Los fluidos cuánticos pueden mezclarse de formas muy extrañas, según nuevas simulaciones por computadora de estados exóticos de la materia conocidos como condensados ​​de Bose-Einstein (BEC).

Lejos en el futuro Los BEC pueden permitir 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 académico visitante de la Universidad Estatal de Ohio en el Departamento de Física, Kui-Tian Xi, y sus colegas estaban haciendo cuando usaron una supercomputadora para simular lo que sucedería si alguien mezclara dos BEC polarizados magnéticamente.

Instantáneas de las simulaciones, publicado en la revista Revisión física A , se asemejan a las pruebas de manchas de tinta que se pueden interpretar de varias formas. Mientras un fluido se filtraba a través del otro, Xi vio por primera vez que las manchas formaban una tortuga (es decir, un patrón con seis formas parecidas a dedos que parecían una cabeza, 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 no estaba tan sorprendido, cualquiera.

"Para ser sincero, Esperaba ver algunas propiedades dinámicas interesantes. Pero cuando vi la tortuga por primera vez, Pensé que podría haber calculado mal los parámetros de la simulación, ", dijo." Entonces me di cuenta de que podría haber algún tipo de inestabilidad en la interfaz de los fluidos, como los de los fluidos clásicos ".

Los condensados ​​de Bose Einstein son gases hechos de átomos que son tan fríos, 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, las BEC muestran propiedades extrañas 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 viscosidad cero. Todavía, cuando Xi ajustó los parámetros de la simulación, como la fuerza de las interacciones magnéticas, los dos fluidos se mezclaron como si uno fuera más viscoso que el otro, la forma en que la cera caliente viscosa se mueve a través del 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 Electro-Comunicaciones en Japón, creen que las simulaciones ofrecen pistas sobre fenómenos que los físicos han visto en experimentos reales. Bajo ciertas circunstancias, Los BEC parecen comportarse como materia normal.

En particular, Xi apunta a simulaciones numéricas recientes en la Universidad de Newcastle donde otro superfluido, helio líquido, formó ondas de turbulencia al fluir sobre la superficie rugosa de un alambre.

La causa del extraño comportamiento BEC simulado aún está por verse, pero Xi dijo que la tecnología actual permitiría a los físicos experimentales realizar el experimento de verdad. Como teórico, aunque, se centrará en las posibles implicaciones de una conexión cada vez mayor entre el comportamiento de los fluidos cuánticos y clásicos.