Los investigadores de la Universidad Northwestern han agregado una nueva dimensión a la importancia de la diversidad.
Por primera vez, los físicos han demostrado experimentalmente que ciertos sistemas con entidades que interactúan pueden sincronizarse solo si las entidades dentro del sistema son diferentes entre sí.
Este hallazgo ofrece un nuevo giro a la comprensión previa de cómo el comportamiento colectivo que se encuentra en la naturaleza, como las luciérnagas que parpadean al unísono o las células marcapasos que trabajan juntas para generar un latido cardíaco puede surgir incluso cuando los insectos o las células individuales son diferentes.
Adilson Motter de Northwestern, quien dirigió la investigación, explicó que las entidades idénticas se comportan de manera idéntica de forma natural, hasta que comienzan a interactuar.
"Cuando las entidades idénticas interactúan, a menudo se comportan de manera diferente entre sí", dijo Motter, quien es profesor de física en el Colegio de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern. "Pero identificamos escenarios en los que las entidades se comportan de manera idéntica de nuevo si hacesellos adecuadamente diferentes entre sí "
Este descubrimiento podría ayudar a los investigadores a optimizar los sistemas creados por el hombre, como la red eléctrica, en el que muchas partes deben permanecer sincronizadas mientras interactúan entre sí. También podría informar cómo los grupos de humanos, como los jurados, pueden coordinarse parallegar a un consenso.
La investigación se publicará el lunes 20 de enero en la revista Física de la naturaleza . Motter fue coautor del artículo con Takashi Nishikawa de Northwestern y Ferenc Molnar, un ex investigador postdoctoral en Northwestern que ahora está en la Universidad de Notre Dame.
Este trabajo se expande sobre el artículo de 2016 de Nishikawa y Motter, que teóricamente predijo el fenómeno.
"Es interesante que los sistemas deban ser asimétricos para exhibir simetría conductual", dijo Nishikawa, profesor de investigación de física en Weinberg. "Esto es notable matemáticamente, y mucho menos físicamente. Por eso, muchos colegas pensaron que demostrar experimentalmente este efecto eraimposible."
Motter y sus colaboradores hicieron posible lo que parecía imposible mediante el uso de tres generadores eléctricos idénticos. Cada generador oscilaba a una frecuencia de exactamente 100 ciclos por segundo. Cuando se separaron, los generadores idénticos se comportaron de manera idéntica.
Cuando se conectan para formar un triángulo, sus frecuencias divergen, pero solo hasta que los generadores no coinciden adecuadamente para tener diferentes disipaciones de energía. En ese punto, se sincronizaron nuevamente.
"Esto puede visualizarse colocando una pequeña lámpara entre cada par de generadores", explicó Molnar. "Cuando los generadores son idénticos, la lámpara parpadea, lo que significa que los generadores no están sincronizados. Pero cuando la disipación de los generadores se ajusta adiferentes niveles, el parpadeo se detiene, lo que indica que los voltajes del generador están oscilando en sincronización ".
Los investigadores denominaron a este fenómeno "ruptura de simetría inversa" porque representa lo opuesto al fenómeno previamente conocido de ruptura de simetría, que subyace en la superconductividad, el mecanismo de Higgs e incluso la aparición de rayas de cebra.
En la ruptura de simetría, las ecuaciones dinámicas tienen una simetría que no se observa en el comportamiento del sistema, mientras que la ruptura de simetría inversa se refiere a situaciones en las que el comportamiento del sistema tiene una simetría dada solo cuando se evita esa simetría en las ecuaciones dinámicas.
"Puede parecer contradictorio", dijo Motter. "Pero nuestra teoría predice que esto es cierto en muchos sistemas, no solo en los electromecánicos".
El equipo de Motter planea explorar las implicaciones de sus hallazgos en los sistemas sociales, tecnológicos y biológicos. En particular, el equipo está trabajando activamente en el diseño de una red eléctrica que sea más estable al tiempo que permita la incorporación de una parte creciente de energía proveniente de fuentes renovablesfuentes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Original escrito por Amanda Morris. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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