superfluidos

pasa muy a menudo en física, que nuestro sentido común nos engaña en condiciones extremas. Nosotros vivimos a una temperatura, presión y humedad que llamamos “normales” y nuestra intuición nos permite anticipar lo que pasará bajo estas condiciones. Sin embargo cuando varimos extramadamente estos parámetros cosas sorprendentes empiezan a ocurrir y nuestra intuición entra en conflicto con la realidad.

Esto es lo que pasa con los superfluídos, sustancias que enfríadas a temperaturas cercanas al cero absoluto se comportan de forma completamente anti-intuitiva. El ejemplo más claro (y el primero en ser descubierto) es el del Helio II. Cuando se enfría Helio por debajo de 2.17K (-271ºC aprox.) se produce un cambio de fase; parte del Helio se comporta de forma “normal” y el resto pasa al estado superfluído Helio II. Esta temperatura de cambio de fase es lo que se conoce como el punto Lambda del Helio.

Por debajo del punto Lambda, el Helio II desafía nuestro sentido común atravesando sólidos, subiendo paredes “porque sí”… Estas propiedades son un reflejo claro de la naturaleza cuántica de todo los que nos rodea. Cuando observamos con mucho detalle o en situaciones extrañas, nos damos cuenta que la naturaleza es realmente anti-intuitiva. Centrándonos en el Helio II, sus dos principales características es que no tiene ni entropía ni viscosidad, esto es, no absorve calor ni sufre rozamiento al moverse.

A priori estás dos características pueden parecer poca cosa, pero con el experimento adecuado encontramos resultados increíbles. El primero de ellos es el de atravesar superficie ultraporosas (muchos poros diminutos). Como vemos en el vídeo el Helio líquido normal no es capaz de atravesar la pieza de cerámica (microporosa), pero tan pronto como pasa a su fase superfluída (justo cuando deja de hervir) empieza a filtrarse helio y a vaciarse el recipiente. Esto se debe a que el Helio II no tiene viscosidad apreciable.

El siguiente experimento puede parecer similar, pero si observamos con detalle veremos que no solo es diferente sino incluso más maravilloso. En este caso el recipiente es de cristal y aunque parece que el Helio II vuelve a filtrarse, en realidad está subiendo por las paredes y deslizandos hasta la parte de abajo del contenedor, sin ninguna acción externa. La velocidad a la que este superfluido se mueve depende de la temperatura y puede pasar los 35cm/s.

El último de los fenómenos que pueden darse con el Helio II superfluído y el más espectacular es el conocido como efecto fuente. Se sumerge un tubo en forma de “U” dentro del Helio líquido, al calentarlo mediante un haz infrarrojo el Helio II asciende por encima del nivel normal creando una fuente sin fricción que durará tanto como dure el haz encencido. Esto es fruto de que el Helio II  no tiene viscosidad ni entropía y por tanto convierte la energía del haz en energía mecánica.

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