Descubrimiento revolucionario en la física: la ‘segunda sonido’
Un grupo de **científicos** ha logrado capturar imágenes directas del calor comportándose como el **sonido**, un fenómeno conocido como **’segunda sonido’**, por primera vez. Este fenómeno fue visualizado en un estado **superfluido** exótico de átomos de **litio-6** a través de una nueva técnica de mapeo térmico, mostrando cómo el calor se mueve en forma de **onda**, rebotando como el sonido en su contenedor.
Importancia del segundo sonido
Comprender la manera en que se mueve la **segunda sonido** podría ayudar a los científicos a predecir cómo fluye el calor dentro de ultradensas **estrellas de neutrones** y **superconductores** de alta temperatura. Estos son considerados una de las “sagradas grails” de la física, cuya **desarrollo** permitiría una transmisión de energía casi sin pérdidas. Los investigadores publicaron sus hallazgos en la revista Science.
¿Cómo se manifiesta el segundo sonido?
Richard Fletcher, coautor del estudio y profesor asistente de física en el **Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT)**, explicó el fenómeno así: “Es como si usted tuviera un tanque de agua y hiciera que una mitad estuviera casi hirviendo. Si luego observa, el agua misma puede parecer totalmente calma, pero de repente el otro lado está caliente, y luego el otro lado está caliente, y el calor va de un lado a otro, mientras que el agua parece totalmente quieta”.
Generalmente, el calor se **dispersa** de una fuente localizada, diseminándose lentamente a través de un material a medida que eleva la temperatura. Sin embargo, los materiales exóticos denominados **superfluidos** no tienen que seguir estas reglas. Se crean cuando nubes de **fermiones** (que incluyen **protones**, **neutrones** y **electrones**) se enfrían a temperaturas cercanas al **cero absoluto**, lo que provoca que los átomos dentro de los superfluidos se emparejen y viajen sin fricción a través del material.
El flujo de calor en superfluidos
Como resultado, el calor fluye de manera diferente a través del material: en lugar de esparcirse a través de los movimientos de partículas, el calor se **desliza** de un lado a otro dentro de los superfluidos, actuando como una **onda sonora**. La segunda sonido fue **predicha** por primera vez por el físico László Tisza en 1938, pero las técnicas de mapeo térmico habían demostrado ser incapaces de observarla directamente hasta ahora.
“La segunda sonido es el sello distintivo de la superfluidez, pero en **gases ultracalos** hasta ahora solo podías verlo en este tenue reflejo de las ondas de densidad que lo acompañan”, explicó Martin Zwierlein, autor principal del estudio y profesor de física en MIT.
Técnica innovadora para capturar el fenómeno
Para capturar el segundo sonido, los investigadores tuvieron que resolver el complicado problema de rastrear el flujo de calor dentro de los **gases ultracalos**. Estos gases son tan fríos que no emiten radiación infrarroja, que es el principio en el que se basan las técnicas típicas de mapeo térmico.
En cambio, los físicos desarrollaron un método para rastrear los pares de fermiones a través de sus frecuencias **resonantes**. Los átomos de litio-6 resuenan a diferentes frecuencias de radio a medida que sus temperaturas cambian, siendo que los átomos más cálidos vibran a frecuencias más altas. Al aplicar frecuencias de radio resonantes correspondientes a átomos más cálidos, los científicos lograron que estos átomos resonaran, permitiéndoles rastrear el flujo de partículas fotograma a fotograma.
Implicaciones futuras y aplicaciones
“Por primera vez, podemos tomar fotografías de esta sustancia a medida que la enfriamos a través de la temperatura crítica de la superfluidez, y ver directamente cómo transiciona de ser un líquido normal, donde el calor se **equilibra** de manera aburrida, a un superfluido donde el calor se desliza de un lado a otro”, dijo Zwierlein.
Los físicos afirman que su técnica innovadora permitirá estudiar mejor los **comportamientos** de algunos de los objetos más extremos del universo, como las estrellas de neutrones, y medir la conductividad de los superconductores de alta temperatura para realizar mejores diseños.
“Existen conexiones fuertes entre nuestra nube de gas, que es un millón de veces más delgada que el aire, y el comportamiento de los electrones en superconductores de alta temperatura, e incluso neutrones en estrellas de neutrones ultradensas”, concluyó Zwierlein. “Ahora podemos investigar de manera prístina la respuesta térmica de nuestro sistema, lo que nos enseña sobre cosas que son muy difíciles de entender o incluso alcanzar”.
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