s\u00faper sonido<\/strong><\/p>\nCuando las nubes de \u00e1tomos se reducen a temperaturas cercanas al cero absoluto, pueden pasar a estados raros de la materia. El grupo de Zwierlein en el MIT est\u00e1 explorando los fen\u00f3menos ex\u00f3ticos que surgen entre los \u00e1tomos ultrafr\u00edos, y espec\u00edficamente los fermiones (part\u00edculas, como los electrones, que normalmente se evitan entre s\u00ed).<\/p>\n
Sin embargo, bajo ciertas condiciones, se puede hacer que los fermiones interact\u00faen fuertemente y se apareen. En este estado acoplado, los fermiones pueden fluir de formas no convencionales. Para sus \u00faltimos experimentos, el equipo emplea \u00e1tomos fermi\u00f3nicos de litio-6, que quedan atrapados y enfriados a temperaturas de nanokelvin.<\/p>\n
En 1938, el f\u00edsico L\u00e1szl\u00f3 Tisza propuso un modelo de superfluidez de dos fluidos: que un superfluido es en realidad una mezcla de un fluido viscoso normal y un superfluido sin fricci\u00f3n. Esta mezcla de dos fluidos deber\u00eda permitir dos tipos de sonido, ondas de densidad ordinarias y ondas de temperatura peculiares, que el f\u00edsico Lev Landau denomin\u00f3 m\u00e1s tarde \"segundo sonido\". <\/p>\n
Dado que un fluido pasa a un superfluido a una determinada temperatura cr\u00edtica y ultrafr\u00eda, el equipo del MIT razon\u00f3 que los dos tipos de fluido tambi\u00e9n deber\u00edan transportar el calor de manera diferente: en los fluidos normales, el calor deber\u00eda disiparse como de costumbre, mientras que en un superfluido, podr\u00eda moverse como una onda, similar al sonido.<\/p>\n
\"El segundo sonido es el sello distintivo de la superfluidez, pero en los gases ultrafr\u00edos hasta ahora s\u00f3lo se pod\u00eda ver en este d\u00e9bil reflejo de las ondas de densidad que lo acompa\u00f1an\", dice Zwierlein. \"Antes no se hab\u00eda podido demostrar el car\u00e1cter de la ola de calor\".<\/p>\n
Sintonizando<\/strong><\/p>\nZwierlein y su equipo intentaron aislar y observar el segundo sonido, el movimiento ondulatorio del calor, independiente del movimiento f\u00edsico de los fermiones en su superfluido. Lo hicieron desarrollando un nuevo m\u00e9todo de termograf\u00eda: una t\u00e9cnica de mapeo de calor. En materiales convencionales se utilizar\u00edan sensores infrarrojos para visualizar fuentes de calor.<\/p>\n
Pero a temperaturas ultrafr\u00edas, los gases no emiten radiaci\u00f3n infrarroja. En cambio, el equipo desarroll\u00f3 un m\u00e9todo para utilizar radiofrecuencia para \"ver\" c\u00f3mo se mueve el calor a trav\u00e9s del superfluido. Descubrieron que los fermiones de litio-6 resuenan en diferentes frecuencias de radio dependiendo de su temperatura: cuando la nube tiene temperaturas m\u00e1s c\u00e1lidas y transporta m\u00e1s l\u00edquido normal, resuena a una frecuencia m\u00e1s alta. Las regiones de la nube que son m\u00e1s fr\u00edas resuenan a una frecuencia m\u00e1s baja.<\/p>\n
Los investigadores aplicaron la radiofrecuencia de mayor resonancia, lo que provoc\u00f3 que cualquier fermi\u00f3n normal y \"caliente\" en el l\u00edquido sonara en respuesta. Luego, los investigadores pudieron concentrarse en los fermiones resonantes y rastrearlos a lo largo del tiempo para crear \"pel\u00edculas\" que revelaran el movimiento puro del calor: un chapoteo de un lado a otro, similar a las ondas de sonido.<\/p>\n
\u201cPor primera vez, podemos tomar fotograf\u00edas de esta sustancia mientras la enfriamos hasta alcanzar la temperatura cr\u00edtica de superfluidez, y ver directamente c\u00f3mo 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. \u201d, dice Zwierlein.<\/p>\n
Los experimentos marcan la primera vez que los cient\u00edficos han podido obtener im\u00e1genes directamente del segundo sonido y del movimiento puro del calor en un gas cu\u00e1ntico superfluido. Los investigadores planean ampliar su trabajo para mapear con mayor precisi\u00f3n el comportamiento del calor en otros gases ultrafr\u00edos. Luego, dicen que sus hallazgos pueden ampliarse para predecir c\u00f3mo fluye el calor en otros materiales que interact\u00faan fuertemente, como en los superconductores de alta temperatura y en las estrellas de neutrones.<\/p>\n
\"Ahora podremos medir con precisi\u00f3n la conductividad t\u00e9rmica en estos sistemas y esperamos comprender y dise\u00f1ar mejores sistemas\", concluye Zwierlein.<\/p>\n
Este trabajo fue apoyado por la Fundaci\u00f3n Nacional de Ciencias (NSF), la Oficina de Investigaci\u00f3n Cient\u00edfica de la Fuerza A\u00e9rea y la Beca de la Facultad Vannevar Bush. El equipo del MIT es parte del Centro MIT-Harvard para \u00c1tomos Ultrafr\u00edos (un Centro de Frontera de F\u00edsica de NSF) y est\u00e1 afiliado al Departamento de F\u00edsica del MIT y al Laboratorio de Investigaci\u00f3n de Electr\u00f3nica (RLE).<\/p>\n<\/p><\/div>\n
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