Matematiska modeller som beskriver det fysiska beteendet hos magnetiska material kan också användas för att beskriva spridningen av det nya coronaviruset som orsakar COVID-19.

Detta är slutsatsen av en studie som genomfördes i Brasilien av forskare knutna till São Paulo State University (UNESP) i Rio Claro och Ilha Solteira och som rapporterades i en artikel publicerad i Physica A:Statistisk mekanik och dess tillämpningar .

Studien var en del av ett projekt ledd av Mariano de Souza, professor vid UNESP:s Rio Claro fysikavdelning, och av Ph.D. forskning av Isys Mello, vars avhandlingsrådgivare är Souza, sista författaren till artikeln. En annan medförfattare är Antonio Seridonio, professor vid UNESP:s avdelning för fysik och kemi i Ilha Solteira.

Den centrala idén med studien var en analogi mellan begrepp inom magnetism och epidemiologi där elektroninteraktion jämförs med interaktion mellan människor. "Vi använde Ising-modellen, används ofta inom flera fysikområden, att visa vikten av social distansering och isolering för att minska hastigheten med vilken viruset sprids, " Souza berättade för Agência FAPESP.

Det magnetiska beteendet som är inneboende för elektroner är associerat med spinn. Enkelt uttryckt, spinn kan föreställas som en liten magnet som "pekar uppåt" mot himlen eller "nedåt" mot marken, så att en elektron kan snurra upp eller ner. Spins kan interagera, beroende på material, och denna interaktion kvantifieras i termer av utbytesenergi.

"Vi föreställde oss att infekterade människor var "spin-up" och icke-infekterade personer var "spin-down". Vi ansåg kontakt mellan en smittad person och en icke-infekterad person analog med energiutbyte i magnetism, " förklarade Souza.

Använder andra mer komplexa begrepp från fysiken som Bethe-gittret och perkolationsteorin, gruppen visade den nyckelroll som social distansering och karantän spelar för att lindra överföringen av viruset.

"Vi ansåg att alla som kommer i kontakt med varandra bildar ett nätverk, och att kontakt mellan infekterade och icke-infekterade personer sannolikt kommer att sprida viruset. Till exempel, Föreställ dig att den första smittade personen [patient noll] är i kontakt med andra människor och misslyckas med att vidta lämpliga försiktighetsåtgärder [socialt avstånd, ansiktsskydd, handhygien etc.]. Medlemmarna i denna grupp som är infekterade av viruset kan överföra det till släktingar, vänner och andra kontakter, och dessa, i tur och ordning, kan sprida det till andra, bildar ett "kontaktnätverk" som motsvarar ett Bethe-gitter i den kondenserade materiens fysik, sa Souza.

"Om patient noll hade vidtagit alla nödvändiga försiktighetsåtgärder, de skulle ha undvikit att överföra viruset till alla dessa människor som var indirekt infekterade av dem, " han lade till.