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| El helio superfluido parece un simple líquido transparente, pero su comportamiento es increíblemente complejo. (AlfredLeitner/Wikimedia Commons, dominio público) |
Los superfluidos son un estado de la materia que se comporta como un fluido con viscosidad o fricción cero. Hay dos isótopos del helio que pueden crear un superfluido. Cuando se enfrían justo por encima del cero absoluto (-273,15 grados Celsius o -459,67 grados Fahrenheit), los bosones del isótopo helio-4 se ralentizan lo suficiente como para solaparse en un grupo de átomos de alta densidad que se comportan como un superátomo.
El helio-3 es un poco diferente. Sus núcleos son fermiones, una clase de partículas que giran de forma distinta a los bosones. Cuando se enfrían por debajo de cierta temperatura, los fermiones se unen en lo que se denominan pares de Cooper, cada uno de ellos formado por dos fermiones que juntos forman un bosón compuesto. Estos pares de Cooper se comportan exactamente igual que los bosones, por lo que pueden formar un superfluido.
Un nuevo estudio de los científicos de la Universidad de Lancaster muestra cómo se sentiría el helio superfluido helio-3 si se pudiera meter la mano en él. Demuestran que las corrientes de cuasipartículas inducidas fluyen de forma difusa en el sistema bidimensional.
El Dr. Samuli Autti, autor principal de la investigación, declaró: "Nadie ha sido capaz de responder a esta pregunta durante los 100 años de historia de la física cuántica. Ahora demostramos que, al menos en el helio-3 superfluido, esta pregunta puede responderse".
Los estudios utilizaron un resonador mecánico del tamaño de un dedo para sondear el superfluido extremadamente frío mientras se conducía en un refrigerador personalizado a una temperatura aproximadamente 10000 de grado por encima del cero absoluto.
El superfluido helio-3 transfiere el calor que genera a lo largo de las superficies del contenedor cuando se agita con una varilla. La masa del superfluido muestra un comportamiento similar al del vacío y una pasividad total.
Según el Dr. Autti: "Este líquido parecería bidimensional si pudiéramos meter el dedo en él. La masa del superfluido se siente vacía, mientras que el calor fluye en un subsistema bidimensional a lo largo de los bordes de la masa, es decir, a lo largo del dedo".
Los científicos concluyen que el grueso del superfluido helio-3 está rodeado por un superfluido bidimensional independiente que interactúa con sondas mecánicas en lugar de con el propio superfluido; el superfluido del grueso sólo es accesible al superfluido independiente en caso de un estallido de energía abrupto.
En otras palabras, el superfluido helio-3 es termomecánicamente bidimensional a las temperaturas y energías aplicadas más bajas.
El Dr. Autti declaró: "Esto también redefine nuestra comprensión del helio-3 superfluido. Para el científico, esto puede ser incluso más influyente que la física cuántica práctica".
"Nuestro trabajo demuestra que este condensado cuántico bidimensional y la dinámica de los estados ligados superficiales son accesibles experimentalmente, lo que abre la posibilidad de diseñar condensados cuánticos bidimensionales de topología arbitraria".
Fuentes, créditos y referencias: