Científicos descubren que, en ciertos materiales cuánticos y a temperaturas muy altas, el calor puede propagarse como una onda y no de forma difusa, lo que genera el segundo sonido
Solemos pensar en el calor como algo que se disipa, como cuando encendemos la cocina de gas y calentamos los alimentos o cualquier otra cosa y la energía térmica se va extendiendo poco a poco hasta desaparecer. Pero ahora, la física acaba de darnos un motivo para replantearnos esta idea.
Un grupo de científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, junto con investigadores de la Universidad de Grenoble Alpes, en Francia, han logrado observar cómo, en condiciones extremas, el calor puede propagarse como una onda.
Literalmente, es lo que los expertos han llamado segundo sonido, y su confirmación experimental abre un nuevo camino en la comprensión del comportamiento térmico de los materiales cuánticos, el cual, podría revolucionarlo todo, y tras el salto te explicamos las razones.
¿Qué es el segundo sonido y por qué es tan importante?
Es importante destacar que el segundo sonido es un fenómeno que rompe con la idea clásica de que el calor se distribuye de forma difusa. Bajo temperaturas cercanas al cero absoluto, y en ciertos materiales especiales, el calor no se dispersa, sino que se mueve en pulsos, en forma de ondas.
Imagina cómo se expande una onda en la superficie del agua cuando tiras una piedra. Eso, pero con energía térmica viajando en un medio cuántico. Hasta ahora, este comportamiento solo se había sospechado en entornos extremadamente controlados, pero ahora, por primera vez, se ha logrado capturar y visualizar.
El material clave en este experimento fue el helio-4, un gas noble que se vuelve superfluido cuando se enfría a -271 °C. En este estado, el helio presenta una coexistencia de fases normal y superfluida, lo que genera las condiciones ideales para que el segundo sonido se manifieste.
Los científicos inyectaron calor en este sistema y observaron algo extraordinario, donde en lugar de disiparse lentamente, la energía se movía como una onda térmica, viajando a unos 15 metros por segundo.
«Por primera vez, hemos podido ver cómo el calor oscila de un lado a otro en un superfluido», explicó Martin Zwierlein, profesor de física en el MIT. «Es una nueva forma de entender cómo funciona la energía a nivel cuántico».
Lo que este hallazgo puede aportar va más allá de una curiosidad experimental, ya que entender cómo viaja el calor en sistemas cuánticos es crucial para diseñar materiales más eficientes, sobre todo en campos donde la gestión térmica es crítica.
Uno de los sectores más interesados es el de la superconductividad, donde el objetivo es conducir electricidad sin pérdidas de energía. Saber cómo se comporta el calor a estas escalas, se pueden idear nuevos métodos para disiparlo o incluso aprovecharlo de forma más precisa.
Además, el segundo sonido puede tener implicaciones en la refrigeración de sistemas cuánticos, esenciales en el desarrollo de la computación cuántica, y en el diseño de dispositivos electrónicos avanzados. También puede ayudar a establecer nuevas formas de medir la conductividad térmica, un parámetro clave para muchos procesos industriales y científicos.
Pero el hallazgo también obliga a repensar algo más profundo: nuestra comprensión misma del calor. Hasta ahora, lo tratábamos como una forma desordenada de energía, que se mueve caóticamente y siempre hacia el equilibrio. Esta investigación demuestra que, bajo ciertas condiciones, puede comportarse de manera coherente, ordenada y predecible.
Cuando la física rompe sus propias reglas
La existencia del segundo sonido no solo amplía el catálogo de fenómenos que pueden observarse en la naturaleza; también pone en evidencia que el comportamiento térmico, como otros aspectos de la física, es mucho más complejo de lo que se pensaba.
Es importante mencionar que no es un descubrimiento con aplicación inmediata en el día a día, pero sí marca un avance fundamental en la forma de entender cómo fluye la energía. Ahora sabemos que el calor puede sonar, y escucharlo podría ayudarnos a rediseñar las leyes de la física.
De esta manera, en un mundo donde cada avance en estudios cuánticos puede traducirse en mejoras tecnológicas en las próximas décadas, comprender cómo se mueve el calor puede ser tan relevante como saber cómo se genera o cómo se almacena.
Fuente: computerhoy.20minutos.es