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El vidrio y los sistemas desordenados

El vidrio es uno de los más comunes (y misteriosos) estados de la materia. En el sentido técnico de la palabra, son vidrios los cristales de nuestras ventanas, pero también lo son los plásticos o los materiales poliméricos con los que se fabrican las alas de avión. El vidrio es un estado intermedio entre el sólido y el líquido. A las temperaturas a las que generalmente los utilizamos, los vidrios parecen más bien sólidos: son rígidos y aparentemente no fluyen. Ahora bien, desde el punto de vista microscópico son muy diferentes de los sólidos ordinarios, pues los átomos no se disponen en una estructura periódica.

Encontramos vidrios en los materiales magnéticos llamados spin-glasses, donde la disposición de los polos norte y sur de los "imanes atómicos" es rígida, pero aleatoria. También aparece comportamiento vítreo en gran número de materiales desordenados, como los superconductores. El desorden afecta profundamente a las propiedades magnéticas y de conducción eléctrica de materiales de magnetorresistencia colosal, que podrían ser la base de la siguiente generación de discos duros de los ordenadores.

El estudio teórico de los vidrios ha encontrado aplicaciones más allá de la Física de la Materia Condensada. Por ejemplo, recientemente se han producido avances significativos, inspirados en la Física de los spin-glasses, en el campo de optimización combinatoria en Ciencias de Computación. Un ejemplo sencillo es la regulación de los semáforos en una ciudad: todo el mundo querría tener en verde los semáforos que encuentra a su paso, pero eso entra necesariamente en conflicto con los intereses de otros conductores. La búsqueda de la solución óptima (la secuencia de apertura de los semáforos en la que el tiempo de espera promedio es la menor posible) es un problema de Optimización Combinatoria. En todos estos problemas, uno debe encontrar el mejor compromiso entre diversos agentes con intenciones contradictorias, lo que los transforma en problemas muy similares desde el punto de vista matemático a los vidrios de espín.

En la imagen: simulación de materiales magnéticos por ordenador.