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Superfluidez

El superfluido es un estado de la materia caracterizado por la ausencia total de viscosidad (lo cual lo diferencia de una sustancia muy fluida, la cual tendría una viscosidad próxima a cero, pero no exactamente igual a cero), de manera que, en un circuito cerrado, fluiría interminablemente sin fricción. Fue descubierta en 1937 por Piotr Kapitsa, John F. Allen y Don Misener, y su estudio es llamado hidrodinámica cuántica.

El helio-2 «fluye» a lo largo de las superficies con el fin de encontrar su propio nivel. Después de un corto periodo de tiempo, los niveles en los dos contenedores se igualan. La película de Rollin también cubre el interior del recipiente más grande. Si este no se selló, el Helio II puede fluir y escapar.

Es un fenómeno físico que tiene lugar a muy bajas temperaturas, cerca del cero absoluto, límite en el que cesa toda actividad. Un inconveniente es que casi todos los elementos se congelan a esas temperaturas. Pero hay una excepción: el helio. Existen dos isótopos estables del helio, el helio-4 (que es muy común) y el helio-3 (que es raro) y se produce en la desintegración beta del tritio en reactores nucleares. También se encuentra en la superficie de la Luna, arrastrado hasta allí por el viento solar.

Los dos isótopos se comportan de modos muy diferentes, lo cual sirve para examinar los efectos de las dos estadísticas cuánticas, la estadística de Fermi-Dirac, a la que obedecen las partículas de espín semi-entero, y la estadística de Bose-Einstein, seguida por las partículas de espín entero.[1][2]

Gases atómicos ultrafríos

La superfluidez en un gas fermiónico ultrafrío fue probada experimentalmente por Wolfgang Ketterle y su equipo, quienes observaron vórtices cuánticos en litio-6 a una temperatura de 50 nK en el MIT en abril de 2005.[3][4]​ Tales vórtices se habían observado previamente en un gas bosónico ultrafrío utilizando rubidio-87 en 2000, [5]​ y más recientemente en gases bidimensionales.[6]​ Ya en 1999, Lene Hau creó tal condensado usando átomos de sodio [7]​ con el propósito de ralentizar la luz y luego detenerla por completo.[8]​ Posteriormente, su equipo utilizó este sistema de luz comprimida[9]​ para generar el superfluido análogo de ondas de choque y tornados: [10]

Estas excitaciones dramáticas dan como resultado la formación de solitones que a su vez se descomponen en vórtices cuantificados —creados fuera del equilibrio, en pares de circulación opuesta— revelando directamente el proceso de descomposición de superfluidos en los condensados de Bose-Einstein. Con una configuración de doble barrera de luz, podemos generar colisiones controladas entre ondas de choque que resultan en excitaciones no lineales completamente inesperadas. Hemos observado estructuras híbridas que consisten en anillos de vórtice incrustados en conchas solitónicas oscuras. Los anillos de vórtice actúan como "hélices fantasma" que conducen a una dinámica de excitación muy rica. -  Lene Hau, Conferencia SIAM sobre ondas no lineales y estructuras coherentes

Superfluidos en astrofísica

La idea de que existe superfluidez dentro de las estrellas de neutrones fue propuesta por primera vez por Arkady Migdal.[11][12]​ Por analogía con los electrones dentro de los superconductores que forman pares de Cooper debido a la interacción de la red de electrones, se espera que los nucleones en una estrella de neutrones a una densidad suficientemente alta y baja temperatura también puedan formar pares de Cooper debido al atractivo de largo alcance. fuerza nuclear y conducen a superfluidez y superconductividad.[13]

En física de altas energías y gravedad cuántica

La teoría del vacío superfluido (SVT) es un enfoque de la física teórica y la mecánica cuántica en el que el vacío físico se considera superfluido.

El objetivo final del enfoque es desarrollar modelos científicos que unifican la mecánica cuántica (describiendo tres de las cuatro interacciones fundamentales conocidas) con la gravedad. Esto convierte a SVT en un candidato para la teoría de la gravedad cuántica y una extensión del Modelo Estándar.

Se espera que el desarrollo de tal teoría se unifique en un solo modelo consistente de todas las interacciones fundamentales, y describa todas las interacciones conocidas y partículas elementales como diferentes manifestaciones de la misma entidad, el vacío superfluido.

A escala macro, se ha sugerido que ocurre un fenómeno similar más grande en las murmuraciones de los estorninos. La rapidez del cambio en los patrones de vuelo imita el cambio de fase que conduce a la superfluidez en algunos estados líquidos.[14]

Referencias

  1. «Qué es la superfluidez y cuáles son sus propiedades». Consultado el 21 de marzo de 2020. 
  2. «Superfluidez en acción en la BBC». Consultado el 21 de marzo de 2020. 
  3. «MIT physicists create new form of matter». mit.edu. Consultado el November 22, 2010. 
  4. Grimm, R. (2005). «Low-temperature physics: A quantum revolution». Nature 435 (7045): 1035-1036. Bibcode:2005Natur.435.1035G. PMID 15973388. S2CID 7262637. doi:10.1038/4351035a.  Parámetro desconocido |doi-access= ignorado (ayuda)
  5. Madison, K.; Chevy, F.; Wohlleben, W.; Dalibard, J. (2000). «Vortex Formation in a Stirred Bose–Einstein Condensate». Physical Review Letters 84 (5): 806-809. Bibcode:2000PhRvL..84..806M. PMID 11017378. S2CID 9128694. arXiv:cond-mat/9912015. doi:10.1103/PhysRevLett.84.806. 
  6. Burnett, K. (2007). «Atomic physics: Cold gases venture into Flatland». Nature Physics 3 (9): 589. Bibcode:2007NatPh...3..589B. doi:10.1038/nphys704. 
  7. Hau, L. V.; Harris, S. E.; Dutton, Z.; Behroozi, C. H. (1999). «Light speed reduction to 17 metres per second in an ultracold atomic gas». Nature 397 (6720): 594-598. Bibcode:1999Natur.397..594V. S2CID 4423307. doi:10.1038/17561. 
  8. «Lene Hau». Physicscentral.com. Consultado el 10 de febrero de 2013. 
  9. Hau, Lene Vestergaard (2003). «Frozen Light». Scientific American: 44-51. 
  10. Hau, Lene (September 9–12, 2006). «Shocking Bose–Einstein Condensates with Slow Light». SIAM.org. Society for Industrial and Applied Mathematics. 
  11. A. B. Migdal (1959). «Superfluidity and the moments of inertia of nuclei». Nucl. Phys. 13 (5): 655-674. Bibcode:1959NucPh..13..655M. doi:10.1016/0029-5582(59)90264-0. 
  12. A. B. Migdal (1960). «Superfluidity and the Moments of Inertia of Nuclei». Soviet Phys. JETP (en inglés) 10 (5): 176. Bibcode:1959NucPh..13..655M. doi:10.1016/0029-5582(59)90264-0. 
  13. U. Lombardo; H.-J. Schulze (2001). «Superfluidity in Neutron Star Matter». Physics of Neutron Star Interiors. Lecture Notes in Physics 578. pp. 30-53. ISBN 978-3-540-42340-9. S2CID 586149. arXiv:astro-ph/0012209. doi:10.1007/3-540-44578-1_2.  Parámetro desconocido |name-list-style= ignorado (ayuda)
  14. Attanasi, A.; Cavagna, A.; Del Castello, L.; Giardina, I.; Grigera, T. S.; Jelić, A.; Melillo, S.; Parisi, L.; Pohl, O.; Shen, E.; Viale, M. (2014). «Information transfer and behavioural inertia in starling flocks». Nature Physics 10 (9): 615-698. Bibcode:2014NatPh..10..691A. PMC 4173114. PMID 25264452. arXiv:1303.7097. doi:10.1038/nphys3035. 

Véase también

Su temperatura es de -273 grados celsius.

Enlaces externos

  •   Datos: Q106667
  •   Multimedia: Superfluidity

superfluidez, superfluido, estado, materia, caracterizado, ausencia, total, viscosidad, cual, diferencia, sustancia, fluida, cual, tendría, viscosidad, próxima, cero, pero, exactamente, igual, cero, manera, circuito, cerrado, fluiría, interminablemente, fricci. El superfluido es un estado de la materia caracterizado por la ausencia total de viscosidad lo cual lo diferencia de una sustancia muy fluida la cual tendria una viscosidad proxima a cero pero no exactamente igual a cero de manera que en un circuito cerrado fluiria interminablemente sin friccion Fue descubierta en 1937 por Piotr Kapitsa John F Allen y Don Misener y su estudio es llamado hidrodinamica cuantica El helio 2 fluye a lo largo de las superficies con el fin de encontrar su propio nivel Despues de un corto periodo de tiempo los niveles en los dos contenedores se igualan La pelicula de Rollin tambien cubre el interior del recipiente mas grande Si este no se sello el Helio II puede fluir y escapar Es un fenomeno fisico que tiene lugar a muy bajas temperaturas cerca del cero absoluto limite en el que cesa toda actividad Un inconveniente es que casi todos los elementos se congelan a esas temperaturas Pero hay una excepcion el helio Existen dos isotopos estables del helio el helio 4 que es muy comun y el helio 3 que es raro y se produce en la desintegracion beta del tritio en reactores nucleares Tambien se encuentra en la superficie de la Luna arrastrado hasta alli por el viento solar Los dos isotopos se comportan de modos muy diferentes lo cual sirve para examinar los efectos de las dos estadisticas cuanticas la estadistica de Fermi Dirac a la que obedecen las particulas de espin semi entero y la estadistica de Bose Einstein seguida por las particulas de espin entero 1 2 Indice 1 Gases atomicos ultrafrios 2 Superfluidos en astrofisica 3 En fisica de altas energias y gravedad cuantica 4 Referencias 5 Vease tambien 6 Enlaces externosGases atomicos ultrafrios EditarLa superfluidez en un gas fermionico ultrafrio fue probada experimentalmente por Wolfgang Ketterle y su equipo quienes observaron vortices cuanticos en litio 6 a una temperatura de 50 nK en el MIT en abril de 2005 3 4 Tales vortices se habian observado previamente en un gas bosonico ultrafrio utilizando rubidio 87 en 2000 5 y mas recientemente en gases bidimensionales 6 Ya en 1999 Lene Hau creo tal condensado usando atomos de sodio 7 con el proposito de ralentizar la luz y luego detenerla por completo 8 Posteriormente su equipo utilizo este sistema de luz comprimida 9 para generar el superfluido analogo de ondas de choque y tornados 10 Estas excitaciones dramaticas dan como resultado la formacion de solitones que a su vez se descomponen en vortices cuantificados creados fuera del equilibrio en pares de circulacion opuesta revelando directamente el proceso de descomposicion de superfluidos en los condensados de Bose Einstein Con una configuracion de doble barrera de luz podemos generar colisiones controladas entre ondas de choque que resultan en excitaciones no lineales completamente inesperadas Hemos observado estructuras hibridas que consisten en anillos de vortice incrustados en conchas solitonicas oscuras Los anillos de vortice actuan como helices fantasma que conducen a una dinamica de excitacion muy rica Lene Hau Conferencia SIAM sobre ondas no lineales y estructuras coherentesSuperfluidos en astrofisica EditarLa idea de que existe superfluidez dentro de las estrellas de neutrones fue propuesta por primera vez por Arkady Migdal 11 12 Por analogia con los electrones dentro de los superconductores que forman pares de Cooper debido a la interaccion de la red de electrones se espera que los nucleones en una estrella de neutrones a una densidad suficientemente alta y baja temperatura tambien puedan formar pares de Cooper debido al atractivo de largo alcance fuerza nuclear y conducen a superfluidez y superconductividad 13 En fisica de altas energias y gravedad cuantica EditarLa teoria del vacio superfluido SVT es un enfoque de la fisica teorica y la mecanica cuantica en el que el vacio fisico se considera superfluido El objetivo final del enfoque es desarrollar modelos cientificos que unifican la mecanica cuantica describiendo tres de las cuatro interacciones fundamentales conocidas con la gravedad Esto convierte a SVT en un candidato para la teoria de la gravedad cuantica y una extension del Modelo Estandar Se espera que el desarrollo de tal teoria se unifique en un solo modelo consistente de todas las interacciones fundamentales y describa todas las interacciones conocidas y particulas elementales como diferentes manifestaciones de la misma entidad el vacio superfluido A escala macro se ha sugerido que ocurre un fenomeno similar mas grande en las murmuraciones de los estorninos La rapidez del cambio en los patrones de vuelo imita el cambio de fase que conduce a la superfluidez en algunos estados liquidos 14 Referencias Editar Que es la superfluidez y cuales son sus propiedades Consultado el 21 de marzo de 2020 Superfluidez en accion en la BBC Consultado el 21 de marzo de 2020 MIT physicists create new form of matter mit edu Consultado el November 22 2010 Grimm R 2005 Low temperature physics A quantum revolution Nature 435 7045 1035 1036 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and the moments of inertia of nuclei Nucl Phys 13 5 655 674 Bibcode 1959NucPh 13 655M doi 10 1016 0029 5582 59 90264 0 A B Migdal 1960 Superfluidity and the Moments of Inertia of Nuclei Soviet Phys JETP en ingles 10 5 176 Bibcode 1959NucPh 13 655M doi 10 1016 0029 5582 59 90264 0 U Lombardo H J Schulze 2001 Superfluidity in Neutron Star Matter Physics of Neutron Star Interiors Lecture Notes in Physics 578 pp 30 53 ISBN 978 3 540 42340 9 S2CID 586149 arXiv astro ph 0012209 doi 10 1007 3 540 44578 1 2 Parametro desconocido name list style ignorado ayuda Attanasi A Cavagna A Del Castello L Giardina I Grigera T S Jelic A Melillo S Parisi L Pohl O Shen E Viale M 2014 Information transfer and behavioural inertia in starling flocks Nature Physics 10 9 615 698 Bibcode 2014NatPh 10 691A PMC 4173114 PMID 25264452 arXiv 1303 7097 doi 10 1038 nphys3035 Vease tambien EditarVacio superfluidoSu temperatura es de 273 grados celsius Enlaces externos Editar Wikimedia Commons alberga una categoria 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