A la caza de un objeto electrón no identificado

Unos investigadores han desarrollado un nuevo marco matemático capaz de describir el movimiento en superfluidos, fluidos a baja temperatura que exhiben comportamiento clásico así como cuántico. El marco fue usado para levantar el misterioso velo que rodea a objetos en helio superfluido, detectado hace diez años en la Universidad de Brown.

La naturaleza cuántica de los superfluidos se manifiesta por si misma en forma de vórtices cuantizados, pequeños tornados, con núcleos de tamaño del orden de un Angstrom (0.1nm, aproximadamente el diámetro de un átomo) que se mueven a través del fluido cortando y uniéndose, formando enlaces y marañas. Para hacer este proceso incluso más intrincado y distinto de los movimientos en los habituales fluidos clásicos, estos pequeños tornados que viven en el fondo consistente en una mezcla de componentes de un fluido viscoso y no viscoso que constituyen el superfluido. El modelo matemático de tales sistemas complejos que implica un rango de escalas es un problema notablemente dificil. Ahora un equipo de científicos ha creado un nuevo marco para afrontar esta tarea, y ha aplicado dicho método para dilucidar un intrigante fenómeno en la investigación de helio líquido.

Los electrones inmersos en helio superfluido son útiles para pruebas experimentales. A medida que se mueven a través del superfluido forman suaves burbujas de aproximadamente 2 nm de diámetro que quedan atrapadas por vórtices cuantizados de forma bastante similar a como las casas y los coches quedan atrapados y son transportados por un tornado.

Un equipo de investigadores ha estudiado el efecto de las presiones oscilantes en las burbujas de electrones. A medida que decrece la presión por debajo de la criticalidad, la burbuja se expande y explota, alcanzando tamaños de micrones, con la burbuja atrapada por un vórtice explotando a una presión mayor que la de la burbuja libre. El equipo también descubrió otra clase de objeto que existió solo a muy bajas temperaturas y explotó a presiones incluso mayores. Los investigadores los denominaron "objetos electrón no identificados”.

El nuevo enfoque que permite a los investigadores observar el proceso como presión oscilante se aplicó a un fluido cuántico que contenía un anillo de vórtice en un rango de temperaturas. Los investigadores descubrieron un novedoso mecanismo de multiplicación de vórtices: el núcleo del vórtice se expande y luego se contrae, formando un denso grupo de nuevos anillos de vórtice durante la fase de contracción. Los investigadores conjeturaron que es poco posible que la burbuja de electrones quede atrapada por más de una línea de vórtice, reduciendo además el cambio de presión necesario para consiguientes explosiones. También mostraron que el mecanismo de multiplicación de vórtices a altas temperaturas se suprime, explicando por qué tales objetos se encontraron experimentalmente solo a bajas temperaturas.

Via CAM