Libro de Profesores Titulares | Sergio Rica: Teorías que cruzan fronteras y se hacen realidad 

En los ya más de cuatro años que lleva como investigador en la Universidad Católica, el físico Sergio Rica ha estado trabajando en la solución de un problema que se planteó hace más de 250 años. En ese tiempo, el matemático suizo Leonhard Euler formuló un conjunto de ecuaciones para describir cómo se mueven los fluidos, ya sea el aire que respiramos, el agua que corre por un río o el vapor dentro de una olla a presión. 

Aunque claves en física teórica, estas ecuaciones aún esconden un misterio: nadie ha podido demostrar si siempre describen comportamientos regulares y acotados, o si en ciertos casos podrían llevar a escenarios extremos, como que la velocidad o la vorticidad (rotación local) del fluido se dispare hasta valores infinitos, lo que se llama una singularidad. 

El proyecto de investigación ya muestra frutos. “Desarrollamos un método para encontrar evidencia de que existe una condición inicial que lleva a una singularidad: una rotación o vorticidad que crece sin límite. Estamos cada vez más cerca de confirmar que ese escenario extremo sí existe”, dice.  

Licenciado en Física y magíster por la Universidad de Chile, su vocación por esta área nació cuando ingresó al plan común de ingeniería en 1984 y tuvo clases de física con Igor Saavedra, Premio Nacional de Ciencias en 1981 y figura clave en la formación de generaciones de investigadores. 

Aquella experiencia definió su decisión de entrar a la licenciatura en física y marcó el comienzo de su trayectoria, como también un estrecho vínculo con su profesor. “Lo admiraba mucho. Me prestaba libros, lo iba a ver cada vez que volvía de Francia”, recuerda este ex alumno del Saint George’s (1971 – 1983). “Fue un gran maestro, al igual que Enrique Tirapegui, que dirigió mi tesis de magíster y me apoyó para postular a una beca del gobierno francés”. 

En 1993 Rica se doctoró de la Universidad de Niza, al sur de Francia, e ingresó al Centro Nacional de Investigación Científica, CNRS, la principal institución en esa materia del país. Específicamente trabajó como investigador en el Laboratorio de Física No Lineal de Niza (INLN), área que se transformó en su campo de trabajo. 

La física no lineal intenta entender fenómenos donde las reglas simples ya no alcanzan para predecir el comportamiento, y donde surgen patrones complejos, turbulencias o comportamientos caóticos. 

A principios de los años 90 Rica conoció a Yves Pomeau, referente global en el área, cuya influencia marcó su formación. De hecho, en la mayoría de sus trabajos pioneros sobre turbulencias y singularidades de fluidos aparecen como coautores. Posteriormente se trasladó al Laboratorio de Física Estadística de la École Normale Supérieure de París (LPS-ENS), también dependiente del CNRS, un área en la que sigue colaborando con ellos. “Tengo dos almas científicas: una en Chile y otra en Francia”, dice, entrevistado desde su antigua institución en Europa. 

Entre 2002 y 2005 retornó a la U. de Chile como profesor en Ingeniería. Luego, de 2009 a 2021, trabajó en la U. Adolfo Ibáñez. Reconoce que llegó a la UC en busca de un entorno conectado con la ciencia fundamental. “Mi intención es estar en la creación de conocimiento y en la Facultad de Física justamente el interés de los estudiantes es hacer investigación”, resalta.  

Una de sus mayores contribuciones ha sido aportar en el entendimiento de la existencia de superfluidez en un condensado de Bose-Einstein. La condensación de Bose-Einstein es un fenómeno que ocurre cuando los átomos se enfrían casi hasta el cero absoluto, dando origen a una nueva fase de la materia, que no es ni líquida, ni gas, ni sólida, ni plasma. Dichas partículas dejan de comportarse como individuos separados y comienzan a actuar como una sola entidad. Este estado permite comportamientos sorprendentes, como la aparición de minitorbellinos cuando el condensado es agitado. El fenómeno es un ejemplo de la mecánica cuántica a escala más macro y ha sido fundamental para su comprensión.  

La actual investigación de Rica en la UC la ha desarrollado junto al profesor de la Facultad de Matemáticas Mircea Petrache y a los estudiantes de magíster Diego Martínez y Daniela Osorio. “Trato siempre de pasar un mensaje: que los alumnos aprendan a razonar. Es algo que nos sirve a todos”, asegura el físico, cuya productividad científica supera los 100 papers.  

Estima que ha formado a una decena de doctores, entre ellos Gustavo Düring, hoy académico de la misma facultad. De hecho, fue con Düring – y Christophe Josserand, del École polytechnique- que predijo teóricamente una cascada de energía similar a la turbulencia en la mecánica de placas o láminas elásticas delgadas, la cual fue observada en laboratorio en 2008. La comprobación experimental de cuatro o cinco de sus predicciones teóricas ha sido uno de sus mayores logros. “La física no es matemática: es una ciencia experimental. Y la única verdad es si nuestras teorías se observan en experimentos”, dice con orgullo.  

Incluso el Premio Nobel Wolfgang Ketterle confirmó experimentalmente en 1999 la descripción de Rica -junto a Pomeau y Thomas Frisch- de la generación de minitorbellinos en un condensado de Bose-Einstein, que luego se extendió a condensados de polaritones (que no son ni luz ni materia puras, sino una combinación de ambas) y a óptica no lineal. Dos años después, en 2001, Ketterle recibió el Nobel de Física por sus aportes en la condensación de Bose-Einstein. 

El físico también ha explorado la investigación aplicada a través de la interdisciplina. En la U. Adolfo Ibáñez trabajó con el ingeniero Gonzalo Ruz, el sociólogo Aldo Mascareño y el matemático Eric Goles en modelos de segregación social y dinámica urbana inspirados en física estadística. Por ejemplo, diseñaron un modelo para explicar cómo aparecían y se propagaban los focos de desmanes durante el estallido social en Santiago, en 2019.  

Aparte de su rol como investigador, Rica integra los comités de calificación de las facultades de Física, y de Química y de Farmacia, instancias encargadas de evaluar el desempeño de los académicos. “Gracias a esos cargos he conocido a profesores de otras facultades muy valiosos”, comenta. 

Su compromiso con la ciencia local también lo llevó a integrar en dos periodos el grupo de estudio de Física del Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (Fondecyt) de la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID) y es miembro del comité de la Comisión Nacional de Acreditación (CNA), que evalúa programas de posgrado de Física y Astronomía. 

Al preguntarle su sueño pendiente, no duda: “Que nuestra singularidad de Euler sea verificada. Si mis soluciones físicas inspiran a algún matemático a resolver de manera rigurosa ese problema, me parece que sería un súper sueño”. 

Esta entrevista es uno de los 28 reportajes que forman parte del libro “Profesores titulares. Nombramientos 2025”, disponible en este link.