fenómeno

avalancha

Un aumento rápido y en cascada de una cantidad, como la energía, en un sistema de elementos acoplados.
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Descripción

Una avalancha, en física, es una cascada rápida y autoamplificada de eventos en un sistema de muchos elementos acoplados. El término se toma prestado de las avalanchas de nieve, donde una pequeña perturbación desencadena una reacción en cadena que libera una enorme cantidad de energía. En física, las avalanchas ocurren en diversos sistemas: avalanchas de electrones en gases (como en los rayos o los contadores Geiger), avalanchas magnéticas en materiales, e incluso en sistemas biológicos como la división celular. La característica clave es que un evento local puede desencadenar eventos vecinos, que a su vez desencadenan más, lo que lleva a una distribución de tamaños que sigue una ley de potencias, un sello distintivo de los fenómenos críticos.

Historia

El concepto de avalanchas en física fue popularizado por Per Bak, Chao Tang y Kurt Wiesenfeld en 1987 con su teoría de la criticalidad autoorganizada, que utilizaba modelos de montones de arena para explicar cómo las avalanchas emergen naturalmente en sistemas complejos.

Cómo funciona

El mecanismo implica un umbral y un acoplamiento. Cada elemento del sistema puede estar en un estado estable o metaestable. Cuando un elemento supera un umbral (debido a un impulso externo o a un evento de un vecino), 'dispara' y transfiere energía o tensión a sus vecinos. Si el acoplamiento es lo suficientemente fuerte, los vecinos también superan sus umbrales, creando una reacción en cadena. La avalancha se detiene cuando el sistema alcanza un estado en el que ningún elemento está por encima del umbral. En sistemas en criticalidad autoorganizada, las avalanchas ocurren a todas las escalas, y su distribución de tamaños sigue una ley de potencias, lo que significa que no hay un tamaño característico.

En la práctica

Los fotodiodos de avalancha utilizan el efecto avalancha para amplificar señales de luz débiles en comunicaciones por fibra óptica; comprender la dinámica de las avalanchas también es crucial para predecir fallos en materiales y en neurociencia para estudiar las avalanchas neuronales.

Dato curioso

En un modelo de montón de arena, el tamaño de las avalanchas sigue una distribución de ley de potencias, lo que significa que una avalancha gigante es tan probable (en un sentido estadístico) como una diminuta, en relación con su escala.

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