Bandadas de pájaros que vuelan en círculos, bancos de peces arremolinados y hasta “tornados” de mosquitos son comportamientos grupales frecuentes que ahora fueron clasificamos como una nueva forma de materia activa: “estado de remolino”.

Gran parte de lo que existe en el mundo es “materia activa” y se mueve bajo su propia fuerza autodirigida, sosuvo Nikolai Brilliantov, matemático del Instituto de Ciencia y Tecnología Skolkovo en Rusia y la Universidad de Leicester en Inglaterra.

Desde las unidades mínimas de la vida como las bacterias hasta los pájaros y los seres humanos, todos interactúan con la fuerza liberada por ellos mismos. Para explorar la materia activa, Brilliantov y sus colegas utilizaron una computadora que podía simular partículas autopropulsadas, publicó el sitio de divulgación Live Science.

“Estas partículas no interactuaban conscientemente con el medio ambiente”, dijo Brilliantov. La primera sorpresa fue que esta materia activa se comporta de manera muy diferente a la materia pasiva pero, como dijo Brilliantov, pueden coexistir diferentes estados de materia pasiva. Por ejemplo, un vaso de agua líquida puede evaporarse gradualmente a un estado gaseoso sin dejar de ser agua líquida. La materia activa, por el contrario, no coexiste en diferentes fases; es todo sólido, todo líquido o todo gas.

En el experimento, los investigadores encontraron que las partículas también se agruparon como grandes conglomerados, o cuasi-partículas que se molieron juntas en un patrón circular alrededor de un vacío central, como un remolino de sardinas en formación, razón por la cual llamaron a estos conglomerados de partículas “remolinos”, y anunciando un nuevo estado de la materia: el “estado remolino”.

En este estado de remolino, las partículas mostraron un comportamiento extraño. Por ejemplo, violaron la segunda ley de Newton: cuando se les aplicó una fuerza, no aceleraron. “[Las partículas] simplemente se mueven con una velocidad constante, lo cual es absolutamente sorprendente”, afirmó Brilliantov.

Pero las simulaciones son básicas y el trabajo experimental con materia activa en el mundo real es el paso siguiente, consignó Live Science. Brilliantov y sus colegas también planean hacer simulaciones más complejas utilizando partículas de materia activa con capacidades de procesamiento de información. Estos se parecerán más a los insectos y animales y ayudarán a revelar las leyes físicas que rigen un enjambre o agrupamiento.

A futuro, el objetivo es crear materiales autoensamblables a partir de materia activa, dijo Brilliantov, lo que hace que sea importante comprender las fases de este tipo de materia. “Es muy importante que veamos que la naturaleza de la materia activa” es mucho más rica que la de la materia pasiva, dijo Brilliantov.

El mundo de las partículas activas tiene muchas aplicaciones prácticas, incluso en los campos de vanguardia de la inteligencia artificial, los datos espaciales y la robótica.

Dado que una de las posibles aplicaciones prácticas de las partículas activas podría ser el autoensamblaje, los expertos de la Universidad de Leicester coinciden en que es esencial que los físicos sigan investigando para obtener descubrimientos basados en el trabajo de simulación.

Esto garantizará que, en la vida real, los materiales y las sustancias funcionen de manera confiable, esperada y predecible, sin incertidumbres inevitables, concluyen los investigadores.