Sergio Rica: “En la Física no Lineal no hay una sola manera de subir el Himalaya”

Durante el segundo semestre de 2021 se integró a la planta académica del Instituto de Física Sergio Rica, investigador del área de Física Matemática. 

Sergio descubrió su interés por la Física a los 16 años, gracias a un libro que encontró en su casa, en el que se explicaba cómo era posible medir la velocidad de la luz. 

Al terminar el colegió, optó por estudiar ingeniería en la Universidad de Chile. En el primer año del plan común de la carrera tomé un curso de Introducción a la Física con Igor Saavedra y él me “envenenó”. Me gustaba la Física desde el colegio, pero yo la asociaba a aplicar fórmulas como un recetario, y estaba convencido de que “ya estaba todo hecho”. Gracias a Igor, me di cuenta que esta área de la ciencia era un terreno fértil para crear conocimiento, un lugar para imaginar y descubrir cosas nuevas, modelar la realidad y tratar de entenderla, recuerda Sergio.

Al final del segundo año del plan común los alumnos debían orientarse a qué carrera seguir y Sergio optó por Física. Tras terminar el pregrado, realizó su magíster con el investigador Enrique Tirapegui en Física no Lineal, área que busca comprender el comportamiento espacio temporal de la materia en escala macroscópica, que no responde a los estímulos de manera lineal o proporcional a él, buscando ritmos y patrones robustos o universales, que pueden ser aplicados a muchas áreas de la ciencia, las tecnologías, la innovación y la sociedad.  

Casi todos los sistemas que nos rodean son no lineales, y pese a ello, no existe una teoría general para entender cómo se comportan, por lo que hay que estudiarlos, esencialmente, caso a caso. Por ejemplo, existe una Teoría General de Ondas que permite entender cómo vibra la cuerda de una guitarra, que es un problema de la Física Lineal, más aún, se aplica la misma teoría matemática al sonido, a la luz, a las oscilaciones del mar, a la Física Cuántica, etc. Sin embargo, cuando tratamos de entender los mecanismos de la turbulencia en el aire o en un líquido, o cómo vibra un sistema elástico, te das cuenta que cada uno de estos fenómenos obedece a sus propias leyes, y que, al estudiarlos particularmente, encuentras resultados nuevos y diferentes, afirma el investigador. 

El año 1990 Sergio parte a realizar el doctorado con Pierre Coullet, en la Universidad de Niza. Ahí, conoció a uno de sus mentores, el científico francés Yves Pomeau, de la École Normale Supérieure, con el que inició su trabajo en la Dinámica de Condensados de Bosé-Einstein. Un primer resultado consistió en la predicción de la existencia de una velocidad crítica para el movimiento de un obstáculo en un condensado de Bose-Einstein. Este fenómeno de “superfluidez” fue observado experimentalmente por Ketterle de MIT y colaboradores en una nube de átomos de Sodio confinados, la que se perfora con un láser el que se desplaza a cierta velocidad. En este tema trabajó durante los primeros 10 años de su carrera. 

El año 1993 inició su trabajo como investigador del Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), destacado centro de investigación francés y se estableció en Chile nuevamente a partir del año 2009. 

A lo largo de su carrera, Sergio se ha inspirado en resultados de experimentos para tratar de entender la explicación matemática de los fenómenos observados en experimentos. A partir de su trabajo, también busca proponer fenómenos nuevos que puedan ser realizados experimentalmente. 

Actualmente, se encuentra focalizado en problemas de dinámicas de fluidos:  Si tengo agua en una piscina grande y agregamos energía en distintos puntos, veremos que se desarrollarán torbellinos o tornaditos, jets, y otras estructurasa a diferentes escalas, cada uno de ellos con un tamaño y una dinámica diferente de movimiento. Es posible constatar lo errático de estos movimientos cuando se agrega una gota de tinta en esta piscina, y se observa que se dispersa de manera errática como consecuencia del movimiento turbulento del agua. A pesar que las ecuacionesque describen la dinámica de los fluidos tienen más de 250 años, y es una de las más antiguas de la Física, todavía no se entiende por completo su dinámica, o los diversos mecanismos escondidos dentro de esas ecuaciones. Un problema básico es el origen de la disipación turbulenta. Ese tipo de problema me motiva en estos momentos, afirma el investigador. 

Si bien, el estudio de problemas relacionados con turbulencia en fluidos es muy antiguo, cualquier progreso impactará tanto a nivel básico, pero también, en aplicaciones aeronáuticas, navieras, o automotrices, donde se busca minimizar el arrastre turbulento de los fluidos, ya sea aire o agua, para optimizar el consumo de distintos tipos de vehículos. 

A Sergio le motiva el desafío de generar conocimiento que pueda servir para futuras aplicaciones: Lo que me mueve es entender fenómenos que pueden ser de “origen disparatado” y ser capaz de darle un cuadro coherente. Hay que recordar siempre, que la Física no es un conjunto de ecuaciones a resolver, sino que, más bien, consiste en encontrar fenómenos y estructuras nuevas a diferentes escalas.  Como no hay un camino para explorar, muchas veces hay que volver atrás y comenzar de nuevo, inspirarse, teniendo claro que en Física no hay una sola manera de subir el Himalaya, hay muchos caminos posibles, y el problema, es que uno no sabe cuál es el que te lleva a la cumbre.