La física busca constantemente explicar la mayor variedad de fenómenos a partir de un número reducido de principios fundamentales. En este contexto, un estudio reciente llevado a cabo por investigadores de la Universidad de Osaka ha revelado una conexión inesperada entre las ecuaciones que describen los defectos en una red cristalina y una fórmula bien conocida de la electromagnetismo.
Publicada en la revista Royal Society Open Science, esta investigación demuestra que los campos de tensión generados alrededor de las dislocaciones en materiales cristalinos, modelados mediante la Primera Ecuación de Estructura de Cartan, obedecen las mismas ecuaciones que la célebre ley de Biot-Savart. Esta última describe cómo las corrientes eléctricas generan campos magnéticos y es fundamental para entender el funcionamiento de numerosos dispositivos modernos, como los motores eléctricos.
Un puente entre la cristalografía y la electromagnetismo
La ley de Biot-Savart establece que una corriente eléctrica que fluye a través de un conductor genera un campo magnético a su alrededor, representado por vectores que giran como un vórtice. De manera análoga, ciertos tipos de dislocaciones atómicas en una red cristalina inducen un campo de tensión vectorial en los átomos circundantes.
El autor principal del estudio, Shunsuke Kobayashi, explica que «la búsqueda de relaciones de universalidad puede ser valiosa en campos científicos emergentes, especialmente cuando las ecuaciones que las rigen son recién establecidas y la naturaleza de sus soluciones sigue siendo esquiva». Esta conexión entre la mecánica de los materiales y la física electromagnética podría facilitar el análisis de los efectos de las dislocaciones utilizando la ley de Biot-Savart, en lugar de depender de las más complejas Ecuaciones de Estructura de Cartan.
El coautor senior, Ryuichi Tarumi, añade que este descubrimiento se espera que sirva como una teoría fundamental para describir la deformación plástica de materiales cristalinos, abriendo la puerta a una amplia gama de aplicaciones en la ciencia de materiales. Los investigadores también creen que identificar este tipo de conexiones entre distintas áreas de estudio puede fomentar nuevos descubrimientos y avances significativos en el campo de la física.
Más información: Biot-Savart law in the geometrical theory of dislocations, Royal Society Open Science (2025). DOI: 10.1098/rsos.241568. royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsos.241568. En arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2409.03443
Proporcionado por Universidad de Osaka
