Fuente: Canva IA
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Un equipo de científicos de la Universidad de Massachusetts Amherst realizó un descubrimiento sorprendente: desarrollaron un líquido capaz de recuperar su forma original, desafiando lo que hasta ahora se entendía como límites impuestos por las leyes de la termodinámica.
Estas leyes -cuatro en total- definen conceptos físicos fundamentales como la temperatura, la energía y la entropía, y establecen cómo se comportan los sistemas en determinadas condiciones, además de delimitar qué fenómenos son posibles y cuáles no.
Según detalla un artículo publicado en Nature, los investigadores lograron crear una mezcla compuesta por aceite, agua y partículas magnetizadas que, tras agitarse, siempre se reorganiza rápidamente en patrones curvilíneos.
Thomas Russell, profesor distinguido de Ciencia e Ingeniería de Polímeros en UMass Amherst, lo explica con una analogía culinaria: "Piense en su aderezo italiano favorito. Contiene aceite, agua y especias. Antes de servirlo, lo agita para combinar los ingredientes".
En este caso, esas "especias" -pequeñas partículas sólidas- son las responsables de permitir la mezcla entre el agua y el aceite, dos líquidos que normalmente no se combinan de forma natural.
Este proceso, conocido como emulsificación, sí se contempla dentro de los principios termodinámicos. Sin embargo, el comportamiento ordenado y repetitivo de esta mezcla tras la agitación es lo que llama la atención y abre nuevas preguntas en el campo de la física.
El líquido que desafía las leyes de la física
El hallazgo fue, en parte, fruto del azar. Anthony Raykh, un estudiante, se encontraba en el laboratorio preparando una mezcla que describió como "aderezo para ensaladas", pero en lugar de ingredientes comunes, utilizaba partículas magnetizadas de níquel.
Mientras agitaba la mezcla, notó algo insólito: la sustancia adoptaba una forma de urna perfectamente definida. No importaba cuán fuerte o cuántas veces la sacudiera, la figura siempre volvía a formarse con precisión.
"Pensé: '¿Qué es esto?'", recuerda. Intrigado, comenzó a recorrer los pasillos del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Polímeros, tocando puertas y consultando a sus profesores.
Nadie tenía una respuesta clara. Pero la rareza del fenómeno despertó el interés de Thomas Russell y de David Hoagland, experto en materiales blandos y profesor en la Universidad de Massachusetts Amherst.
El equipo se puso manos a la obra. Realizaron experimentos y, con ayuda de colegas de las universidades de Tufts y Syracuse, desarrollaron simulaciones para entender lo que estaba ocurriendo.
Descubrieron que el fenómeno tenía una explicación sorprendente: el magnetismo, pero no uno cualquiera, sino uno lo suficientemente fuerte como para alterar las reglas convencionales.
"Cuando analizamos de cerca las nanopartículas de níquel que se sitúan entre el agua y el aceite, vimos que se ensamblaban de una manera que interfería con el proceso de emulsificación, desafiando las leyes conocidas de la termodinámica", explicó Hoagland.
Normalmente, estas partículas ayudan a reducir la tensión en la interfaz entre ambos líquidos, facilitando su mezcla. Pero en este caso, el magnetismo intenso provocaba lo contrario: aumentaba la tensión interfacial, obligando a la mezcla a curvarse y formar esa figura sorprendentemente armónica.
"Cuando te enfrentás a algo que no debería ocurrir, tenés que investigarlo", señaló Russell.
Por ahora, no hay una aplicación práctica para el fenómeno, pero Raykh está entusiasmado con el potencial que este nuevo estado podría tener dentro del campo de la física de la materia blanda.
¿Por qué desafía las leyes de la termodinámica?
Este hallazgo llama la atención porque parece desafiar las leyes de la termodinámica, especialmente la segunda ley, que establece que los sistemas tienden hacia el desorden(entropía) y que, una vez alterados, no deberían volver espontáneamente a un estado ordenado específico sin intervención externa.
¿Qué dice la segunda ley de la termodinámica?
La segunda ley de la termodinámica indica que: "La entropía de un sistema aislado tiende a aumentar con el tiempo."
Esto significa que, si mezclás dos líquidos como el agua y el aceite, y los agitás, el resultado debería ser un estado más desordenado. Aunque puedan formar una emulsión, no deberían reorganizarse de manera precisa y repetitiva en una forma específica cada vez que se los agita.
¿Cuál es la clave del fenómeno?
El secreto está en el magnetismo de las nanopartículas:
Estas partículas interfieren con la emulsificación normal.
En lugar de reducir la tensión entre el agua y el aceite, como sería lo habitual, la aumentan, obligando a la mezcla a curvarse.
Esta fuerza magnética externa y localizada parece "ordenar" el sistema, guiándolo hacia un patrón específico cada vez.
Es decir, aunque no se violó la termodinámica en sentido estricto (porque hay energía y fuerzas externas implicadas), el comportamiento va en contra de lo que normalmente esperaríamos según esas leyes,
