Jueves, 02 de julio de 2010
¿Supersólido fluido? No, plástico cuántico
Es una de las cosas más extrañas previstas por la mecánica cuántica: un sólido que fluye, como un fantasma, a través de sí mismo. Si esto no es suficiente como para volarle la cabeza, los experimentos que claman haber fabricado este “supersólido” pueden haber originado, en realidad, algo completamente distinto
“Todavía no entendemos el fenómeno. Es algo nuevo”, dice John Reppy, de la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York, que afirma haber vislumbrado un nuevo efecto, la plasticidad cuántica.
En un sólido, los átomos están unidos formando una red regular y mantienen su estructura rígida en circunstancias normales. Pero se cree que a determinadas temperaturas puede producirse la supersolidez. Enfriando algunos sólidos a temperaturas cercanas al cero absoluto, éstos se convertirán en elementos sin fricción y fluirán como líquidos, aunque manteniendo su estructura reticular.
En 2004, Moses Chan y Eun-Seong Kim, en ese entonces en la Universidad del Estado de Pennsylvania en University Park, anunciaron que habían producido un supersólido enfriando un cilindro de helio-4 casi hasta el cero absoluto.
El oscilador de Chan y Kim
Colocaron el cilindro de modo que oscilara alrededor de un eje central, rotando una corta distancia en una dirección y luego en la otra. A medida que iban disminuyendo la temperatura del helio, Chan y Kim notaron que el cilindro oscilaba más lentamente. Asumieron que la causa era la disminución de la fracción de helio sólido que giraba con el cilindro. Como es la fricción la que causa que el helio en el interior del cilindro gire junto con éste, los investigadores atribuyeron este descenso a una disminución de la fricción del helio. Llegaron a la conclusión de que el efecto supersólido se había producido a bajas temperaturas.
Si bien los hallazgos de Chan y Kim fueron reproducidos, Reppy señaló que su interpretación puede ser errónea. Para sondear más en la supersolidez, el investigador añadió un diafragma flexible en la parte superior del cilindro, lo que le permitió aplastar el helio, creando de esta forma defectos adicionales en su estructura. Los experimentos anteriores sugerían que esto podía intensificar la supersolidez, pero Reppy no halló pruebas de esto.
Es más, encontró que al elevar la temperatura cerca de 200 milikelvin, la frecuencia de oscilación disminuía, aunque la transición a la supersolidez no debía ocurrir con estas temperaturas.
Llegó a la conclusión de que el vínculo entre la temperatura y la frecuencia de oscilación se debe a un efecto cuántico totalmente nuevo, y no a la supersolidez. Este nuevo efecto, dice Reppy, ocurre debido a los defectos inherentes a todos los sólidos de helio-4, que cambian su comportamiento a diferentes temperaturas.
Reppy concluyó que a medida que la temperatura se eleva los defectos se vuelven más móviles, lo que hace que la estructura del helio se vuelva menos rígida. Esta inestabilidad es la que enlentece las oscilaciones. Debido a que difiere del ablandamiento normal y a que probablemente se debe a efectos cuánticos, al fenómeno se lo llama plasticidad cuántica. “Es diferente a la plasticidad normal”, dice Reppy.
El investigador no descarta por completo la existencia de la supersolidez, pero sostiene que aquellos que dicen que la han visto estaban observando en realidad la plasticidad cuántica.
Kim, que ahora está en Daejeon, Corea del Sur, rechaza la idea de que Chan y él interpretaran mal los resultados, pero considera que los hallazgos de Reppy son intrigantes.
Fuente:
Axxon