicar su composición física y comportamiento. La naturaleza desordenada del material no permitirá que se escriba en el libro de reglas.

Este problema ha molestado a los físicos durante más de 30 años. El debate se había desatado entre la comunidad investigadora sobre si una misteriosa "fase de transición" que está presente en los modelos teóricos de otros materiales desordenados podría ser la respuesta al misterio del vidrio.

Trabajo duro hecho a mano

Docenas de páginas escritas a mano de cálculos algebraicos y con un poco de ayuda del mundo de la física de partículas, el becario postdoctoral de la Universidad de Duke, Sho Yaida, ha resuelto el misterio de la investigación del vidrio de una década.

[Fuente de imagen: DukeToday]

La investigación de Yaida ofrece la posibilidad de que el vidrio pueda existir en un estado de materia totalmente nuevo a bajas temperaturas. Esto influye en cómo responden al calor, el sonido y el estrés, y en qué condiciones se rompen.

El consejero y profesor asociado de Yaida en Duke dijo que no querían revelar la investigación demasiado pronto, ya que partes de la comunidad científica estaban convencidas de que la transición no existía. “Lo que muestra Sho es que puede existir”, afirma.

Con evidente entusiasmo y orgullo, Charbonneau fue citado diciendo: "Momentos como estos son la razón por la que hago ciencia".

El pensamiento infinito es la clave para nuevas investigaciones

Por increíble que parezca, Charbonneau explica que la forma más fácil de explicar las matemáticas detrás de estos materiales es asumir que existen en un universo hipotético de dimensión infinita y luego partir de allí. En estos entornos hipotéticos, las propiedades de los materiales se pueden calcular con relativa facilidad. De la misma manera que se pueden calcular los materiales ordenados en nuestro universo tridimensional. Este método de investigación del universo de dimensión infinita podría desbloquear nuestra comprensión sobre una variedad de otros materiales "desordenados" como el plástico.

Aún no se ha determinado si la investigación sobre vidrio de Yaida tiene alguna aplicación útil en el mundo real. Pero su valor para la física es innegable. Una clave para estos cálculos de dimensión infinita es la existencia de una transición de fase, llamada “transición de Gardner” (llamada así por la revolucionaria física Elizabeth Gardner) que, si está presente en diferentes tipos de vidrio, podría cambiar radicalmente las propiedades del material a bajas temperaturas.

La transición de fase que fue probada por los investigadores de Duke utilizando el universo hipotético de dimensión infinita fue negada por los físicos durante tres décadas después de que estudios realizados en la década de 1980 produjeron los cálculos de que no podría existir en nuestras condiciones tridimensionales conocidas. La nueva investigación abre nuevas y emocionantes puertas hacia una mayor comprensión del estado de la materia.

Fuentes: Cartas de revisión físicaDukeToday,

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