Los fluidos cuánticos pueden mezclarse de maneras muy extrañas, de acuerdo con las nuevas simulaciones por computadora de estados exóticos de materia conocidos como condensados de Bose-Einstein BEC.
En el futuro, los BEC pueden habilitar nuevos tipos de computadoras ultrarrápidas. Pero por ahora, los investigadores solo están tratando de comprender la física básica de cómo funcionan.
Eso es lo que un erudito visitante de la Universidad Estatal de Ohio en el Departamento de Física, Kui-Tian Xi, y sus colegas estaban haciendo cuando usaban una supercomputadora para simular lo que sucedería si alguien mezclara dos BEC polarizados magnéticamente.
Instantáneas de las simulaciones, publicadas en la revista Revisión física A , se asemejan a las pruebas de manchas de tinta que se pueden interpretar de muchas maneras. A medida que un fluido se filtraba a través del otro, Xi vio por primera vez que las gotas formaban una tortuga es decir, un patrón con seis formas en forma de dedos que parecían uncabeza, cola y cuatro patas, similar a una tortuga, luego una rana patas traseras en jarras y finalmente una explosión de formas de hongos.
Puede que no haya sido exactamente lo que esperaba, pero Xi dijo que tampoco estaba tan sorprendido.
"Para ser honesto, esperaba ver algunas propiedades dinámicas interesantes. Pero cuando vi por primera vez a la tortuga, pensé que podría haber calculado mal los parámetros de la simulación", dijo. "Luego me di cuenta de que podría haberser algún tipo de inestabilidad en la interfaz de los fluidos, al igual que los fluidos clásicos "
Los condensados de Bose Einstein son gases hechos de átomos que están tan fríos, que casi todo su movimiento cesa. Como predijeron el físico indio Satyendra Nath Bose y Albert Einstein en la década de 1920 - y los experimentos finalmente demostraron en la década de 1990 - los BEC muestran extrañospropiedades porque todos los átomos ocupan el mismo estado cuántico.
Como tal, los BEC son superfluidos. Se supone que no tienen fricción, por lo que deben fluir juntos con una viscosidad cero. Sin embargo, cuando Xi ajustó los parámetros de la simulación, como la intensidad de las interacciones magnéticas, los dos fluidos se mezclaron como siuno era más viscoso que el otro, la forma en que la cera caliente y viscosa flota a través de agua menos viscosa dentro de una lámpara de lava.
Xi y sus colegas, incluido Hiroki Saito, líder del estudio y profesor de ciencias de la ingeniería en la Universidad de Electrocomunicación en Japón, creen que las simulaciones ofrecen pistas sobre fenómenos que los físicos han visto en experimentos reales. Bajo ciertas circunstancias, los BEC hacenparece que se comporta como la materia normal.
En particular, Xi señala simulaciones numéricas recientes en la Universidad de Newcastle donde otro helio líquido superfluido formó ondas de turbulencia a medida que fluía sobre la superficie rugosa de un cable.
La causa del extraño comportamiento simulado BEC aún está por verse, pero Xi dijo que la tecnología actual permitiría a los físicos experimentales llevar a cabo el experimento de verdad. Sin embargo, como teórico, se centrará en las posibles implicaciones de una conexión crecienteentre el comportamiento de los fluidos cuánticos y clásicos.
Xi y Saito fueron coautores del estudio con Tim Byrnes de la Universidad de Nueva York en Shanghai. Su trabajo fue financiado principalmente por la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia, y realizaron sus simulaciones en el grupo de computadoras Prince en la Universidad de Nueva York.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Ohio . Original escrito por Pam Frost Gorder. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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