Un paso más en la exploración de la superfluidez
(NC&T) Las observaciones de los superfluidos pueden ayudar a responder preguntas aplazadas desde hace largo tiempo sobre la superconductividad a altas temperaturas, que tiene extensas aplicaciones en los electroimanes, los sensores y el transporte eficiente de la energía eléctrica.
El gas superfluido, creado en el MIT, también puede servir como un sistema modelo, fácilmente controlado, para estudiar las propiedades de las estrellas de neutrones o el plasma de quarks-gluones que existió al comienzo del universo.
El trabajo fue dirigido por Wolfgang Ketterle, laureado con un Premio Nobel, profesor de Física, e investigador principal del Laboratorio de Investigaciones Electrónicas del MIT.
El equipo observó la transición a la superfluidez de un gas de átomos denominados fermiónicos. Los átomos fermiónicos son los átomos con un número impar de neutrones, protones y electrones. Pueden volverse superfluidos sólo si forman parejas. Estas parejas tienen un número par de los elementos esenciales y pueden formar entonces un tipo de condensado de Bose-Einstein, una clase de materia en la que todas las parejas actúan como una onda gigante de materia, marchando en sincronismo, y fluyendo sin fricción.
 | | Observación directa de la transición de fase de superfluido en gases Fermi ultrafríos. (Foto: Yong-Il Shin) |
Durante varios años, grupos de investigación de todo el mundo sólo han visto indirectamente la transición de un gas fermiónico a la superfluidez, porque esta transición no está acompañada por cambios en la apariencia de la nube gaseosa.
El nuevo truco utilizado por el grupo del MIT fue tener un número desigual de los dos tipos de fermiones, a veces denominados como de espín hacia arriba y de espín hacia abajo. En esta situación, no todos los átomos pueden encontrar a un compañero para formar un par, y la diferencia entre el superfluido emparejado y los átomos de gas no emparejados resulta claramente visible.
Se pueden considerar los dos tipos de fermiones como las mujeres y los hombres en una pista de baile, ya que tienen que formar pareja para realizar la danza del superfluido. Al principio no estaba claro lo que pasaría si los hombres excedieran en número a las mujeres. ¿Habría hombres solos que tomarían parte en la danza, o se quedarían al lado de la pista de baile, o su presencia detendría la danza? El baile acaba cuando la proporción de hombres a mujeres excede de seis a una (esta ruptura de la superfluidez fue observada por los investigadores del MIT en el 2005). Para una proporción más pequeña, la "danza" del superfluido continúa.
En el trabajo actual, el equipo del MIT ha llegado a la conclusión de que para que la danza del superfluido prosiga, los hombres solitarios (los átomos en exceso) deben expelerse de la pista de baile. Esta expulsión es observada directamente como una concha de átomos en exceso que rodean el centro del superfluido.
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