Físicos capturan por primera vez una imagen del calor comportándose como el sonido

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Físicos capturan por primera vez una imagen del calor comportándose como el sonido

Observación in situ de una segunda onda sonora tras la excitación por gradiente resonante. Se muestran la densidad de la columna y la temperatura local, respectivamente, a partir de imágenes simultáneas de absorción in situ de la atmósfera no perturbada. (Zhenjie Yan, Science)

Un grupo de científicos logró algo que nunca se había visto: tomaron imágenes del calor moviéndose como una onda de sonido. Literalmente, el calor rebotando como si fuera ruido.

Este fenómeno se llama “segundo sonido”, y aunque fue propuesto hace más de 80 años, nadie lo había podido ver directamente. Hasta ahora.

Lo lograron usando un gas ultra frío de átomos de litio-6. Lo enfriaron casi hasta el cero absoluto, donde la materia se comporta de formas extrañas.

A esa temperatura, el gas entra en un estado exótico llamado superfluido. Ahí, los átomos se agrupan en pares y se mueven sin fricción. Como si flotaran sin resistencia.

En ese estado raro, el calor no se disipa como de costumbre. No se esparce lentamente. Se comporta como una ola que rebota de un lado a otro, igual que el sonido.

El experimento lo lideraron investigadores del MIT, y los resultados se publicaron el 30 de mayo en la revista Science.

Uno de los físicos, Richard Fletcher, explicó que es como si calentaras un lado de un tanque de agua. No ves nada moverse, pero el calor salta al otro lado.

El líquido parece quieto, pero el calor viaja en olas invisibles. Va y vuelve. Es como ver el eco del calor.

Este fenómeno se llama “segundo sonido” porque, a diferencia del sonido normal que mueve el aire, estas ondas mueven energía térmica.

Aunque fue predicho en 1938 por el físico László Tisza, nadie había podido fotografiarlo. Era demasiado sutil, demasiado invisible.

El gran reto era que los gases tan fríos no emiten calor detectable, así que no podían usar cámaras térmicas comunes.

En vez de eso, los científicos del MIT inventaron una nueva técnica: usaron radiofrecuencias para hacer “vibrar” los átomos según su temperatura.

Las zonas más calientes resonaban con ciertas frecuencias, lo que permitió seguir cómo se movía el calor, cuadro por cuadro.

Así, pudieron ver claramente cómo el calor dejaba de comportarse como siempre y comenzaba a oscilar como una ola sonora en un superfluido.

Martin Zwierlein, otro de los autores, dijo que esto cambia el juego: ahora pueden ver, literalmente, el momento en que un líquido se convierte en superfluido.

Esto no solo es asombroso en el laboratorio. Ayuda a entender cosas mucho más grandes, como el interior de estrellas de neutrones o los materiales superconductores.

Los superconductores son materiales que pueden conducir electricidad sin perder energía. Si entendemos cómo se mueve el calor en ellos, podríamos mejorar su diseño.

Zwierlein agregó que, aunque están trabajando con una nube de gas más fina que el aire, sus resultados se conectan con fenómenos extremos del universo.

Con esta técnica, ahora pueden estudiar la temperatura y el comportamiento del calor en sistemas que antes eran imposibles de observar con detalle.

Y todo eso empezó con una pregunta simple: ¿cómo se mueve el calor cuando las reglas normales dejan de aplicar?