Wiskundige modellen die het fysieke gedrag van magnetische materialen beschrijven, kunnen ook worden gebruikt om de verspreiding van het nieuwe coronavirus dat COVID-19 veroorzaakt, te beschrijven.

Dit is de conclusie van een studie uitgevoerd in Brazilië door onderzoekers verbonden aan de São Paulo State University (UNESP) in Rio Claro en Ilha Solteira en gerapporteerd in een artikel gepubliceerd in Physica A:statistische mechanica en zijn toepassingen .

De studie maakte deel uit van een project onder leiding van Mariano de Souza, een professor aan de Rio Claro Physics Department van UNESP, en van de Ph.D. onderzoek van Isys Mello, wiens scriptieadviseur Souza is, laatste auteur van het artikel. Een andere co-auteur is Antonio Seridonio, een professor aan de afdeling Natuur- en Scheikunde van UNESP, Ilha Solteira.

Het centrale idee van het onderzoek was een analogie tussen concepten in magnetisme en epidemiologie waarin elektroneninteractie wordt vergeleken met interactie tussen mensen. "We gebruikten het Ising-model, veel gebruikt in verschillende gebieden van de natuurkunde, om het belang van sociale afstand en isolatie aan te tonen bij het verminderen van de snelheid waarmee het virus zich verspreidt, " vertelde Souza aan Agência FAPESP.

Het magnetische gedrag dat inherent is aan elektronen wordt geassocieerd met spin. Simpel gezegd, spin kan worden voorgesteld als een kleine magneet die "naar boven wijst" naar de lucht of "naar beneden" naar de grond, zodat een elektron omhoog of omlaag kan draaien. Spins kunnen interageren, afhankelijk van het materiaal, en deze interactie wordt gekwantificeerd in termen van uitwisselingsenergie.

"We stelden ons voor dat geïnfecteerde mensen 'spin-up' waren en niet-geïnfecteerde mensen 'spin-down'. We beschouwden contact tussen een geïnfecteerde en een niet-geïnfecteerde persoon analoog aan energie-uitwisseling in magnetisme, ' legde Souza uit.

Met behulp van andere, meer complexe concepten uit de natuurkunde, zoals het Bethe-rooster en de percolatietheorie, de groep demonstreerde de sleutelrol die sociale afstand en quarantaine spelen bij het verminderen van de overdracht van het virus.

"We waren van mening dat iedereen die met elkaar in contact komt een netwerk vormt, en dat contact tussen geïnfecteerde en niet-geïnfecteerde mensen het virus waarschijnlijk zal verspreiden. Bijvoorbeeld, stel je voor dat de eerste besmette persoon [patiënt nul] in contact is met andere mensen en niet de juiste voorzorgsmaatregelen neemt [social distancing, gezichtsbedekking, handhygiëne enz.]. De leden van deze groep die besmet zijn met het virus kunnen het doorgeven aan familieleden, vrienden en andere contacten, en deze, beurtelings, kan het verspreiden naar anderen, het vormen van een 'contactnetwerk' dat overeenkomt met een Bethe-rooster in de fysica van de gecondenseerde materie, ' zei Souz.

"Als patiënt nul alle nodige voorzorgsmaatregelen had genomen, ze zouden hebben vermeden het virus over te dragen aan al deze mensen die indirect door hen waren besmet, " hij voegde toe.