Un experimento salvaje revela qué pasaría si tocaras un superfluido cuántico

Un experimento finalmente ha revelado cómo se siente al tocar un fluido supercuántico.

Los físicos sumergieron una sonda especial del tamaño de un dedo en un isótopo de helio enfriado ligeramente por encima del cero absoluto y registraron sus propiedades físicas.

Dicen que esta es la primera vez que tenemos una idea de cómo podría ser el universo cuántico. Nadie tuvo que sufrir una horrible congelación o arruinar un experimento para descubrir la verdad.

«En la práctica, no sabemos la respuesta a la pregunta: ¿Qué se siente al tocar la física cuántica?» Dice el físico Samoli Oti de la Universidad de Lancaster en el Reino Unido, quien dirigió la investigación.

«Estas condiciones experimentales son duras y las técnicas son complejas, pero ahora puedo decirles cómo se sentiría si pudieran poner su mano en este sistema cuántico. Nadie ha podido responder a esta pregunta en los 100 años de historia de la tecnología cuántica. física. Y ahora lo estamos demostrando, al menos en Superfluidos ³Él, esa pregunta puede tener respuesta”.

Superfluido es un estado de la materia que se comporta como un fluido sin viscosidad ni fricción. Hay dos isótopos de helio que pueden crear un superfluido. Cuando se enfrían por encima del cero absoluto (-273,15 °C o -459,67 °F), los bosones del isótopo de helio-4 se ralentizan lo suficiente como para anidar en una matriz de átomos de alta densidad que se comporta como un único superátomo.

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Helio-3 ligeramente diferente. Su núcleo son fermiones, una clase de partículas que giran de manera diferente a los bosones. Cuando se enfrían por debajo de cierta temperatura, los fermiones se unen en lo que se llama pares de cobreCada uno de ellos consta de dos fermiones que juntos forman un bosón compuesto. Estos pares de Cooper se comportan como bosones y, por tanto, pueden formar un superfluido.

Otte y su equipo han estado experimentando con superfluido fermiónico de helio-3 durante algún tiempo y descubrieron que, aunque los pares de Cooper son muy frágiles, los investigadores pueden introducir un cable en su interior sin romper los pares, o incluso interrumpir el flujo del superfluido. Entonces, el equipo decidió diseñar una sonda para estudiar las propiedades del líquido de cerca y personalmente.

Bueno, es realmente extraño. La superficie del líquido parece formar una capa bidimensional independiente que transfiere calor fuera de la varilla. La mayor parte del superfluido que hay debajo actúa casi como un vacío; Los investigadores descubrieron que es completamente pasivo y no se parece a nada en absoluto.

La única parte del líquido que interactuó con la sonda fue la capa superficial bidimensional. La mayor parte sólo se puede alcanzar si se le transfiere una gran cantidad de energía. Las propiedades termomecánicas del superfluido están completamente determinadas por esa capa 2D.

«Este líquido parecería 2D si pudieras poner tu dedo en él. La mayor parte del superfluido parece vacía, mientras que el calor fluye en un subsistema 2D a lo largo de los bordes de la masa; en otras palabras, a lo largo de tu dedo». oti dice.

“Esto también redefine nuestra comprensión de los superfluidos. [Helium-3]. «Para un científico, esto puede tener más impacto que la formación práctica en física cuántica».

Los investigadores dicen que las implicaciones son profundas. El helio 3 es un superfluido. El material más puro conocido.Por lo tanto, es de intenso interés científico estudiar Estados colectivos de la materia. Como el exceso de líquidos. Comprender cómo se comporta la capa 2D puede arrojar luz sobre el comportamiento de las cuasipartículas, los defectos topológicos y los estados de energía cuántica.

«Estos métodos de investigación» Los investigadores escriben«Tiene el potencial de transformar nuestra comprensión de este sistema cuántico macroscópico versátil».

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