Foro de discusión sobre la Teoría de Campos Rotacionales

Hola a todos. He publicado recientemente un libro de física teórica titulado “Teoría de Campos Rotacionales”, cuya reseña ha aparecido en el último boletín “Faraday” del mes de junio editado por el grupo especializado en Didáctica e Historia de la Física y la Química, perteneciente a la Real Sociedad Española de Física y a la Real Sociedad Española de Química GEDH / RSEF + RSEQ:

https://gedh.rseq.org/wp-content/uploads/2022/06/Boletin-37-GEDH-red.pdf

En este libro se describe un innovador marco conceptual para la mecánica rotacional que he desarrollado de forma independiente, aunque inicialmente (2010) en colaboración con Gabriel Barceló Rico-Avello autor del prólogo del libro. Esta nueva teoría supone, por una parte, una descripción alternativa a la Dinámica del Sólido Rígido, y por otra una extensión de la Mecánica de Fluidos, acopladas en el mismo marco teórico.

Como se puede adivinar, esto supone la unificación de la Mecánica Newtoniana y la Mecánica de Fluidos en un único marco conceptual basado en la teoría de campos para medios continuos, en la aproximación euleriana, para una partícula de fluido.

La Mecánica Newtoniana que conocemos hoy, que se describe como un sistema discreto de partículas cuyas propiedades hay que sumar obteniendo así un objeto puntual de masa M, se recuperaría en primera aproximación para el régimen permanente de la teoría extendida, partiendo de las ecuaciones de campo (las ecuaciones de Navier-Stokes + las nuevas ecuaciones que describen la rotación de los fluidos según la nueva aproximación), simplemente integrando sobre el volumen de control que envuelve al objeto sólido.

En la teoría actualmente aceptada para describir el movimiento de rotación de los cuerpos sólidos, que como sabemos es la Dinámica del Sólido Rígido, inmediatamente después de aplicar un torque o momento dinámico a un cuerpo sólido de masa M, aparece una cantidad vectorial denominada momento angular o cinético L, que es común a todas las partículas que componen el sistema.

Es decir, da igual lo alejada que esté cualquiera de esas partículas del punto donde se aplicó el torque que, según la ortodoxia, dicha cantidad colectiva L aparece al mismo tiempo en todas ellas, como una propiedad dinámica común a todas las partículas del sistema.

Esta descripción admite, por tanto, el concepto de acción a distancia.

Para evitar esta inadmisible acción a distancia en dicho modelo, es necesario postular una nueva descripción del problema en forma de un nuevo sistema de ecuaciones dentro del marco de una teoría de campos en la aproximación euleriana para una partícula de fluido, tal como se establece en la Mecánica de Fluidos, donde se utiliza el parámetro densidad en lugar de la masa y que, en primera aproximación y en el régimen permanente se debería recuperar, después de integrar las ecuaciones de campo sobre el volumen de control, la descripción clásica correspondiente a las ecuaciones de Euler para la rotación: dL / dt = r x F, así como a la ecuación cinemática que define al vector velocidad: v = w x r.

El resultado obtenido en esta nueva teoría es un sistema de ecuaciones muy parecido estructuralmente a las ecuaciones de Maxwell del Electromagnetismo que, debido a su estructura, evitan automáticamente la posible existencia de la referida acción a distancia y pudiéndose obtener de ellas la ecuación de onda de la propagación del momento cinético a través del cuerpo o fluido. Se obtiene así, una teoría relativista, en el espacio-tiempo de Minkowski, del movimiento de rotación de los cuerpos o fluidos, que no ha sido nunca postulada hasta este momento.

Una consecuencia de gran trascendencia de esta teoría es que, como resultado de evitar la acción a distancia, es necesario postular la existencia de una nueva fuerza fundamental de la naturaleza asociada al movimiento de rotación que tendría dos vertientes: la rotación intrínseca y la precesión, con sus dos partículas intermediarias asociadas que serían bosones de spin 1 análogas al fotón del Electromagnetismo, bautizadas aquí como girotones: el girotón rotacional y el girotón precesional. Tendríamos pues que postular, en realidad, una quinta y una sexta fuerza fundamental de la naturaleza, bautizadas como GiroCinetismo Rotacional y GiroCinetismo Precesional, respectivamente.

Estas partículas intermediarias se desplazarían de protón en protón y de neutrón en neutrón, respectivamente desde el momento de la aplicación del torque, intercambiando únicamente momento angular entre ellos y dando lugar a la propagación del momento cinético en el seno del cuerpo o fluido a través de una onda descrita por cierta ecuación de onda, eliminándose así de la teoría la acción a distancia.

Los girotones, deberían poder ser descubiertos en experimentos realizados en colisionadores de partículas como el LHC u otros, pudiéndose explicar la nueva física que aparezca en los experimentos mediante la nueva teoría, siempre que las partículas descubiertas sólo intercambien momento angular, como hemos dicho que ocurre con los girotones. Recientes experimentos apuntan a la existencia de nueva física y la necesidad de extender el modelo estándar con nuevas partículas.

Como corolario, esta extensión de la Mecánica de Fluidos introduce una nueva perspectiva para mejorar la comprensión de fenómenos donde interviene el movimiento de rotación, como son la sustentación de las alas de los aviones, la capa límite, la turbulencia, el efecto Magnus, el vuelo del bumerán o el baile de la peonza; y permitirá en el futuro mejorar la eficiencia de las turbinas eólicas y de otras máquinas rotativas.

Es por esto que considero de gran interés el dar a conocer a la comunidad científica estas ideas descritas en mi libro, para que no acaben en el olvido y que sean aprovechadas en beneficio de la sociedad.