Imagen: Alex Zurich

Resulta difĂ­cil para los cientĂ­ficos entender el comportamiento de pequeñas partĂ­culas en movimiento, y todavĂ­a nos queda mucho por aprender sobre materiales como la arena, como ya hemos explicado en el pasado. Tras un nuevo experimento, un grupo de cientĂ­ficos ha observado cĂłmo dos tipos de arena interactĂșan entre si, y como se forman burbujas de una dentro de la otra. Comprender mejor el movimiento de este tipo de materiales granulares podrĂ­a mostrar importantes resultados.

“Existen varios motivos diferentes para estudiar cĂłmo se mueven estos dos tipos de arena”, dijo a Gizmodo el autor del estudio Christopher Boyce, profesor de ingenierĂ­a quĂ­mica en la Universidad de Columbia. Entre ellos se encuentra el ĂĄmbito de la construcciĂłn, de los productos farmacĂ©uticos, e incluso de las energĂ­as alternativas.

Este experimento consistĂ­a en dos tipos de arena —una arena blanca “pesada” encima de una arena negra “ligera”— colocados dentro de un rectĂĄngulo transparente. La arena negra tenĂ­a unos granos algo mĂĄs grandes, pero mĂĄs ligeros, que la arena blanca. Una mĂĄquina agitaba el rectĂĄngulo hacia arriba y hacia abajo, a la vez que el aire fluĂ­a hacia arriba a travĂ©s de la arena. Los investigadores observaron como una serie de “burbujas” granulares compuestas de la arena negra ligera fluĂ­an hacia arriba a travĂ©s de la arena blanca mĂĄs pesada.

El resultado se parecĂ­a mucho a la inestabilidad de Rayleigh-Taylor, segĂșn el artĂ­culo que ha sido publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences. Se trata de un comportamiento que se produce cuando introducimos un lĂ­quido mĂĄs ligero en uno mĂĄs pesado, como ocurre por ejemplo cuando echas agua encima del aceite.

La diferencia es que estos dos tipos de arena no son agua y aceite, explicó Boyce, y eso es lo que hace que esta investigación sea tan emocionante: el agua y el aceite tienen problema para mezclarse, pero eso no ocurre con estos tipos de arena. En este caso, las simulaciones computacionales demostraron que el gas fluye preferentemente a través de las partículas mås ligeras, y que combinado con las vibraciones, comienza a empujar hacia arriba en forma de ondas. El empuje hacia arriba del gas y de las partículas mås ligeras, combinado con el empuje hacia abajo de la arena mås pesada, hacen que estas ondas se conviertan en delgadas lenguas de arena y burbujas. Y se trataba de burbujas de arena, no de gas, ya que los científicos controlaron cuidadosamente el chorro para evitar que se formasen burbujas de gas.

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Parece simple, pero es la primera vez que se demuestra la formaciĂłn de burbujas tras la interacciĂłn de dos sĂłlidos granulares, dijo Boyce.

Aunque esto puede parecer algo tan especĂ­fico que no se producirĂĄ en el mundo real, se puede usar en multitud de aplicaciones industriales cuando haya que mezclar productos quĂ­micos que tengan que reaccionar entre sĂ­. Dijo Boyce.

El equipo continuarå investigando qué otros comportamientos similares a los líquidos muestran también los sólidos granulares. Después de todo, cuando los científicos encuentran nuevos comportamientos, a menudo dan con nuevos usos.