Física de la Materia Blanda: De la Pasta Dental al Experimento de la Gota de Brea de Casi un Siglo

El acto cotidiano de exprimir pasta dental de su envase ilustra principios fundamentales de la física, específicamente cómo las sustancias responden a las tensiones mecánicas aplicadas. Este comportamiento desafía la dicotomía convencional entre sólidos y líquidos, ya que la pasta dental exhibe características tanto de un sólido —al mantener su forma en reposo— como de un líquido —al fluir bajo presión—. Estos materiales, que incluyen geles y cremas, se clasifican dentro del dominio de la materia blanda, caracterizados por su naturaleza viscoelástica.

La clave de esta dualidad reside en la arquitectura interna de estos materiales, compuesta por bloques de construcción a escala mesoscópica, como macromoléculas alargadas o gotitas suspendidas en un medio fluido. Estas estructuras se mantienen unidas por fuerzas débiles susceptibles a la alteración por estrés externo, confiriéndoles una fragilidad inherente y una gran capacidad de adaptación. La respuesta del material depende intrínsecamente tanto de la intensidad de la fuerza aplicada como de la escala de tiempo durante la cual se ejerce dicha fuerza. Por ejemplo, una compresión súbita permite que la pasta dental fluya rápidamente debido a la reorganización y posterior reforma de su red estructural interna. De manera análoga, la agitación de un champú induce la alineación de sus moléculas alargadas, lo que disminuye la resistencia al flujo.

La ciencia que formaliza el estudio del flujo y la deformación bajo tensión es la reología, un campo nombrado por Eugene Bingham en 1929, inspirado en el aforismo griego de Heráclito, "panta rhei", que significa "todo fluye". El estudio riguroso de estos fenómenos se aplica a sustancias con microestructuras complejas como lodos, polímeros y alimentos. Los fluidos no newtonianos, que no obedecen la ley de viscosidad constante de Newton, son el foco principal, a diferencia de los fluidos newtonianos como el agua. Para caracterizar estos comportamientos complejos, los reólogos utilizan instrumentos llamados reómetros para medir el esfuerzo cortante y la tasa de deformación, generando reogramas que relacionan ambas variables. La materia blanda, un subcampo de la física de la materia condensada, se distingue por la presencia de una escala de tamaño mesoscópico, típicamente entre 50 y 3000 nm, donde el autoensamblaje y las interacciones débiles dominan las propiedades.

La manifestación más célebre de la fluidez a escalas de tiempo prolongadas es el Experimento de la Gota de Brea, iniciado en 1927 por el profesor Thomas Parnell en la Universidad de Queensland (UQ) en Brisbane, Australia. Parnell concibió esta demostración para ilustrar a sus estudiantes que materiales que parecen sólidos, como el betún o brea, son en realidad fluidos de altísima viscosidad. Tras calentar una muestra y sellar el cuello de un embudo de cristal, Parnell cortó el sello en 1930, permitiendo que la brea comenzara su lento descenso. Este experimento ostenta el Récord Guinness como la demostración de laboratorio más longeva del mundo. Desde 1930, solo se han registrado nueve caídas de gotas, con intervalos que históricamente oscilaron entre siete y trece años entre cada evento.

La octava gota cayó el 28 de noviembre de 2000, permitiendo a los investigadores estimar que la viscosidad de la brea es aproximadamente 230 mil millones de veces mayor que la del agua. La novena gota se desprendió en abril de 2014. El experimento, que se cree tiene suficiente material para continuar por al menos un siglo más, no fue inicialmente controlado ambientalmente, pero desde la caída de la séptima gota en 1988, se implementó aire acondicionado para estabilizar la temperatura, lo que ha alargado el tiempo de separación de las gotas. El experimento está actualmente bajo la custodia del Profesor Andrew White, el tercer custodio, quien anticipa la caída de la décima gota para finales de la década de 2020.

La investigación en reología y materia blanda sigue siendo un campo dinámico, con eventos programados como el seminario 'Future of Rheology' en enero de 2026, y la Conferencia Europea Anual de Reología (AERC 2026) en Cracovia, Polonia, del 14 al 17 de abril de 2026. En el ámbito académico, el Dr. Indresh Yadav, quien realizó su posdoctorado en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) entre 2020 y 2023 y en la Universidad Nacional de Singapur (NUS) entre 2018 y 2020, continúa su trabajo como Profesor Asistente en el IIT-Bhubaneswar y como Investigador Afiliado en el MIT. El Dr. Yadav se especializa en física experimental de materia blanda, mecánica del ADN y redes poliméricas topológicas, habiendo publicado más de 25 artículos revisados por pares. Su investigación reciente incluye el estudio del autoensamblaje mediado por superficie del ADN de kinetoplasto y el comportamiento de fase de mezclas de ADN catenado-lineal. El manejo de productos cotidianos, desde la pasta dental hasta los cosméticos que miden su viscosidad con reometría en empresas como Unilever, subraya la conexión entre la física fundamental y las aplicaciones industriales diarias.