Investigadores de la Universidad de Maryland (UMD), en Estados Unidos, proporcionan evidencia visual que confirma que la reconexi\u00f3n de tornados cu\u00e1nticos provoca ondas de Kelvin. El estudio se publica esta semana en la edici\u00f3n digital temprana de ‘Proceedings of the National Academy of Sciences’.<\/p>\n
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\u00a0\u00a0 \u00abNo nos sorprendi\u00f3 ver ondas de Kelvin en el v\u00f3rtice cu\u00e1ntico, pero est\u00e1bamos contentos de verlas porque nunca antes se hab\u00edan conseguido\u00bb, celebra Daniel Lathrop, profesor de F\u00edsica de la UMD. \u00abVer las ondas de Kelvin proporcion\u00f3 la primera evidencia experimental de que las teor\u00edas anteriores que predec\u00edan que ser\u00edan lanzadas desde una reconexi\u00f3n de torbellinos eran correctas\u00bb, a\u00f1ade.<\/p>\n
\u00a0\u00a0 Al quitar el agua de una ba\u00f1era, se forma una especie de tornado que gira, puesto que el flujo descendente del agua en el desag\u00fce hace que el agua gire y la rotaci\u00f3n se acelere, form\u00e1ndose una espiral que obedece a las leyes de la mec\u00e1nica cl\u00e1sica. Sin embargo, si el agua es helio l\u00edquido extremadamente fr\u00edo, el fluido se arremolina alrededor de una l\u00ednea invisible para formar un torbellino que obedece a las leyes de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica.<\/p>\n
\u00a0\u00a0 A veces, dos de estos tornados cu\u00e1nticos se doblan en l\u00edneas curvas, se cruzan uno sobre otro formando una X, termina el intercambio y luego se retiran violentamente uno del otro, un proceso llamado reconexi\u00f3n. Las simulaciones por ordenador sugieren que despu\u00e9s de que estas espirales se alejen una de otra, se desarrollan las llamadas \u00abondas de Kelvin\u00bb para lograr r\u00e1pidamente deshacerse de la energ\u00eda causada por la conexi\u00f3n y relajar el sistema, pero la existencia de estas ondas nunca se ha demostrado experimentalmente.<\/p>\n
\u00a0\u00a0 Entender la turbulencia en los fluidos cu\u00e1nticos, como el helio l\u00edquido ultrafr\u00edo, puede ofrecer pistas sobre las estrellas de neutrones, los sistemas de \u00e1tomos atrapados y los superconductores, que son materiales que conducen la electricidad sin resistencia por debajo de ciertas temperaturas, desarrollando espirales cuantizadas. Comprender el comportamiento de los v\u00f3rtices puede ayudar a los cient\u00edficos a desarrollar superconductores que mantengan sus propiedades a densidades de corriente m\u00e1s altas.<\/p>\n
\u00a0\u00a0 Los f\u00edsicos Richard Feynman y Lars Onsager predijeron la existencia de v\u00f3rtices cu\u00e1nticos hace m\u00e1s de medio siglo pero nadie hab\u00eda visto tornados cu\u00e1nticos hasta 2006. En el laboratorio de Lathrop en la UMD, los expertos prepararon un cilindro de helio superfr\u00edo, a dos grados cent\u00edgrados sobre cero absoluto, inyectado con part\u00edculas indicadoras congeladas hechas de aire de la atm\u00f3sfera y gases de helio.<\/p>\n
\u00a0\u00a0 Cuando iluminaron con un rayo l\u00e1ser el cilindro, los investigadores vieron part\u00edculas atrapadas en los v\u00f3rtices, como gotas de roc\u00edo sobre una telara\u00f1a. \u00abSe hab\u00eda predicho la existencia de ondas de Kelvin sobre v\u00f3rtices cuantizados, pero los experimentos fueron un reto porque ten\u00edamos que llevarlas a cabo a temperaturas m\u00e1s bajas que experimentos anteriores\u00bb, resalta Lathrop.<\/p>\n
\u00a0\u00a0 Desde 2006, los investigadores han utilizado la misma t\u00e9cnica para examinar m\u00e1s a fondo torbellinos cu\u00e1nticos. Durante un experimento en febrero de 2012, fueron testigos de un evento de reconexi\u00f3n \u00fanico: un tornado se reconecta con otro y una onda se propaga por la espiral. Para estudiar cuantitativamente el movimiento de la onda, siguieron la posici\u00f3n de las part\u00edculas en el v\u00f3rtice y las formas de onda resultantes estaban generalmente de acuerdo con las teor\u00edas de ondas de Kelvin que se propagan de espirales cu\u00e1nticas.<\/p>\n
\u00a0\u00a0 \u00abEstas primeras observaciones de ondas de Kelvin seguramente dar\u00e1n lugar a nuevas y emocionantes experiencias que ampl\u00edan nuestro conocimiento de estos movimientos cu\u00e1nticos ex\u00f3ticos\u00bb, agrega Lathrop. En el futuro, este investigador planea utilizar nanopart\u00edculas fluorescentes para investigar qu\u00e9 ocurre cerca de la transici\u00f3n al estado superfluido.<\/p>\n
Fuente: Europa Press<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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