Complejidad y dinámica de plasmas

Raúl Sanchez, Boudewijn Ph. Van Milligen, Juan M.R. Parrondo

Resumen


En la naturaleza hay muchos sistemas que exhiben estructuras, patrones y comportamientos dinámicos que no se esperan a priori dadas las leyes que gobiernan el comportamiento de los elementos que los componen. La mayoría se auto-organizan de forma que dichas propiedades emergen espontáneamente. Se les llama sistemas complejos. Hay varios ingredientes comunes a casi todos ellos. Son en su mayoría sistemas que se mantienen fuera del equilibrio termódinamico por acción externa. En ellos, se establecen fuertes interacciones no-lineales entre un gran número de componentes o grados de libertad; existen umbrales locales para la excitación de inestabilidades; asimismo, hay abundantes fluctuaciones y ruidos de distinto tipo y naturaleza. Ejemplos de estos sistemas son los forestales, las placas tectónicas e incluso muchos sistemas sociales y económicos. Comportamientos de este tipo son también comunes en muchos plasmas, un estado de la materia similar a un gas en el que las partículas están ionizadas y que son extremadamente comunes en nuestro universo. Aunque las ecuaciones que los gobiernan son relativamente simples, su comportamiento es muy variado debido a la extrema sensibilidad que tienen a la presencia de campos magnéticos y eléctricos. Por ello, los plasmas se encuentran a menudo en la frontera entre comportamiento ordenado y desordenado, siendo tan inadecuado describirlos usando funciones matemáticas sencillas y suaves como mediante formalismos puramente aleatorios. En este artículo repasaremos algunos de los comportamientos complejos observados en plasmas diversos, desde los de interés para generar energía de fusión hasta plasmas atmosféricos, solares y astrofísicos.

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