Cuando revuelves el té con una cuchara, se ve cómo los grandes remolinos se descomponen gradualmente en otros más pequeños, hasta que el movimiento se detiene. Los físicos llaman a este proceso turbulencia en decadencia. Hay dos momentos importantes: el pico de los remolinos más pequeños (son muchos y giran rápido) y el pico de pérdida de energía por fricción, cuando el fluido se frena con mayor intensidad. Generalmente se pensaba que primero aparecen los remolinos pequeños y luego ocurre el pico de fricción. Pero, ¿es siempre así?
Los autores del trabajo ejecutaron mil cálculos por computadora del mismo flujo de vórtices, el llamado vórtice de Taylor-Green. En cada cálculo, las condiciones iniciales diferían ligeramente, como si movieras la cuchara en la taza cada vez de manera un poco distinta. Para cada variante, registraron cuándo ocurría el pico de remolinos pequeños y cuándo el pico de fricción. Resultó que en la mayoría de los casos los remolinos pequeños realmente se adelantan a la fricción. Pero aproximadamente en uno de cada diez casos, el orden cambiaba: la fricción ocurría antes. Y estos raros 'inversiones' estaban estrechamente relacionados con la fuerza que alcanzaban los más grandes de los remolinos pequeños.
Para entender cuán raros son estos eventos, los investigadores aplicaron la estadística de valores extremos, un método que se usa comúnmente para evaluar el riesgo de inundaciones o de calor récord. Construyeron un modelo para las 'colas' de la distribución del tiempo de adelanto y de la fuerza máxima de los remolinos. Resultó que las colas están limitadas: el tiempo de adelanto no puede crecer infinitamente, tiene un límite que depende de cómo se realizó el cálculo. Además, la fuerza máxima de los remolinos resultó estar estrechamente relacionada con las pérdidas máximas de energía por fricción. Esto significa que, a partir de la fuerza de los remolinos pequeños, se puede estimar de antemano cuán potente será el aumento de fricción.
La utilidad práctica es directa: la turbulencia está en todas partes, desde la mezcla del océano hasta el flujo alrededor del ala de un avión. Si se puede predecir el momento de un aumento brusco de fricción, se pueden diseñar mejor tuberías, turbinas e incluso pronosticar el clima. Y las mil simulaciones con pequeñas variaciones en las condiciones iniciales son como mil tazas de té revueltas casi igual, pero de manera diferente. Precisamente estos conjuntos permiten separar la regularidad del azar.
En un flujo turbulento, la energía se transfiere de los grandes remolinos a los pequeños, como un testigo en una carrera de relevos: cada remolino siguiente es más pequeño que el anterior, pero gira más rápido, hasta que el movimiento se convierte en calor.