Los modelos de materia activa se componen de muchos elementos que interactúan. Cada elemento se describe típicamente por unos pocos grados de libertad (posición y orientación) y se rige por una dinámica disipativa muy simple. Sus interacciones también son bastante simples; por ejemplo, para bacterias consideran el volumen excluido y la alineación entre pares. Son, por tanto, un ejemplo prototípico de un sistema de no equilibrio, donde el carácter de no equilibrio está en la escala microscópica. Al estar compuesto de muchos elementos, se vuelve natural usar las herramientas de la mecánica estadística para describir las propiedades colectivas y emergentes de estos sistemas.

Durante los primeros tres años de este Núcleo el foco de estudio fueron los procesos fluctuantes genéricos de la actividad, además de la retroalimentación entre los distintos componentes y los flujos de información que integran la actividad biológica.

El trabajo de investigación incluyó la durotaxis, las fuerzas foréticas y el autoensamblaje. En este nuevo período (2021-2023), el Núcleo Milenio busca mejorar la descripción de la materia activa a escalas colectivas, partiendo de las ecuaciones de movimientos de los constituyentes.

Para esto, utilizaremos enfoques teóricos como la teoría cinética, descripciones hidrodinámicas y la hidrodinámica fluctuante. Simultáneamente,
haremos simulaciones numéricas intensivas a gran escala de modelos simples de los sistemas en estudio.

Uno de los fenómenos más característicos de los sistemas termodinámicos son las transiciones de fase y la materia activa también las presenta. En estos tres años estudiaremos la universalidad y dinámica de las transiciones de fase de mojado y de clustering.