Un equipo de físicos exploró la experiencia táctil de interactuar con un superfluido, un estado de la materia con viscosidad nula. Este experimento implicó sumergir una sonda, similar a un dedo humano, en helio-3, un isótopo enfriado hasta casi el cero absoluto. Los resultados aparecerán en Nature Communications y están disponibles en arXiv.
Dirigido por el físico Samuli Autti de la Universidad de Lancaster, el equipo se embarcó en una búsqueda para responder una pregunta centenaria: ¿Cómo se siente la física cuántica? Resulta que la respuesta es tan extraña como el propio mundo cuántico.
El experimento
Los superfluidos, como el helio-3, exhiben comportamientos extraños cuando se los lleva a temperaturas justo por encima del cero absoluto (-273,15 grados Celsius). En estas gélidas condiciones, los núcleos fermiónicos del helio-3 se emparejan en pares de Cooper, formando un bosón compuesto que permite que la sustancia fluya sin fricción.
El equipo descubrió que al insertar un cable en el superfluido fermiónico de helio-3, no se interrumpía su flujo ni se rompían los delicados pares de Cooper. Este hallazgo llevó al desarrollo de una sonda especializada para investigar con mayor detalle las propiedades del superfluido.
El experimento reveló que la superficie del superfluido actúa como una capa bidimensional independiente, que transporta activamente el calor fuera de la sonda. Debajo de esta capa, el superfluido se comporta casi como un espacio vacío, sin ofrecer resistencia ni sensación, en marcado contraste con la capa superficial.
La interacción con la sonda se limitó a esta superficie bidimensional. El resto del superfluido permaneció intacto a menos que se introdujera una cantidad significativa de energía. Este descubrimiento sugiere que las propiedades termomecánicas del superfluido están determinadas exclusivamente por esta única capa superficial.
«Si pudieras sumergir el dedo en este líquido, lo sentirías como una experiencia bidimensional», explica Autti. «La mayor parte del superfluido parecería vacía, mientras que el calor se propagaría en una capa bidimensional a lo largo de los bordes, justo donde estaría el dedo».
Importancia
Esta idea no solo brinda una percepción táctil de un superfluido cuántico, sino que también redefine nuestra comprensión del helio-3. Para la comunidad científica, esta revelación podría tener un impacto incluso más significativo que la experiencia táctil cuántica en sí.
El superfluido de helio-3 es considerado el material más puro conocido, lo que lo convierte en un tema de profundo interés científico. Entender el comportamiento de su capa bidimensional, nos permitirá profundizar en el estudio de cuasipartículas, defectos topológicos y estados de energía cuántica.
La investigación tiene potencial de revolucionar nuestra comprensión de los sistemas cuánticos a escala macroscópica, y es un testimonio de la naturaleza intrigante y a menudo poco intuitiva de la física cuántica.