Físicos coreanos y japoneses han observado por primera vez la inestabilidad cuántica de Kelvin-Helmholtz, un fenómeno predicho hace décadas pero nunca antes detectado en fluidos cuánticos, según Europa Press.
Esta inestabilidad produce patrones de vórtices exóticos conocidos como esquirmiones fraccionales excéntricos, cuyas estructuras en forma de medialuna se asemejan sorprendentemente a la luna de la obra maestra de Vincent van Gogh «La noche estrellada».
La inestabilidad de Kelvin-Helmholtz es un fenómeno clásico en dinámica de fluidos donde se forman ondas y vórtices en la frontera entre dos fluidos que se mueven a diferentes velocidades. Se observa comúnmente en las olas oceánicas azotadas por el viento, las nubes arremolinadas o los cielos pintados por Van Gogh.
Experimento cuántico revolucionario
«Nuestra investigación comenzó con una pregunta simple: ¿Puede la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz ocurrir en fluidos cuánticos?», afirmó Hiromitsu Takeuchi, profesor asociado de la Escuela de Posgrado de Ciencias de la Universidad Metropolitana de Osaka y uno de los autores principales del estudio, como reporta Europa Press. Los investigadores enfriaron gases de litio casi hasta el cero absoluto para crear un condensado de Bose-Einstein multicomponente.
Este superfluido cuántico presenta dos corrientes que fluyen a diferentes velocidades, creando en su interfaz un patrón de digitación ondulada similar a la turbulencia clásica. Sin embargo, posteriormente se generan vórtices regidos por las extrañas reglas de la mecánica cuántica y la topología.
Esquirmiones que imitan al arte
Los vórtices resultaron ser esquirmiones fraccionales excéntricos, un tipo de defecto topológico recientemente descubierto, según informa Europa Press. «Los esquirmiones suelen ser simétricos y centrados, pero los EFS tienen forma de medialuna y contienen singularidades incrustadas: puntos donde la estructura de espín habitual se rompe, creando fuertes distorsiones», explicó Takeuchi.
«Para mí, la gran luna creciente en la esquina superior derecha de 'La Noche Estrellada' se ve exactamente como un EFS», añadió el investigador. Estas estructuras desafían las clasificaciones topológicas tradicionales debido a sus características únicas.
Aplicaciones tecnológicas prometedoras
Los esquirmiones, descubiertos por primera vez en materiales magnéticos, despiertan creciente interés para su uso en espintrónica y dispositivos de memoria debido a su estabilidad, pequeño tamaño y dinámica inusual, como señala Europa Press. El descubrimiento de un nuevo tipo de esquirmiones en un superfluido podría tener implicaciones tanto para las tecnologías aplicadas como para la comprensión de los sistemas cuánticos.
De cara al futuro, el equipo planea refinar sus mediciones para comprobar las predicciones del siglo XIX sobre la longitud de onda y la frecuencia de las ondas de interfaz. «Los EFS desafían las clasificaciones topológicas tradicionales y sus singularidades incrustadas plantean nuevas preguntas. Esperamos explorar si surgen estructuras similares en otros sistemas multicomponentes o de dimensiones superiores», concluyó Takeuchi según Europa Press.
Fuentes utilizadas: "Europa Press" Nota: Este artículo ha sido editado con la ayuda de Inteligencia Artificial.
