Los cazadores de solitones

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Durante un paseo a caballo por los alrededores de Edimburgo, en 1834, el ingeniero escocés John Scott-Rusell, observó cómo una barcaza era remolcada a lo largo de un estrecho canal por dos caballos que tiraban desde tierra. Mientras Rusell contemplaba el espectáculo, la barcaza se detuvo repentinamente, ocasionando un movimiento violento del agua.
Ante el asombro de Rusell, se levantó una ola en la proa de la nave y (en sus palabras), “fue deslizándose a gran velocidad hacia adelante, formando una única ondulación de gran altura: una montaña de agua, redondeada y diferenciable, que continuó su recorrido por el canal, sin variar aparentemente su forma o reducir su velocidad”.
Rusell saltó precipitado a su caballo y se lanzó en persecución del enigmático fenómeno. Durante más de dos millas persiguió la ola, sin perderla de vista, hasta que desapareció entre las innumerables curvas del canal.
Con el mismo entusiasmo de Rusell ante un fenómeno nuevo, el pasado septiembre de 2012 fue realizado en aguas del Golfo de California, uno de los experimentos más contemporáneos y completos en esta materia, dirigido por el científico investigador de la Universidad de Guadalajara, doctor Anatoliy Filonov.
Además de la presencia de la Universidad de Guadalajara, representada por estudiantes e investigadores del posgrado en hidrometeorología, también participaron investigadores del CICESE y del CICIMAR, todos embarcados en el buque oceanográfico “Francisco de Ulloa” y con el objetivo de cazar los intensos solitones que se forman en estas aguas.
Pero, ¿qué es un soliton? Cuando aventamos una piedra al agua se forman pequeñas ondulaciones, que se van extendiendo y ensanchando en círculos concéntricos, los cuales se hacen cada vez más débiles al avanzar en el agua. Por el contrario, un soliton es una “onda única” sobre la superficie en calma del agua, que mantiene su forma intacta mientras avanza. Todavía más intrigante es el hecho de que al chocar un soliton con un obstáculo y destruirse en lugar de desaparecer, de las olas rotas por el choque surgen otros intactos, que continúan avanzando como si nada hubiera pasado. Es como si los nuevos solitones conservaran su identidad primitiva y fueran capaz de elevarse de nuevo tras la confusión del choque, con su antigua forma y vigor.
Este descubrimiento fue tomado con escepticismo por los físicos más destacados de la época de Rusell, los cuales consideraban que las ondas en movimiento no podían conservar su forma por distancias grandes, y no fue sino hasta 1895 cuando este fenómeno quedó cabalmente entendido.
Actualmente el descubrimiento de los solitones, así como de sus particulares propiedades físicas y matemáticas, dejan en claro que tienen un sentido físico universal, que pueden ser aplicadas en todas las situaciones donde aparecen simultáneamente, por un lado, efectos no lineales que tienden a volcar la onda, y por otro lado la dispersión débil, que tiende a separar las componentes de la onda de acuerdo con su frecuencia y de esta manera suaviza la onda. Entonces, un solitón aparece como una situación de equilibrio entre la no linealidad y la dispersión, que se compensan.
En el océano la fuerza y vigor de los solitones pueden formar verdaderas montañas de agua de hasta 80 metros y varios kilómetros de largo, los cuales logran mezclar el agua subiendo los nutrientes que se encuentran en el fondo, a capas superiores, haciendo que la vida florezca como un gran bosque en estas zonas.
La importancia de los solitones no se queda solamente en los océanos, esteros y lagos. Los físicos de partículas tienen puestas sus esperanzas en los solitones, sobre todo en el ámbito de los campos electromagnéticos. Muchos físicos teóricos creen que los solitones pueden ser considerados una nueva especie de partículas subnucleares, con propiedades interesantes y variadas.
Entre los experimentos que han realizado, cierta vez estudiaban un nuevo tipo de campo subnuclear, cuando descubrieron que dicho campo tenía multitud de estados mínimos de energía, lo que quiere decir que el campo podía estar “retorcido” y enmarañado entre dos estados. En alguna de esas configuraciones, el soliton resultante se comportaba como una carga magnética aislada.
En esta expedición se invirtió una importante cantidad de tiempo y recursos. Además les proporcionó mucha experiencia a todos los participantes, que por casi cinco años prepararon el experimento y equipo (mucho diseñado por estudiantes e investigadores de la misma Universidad de Guadalajara y con los cuales se pretende generar nuevas patentes).
Este experimento pone a la UdeG a la vanguardia en materia de oceanografía física y le proporciona al país información valiosa para entender más la dinámica física de nuestros océanos.

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