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Investigadores DFI-FCFM crean modelo para comprender turbulencias ópticas

Investigadores DFI crean modelo para comprender turbulencias ópticas

El trabajo propone un modelo que busca predecir cómo surgen las turbulencias en contextos diversos, tales como en óptica, reacciones químicas, biológicas e incluso económicas. “Los comportamientos turbulentos son universales por lo que entender cómo funcionan, sin duda nos ayudará a evitarlas, controlarlas o incluso propiciarlas, si así lo llegásemos a querer”, afirma Marcel Clerc, académico del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile.

Clerc, quien además es doctor de Física la Universidad de Nice, Sophia Antipolis (Francia), agrega que el trabajo consistió en la determinación de “un sistema óptico, correspondiente a un canal muy delgado (casi unidimensional) desarrollado en laboratorio, donde un láser interactúa con un material especial (cristal líquido)”.

Qué son las turbulencias

Las turbulencias son un fenómeno asociado a un fluido desordenado, por ejemplo, un río caudaloso, la atmósfera terrestre, o el aire en torno al movimiento de vehículos a grandes velocidades. La turbulencia a pesar de ser un ecosistema conocido, incluso retratado por grandes artistas como Leonardo Da Vinci, sigue siendo algo cuya comprensión dista mucho de ser total. 

En los últimos años ha habido un creciente interés en estudiar las propiedades de los comportamientos turbulentos, “en nuestro caso analizamos las turbulencias de cara a la óptica y gracias a este trabajo ahora tenemos evidencia concreta de la existencia de ellas en sistemas ópticos. Esto lo logramos creando un robusto modelo teórico, que indica cómo las turbulencias se crean”, explica Simón Navia, primer autor de la investigación.

Un resultado multipropósito

“Nos interesa entender la aparición de este fenómeno en diferentes contextos. Un ejemplo concreto de turbulencia se ha visto en las bolsas de valores y con efectos no siempre benéficos para la sociedad. Sería bien interesante aplicar nuestro modelo en un lugar como la bolsa”,  reflexiona Clerc. “Además, los procesos de mezcla de sustancias en presencia de turbulencia han mostrado ser más eficientes, por lo que combinar minerales fundidos o elaborar mezclas alimenticias pueden verse beneficiadas si entendemos mejor las turbulencias”, explicó.

El trabajo científico estuvo conformado por Pedro Aguilera y Simón Navia, ambos estudiantes del magíster en Ciencias mención Física de la Universidad de Chile, los dos realizaron el experimento en el Laboratorio de Fenómenos Robustos de la Universidad de Chile (Lafer), del Departamento de Física de la FCFM, bajo la guía del doctor Marcel Clerc. Es en el Lafer donde se encuentra la válvula de cristal líquido con retro inyección óptica, experimento clave para estudiar fenómenos complejos en óptica. “Allí, es posible estudiar en tiempo real lo que está sucediendo en el experimento. Por otro lado, el modelo teórico fue posible estudiarlo gracias a simulaciones computacionales”, concluye el profesor Clerc.

Ahora el equipo, que cuenta con el apoyo del Instituto Milenio de Óptica MIRO, pretende estudiar el fenómeno en dos dimensiones, donde las propiedades de la turbulencia se podrían tornar más complejas. Los resultados fueron publicados por la revista Optics Letters bajo el título Optical feedback induced spatiotemporal patterns with power law spectra in a liquid crystal light valve (Patrones espacio temporales inducidos por realimentación óptica con espectros de ley de potencia en una válvula de luz de cristal líquido). 

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