Los científicos del MIT han capturado directamente por primera vez signos de un «segundo sonido» en un superfluido. Este extraño fenómeno ocurre cuando el calor se mueve como ondas sonoras a través de un estado inusual de la materia.
En nuestra experiencia cotidiana del calor, la energía se disipa a su entorno. Un objeto más caliente se enfriará hasta la temperatura de otros materiales cercanos, calentándolos al mismo tiempo, hasta alcanzar un equilibrio.
Pero en materiales no convencionales, la física puede operar de manera contraria a la intuición. superfluidos son un estado raro de la materia con viscosidad cero, lo que significa que la sustancia puede fluir sin ninguna resistencia o fricción. Durante mucho tiempo se ha predicho que el calor debería poder moverse a través de una especie de ondas sonoras superfluidas (de ahí el nombre de «segundo sonido»), pero no se había observado directamente hasta ahora.
«Es como si tuvieras un tanque de agua y la mitad estuviera a punto de hervir», dijo el profesor asistente Richard Fletcher, autor del estudio. «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».
Para visualizar el fenómeno, los investigadores tuvieron que crear una forma completamente nueva de detectar el calor. Normalmente se utilizarían sensores infrarrojos, pero crear un superfluido implica enfriar un gas cuántico casi hasta el cero absoluto, y la radiación infrarroja no se emite a temperaturas tan bajas. Entonces, el equipo recurrió a la radio.
El gas cuántico que utilizaron los investigadores estaba compuesto de fermiones de litio-6, y se descubrió que cuanto más calientes eran estos fermiones, mayor era la frecuencia con la que resonaban. El equipo aplicó la radiofrecuencia más alta al gas, lo que provocaría que los fermiones más calientes que contenía resonaran en respuesta. Al rastrear cuáles resonaban en diferentes momentos, los científicos pudieron obtener imágenes del «segundo sonido» a medida que las ondas de calor oscilaban hacia adelante y hacia atrás.
“Por primera vez, podemos tomar fotografías de esta sustancia mientras la enfriamos hasta alcanzar la temperatura crítica de superfluidez, y ver directamente cómo pasa de ser un fluido normal, donde el calor se equilibra de manera aburrida, a un superfluido donde el calor chapotea de un lado a otro. ”, dijo Martin Zwierlein, autor principal del estudio.
El equipo dice que observar este extraño fenómeno podría ayudar a los científicos a comprender mejor la conductividad térmica de estados más raros de la materia, incluidos los superconductores y las estrellas de neutrones, lo que a su vez podría permitirles diseñar mejores sistemas.
La investigación fue publicada en la revista. Ciencia.
Fuente: CON