Los físicos del MIT han descubierto el segundo sonido de un superfluido. Además de ser agradablemente aliterativo, el fenómeno puede explicar cómo se mueve el calor a través de ciertas materiales raros en la Tierra y en las profundidades del espacio.
Un superfluido es un estado de la materia que fluye sin fricción. Esto ocurre a temperaturas cercanas al cero absoluto, donde el movimiento de los átomos es muy reducido. En algunos materiales, incluidos los superfluidos como el gas cuántico de los átomos de litio, utilizado por el equipo reciente, el calor se propaga como una onda. en lugar de difundir.
“Es como si tuvieras un tanque de agua y la mitad estuviera casi hirviendo”, dijo Richard Fletcher, físico del MIT y coautor del estudio, en un Lanzamiento del MIT. “Si observaras, el agua en misma podría parecer total tranquila, pero de repente, el otro lado está caliente, y luego el otro El lado está caliente y el calor va y viene, mientras que el agua parece estar totalmente quieta”.
El físico húngaro-estadounidense László Tisza, también del MIT, sugirió en 1938 que los superfluidos en realidad también contienen fluidos normales. En esta mezcla, la densidad las ondas son el “primer sonido” y el movimiento ondulatorio de la temperatura es el “segundo sonido”.
A temperaturas tan gélidas, no se emite radiación infrarroja para señalar el movimiento del calor. En cambio, los investigadores presenciaron el movimiento del calor en radiofrecuencias; Cuanto más altas sean las temperaturas de los átomos, mayor será la frecuencia a la que resonarían.
“Por primera vez, podemos tomar fotografías de esta sustancia mientras la enfriamos a través de 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 salta de un lado a otro”, dijo Martin. Zwierlein, un físico del MIT que dirigió la nueva investigación.
Su superfluido, una colección de fermiones de litio superenfriados, era un millón de veces más delgado que el aire, añadió Zwierlein. Al seguir el movimiento del calor a través de los fermiones basándose en su resonancia, el equipo observó el movimiento ondulatorio (el segundo sonido) por primera vez. Los hallazgos son publicado en la revista Science.
El equipo cree que su escrutinio del flujo de calor en el litio se puede utilizar para determinar el flujo de calor en superconductores de alta temperatura, o incluso en Estrellas de neutrones, reliquias turbulentas y ultradensas de estrellas ordinarias. Estrella de neutrones Los interiores están pensados para consistir de líquidos cuánticos que interactúan, y algunos físicos han teorizado que pueden ser fuentes de materia oscura axiónica.
Cualquiera que sea la física extraña que aún esté por descubrir en los núcleos de las estrellas, comprender mejor el movimiento del calor a través de materiales de baja resistencia podría mejorar la capacidad de los ingenieros. a construir superconductores a temperatura ambiente, un objetivo alardeado de la investigación energética.
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