Científicos confirman un extraño fenómeno térmico que convierte el calor en ondas: el "segundo sonido" es real
Un equipo de físicos ha confirmado la existencia del “segundo sonido”, un fenómeno térmico poco conocido que demuestra que el calor puede viajar en forma de onda. El hallazgo realizado por científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) junto a expertos del Comisariado de Energía Atómica (CEA) y la Universidad de Grenoble Alpes, abre una nueva una oportunidad para desentrañar más misterios sobre los estados peculiares de la materia.
A diferencia de lo que ocurre en condiciones cotidianas, donde el calor se disipa de forma difusa, el segundo sonido representa una onda térmica que avanza como una vibración, similar al sonido en el aire. Esta propagación en forma de ondas de temperatura fue observada en helio-4 a temperaturas cercanas al cero absoluto, revelando patrones térmicos que desafían las leyes clásicas de la termodinámica.
¿Qué es el "segundo sonido"?
El segundo sonido es una forma de transporte térmico donde el calor no se dispersa gradualmente, sino que se mueve como una onda. Este fenómeno ocurre solo en materiales con estructuras altamente ordenadas o a temperaturas extremadamente bajas, como en los superfluidos.
El físico francés Pantxo Diribarne, del CEA, destaca que este tipo de ondas térmicas no solo nos permiten estudiar nuevas fases de la materia, sino que también nos obligan a redefinir conceptos fundamentales sobre el transporte de energía. Durante los experimentos, los científicos midieron la velocidad del segundo sonido en helio superfluido y hallaron que se desplaza a unos 15 metros por segundo, dependiendo levemente de la presión y la temperatura.
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Experimento con un superfluido en física extrema
El helio superfluido, un estado de la materia descubierto a principios del siglo XX, posee propiedades únicas: fluye sin viscosidad y puede escalar por las paredes de un recipiente. Bajo condiciones de 1.6 Kelvin, esta sustancia permitió a los investigadores observar la turbulencia cuántica y las interacciones entre partículas con un detalle sin precedentes.
Mediante cavidades resonantes y microesferas de vidrio como trazadores, el equipo visualizó cómo las ondas de calor se propagaban sin disiparse. Estas técnicas no invasivas permitieron distinguir claramente el segundo sonido del calor convencional, y analizar cómo los vórtices cuánticos alteran el comportamiento superfluido.
¿Por qué es importante el "segundo sonido"?
Entender el segundo sonido es crucial para interpretar fenómenos complejos en la física de ondas de calor y el transporte de energía en sistemas cuánticos. El hallazgo podría ayudar a descifrar señales en experimentos de física avanzada, como en el estudio de superconductores de alta temperatura o la dinámica térmica en el interior de estrellas de neutrones.
Uno de los aspectos más sorprendentes del estudio es la independencia térmica del segundo sonido. Los investigadores comprobaron que, a pesar de ligeras variaciones en la temperatura, las ondas térmicas mantenían una velocidad constante. Esto sugiere que la estructura interna de la turbulencia cuántica influye más que la fricción térmica entre componentes del fluido.
Aplicaciones del "segundo sonido" en la tecnología futura
Este descubrimiento no se limita a la teoría. Existen aplicaciones concretas en campos como la computación cuántica, los sensores ultra precisos y los sistemas de enfriamiento de próxima generación. Comprender el segundo sonido en superfluidos podría revolucionar el diseño de materiales donde la disipación de calor limita el rendimiento.
También se vislumbran usos en astrofísica. La hipótesis de que el interior de las estrellas de neutrones podría contener fluidos cuánticos abre un campo de estudio fascinante: ¿podría el segundo sonido explicar cómo estas estrellas gestionan el calor bajo presiones gravitacionales extremas?