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Las avalanchas pueden considerarse desastres naturales cuando la nieve se desliza, cae o fluye rápidamente por una montaña. Al tener varias causas, el comportamiento de las avalanchas ha fascinado a los físicos.
El comportamiento de los científicos puede dar ideas sobre muchos otros sistemas, entre los que destaca el modo en que la nieve cae por la ladera de una montaña.
Para obtener una pista al respecto, es esencial entender cómo funcionan las avalanchas... Para ello, los científicos utilizaron matrices microscópicas de nanoimanes que proporcionan la primera demostración experimental de un modelo teórico clásico, conocido como "modelo Ising de campo aleatorio unidimensional".
Para el experimento, los científicos instalaron las matrices de nanoimanes en el laboratorio. Los nanoimanes tenían una dimensión de unas pocas millonésimas de pulgada. Interactúan entre sí como dos imanes de nevera colocados juntos.
La matriz se inicializa primero de manera que, en filas alternas, la mitad de los nanoimanes tienen el polo norte apuntando hacia arriba y la otra mitad tiene el polo norte apuntando hacia abajo.
A continuación, utilizaron un gran electroimán para aplicar un campo magnético al conjunto que hace que una fracción de los nanoimanes invierta sus polos y se alinee magnéticamente en la otra dirección. Posteriormente, utilizaron un microscopio de fuerza magnética para detectar los cambios.
Comprobaron que los polos de los imanes cambian en grupos a lo largo de las filas de las matrices, y que cada cambio microscópico engendra otro grupo de imanes que cambian de polos, de la misma manera que funciona una avalancha.
Peter Schiffer, catedrático de Física Aplicada Frederick W. Beinecke, dijo: "Este es un punto clave, porque cuando uno se voltea, eso añade un impulso extra al siguiente. Lo que medimos es la distribución de estos cúmulos que se han volteado. ¿Cuántos pequeños? ¿Cuántos más grandes? Y luego la distribución de esos cúmulos es lo que comparamos con el modelo, que predice cómo deberían distribuirse esos cúmulos".
Esta es la primera vez que los científicos reflejan con precisión el modelo de Ising de campo aleatorio en una dimensión. Se trata principalmente de cosas que pueden estar en uno de dos estados, en este caso, cosas que apuntan hacia arriba o hacia abajo.
Según Schiffer, "lo que el modelo predice es cómo debe ser esa distribución de tamaños de avalancha. Y eso es lo que vemos de forma muy limpia: hemos medido la distribución de cómo se voltean los polos del imán, y coincide increíblemente bien con lo que se esperaba."
Fuentes, créditos y referencias:
N. S. Bingham, S. Rooke et al. Experimental Realization of the 1D Random Field Ising Model. DOI: 10.1103/PhysRevLett.127.207203