La ciencia nunca para de evolucionar y se mantiene atenta para actualizar sus conocimientos. Por ello, incluso ahora no es raro que aparezca un experimento como el publicado en Physical Review Fluids, que al parecer refuta una teoría desarrollada en 1871 por William Thomson, mejor conocido como Lord Kelvin.

El conocido físico británico está detrás de diversos elementos como la base de la teoría electromagnética, la termodinámica, la navegación y el sistema de temperatura absoluta que le es homónimo. Ahora, la teoría actualmente refutada se basa en una figura hipotética que él domino helicoide isotrópico.

Para comprobar sus postulados sobre ella, los investigadores Darci Collins, Rami J. Hamati, Fabien Candelier y Kristian Gustavsson trabajaron en equipo. Todos bajo la dirección de los profesores Greg A. Voth, de la Universidad Wesleyan en Connecticut, y Bernhard Mehlig, de la Universidad de Gotemburgo en Suecia.

¿Por qué este experimento refuta la teoría de Lord Kelvin?

Los investigadores decidieron seguir las instrucciones de Lord Kelvin e imprimieron en 3D un modelo de su helicoide isotrópico. Hasta el momento, él era apenas una forma hipotética que, según los postulados del científico, debería caer en forma de hélice al ser depositado en algún líquido.

Impresión 3D que ha refutado la teoría de Lord Kelvin.
Crédito: Darci Collins et al. (2021) Physical Review Fluids.

Una vez con la figura en su poder, la colocaron en aceite de silicona, pero no descendió como se habría esperado. De hecho, ella simplemente cayó sin girar en ninguna dirección, lo que refuta la teoría planteada por Lord Kelvin alrededor de dicha forma.

La teoría de Lord Kelvin estaba casi en lo correcto

Como ya mencionamos, en un principio se vio cómo los helicoides isotrópicos caían al fondo sin girar. Ello hizo pensar a los investigadores que su experimento en realidad se convertiría en la prueba que refuta la teoría de Lord Kelvin.

Sin embargo, al hacer un examen más a fondo del movimiento del líquido alrededor de la figura y de su comportamiento, se notó que Lord Kelvin estaba en lo cierto, si había un acoplamiento. Básicamente, así se clasifica el movimiento de un helicoide a través de un fluido y su rotación.

Impresión 3D que ha refutado la teoría de Lord Kelvin.
Crédito: Darci Collins et al. (2021) Physical Review Fluids.

Según se pudo registrar, el líquido sí producía una fuerza en espiral que recorría el helicoide isotrópico según sus aspas. Asimismo, la velocidad de la rotación aumentaba a la par con la caída del objeto. No obstante, no producía la suficiente fuerza como para manifestar un movimiento visible en él.

En otras palabras, la teoría del Lord Kelvin logró predecir adecuadamente el acoplamiento existente en su figura helicoidal. Pero, por lo que parece, sobreestimó la fuerza con la que tal efecto se mostraría.

¿Qué cambia?

Como ya mencionamos, a pesar de que el experimento en un principio refuta parte de la teoría de Lord Kelvin, no la anula por completo. De hecho, se cree que los defectos de fabricación podrían estar causando interferencia en el acoplamiento de los materiales y las fuerzas que actúan sobre ellos.

En consecuencia, los investigadores buscaran perfeccionar tanto la forma del helicoide isotrópico como su proceso de fabricación. De ese modo, esperan poder realizar otro experimento en el futuro en el que se pueda comprobar de una vez por todas si la teoría de Lord Kelvin estaba en lo cierto y si sus propuestas se cumplen como el físico predijo.

Referencia:

Lord Kelvin’s isotropic helicoid: https://doi.org/10.1103/PhysRevFluids.6.074302

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