El científic menorquí Antonio J. Pons Rivero (Maó, 1976), del Departament de Física i Enginyeria Nuclear de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), Terrassa, després de quatre anys de recerca intensa, ha formulat un model matemàtic que permet descriure els processos de fractura dels materials en tres dimensions, descoberta que ha culminat en una nova llei física de fractura. La notícia ha tingut un ampli ressò en publicar-se, a principis del mes de març, a la prestigiosa revista científica anglesa "Nature2.
Antonio es doctor en Física per la Universitat de Barcelona (2004) amb una tesi sobre estructures fluides en sistemes químics, tesi que va realitzar en codirecció amb la Universitat de Copenhaguen, on va residir durant llargues temporades. Inicià, posteriorment, un posdoctorat de Física a la Universitat de Boston en el que tractà dos temes fundamentalment, el control de la solidificació i la fractura de materials, tema amb el que s'ha destacat aportant a la ciència una nova fita. I ho ha fet amb la col·laboració d'Alain Karma del departament of Physics and Center for Interdisciplinary Research on Complex Systems,. Northeastern University, Boston, Massachusetts, USA.
En què consisteix el nou mètode per descriure la ruptura de materials?
És un model que permet descriure la fractura completament, tot el procés de fractura. La fenomenologia que hem descrit al nostre estudi s'observa directament en algunes estructures fracturades existents, per exemple, com a la geologia i a la metal·lúrgia, entre altres. A la formulació de la fractura hi hem incorporat un nou ingredient que permet d'alguna manera simplificar la descripció, tot i que requereix d'una capacitat de càlcul més gran i pel que per resoldre les equacions que hem postulat necessitam de càlcul numèric, mitjançant ordenadors en paral·lel. El model és molt simple des del punt de vista matemàtic, tot i que difícil de resoldre analítica i numèricament, resulta molt elegant des del punt de vista físic.
Què aporta al que es coneixia fins ara?
Aquest model, que fins ara només s'havia aplicat en dues dimensions, l'hem estès a les tres dimensions. D'aquesta manera hem aconseguit abordar problemes que amb tècniques anteriors no es podien descriure completament. Ara és possible realitzar aquesta descripció des de l'inici fins al final en una configuració particular de mode mixt. Si entenem com i per on romp un material, serà més senzill, mitjançant sensors, preveure si un material concret es romp, amb tot el que açò implica. Per exemple, sabent com i per on es romprà, podem intentar controlar la fractura perquè rompi per la direcció menys catastròfica.
A quin tipus de materials en concret es refereix?
Als materials homogenis i isòtrops com per exemple el vidre, la ceràmica, la roca, alguns metalls, plàstic entre altres. Per als que no és aplicable és per als materials que tenguin una estructura interna com són la llenya, els cristalls i els ossos, tot i que hi ha una malaltia que fa que els ossos es comportin de manera fràgil per a la que sí serveix.
La predicció de les ruptures, quines repercussions pot arribar a tenir?
Fonamentals, perquè hi ha ruptures a tots els àmbits i amb importants repercussions econòmiques i socials, fins i tot personals, per suposat. Entendre com es rompen les coses és important. Així es poden intentar dissenyar materials que resisteixin millor a les fractures. La fractura és molt ràpida, els experiments, per tant, han de ser també molt ràpids i molt acurats, ja que no se pot accedir a les cares que es van obrint quan el material es fractura durant l'experiment. Habitualment s'observen els resultats de la fractura després que aquesta es produeixi. Amb el nostre model podem simular aquest procés mitjançant ordinadors i fer tota mena d'anàlisis teòriques que no podem fer només amb els experiments.
A pesar de la complexitat de l'assumpte, les aplicacions pràctiques poden ser imminents?
A mig termini estic convençut que sí. Però cal més desenvolupament teòric encara, sobretot des del punt de vista de control. Un dels assumptes en què tindrà grans aplicacions és en la millora dels materials per tal que siguin més resistents i previsibles. Mitjançant eines de control volem fer estudis en el futur amb el nostre model per dissenyar tecnologies que mitjançant la fractura produeixen motlles microscòpics per exemple, materials romputs de la manera en la que noltros volem.
Continuarà la seva recerca en aquesta mateixa via?
Sense cap dubte. Tenim un munt de projectes nous. La potencialitat del model és molt gran, només l'hem aplicada a un problema en concret que feia més de cinquanta anys que s'intentava resoldre, però realment hi ha altres línies que es poden abordar i modificacions del model que es poden aplicar a altres materials, sempre en el món de la fractura.
La física, per la que vostè sempre ha demostrat una gran passió, és avui una de les disciplines bàsiques en el treball multidisciplinari?
Sí, sens dubte és una important. Actualment la tendència en el meu camp, del dels sistemes complexos, es abordar tècniques matemàtiques per problemes difícils que abracen des de l'economia, la neurologia, la sociologia, física, biologia, matemàtiques amb aplicacions com l'internet, el cervell, les xarxes genètiques, per estudiar quines lleis els regeixen. Però, amb tot, la base matemàtica és molt similar, són sistemes no-lineals amb acoplamentinteraccions entre diferents unitats més simples.
En aquests moments, quins camps de recerca té iniciats més a part del de la fractura de materials?
Una de les qüestions en les que faig feina és l'estudi de les sincronitzacions que es donen al cervell i que es veuen modificades amb algunes malalties com l'alzheimer o l'epilèpsia. Jo pens que el món de la biologia vist pels físics, la sistematització de la biofísica, és molt interessant i molt rica, és un camp important des del punt de vista mèdic, entendre com funciona el cervell seria una cita brutal. També continuo fent recerca sobre temes que vaig començar fa alguns anys durant la meva tesi o els meus postdoctorats.
Les recerques científiques tarden molts d'anys en donar fruits. Què se sent quan aquests es fan evidents?
Molta satisfacció realment. Però et diré que aquesta satisfacció és anterior fins i tot, ja que si pots preveure per on poden anar els resultats pots sentir fins i tot l'emoció de saber per on transcorrerà part del futur. Els resultats en la recerca científica realment no són tant ràpids com voldríem, tota la gent que estudia el tema de les malalties treballa de forma conjunta com a comunitat científica i assoleix petits passos que fa que s'avanci lenta però progressivament.