Una elipse entre una multitud de mancuernas activas ✛ ✎

Una multitud en la entrada de un pasillo estrecho no se comporta igual que en una sala espaciosa: a algunos los aprietan contra las paredes, a otros los empujan hacia adelante. Algo parecido ocurre cuando una partícula alargada se encuentra en un líquido repleto de mancuernas automotrices. Hasta ahora no estaba claro por qué esa partícula se mueve más rápido a lo largo de su eje largo que transversalmente, y cómo la densidad de la multitud afecta su velocidad.

En el modelo computacional, los científicos colocaron una elipse en una suspensión bidimensional de mancuernas activas que se repelen entre sí al contacto. Cada mancuerna consta de dos esferas unidas por un resorte y nada hacia adelante gracias a su propia fuerza. Cuando hay pocas mancuernas, apenas rozan la elipse, y esta apenas se mueve. Pero en cuanto la multitud se compacta, la elipse comienza a acelerarse: su velocidad y rotación aumentan más de diez veces.

Sin embargo, la aceleración no es infinita. Por encima de una densidad umbral, las mancuernas forman un anillo denso alrededor de la elipse, que actúa como una jaula que limita el movimiento. Cuanto más activas son las mancuernas, antes se alcanza ese umbral. Resulta que existe una densidad óptima: antes de ella, la multitud ayuda; después, estorba.

Antes, los experimentos con bacterias daban resultados contradictorios: en unos casos, la partícula difundía más rápido transversalmente; en otros, longitudinalmente. Ahora está claro que la clave está en cómo los nadadores activos se acumulan en la superficie. El modelo computacional aisló solo las colisiones, sin flujos de líquido, y mostró que este mecanismo por sí solo es suficiente para el transporte dirigido.

Volvamos al pasillo: la multitud en la entrada genera una presión desigual, y un objeto alargado atrapado en ella se moverá a lo largo de su eje largo. Así también la elipse en una suspensión activa: su trayectoria no la dicta solo su forma, sino también cómo la multitud se auto-organiza en su superficie. Esto abre el camino para controlar el movimiento de micropartículas en sistemas vivos, donde tales multitudes se encuentran por todas partes.