Inusuales ondas de sonido se producen en líquidos cuánticos

Ondas en un fluido
HINRICH OLTMANNS, PEXELS.COM
Publicado 20/07/2018 12:20:34CET

   MADRID, 20 Jul. (EUROPA PRESS) -

Físicos han demostrado que en fluidos cuánticos unidimensionales se pueden propagar dos tipos de ondas de sonido, no uno como en los convencionales. Se mueven a la misma velocidad, pero son combinaciones de ondas de densidad y ondas de temperatura.

   Los investigadores teóricos, Konstantin Matveev en Argonne National Laboratory y Anton Andreev en la Universidad de Washington, Seattle, han publicado un artículo sobre las ondas de sonido híbridas en líquidos cuánticos en una edición reciente de Physical Review Letters.

   "Los líquidos unidimensionales tienen fascinantes propiedades cuánticas que han sido estudiadas por los físicos durante décadas", dijo Matveev a Phys.org. "Sorprendentemente, hemos podido demostrar que incluso un fenómeno esencialmente clásico como el sonido también es muy inusual en estos líquidos. Nuestro trabajo implica que incluso las propiedades clásicas más simples de un fluido pueden verse fuertemente afectadas por su naturaleza cuántica".

   Aunque los fluidos clásicos generalmente admiten solo un tipo de onda de sonido (una onda de densidad), una excepción es el helio líquido. Como superfluido, el helio líquido puede fluir sin fricción, lo que le da la capacidad de fluir por los lados de su contenedor, entre otras propiedades inusuales. A diferencia de los fluidos clásicos, el helio superfluido admite dos tipos de ondas de sonido: una onda de densidad y una onda de temperatura, que se propagan a diferentes velocidades.

   Como explican los físicos, de alguna manera los fluidos cuánticos unidimensionales son similares al helio superfluido, ya que ambos fluidos soportan dos tipos de ondas de sonido. Sin embargo, en otras formas, son bastante diferentes: en lugar de que una onda de sonido sea una onda de densidad y la otra onda de sonido sea una onda de temperatura, las dos ondas de sonido combinan características de ondas de densidad y de temperatura.

   Esta naturaleza híbrida de las ondas de sonido en líquidos cuánticos unidimensionales es diferente de la naturaleza de las ondas de sonido en cualquier otro fluido, incluido el helio líquido. Además, los científicos mostraron que las dos ondas de sonido híbridas se propagan a velocidades casi iguales, con la diferencia de velocidad dependiendo de la temperatura.

   En el futuro, los físicos esperan que estas ondas de sonido híbridas puedan demostrarse experimentalmente en cables cuánticos largos o trampas atómicas, en las que se sabe que existen líquidos cuánticos unidimensionales.