La Física Teórica se puede visualizar mediante la impresión 3D

Redacción
Viernes, 03 Enero 2014
La Física Teórica se puede visualizar mediante la impresión 3D

John P. Millis, Ph.D., es profesor de Física y stronomía en la Universidad de Anderson, en Indiana (EE UU). Él enseña una amplia variedad de cursos, mientras se ocupa también del mantenimiento de un programa de investigación en astrofísica de alta energía.

Sus investigaciones se centran en los púlsares, nebulosas de viento púlsar y los remanentes de supernova. Usa el Observatorio VERITAS de rayos gamma en el sur de Arizona, que estudia la radiación de muy alta energía de estas fuentes dinámicas para extraer información acerca de sus mecanismos de formación y de emisión. El doctor Millis  recibió su licenciatura en física en la Universidad de Purdue y permaneció allí durante la realización de su doctorado, donde se centró en Astrofísica de Altas Energías.

En este texto divulgativo, escrito para 'Your Universe Online', explica cómo es posible el uso de la impresión 3D para visualizar la Física Teórica:

"En mi curso de  "Introducción a la Astronomía", a menudo me enfrento a un reto: Muchos de los modelos teóricos que hemos creado para explicar el Universo que nos rodea son bastante difíciles de visualizar. Esto a veces es especialmente difícil para aquellos que no estudian en un campo científico, pero aún me encuentro luchando bajo el peso de las construcciones matemáticas donde la conexión con la realidad es opaca en el mejor de los casos.

Los seres humanos, en general, son criaturas muy visuales, y la ciencia teórica a veces nos puede dejar insatisfechos o confundidos. Si bien no siempre es vital para nosotros tener una imagen visual, a veces puede revelar ciertos matices que nos hubieran pasado por alto simplemente mediante el estudio de las matemáticas.

Ahora un grupo de investigadores del Imperial College de Londres han creado un medio por el cual ciertos modelos teóricos se pueden visualizar usando una impresora 3D . El coautor del estudio, Tim Evans, comparte lo que provocó este descubrimiento: "El objeto era una mesa inspirada en las estructuras arbóreas que se encuentran en la naturaleza, lo cual es un ejemplo de un proceso de ramificación que se encuentra comúnmente en sistemas complejos en la física teórica . Esto me llevó a pensar, ¿qué otros procesos familiares para la física podría convertirse en un objeto impreso en 3D? "

La idea es que cada punto individual tiene ciertas propiedades, y por lo tanto interactúa con los puntos de los alrededores que el sistema sigue construyendo. "La idea básica es simple," continuó Evans. "Una impresora 3D construye su objeto en capas. Así que la altura del objeto se puede considerar como el tiempo. Supongamos que usted tiene un modelo matemático [que] define una imagen plana, de dos dimensiones que evoluciona en el tiempo - que normalmente será una cuadrícula con algunos cuadrados llenos y algunos vacíos. El modelo matemático  definirá en cada momento lo que debe imprimir la impresora en una altura. El siguiente paso en el modelo definirá entonces qué imprimir en la parte superior de la primera capa, y así sucesivamente. El resultado es un objeto 3D que muestra cómo el modelo matemático ha evolucionado con el tiempo ".

El equipo probó su idea esculpiendo un algoritmo que explica cómo los incendios forestales se extienden en el tiempo. Un sistema un tanto caótico: el patrón de propagación puede parecer frugto del azar, gobernado por las interacciones de células individuales en un nivel puramente estadístico. Pero como resultado de la impresión en 3D, los investigadores pueden demostrar el patrón del incendio con el tiempo.

Ahora, Evans espera extender este estudio a su propio trabajo. "En nuestro propio grupo, en el Imperial, estamos tratando de explicar las anomalías de latidos al ver modelos simples sobre el comportamiento de las células individuales en el músculo del corazón - es posible que esto pueda ser visualizado utilizando la impresión 3D. La mayoría de los modelos que representan la propagación de la enfermedad también podrían ser visualizados. Puede haber muchos otros ejemplos y sólo esperamos la traslación más literal del modelo teórico a la impresión 3D para estimular a que otros sean creativos ".

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