- El nuevo y maravilloso material que hacer parecer débil al acero
- Hidrita de lutecio: ¿el superconductor perfecto?
- Descubierto el material más duro que existe
En el mundo de los materiales comunes y corrientes, el calor tiende a propagarse a partir de una fuente localizada. Si se echa carbón encendido en una olla con agua, el líquido aumentará lentamente su temperatura antes de disiparse. Pero el mundo está lleno de materiales raros y exóticos que no siguen exactamente estas reglas térmicas.
En lugar de propagarse como cabría esperar, estos gases cuánticos superfluidos "agitan" el calor de un lado a otro, es decir, se propagan como una onda. Los científicos llaman a este comportamiento el "segundo sonido" de un material (el primero es el sonido ordinario a través de una onda de densidad). Aunque este fenómeno ya se había observado antes, nunca se habían obtenido imágenes de él. Pero hace poco, científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) lograron por fin captar este movimiento de calor puro desarrollando un nuevo método de termografía (también conocido como mapeo térmico).
Los resultados de este estudio se publicaron la semana pasada en la revista Science y, en un comunicado de prensa de la universidad en el que se destacaba el logro, el profesor adjunto y coautor del MIT Richard Fletcher continuó con la analogía de la olla hirviendo para describir la extrañeza inherente al "segundo sonido" en estos superfluidos exóticos.
"Es como si tuvieras un depósito de agua y pusieras una mitad casi a hervir", explica Fletcher. "Si luego observaras, el agua en sí podría parecer totalmente tranquila, pero de repente el otro lado está caliente, y luego el otro lado está caliente, y el calor va y viene, mientras el agua parece totalmente quieta".
Estos superfluidos se crean cuando una nube de átomos se somete a temperaturas ultrafrías cercanas al cero absoluto (-273,15 °C). En este raro estado, los átomos se comportan de forma diferente, ya que crean un fluido esencialmente sin fricción. Es en este estado sin fricción donde se ha teorizado que el calor se propaga como una onda.
"El segundo sonido es el sello distintivo de la superfluidez, pero en los gases ultrafríos hasta ahora sólo se podía ver en este tenue reflejo de las ondulaciones de densidad que lo acompañan", dijo el autor principal Martin Zwierlein en un comunicado de prensa. "Hasta ahora no se había podido demostrar el carácter de la onda de calor".
Para captar por fin este segundo sonido en acción, Zweierlein y su equipo tuvieron que pensar fuera de la caja térmica habitual, ya que existe un gran problema al intentar rastrear el calor de un objeto ultrafrío: no emite la radiación infrarroja habitual. Así que los científicos del MIT diseñaron una forma de aprovechar las radiofrecuencias para rastrear ciertas partículas subatómicas conocidas como "fermiones de litio-6", que pueden captarse a través de diferentes frecuencias en relación con su temperatura (es decir, temperaturas más cálidas significan frecuencias más altas, y viceversa). Esta novedosa técnica permitió a los investigadores concentrarse en las frecuencias "más calientes" (que seguían siendo muy frías) y seguir la segunda onda resultante a lo largo del tiempo.
Esto puede parecer un gran "¿y qué?". Después de todo, ¿cuándo fue la última vez que tuvo un encuentro cercano con un gas cuántico superfluido? Pero pregunte a un científico de materiales o a un astrónomo, y obtendrá una respuesta totalmente distinta.
Aunque es posible que los superfluidos exóticos no llenen nuestras vidas (todavía), comprender las propiedades del movimiento de segunda onda podría ayudar en cuestiones relacionadas con los superconductores de alta temperatura (de nuevo, todavía a temperaturas muy bajas) o la desordenada física que yace en el corazón de las estrellas de neutrones.
Darren lives in Portland, has a cat, and writes/edits about sci-fi and how our world works. You can find his previous stuff at Gizmodo and Paste if you look hard enough.
