Algo fascinante sucedió cuando se creó un vórtice cuántico gigante en helio superfluido

Los científicos han creado un vórtice gigante dentro de helio superfluido que se enfría a las temperaturas más bajas posibles y esto es lo que sucedió a continuación.

La Universidad de Nottingham, en colaboración con el King’s College de Londres y la Universidad de Newcastle, ha desarrollado una plataforma experimental única llamada tornado cuántico.

Generaron un enorme vórtice giratorio dentro de helio superfluido que lo enfrió a la temperatura más baja posible.

Al examinar la dinámica de las ondas sutiles en la superficie del superfluido, el equipo de investigación demostró que estos tornados cuánticos replican condiciones gravitacionales similares a las que se encuentran cerca de los agujeros negros en rotación.

Los hallazgos fueron publicados en Nature.

El autor principal del artículo, el Dr. Patrik Svancara de la Facultad de Ciencias Matemáticas de la Universidad de Nottingham, dijo: «El uso de helio superfluido nos ha permitido estudiar pequeñas ondas superficiales con mayor detalle y precisión que con nuestros experimentos anteriores en el agua.

Utilizaron la viscosidad ultrabaja del helio superfluido para examinar cuidadosamente su interacción con un tornado superfluido y luego compararon sus observaciones con predicciones teóricas.

El equipo ideó un sistema criogénico especializado diseñado para albergar varios litros de helio superfluido a temperaturas inferiores a -271 °C. A temperaturas tan gélidas, el helio líquido exhibe extraordinarias propiedades cuánticas. Mientras que otros fluidos cuánticos, como los gases atómicos ultrafríos o los fluidos cuánticos de luz, normalmente luchan por formar grandes vórtices, su sistema reveló cómo la interfaz del helio superfluido sirve como una influencia estabilizadora para estos fenómenos.

Los vórtices cuánticos, que son pequeñas partículas contenidas en helio superfluido, tienden a separarse unos de otros.

El Dr. Patrik Svancara de la Facultad de Ciencias Matemáticas añadió: «En nuestra configuración, logramos confinar decenas de miles de estos cuantos en un objeto compacto que se asemeja a un pequeño tornado, y obtuvimos un flujo de vórtice con una potencia récord en el ámbito de fluidos cuánticos”.

Los investigadores descubrieron sorprendentes comparaciones entre el movimiento del vórtice y el impacto gravitacional de los agujeros negros en el espacio-tiempo circundante. Este hallazgo ofrece nuevas posibilidades para simular teorías de campos cuánticos de temperatura finita en el complicado mundo de los espacios-tiempos deformados.

«Cuando observamos por primera vez firmas claras de la física de los agujeros negros en nuestro experimento analógico inicial allá por 2017», añadió la profesora Silke Weinfurtner, «fue un momento revolucionario para comprender algunos de los fenómenos extraños que a menudo resultan desafiantes, si no imposibles, de comprender». estudiar. de lo contrario.

Ahora, con este nuevo experimento, han «llevado esta investigación al siguiente nivel, lo que eventualmente puede llevarnos a predecir cómo se comportan los campos cuánticos en el espacio-tiempo curvo alrededor de los agujeros negros astrofísicos».

Crédito de la imagen: fotograma del vídeo.