Tendencias21

Obtienen figuras fractales en sistemas dinámicos caóticos

Investigadores de dos universidad españolas han observado figuras fractales provocadas por un estímulo externo en sistemas dinámicos con escapes, es decir, que se comportan de forma caótica transitoriamente. La belleza de la imagen obtenida ha hecho que sea seleccionada como una de las más atractivas en la sección caleidoscopio de la revista «Physical Review E».

Obtienen figuras fractales en sistemas dinámicos caóticos

La dispersión caótica es una característica que presentan los sistemas dinámicos con escapes, es decir, con comportamiento caótico transitorio.

Se trata de un campo de investigación con gran cantidad de aplicaciones en ámbitos como la física atómica, molecular y nuclear, la mecánica de fluidos, la mecánica celeste o la óptica no lineal.

Ahora, los profesores Jesús M. Seoane y Miguel A. F. Sanjuán de la Universidad Rey Juan Carlos (URJC) de Madrid, junto a sus colegas Fernando Blesa y Roberto Barrio de la Universidad de Zaragoza, ofrecen una visión actualizada de este campo centrándose en los efectos producidos por una perturbación externa al sistema y cómo afecta a la dinámica y a la topología del espacio.

Concretamente, se ha realizado un estudio detallado de las cuencas de escape asociadas al espacio de la fases, encontrando estructuras fractales, que poseen la propiedad de la autosemejanza, algunas de ellas de una gran belleza. De hecho, una de ellas ha sido seleccionada como una de las más atractivas en la sección caleidoscopio de la revista Physical Review E. La figura recuerda a la corriente de agua que fluye en un río.

¿Qué es un escape?

Desde un punto de vista más técnico, la dispersión caótica es un fenómeno característico en sistemas que presentan escapes. Esto es debido a que se supone que hay un comportamiento, ya sea regular o irregular, confinado en una región del espacio y que puede eventualmente desaparecer de él. A este fenómeno es a lo que se llama un escape.

Un ejemplo sencillo puede observarse en el juego del billar americano, donde la bola tras colisionar con otras y las paredes de la mesa de billar, eventualmente puede escapar cayendo en alguno de los agujeros.

La idea fundamental del trabajo, explica la nota de prensa de la URJC, consiste en considerar un modelo sometido a una fuerza externa periódica. Esta fuerza periódica externa puede entenderse imaginando a una persona que columpia a otra empujando el columpio cada vez que va y viene. Este empujón viene caracterizado por una frecuencia y por una amplitud, que puede asemejarse a la inversa del tiempo que transcurre entre empujón y empujón y a la fuerza aplicada en el mismo, respectivamente.

Relación con galaxias barradas

Además, desde un punto de vista físico, la presencia de esta fuerza impulsora externa tiene su justificación en este caso, en problemas relacionados con un tipo particular de galaxias, como son las galaxias barradas.

Esta perturbación externa se analiza desde un punto de vista dinámico y topológico. Según sus autores, una de las principales contribuciones del trabajo consiste en la existencia de valores específicos de la frecuencia, que hacen que las partículas escapen de la región de dispersión de una manera mucho más rápida que en ausencia de la misma. También provoca que la dinámica del sistema sea muy compleja y la predicción de la evolución del mismo se antoje imposible.

Como consecuencia, aparecen estructuras fractales en el espacio de las fases, lo que da lugar a figuras con una gran riqueza topológica. Esto origina las estructuras bellas y elegantes, como la seleccionada en el caleidoscopio de Physical Review E.

Referencias bibliográficas:

Fernando Blesa, Jesus M. Seoane, Roberto Barrio y Miguel A. F. Sanjuán. Effects of periodic forcing in chaotic scattering. Phys. Rev. E (2014).

Jesús M. Seoane, Miguel A. F. Sanjuán. New Developments in Classical Chaotic Scattering. Rep. Prog. Phys. (2013). doi: 10.1088/0034-4885/76/1/016001

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Revelan cómo el Universo se iluminó por primera vez 28 marzo, 2022
    Un equipo de investigadores ha producido la vista más detallada hasta el momento de la reionización cósmica, en el mayor volumen de espacio en comparación con otras simulaciones. Podemos observar de esta forma cómo se concretó el “amanecer cósmico” y llegó la luz al Universo.
    Pablo Javier Piacente
  • Pulpos, calamares y cangrejos pueden sentir lo que les hacemos 28 marzo, 2022
    Los científicos insisten: hay suficientes indicios de que invertebrados marinos, como los pulpos, calamares, camarones y cangrejos de río, pueden sentir emociones, al igual que los peces y otros vertebrados, lo que plantea un debate moral en la sociedad humana.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • El CERN rompe con su equivalente ruso en investigación nuclear 28 marzo, 2022
    El CERN ha roto relaciones con el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear de Moscú, creado poco después del de Ginebra con la participación de 18 países, entre ellos China, Ucrania y otras naciones europeas amenazadas hoy por Rusia, para el desarrollo pacífico de la energía nuclear.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Una tecnología convertirá los desechos de los astronautas en combustible para cohetes 27 marzo, 2022
    Una nueva tecnología aprovechará el aire, las aguas residuales de los astronautas y la energía solar para convertir el CO2 de Marte en combustible para los cohetes. También ayudará a descarbonizar la atmósfera terrestre.
    Redacción T21
  • Solar Orbiter alcanza el punto más cercano al Sol 26 marzo, 2022
    La sonda europea Solar Orbiter se acerca hoy al Sol a menos de un tercio de la distancia que lo separa de la Tierra: obtendrá imágenes insólitas de la corona y ayudará a entender mejor las fogatas de radiación que brotan de la superficie solar visible.
    Redacción T21
  • Un nuevo dispositivo podría volver cuántica a la Inteligencia Artificial 25 marzo, 2022
    Un dispositivo llamado memristor cuántico podría integrar al mundo cuántico con la Inteligencia Artificial (IA), desbloqueando así capacidades tecnológicas sin precedentes en la historia de la humanidad. Haría posible redes neuronales artificiales capaces de aplicar la superposición cuántica: operarían en distintos estados en simultáneo, multiplicando así su funcionalidad.
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren misteriosos vórtices en el Sol con una velocidad inexplicable 25 marzo, 2022
    Un grupo de investigadores ha descubierto un nuevo conjunto de ondas en el Sol que, inesperadamente, parecen viajar mucho más rápido de lo previsto por cualquier teoría. Las denominadas ondas retrógradas de alta frecuencia (HFR), que se mueven en la dirección opuesta a la rotación del Sol, aparecen como un patrón de vórtices o movimientos […]
    Pablo Javier Piacente
  • La inestabilidad es el talón de Aquiles de la IA moderna 25 marzo, 2022
    Los humanos suelen ser bastante buenos para reconocer cuando se equivocan, pero los sistemas de inteligencia artificial no lo son. Según un nuevo estudio, la IA generalmente sufre de limitaciones inherentes debido a una paradoja matemática centenaria.
    CAM/T21
  • Crean los primeros escudos de invisibilidad para el gran público 25 marzo, 2022
    Una empresa británica ha creado espejos de invisibilidad destinados al gran público con fines lúdicos: son móviles y baratos. Funcionan con una red de lentes ópticas que manipulan la refracción natural de la luz para hacer desaparecer a una persona o a un objeto.
    Redacción T21
  • Un fragmento de "ADN basura" podría eliminar el miedo y los recuerdos traumáticos 24 marzo, 2022
    Según un nuevo estudio, un fragmento de "ADN basura" podría ser la clave para extinguir los recuerdos relacionados con el miedo o las experiencias traumáticas en las personas, por ejemplo en los casos como el trastorno de estrés postraumático o las fobias.
    Pablo Javier Piacente